零零柒機(jī)器人淺談工業(yè)機(jī)器人原理

如今廣泛應(yīng)用的焊接機(jī)器人都屬于d一代工業(yè)機(jī)器人，它的根本任務(wù)原理是示教再現(xiàn)。示教也稱導(dǎo)引，即由用戶導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)踐義務(wù)操作一遍，機(jī)器人在導(dǎo)引進(jìn)程中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)舉措的地位、姿勢(shì)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)＼工藝參數(shù)等，并自動(dòng)生成一個(gè)延續(xù)執(zhí)行全部操作的順序。完成示教后，只需給機(jī)器人一個(gè)啟動(dòng)命令，機(jī)器人將準(zhǔn)確地按示教舉措，一步步完成全部操作。這就是示教與再現(xiàn)。完成上述功用的次要任務(wù)原理，簡(jiǎn)述如下：

(1)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一臺(tái)通用的工業(yè)機(jī)器人，按其功用劃分，普通由3個(gè)互相關(guān)連的局部組成：機(jī)械手總成、控制器、示教零碎，如圖所示。6軸機(jī)器人

機(jī)械手總成是機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它由驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)器人臂、關(guān)節(jié)、末端操作器、以及外部傳感器等組成。它的義務(wù)是準(zhǔn)確地保證末端操作器所要求的地位，姿勢(shì)和完成其運(yùn)動(dòng)。

控制器是機(jī)器人的神經(jīng)中樞。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些公用電路構(gòu)成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機(jī)器人公用言語、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)軟件、機(jī)器人控制軟件、機(jī)器人自診斷、白維護(hù)功用軟件等，它處置機(jī)器人任務(wù)進(jìn)程中的全部信息和控制其全部舉措。

示教零碎是機(jī)器人與人的交互接口，在示教進(jìn)程中它將控制機(jī)器人的全部舉措，并將其全部信息送入控制器的存儲(chǔ)器中，它本質(zhì)上是一個(gè)公用的智能終端。

(2)機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器人的機(jī)械臂是由數(shù)個(gè)剛性桿體由旋轉(zhuǎn)或挪動(dòng)的關(guān)節(jié)串連而成，是一個(gè)開環(huán)關(guān)節(jié)鏈，開鏈的一端固接在基座上，另一端是自在的，裝置著末端操作器(如焊槍)，在機(jī)器人操作時(shí)，機(jī)器人手臂前端的末端操作器必需與被加工工件處于相適應(yīng)的地位和姿勢(shì)，而這些地位和姿勢(shì)是由若干個(gè)臂關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)所分解的。因而，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中，必需要曉得機(jī)械臂各關(guān)節(jié)變量空間和末端操作器的地位和姿勢(shì)之間的關(guān)系，這就是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。一臺(tái)機(jī)器人機(jī)械臂幾何構(gòu)造確定后，其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型即可確定，這是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的根底。機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)中有兩個(gè)根本成績(jī)。

1)對(duì)給定機(jī)械臂，己知各關(guān)節(jié)角矢量g(f)=[gl(t)，g2(t)，......gn(i)]'，其中n為自由度。求末端操作器對(duì)于參考坐標(biāo)系的地位和姿勢(shì)，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)正成績(jī)。在機(jī)器人示教進(jìn)程中。機(jī)器人控制器即逐點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)學(xué)正成績(jī)運(yùn)算。中頻點(diǎn)焊機(jī)

2)對(duì)給定機(jī)械臂，已知末端操作器在參考坐標(biāo)系中的希冀地位和姿勢(shì)，求各關(guān)節(jié)矢量，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)逆成績(jī)。在機(jī)器人再現(xiàn)進(jìn)程中，機(jī)器人控制器即逐點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)學(xué)逆成績(jī)運(yùn)算，將角矢量分解到機(jī)械臂各關(guān)節(jié)。

運(yùn)動(dòng)學(xué)正成績(jī)的運(yùn)算都采用D-H法，這種辦法采用4X4齊次變換矩陣來描繪兩個(gè)相鄰剛體桿件的空間關(guān)系，把正成績(jī)簡(jiǎn)化為尋求等價(jià)的4X4齊次變換矩陣。逆成績(jī)的運(yùn)算可用幾種辦法求解，常用的是矩陣代數(shù)、迭代或幾何辦法ob在此不作詳細(xì)引見。

關(guān)于高速、高精度機(jī)器人，還必需樹立動(dòng)力學(xué)模型，由于目前通用的工業(yè)機(jī)器人(包括焊接機(jī)器人)z大的運(yùn)動(dòng)速度都在3m／s內(nèi)，精度都不高于O.1mm，所以都只做復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)控制。工業(yè)上下料機(jī)器人

(3)機(jī)器人軌跡規(guī)劃機(jī)器人機(jī)械手端部從終點(diǎn)(包括，地位和姿勢(shì))到起點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡空間曲線叫途徑，軌跡規(guī)劃的義務(wù)是用一種函數(shù)來“內(nèi)插”或“迫近”給定的途徑，并沿時(shí)間軸發(fā)生一系列“控制設(shè)定點(diǎn)”，用于控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。