文档介绍：机械臂的研究与进展
任美玲 陶大锦 【摘要】将机械臂到目前为止的发展分为三个阶段表述,第一代机械臂,即按事先示教的位置和姿态进行重复的动作的机械,第二代机械臂,即具有如视觉、触觉等外部感觉功能的机械臂,第三代机械臂,这类机械臂除血管缝合到冠状动脉上的最小侵入性手术方法。该系统采用机械臂连接的手术器械。这些器械具有能够被操作来抓取和缝合组织的末端操作装置。该机械臂通过一个控制器与一对主操作手柄联结。手柄可以由外科医生移动来产生末端操作装置的一个相应移动[6]。
(2)第二代机械臂,即具有如视觉、触觉等外部感觉功能的机械臂。这种机械臂由于具有外部的感觉功能,因此可以根据外界的情况修改自身的动作,从而完成较为复杂的作业。如:
李彦涛等研制一种将Simulink控制程序和助餐机器人目标机无缝链接、下载的方法,实现机器人的实时控制,实时满足不同伤残患者的助餐要求。在Matlab/xPC实时目标环境的基础上,开发了助餐机器人的硬件接口模块和上位机软件模块,设计了助餐机器人模块化控制平台及基于脚踏开关、语音识别和图像识别的三种人机交互方式。实现了机械手3个关节控制器、运动学计算、路径规划控制算法[7]。
人脸肖像绘制机械臂是一种可以自动绘制人脸肖像轮廓图的智能机械系统,它由图像采集模块、图像处理模块、机械控制绘图模块组成,能够自动拍摄人脸照片,提取肖像轮廓,然后控制机械臂在画板上画出人脸线条画。人脸肖像绘制机器人是机器视觉的研究方向之一,广泛用于科普展览,其中提出的基于机器视觉的研究技术在生产和生活等各个方面都有着广泛的应用。研究绘图机械控制系统的硬件选型和控制算法,在Visual C++,设计机械臂绘画动作流程,完***脸轮廓图的自动绘制[8]。
(3)第三代机械臂,这类机械臂除了具有外部感觉功能外,还具有规划和决策的功能。从而可以适应因为环境的变化而自主进行的工作。第三代机器人目前还处于研究阶段,距离实际应用还有一段距离。如:邹建奇[9]等人以柔性机械臂为例,,小脑模型神经网络可在较短的学****次数中有效地控制机械臂的振动。
在普及第一代工业机器人的基础上,第二代工业机器人已经推广,成为主流安装机型,第三代智能机器人也占有一定比重。
(1)机械结构:以关节型为主流,80年代发明的适用于装配作业的平面关节型机器人约占总量的1/2。应汽车、建筑、桥梁等行业的需求,超大型机器人应运而生。CAD、CAM等技术已普遍用于设计、仿真和制造中。
(2)控制技术:大多采用32位CPU,控制轴数多达27轴,NC技术、离线编程技术大量采用。协调控制技术日趋成熟,实现了多手与变位机、多机器人的协调控制。采用基于PC开放结构的控制系统已成为一股潮流。
(3)驱动技术。新一代伺服电机与基于微处理器的智能伺服控制器相结合已由FANUC等公司开发并用于工业机器人中,在远程控制中分布式智能驱动新技术[10]。
(4)应用智能化的传感器。装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势,不少机器人装有两种以上传感器,有些机器人留了多种机器人接口。
(5)通用机器人