机器人控制方法综述 孙逊
机器人控制方法综述Overview of Robot Control Methods
专业控制工程
姓名孙逊
学号2017042094
完成时间2018.7.4
机器人控制方法综述
摘要：机器人控制技术指的是使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段，随着现在计算机技术的蓬勃发展，机器人在生活和工业领域的应用越来越频繁，对于人们来说控制机器人的方法也变得愈发简单和多样。机器人控制的本质就是将规划整个系统的指令作为输入信息，将传感器探测得到的外界状态信息和导航系统的周边定位信息作为反馈，计算得到机器人执行器的控制信号，完成运动控制的闭环。为了解决在工业上遇到的机器人控制方面的问题，本文将根据基本和现代这样一个推进的方式来介绍几个常见的工业机器人的控制方法，向大家展示控制技术在机器人运动学和机器人力学方面如何从基本的控制技术发展到现在智能控制技术。
关键字：工业机器人；机器人控制；机器人运动学；机器人力学；智能控制技术
Overview of Robot Control Methods Abstract: Robot control technology refers to various control methods that enable robots to perform various tasks and actions. With the rapid development of computer technology, robots are used more frequently in life and industry, and for people to control robots. The method has also become more and more simple and diverse. The essence of robot control is to take the instruction of planning the whole system as input information, take the external state information detected by the sensor and the surrounding positioning information of the navigation system as feedback, calculate the control signal of the robot actuator, and complete the closed loop of motion control. In order to solve the problem of robot control encountered in the industry, this paper will introduce several common control methods of industrial robots according to a basic and modern way of advancing, showing the control technology in robot kinematics and robot mechanics. How to develop from basic control technology to intelligent control technology.
Keywords: industrial robot; robot control; robot kinematics; robot mechanics;
intelligent control technology
引言
机器人系统[1]通常分为机构本体和控制系统两大部分。控制系统的作用是根据用户的指令[2]对机构本体进行操作和控制，从而完成作业的各种动作。机器人控制器[3]是影响机器人性能的关键部分之一，它从一定程度上影响着机器人的发展。一个良好的控制器要有灵活、方便的操作方式和多种形式的运动控制方式，并且要安全可靠。机器人的控制系统主要由输入/输出（I/O）设备，计算机软、硬件系统，驱动器，传感器[4]等构成，如图1所示。硬件包括控制器、执行器和伺服驱动器；软件包括各种控制算法[5]。
图1 机器人控制系统构成要素
Fig1 Robot control system components
最早的机器人采用顺序控制[6]方式。随着计算机的发展，机器人采用计算机系统[7-9]来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多创办器信息融合、智能行为控制的新技术。多种技术的发展将促进智能机器人[10]的实现。伴随着机器人技术的进步，控制技术也由基本控制技术发展到现代控制技术[11]。
下面，我们来对常见的几种控制方式进行介绍。本文将分为两个部分，第一个部分介绍几种基本的控制方法，第二部分介绍现在控制学的几种方法。
1 最基本的控制方法
1.1自由度的运动控制及转矩控制
对机器人机构来说，最简单的控制就是分别实施各个自由度[12]的运动（位置及速度）控制。这种控制可以通过对控制各个自由度运动的电机实施PID控
制[13]简单的实现。在这种情况下，需要根据运动学理论将整个机器人的运动分解为各个自由度的运动来进行控制。这种系统常由上、下位机[14]构成。从运动控制的角度来看，上位机进行运动规划[15]，将要执行的运动转化为各个关节的运动，然后按控制周期传给下位机。下位机进行运动的插补运算及对关节进行伺服，所以常用多轴运动控制器作为机器人的关节控制器[16]。多轴运动控制器[17]的各轴伺服控制器也是独立的，每一轴对应一个关节。
1.2轨迹控制
若要求机器人沿着一定的目标轨迹运动，则是轨迹规划[18]。对于工业生产线上的机械臂，轨迹控制通常采用示教方式[19]。示教再现分为两种：点位控制[20]（PTP），用于电焊，更换刀具等情况；连续路径控制[21]（CP），用于焊接、喷漆等作业。如果机器人本身能够主动地决定运动，那么可经常使用路径规划加上在线路径跟踪的方式，如移动机器人的车轮控制方法。
