工业机器人课件优质PPT.ppt

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,2）发展中的不足目前的机器人，特别是已实用化的工业机器人，完全不具有人的形状和结构，其智能水平与人类相比仅在婴幼儿阶段，还没有摆脱“机器”的“阴影”，走近“人”的世界，它们与人之间的相似性太小。

3）更高的追求机器人的智能化、机动性、高度的可靠和安全性、以及与人类环境的完美的融入性和协调性是人类的更高追求。

因此，无论在科幻小说还是人们对机器人的第一意识中，都把像人一样的机器人作为机器人研究的最高境界，机器人研究者也一直把实现类人的行为作为梦寐以求的目标。

退出,总目录,2.1概念1）工业机器人的定义和特点定义：

工业机器人是一种在自动控制下，能够重复编程完成某些操作或移动作业的多功能、多自由度的机械装置，可以在无人参与下自动的执行搬运、装配、焊接和喷涂等多种操作和移动功能的自动化装置,退出,总目录,二、概念和分类,退出,总目录,焊接工业机器人,退出,总目录,焊接和喷涂工业机器人,退出,总目录,搬运和装配工业机器人,退出,总目录,在生产线上工作的喷漆工业机器人,退出,总目录,机器人化装配生产线,工业机器人的定义：

工业机器人是一种在自动控制下，能够重复编程完成某些操作或移动作业的多功能、多自由度的机械装置，可以在无人参与下自动的执行搬运、装配、焊接和喷涂等多种操作和移动功能的自动化装置,退出,总目录,二、概念和分类,特点：

（1）能高强度地、持久地在各种生产和工作环境中从事单调重复的劳动，使人类从繁重体力劳动中解放出来。

（2）对工作环境有很强适应能力，能代替人在有害场所从事危险工作。

（3）具有很广泛的通用性，比一般自动化设备有更广的使用，既能满足大批量生产的需要，又能满足产品灵活多变的中、小批量的生产作业。

（4）具有独特的柔性，它可以通过软件调整等手段加工多种零件，可以灵活、迅速实现多品种、小批量的生产。

（5）动作准确性高，可保证产品质量的稳定性。

（6）能显著地提高生产率和大幅度降低产品成本。

退出,总目录,2.工业机器人的组成工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构等几个部分组成。

（1）执行机构。

执行机构是一种具有和人手相似的动作功能，可在空间抓放物体或执行其它操作的机械装置，包括如下部件：

手部：

又称抓取机构或夹持器，用于直接抓取工件或工具。

此外，在手部安装的某些专用工具，如焊枪、喷枪、电钻、螺钉螺帽拧紧器等，可视为专用的特殊手部。

腕部：

是连接手部和手臂的部件，用以调整手部的姿态和方位。

手臂：

是支承手腕和手部的部件，由动力关节和连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置。

机座：

包括立柱，是整个工业机器人的基础部件，起着支承和连接的作用。

（2）控制系统。

控制系统是机器人的大脑，支配着机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度等），同时按其控制系统的信息对执行机构发出执行指令。

（3）驱动系统。

驱动系统是按照控制系统发来的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运动的传动装置，常用的有液压、气压、电气和机械等四种传动形式。

（4）位置检测装置。

位置检测装置通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位置。

2）非制造环境下的机器人定义和特点定义：

非制造环境下的机器人涵盖了除工业机器人外的所有其它类型的机器人特点：

非制造环境下的机器人除具有工业机器人的基本属性和使用特点外，具有比工业机器人适应面更广、自动化和智能化更高、对工作环境的适应能力更强、操作功能更复杂、以及能满足特殊要求等特性。

退出,总目录,退出,总目录,各种非制造环境下的机器人,退出,总目录,非制造环境下的机器人-步行拟人机器人,退出,总目录,非制造环境下的各种机器人,退出,总目录,非制造环境下的机器人-康复机器人,退出,总目录,2.2分类1）工业机器人工业机器人的分类方法很多，还没有一种分类可以满意地将各类机器人均包括在内，目前多数的分类只能按各种特征、性能来考虑。

以下是各种分类表：

总目录,退出,总目录,退出,总目录,退出,工业机器人的示教再现控制方法,总目录,退出,总目录,退出,多足移动机器人,操作机器人-点焊机器人,轮式移动军用机器人,四足移动机器人,DANTE-1和DANTE-2（CarnegieMellonUniv.）。

包括8条缩放式足机构，其中DANTE-1高3m，宽2m，重400kg，曾进行火山考察。

双足移动拟人机器人,履带式移动机器人,总目录,退出,服务机器人-外墙清洗移动机器人,服务机器人-玻璃清洗机器人,服务机器人-导盲犬,服务机器人-加油机器人,娱乐服务机器人-机器狗,娱乐服务机器人-足球机器人,军用机器人-无人战场车,飞行机器人,“剑”，身高0.9米，配备机枪，外加M16系列突击步枪与M202-A16毫米火箭弹发射器，它能够连续不中断向敌方发射数百发枪弹及火箭弹。

此外，每个“剑”还拥有4台摄像机、夜视镜、变焦设备等光学侦察或瞄准设备。

试验表明，已经研制成功的2个手擎步枪的机器人狙击手，它们的电脑控制步枪的命中率几乎可100%,军用机器人-排弹移动机器人,空间机器人-月球车,空间机器人-空间站操作臂,水下机器人,医疗机器人-外科手术机器人,总目录,退出,机器人化机器-并联虚拟轴机床,机器人化机器-并联虚拟轴机床,微机器人（微操作型）,拟人机器人,无人飞行机器人,各种仿人手部,MIT研制的仿生机器人恐龙,退出,总目录,3.1工业机器人的发展1）发展历史（见后表）2）应用现状,三、机器人的近代发展和应用,退出,总目录,3.1工业机器人的发展2）应用现状1998年国际机器人联合会的调研报告：

