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        機器人傳感系統與基本工作原理

        2019/8/14 16:12:12admin143

        一、傳感系統 

          傳感系統是機器人的重要組成部分,近其采集信息的位置,一般可分為內部和外部兩部類傳感器。內部傳感器是完成機器人運動控制所必需的傳感器,如位置、速度傳感器等,用于采集機器人內部信息,是構成機器人不可缺少的基本元件。外部傳感器檢測機器人所處環境、外部物體狀態或機器人與外部物體的關系。常用的外部傳感器有力覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、視覺傳感器等。一些特殊領域應用的機器人還可能需要具有溫度、溫度、壓力、滑動量、化學性質等感覺能力方面的傳感器。

          傳統的工業機器人采用內部傳感器,用于對機器人運動、位置及姿態進行精確控制。使用外部傳感器,使得機器人對外部環境具有一定程序的適應能力,從而表現出一定程序的智能。

        二、機器人的基本工作原理

          現在廣泛應用的工業機器人都屬于第一代機器人,它的基本工作原理是示教再現。

        示教也稱為導引,即由用戶引導機器人,一步步將實際任務操作一遍,機器人在引導過程中自動記憶示教的每個動作的位置、姿態、運動參數、工藝參數等,并自動生成一個連續執行全部操作的程序。

          完成示教后,只需給機器人一個啟動命令,機器人將精確地按示教動作,一步步完成全部操作,這就是示教與再現。

        1、機器人手臂的運動

          機器人的機械臂是由數個剛性桿體和旋轉或移動的關節連接而成的,是一個開環關節鏈,開鏈的一端固接在基座上,另一端是自由的,安裝著末端執行器(如焊槍),在機器人操作時,機器人手臂前端的末端執行器必須與被加工工件處于相適應的位置和姿態,而這些位置和姿態是由若干個臂關節的運動合成的。

        因此,機器人運動控制中,必需要知道機械臂各關節變量空間和末端執行器的位置和姿態之間的關系,這就是機器人運動學模型。一臺機器人機械臂的幾何結構確定后,其運動學模型即可克定,這是機器人無能無力控制的基礎。

        2、機器人軌跡規劃

          機器人機械手端部從起點的位置和姿態到終點的位置以及姿態的運動軌跡空間曲線叫路徑。

          軌跡規劃的任務是用一種函數來“內插”或“逼近”給定的路徑,并沿時間軸產生一系列“控制設定點”,用于控制機械手運動。目前常用的軌跡規劃方法有空間關節插值法和笛卡爾空間規劃兩種方法。

        3、機器人機械手的控制

          當一臺機器人機械手的動態運動方程已給定,它的控制目的就是按預定性能要求保持機械手的動態響應。但是,由于機器人機械手的慣性力、耦合反應力和重力負載都隨運動空間的變化而變化,因此要對它進行高精度、高速度、高動態品質的控制是相當復雜且困難的。

        目前工業機器人上采用的控制方法是把機械手上每一個關節都當做一個單獨的伺服機構,即把一個非線性的、關節間耦合的變負載系統,簡化為線性的非耦合單獨系統。

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