1.3利用传感器反馈的运动调整
对每个自由度实施运动控制时，也可能发生臂和手受到环境约束[22]的情况。这时，机器人与环境之间或许会因为产生过大的力而造成自身的损坏。在这样的状态下，机器人必须适应环境，修改预先规划的轨迹。在这种场合下，借助于力传感器反馈力[23]信息并调整运动，能够让整个机器人的行动符合任务的需求。当机器人靠腿、脚进行移动时，若地面的平整度有尺寸误差，则机器人可能会失去平衡。在这种情况下，也需要通过将着地点的力加以反馈，已调整运动，实现适应地面的平稳步行。
2 现代控制技术
机器人是一个复杂得多输入、多输出非线性系统，具有时变、强耦合和非线性的动力学特征。由于建模和测量的不精确，再加上负载的变化及外部扰动的影响，因此实际上无法得到机器人精确完整的动力学模型。现在控制理论为机器人的发展提供了一些能适应系统变化能力的控制方法，自适应控制即是其中一种。
2.1 自适应控制
当机器人的动力学模型存在非线性和不确定因素[24]，含未知的系统因素（如
摩擦力）和非线性动态特征[25]（重力、哥氏力、向心力的非线性），以及机器人在工作过程中环境和工作对象的性质与特征变化时，解决方法之一是运行过程中不断测量受控对象的特征，根据测量的信息使控制系统按照新的特性实现闭环最优控制，即自适应控制。自适应控制分为模型参考自适应控制和自校正自适应控制[26]，如图2、图3所示。
图2 模型参考自适应系统结构
Fig 2 Model reference adaptive system structure
图3 自校正自适应控制系统结构
Fig 3 Self-tuning adaptive control system structure
自适应控制在受控制参数发生变化时，通过学习，辨识和调整控制规律[27]，可以达到一定的性能指标，但实现复杂，实时性要求严格。当存在非参数不确定时，自适应难以保证系统的稳定性。鲁棒控制是针对机器人不确定性的另一种控制策略，可以弥补自适应控制的不足，适用于不确定因素在一定范围内变化的情况，保证系统稳定和维持一定的性能指标。如果将鲁棒性与
H控制理论相结合，所得控制器可实现对外界未知干扰[28]的有效衰减，同时保证系统跟踪误差的渐进收敛性。
2.2 智能控制技术
随着科技的进步，计算机技术、新材料、人工智能、网络技术等的发展，出现了各种新型智能机器人[29]。它具有由多种结内、外传感器组成的感觉系统，不仅能感觉内部关节的运动速度、力的大小，还能通过外部传感器如视觉、触觉传感器等，对外部环境信息进行感知、提取、处理并做出适当的决策，结构或半结构化环境中自主完成一项任务。如类人机器人Asimo和SDR-3X[30]智能机器人系统具有以下特性：
（1）模型的不确定性
一是模型未知或知之甚少；二是模型的结构或参数可能是在很大范围内变化。智能机器人属于后者。
（2）系统的高度非线性
对于高度的非线性控制对象，虽然有一些非线性控制方法可用，但非线性控制目前还不成熟，有些地方也比较复杂。
（3）控制任务的复杂性
对于智能系统，常要求系统对于复杂任务有自行规划与决策能力，有自动躲避障碍物运动到规划目标位置[31]的能力。这是常规控制方法所不能达到的。典型代表是自主移动机器人。这时的自主控制器要完成问题求解和规划、环境建模、传感器信息分析、底层的反馈控制等任务。学习控制是人工智能技术应用到机器人领域的一种智能控制方法。已提出多种机器人控制方法，如模糊控制、神经网络控制、基于感知器的学习控制、基于小脑模型的学习控制等。
3 其他控制
除了上述控制方法之外，人们也正在模仿生物体[32]的控制机理，研究仿生型的而非模型的控制法。目前，基于神经振子[33]所生成和引入的节奏模式已经实现了稳定的四足机器人、双足机器人的步行控制，基于行为的控制方法已与集中式控制方法相结合，应用到足球机器人的控制系统中。
上述介绍的传统方法，在大多数情况下，都假设杆件事刚体，其不存储应变的能量，力的生成仅靠自由度来实现。利用该方法，都能比较简单地建立具有一般性的系统设计方法。但是，由于驱动器输出有限，响应速度也有限，因此在机器人的具体制作方面造成了很大的限制。为了弥补这一缺陷，人们尝试了多种方法，如使杆件具有弹簧或阻尼功能[34]，以便它能无时间延迟地进行能量存储及
耗散，或者以硬件的形式引入各个自由度中的弹簧或阻尼功能，以避免时间延迟，而非依靠软件（转矩控制）来实现。这是考虑“控制”的机构设计的一个例子。另外，也有考虑“机构”的控制设计的例子。例如，在某些情况下因重量减轻而导致杆件变细，从而演变成柔性机构[35]，这时就可以尝试通过人为的控制来补偿由此在某些产生的误差或振动。如上所述，今后研究中重要的一点是将机构与控制整合起来处理。
在最近的研究结果中，令人影响深刻的是Passive Walking[36]。它是一个由无驱动器的自由度组成的、具有类似人体骨骼构件机构的机器人，能以极其自然的双足步态在向上倾斜的缓坡上行走。这表明该机器人能够巧妙地利用重力下的力学体统特性，恰当且简单地进行机构控制。可以认为，人类等生物的运行机理也与它的原理如出一辙。至今，人们还将它作为基于动力学控制的一个更一般性的问题来加以研究。
4 结语
本文对机器人的在各种控制方法进行了归纳和综述。由空间机器人属于强耦合非线性系统[37]，其控制方法较复杂。首先，对机器人的基本踪控制方法进行分类阐述；然后，进一步对现在先进的控制方法进行论述；最后，针对现在国际上大量的仿生机器人的控制方法进行描述。在对目前机器人的控制方法进行阐述的同时，对存在的问题进行了积极探索。当前，不确定性机器人的控制方法研究主要是针对建模误差及有限的外界干扰来进行的，而对于参数突变造成的极端工况研究甚少，而且，针对加快误差收敛速度[38]方法的研究也不甚完善，有待于我们进一步的深入探索。
参考文献
[1]Craig J J.Adaptive control of mechanical manipulators[J].The International
Journal of Robotics Research,1987,6(2):172-184.