（1）截止到1997年底,历年来世界上共销售工业机器人95万台,现役工业机器人总数为71.1万台。

1997年世界上共装备各种工业机器人85000台,比1996年增长6.5%,销售额为48亿美元。

三、机器人的近代发展和应用,日本本田研制的P3型拟人机器人,法国国家实验室的BIP2000,早稻田大学的WENDY拟人机器人,MIT研制的拟人机器人上肢,英国大学研制的气囊驱动拟人机器人,美国大学研制的电传动拟人机器人,日本研制的拟人机器人,军用机器人

（1）随着武器系统的不断发展,士兵在战场上的生存条件越来越差。

为了保护士兵的生命,无人作战系统的应用越来越广泛。

（2）军用无人作战系统按不同的应用空间分为水下机器人系统、地面机器人系统、无人机（空中机器人）和空间机器人系统。

（3）其中无人机发展最快,已得到广泛的应用。

在北约对南联盟的空袭过程中就曾大量使用了无人机,其中有多驾被击落。

（4）微型无人机是90年代中期出现的一个新生事物,由于微型无人机在战场侦察、生化探测等诸多方面有着巨大的应用潜力,所以发展特别快。

现在微型无人机还处于研究阶段,其飞行方式,有像飞机一样采用固定翼的,有像昆虫一样采用扑翼的,也有像直升飞机一样采用旋翼的。

微型飞机遇到的主要困难有动力问题、空气动力学问题、通讯与控制问题、侦察传感器问题等。

（5）地面军用机器人很多人认为是很遥远的事情,对现在的战争影响不大,其实不然,美国从19992005财年计划投入4.586亿美元,2005年以前将有一大批遥控及半自主地面军用机器人装备美国陆海空三军。

扫雷轮式移动军用机器人,无人移动侦察车,微型无人飞行机器人,小型无人飞行机器人,水下机器人和空间机器人

（1）现在的水下机器人已能下潜到世界上最深的海底,空间机器人索杰纳也已成功地登上了火星。

（2）国家高技术研究发展计划（863计划）支持研制的6000m自治水下机器人于1997年圆满完成了太平洋洋底调查任务,获得了大量数据和资料，表明了我国已掌握水下机器人技术，探测应用的实用阶段,海底作业型机器人如探测、取物、救险、埋缆正在研制之中,水下机器人-水下移动潜水器,Rocky7（美国喷气动力实验室）。

采用六轮独立悬挂系统，前后独立转向机构。

其简化型号“索杰纳”曾于1997年4月成功登陆火星,MARSOKHOD月球探测车（俄罗斯）,LUNOKHOD月球探测车（俄罗斯）,服务机器人

（1）目前在非制造领域中已开发出多种实用化的服务机器人,如在农业中的收获机器人、嫁接机器人、除草机器人,在建筑业中的钢构架焊接、涂覆、检查、测量机器人,在电力工业中的检查、清扫、除污、高空高压作业机器人,在石油、煤气行业中的管道和贮罐的检查、修补机器人,等等。

（2）服务机器人与人们生活密切相关,服务机器人的应用将不断改善人们的生活质量,这也正是人们所追求的目标。

一旦服务机器人和其它机电产品一样被人们接受,走进千家万户,其市场将不可限量。

（3）由机器人主刀的外科手术也已成为现实。

现在世界各国都在积极研制各种用途的服务机器人:

智能轮椅、机器人病房、移动病人等助老助残机器人,火灾侦察、人员营救、灭火等消防机器人,高楼清洗、飞机清洗等保洁机器人,等等。

电缆操作机器人,农用采摘机器人,3.3机器人涉及的理论和技术1）机器人的理论和技术基础理论

（1）机器人运动学和动力学，运动学分析、动力学建模、运动规划等。

（2）机器人设计理论，机器人机构分析和综合、机器人结构设计优化、机器人关键器件设计、机器人仿真等。

（3）机器人仿生学，仿生运动和动力学、仿生机构学、仿生感知和控制理论、仿生器件设计和制造等（4）机器人系统理论，多机器人系统理论、机器人-人融合、以及机器人与其它机器系统的协调和交互。

（5）机器人操作和移动理论，机器人装配理论、机器人移动理论、足式机器人步态理论等。

（6）微机器人学，微机器人的分析、设计、制造和控制等理论方法。

机器人主要技术机器人技术包括：

机器人制造技术、操作和执行技术、驱动和控制技术、检测和感知技术、机器人智能技术、实验和评价技术、人机交互和融合技术、通讯技术、机器人的能源和通讯技术、技术规范和标准等。

2）机器人研究涉及的学科和技术机器人是一个多学科和技术交叉和结合的综合高技术领域。

从某种意义上讲,一个国家机器人技术水平的高低反映了这个国家综合技术实力的高低。

智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、测试技术、制造技术、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。

3.4中国的机器人研究和应用1）研究成果我国的机器人研究始于70年代，经过“七五”攻关、“863”计划,掌握了第一代示教再现型机器人技术，完成了许多基础研究工作。

已研制出各种工业机器人，用于喷漆、焊接、装卸料、装配等作业，已有数百台次投入工业应用。

近十年来，在第二代（遥控）机器人和第三代（智能）机器人的研究领域也获得发展,使机器人的应用研究开始扩展到各种非制造领域,如核工业、石油化工、水下工程、地下管道等。

清华大