文档介绍：机器人学是关于设计、制造和应用机器人的一门正在发展中的新兴学科。
工业机器人技术涉及机构学、控制理论和技术、计算机、传感技术、人工智能、仿生学等诸领域,是一门多学科的综合性高新技术。
是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域,机器人的应用情况也标志着一个国家制造业及其工业自动化的水平。
2018/1/5
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第二章工业机器人基本理论
工业机器人定义及组成
机器人问世已有几十年,机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智,没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。同时由于机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。
随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。下面给出一些有代表性的定义。
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国际和国外相关组织的定义
国际标准化组织(ISO)的定义:机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手,这种机械手具有几个轴,能够借助可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置,以执行种种任务。
美国国家标准局(NBS)的定义:机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置。
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国际和国外相关组织的定义
美国机器人协会(RIA)的定义:机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的,通过可编程序动作来执行种种任务的,并具有编程能力的多功能机械手。
日本工业机器人协会(JIRA)的定义:工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的,能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。
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有关学者的定义
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上提出了两个有代表性的定义。
森政弘与合田周平提出的定义:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。
日本早稻田大学加藤一朗(日本机器人之父) 教授认为:机器人是由能工作的手,能行动的脚和有意识的头脑组成的个体,同时具有非接触传感器(相当于耳、目)、接触传感器(相当于皮肤)、固有感及平衡感等感觉器官的能力。
2018年1月5日
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综合上述概念,概括各种机器人的性能,认为可以按以下特征来描述机器人:
1. 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官( 如肢体、感官等) 的功能;
2. 机器人具有通用性,工作种类多样,动作程序灵活易变,是柔性加工主要组成部分;
3. 机器人具有不同程度的智能,如记忆、感知、推理、决策、学****等;
4. 机器人具有独立性,完整的机器人系统,在工作中可以不依赖于人的干预。
对于工业机器人,目前部分国家倾向于美国机器人协会所给出的定义:是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置,通过可编程序动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。
综合各国对工业机器人(Industrial Robot)的定义,存在“可编程”、“计算机控制”和“机械装置”三方面的共同点。
工业机器人,是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置;由计算机进行控制,是无人参与的自主自动化控制系统;它是可编程、具有柔性的自动化系统,可以允许进行人机联系。
工业机器人已成为FMS和CIMS等自动化制造系统中的重要设备。
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工业机器人组成
工业机器人是一个机电一体化设备。从控制观点来看,机器人系统可以分成四大部分:机器人执行机构、驱动装置、控制系统、感知反馈系统。
机器人
执行机构
驱动装置
控制系统
感知系统
基座
(定或动)
手部
腕部
臂部
腰部
电驱动装置
液压驱动装置
气压驱动装置
处理器
关节伺服控制器
内部传感器
外部传感器
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执行机构
包括:手部、腕部、臂部、腰部和基座等。相当于人的肢体。
驱动装置
包括:驱动源、传动机构等。相当于人的肌肉、筋络。
感知反馈系统
包括:内部信息传感器,检测位置、速度等信息;外部信息传感器,检测其所处的环境信息。相当于人的感官和神经。
控制系统
包括:处理器及关节伺服控制器等,进行任务及信息处理,并