[2]Yoshida K.Space robot dynamics and control:To orbit,from orbit,and
future[C]//Robotics Research:The 10th International Symposium. Berlin Heidelberg:Springer-Verlag,2003:449-456.
[3]丁学恭.机器人控制研究[M].杭州:浙江大学出版社,2007:7-9.
[4]Guo Y S,Chin L.Adaptive neural network control for coordinated motion of a
dual-arm space robot system with uncertain parameters[J].Applied Mathematics and Mechanics,2008,29(9):1131-1140.
[5]马保离,霍伟.空间机器人系统的自适应控制[J].控制理论与应用,
1996,13(2):191-197.
[6]蒋新松.机器人及机器人学中的控制问题.机器人1990,12(5):1-13.
[7]Harrison N B,Avgeriou P.How do architecture patterns and tactics interact?A
model and annotaction.Journal of Systems and Software,2010,83(10):1735-1758.
[8]Bory M.Can practitioners neglect theory and theoreticians neglect practice.IEEE
computer,2011,44(10):19-24.
[9]Denning P J.The locality https://www.360docs.net/doc/ba5533846.html,munications of the ACM,
2005,48(7):19-24.
[10]任福继,孙晓.智能机器人的现状及发展[J].科技导报,2015,33(21):32-38.
[11]柳倩,桂建军,杨小薇,曲艳丽.工业机器人传感控制技术研究现状及发展态势
基于专利文献计量分析视角[J].机器人,2016,38(05):612-620.
[12]杨廷力,沈惠平,刘安心,戴建生.机构自由度公式的基本形式、自由度分析及其
物理内涵[J].机械工程学报,2015,51(13):69-80.
[13]陶永华.新型PID控制及其应用.北京:机械工业出版社,2002
[14]刘业良,李维国,赵智敏.控制系统上下位机的实时通讯方法[J].微电子学与计
算机,1995(01):28-30.
[15]刘华军,杨静宇,陆建峰,唐振民,赵春霞,成伟明.移动机器人运动规划研究综述
[J].中国工程科学,2006(01):85-94.
[16]汪木兰,张崇巍,谢震.通用型机器人关节控制器的研制[J].制造业自动
化,2005(05):35-37.
[17]刘艳强,王健,单春荣.基于EtherCAT的多轴运动控制器研究[J].制造技术与机
床,2008(06):100-103.
[18]李东洁,邱江艳,尤波.一种机器人轨迹规划的优化算法[J].电机与控制学
报,2009,13(01):123-127.
[19]李力,谢益波.基于Backstepping方法的海底摆臂型履带式移动平台行走路径
控制[J].矿冶工程,2015,35(06):1-5.
[20]倪自强,王田苗,刘达.基于视觉引导的工业机器人示教编程系统[J].北京航空
航天大学学报,2016,42(03):562-568.
[21]马强建.精确点位作业机器人控制系统研究[D].兰州理工大学,2009.
[22]Shin J H,Lee J J.Dynamic control with adaptive identification for free-flying
robots in joint space[J].robotic,1994,12(6):541-551.
[23]乔向东,王宝树,刘作良.多传感器反馈分层融合算法性能研究[J].空军工程大
学学报(自然科学版),2004(03):28-32.
[24]付成龙,陈恳.五杆四驱动平面双足机器人动态步态规划与非线性控制[J]. 机
器人,2006(02):206-212.
[25]邓永刚.工业机器人重复定位精度与不确定度研究[D].天津大学,2014.
[26]孙棣华,崔明月,李永福.具有参数不确定性的轮式移动机器人自适应
backstepping控制[J].控制理论与应用,2012,29(09):1198-1204.
[27]NANDA SK,PANDA S,SUBUDHI P R S,et al.A novel application of artificial
neural network for the solution of inverse kinematics controls of robotic manipulators[J].International Journal of Intelligent Systems and Applications (IJISA),2012,4(9):81-91.
[28]赵润州,徐卸古,张西正.考虑参数不确定性和外界干扰的移动机器人轨迹跟踪
控制[J].制造业自动化,2015,37(03):41-46.
[29]王国彪,陈殿生,陈科位,张自强.仿生机器人研究现状与发展趋势[J].机械工程
学报,2015,51(13):27-44.
[30]王田苗,陈殿生,陶永,李剑.改变世界的智能机器—智能机器人发展思考[J].科
技导报,2015,33(21):16-22.
[31]阮晓钢,仇忠臣,关佳亮. 双足行走机器人发展现状及展望[J].机械工程
师,2007(02):17-19.
[32]马勇.多移动机器人路径规划研究[D].华中科技大学,2012.
[33]王如彬,张志康,谢智刚,焦贤发.多个神经振子群网络的相位动力学编码[J].动
力学与控制学报,2009,7(03):217-225.
[34]Feng Baomin,Ma Guangcheng,Wen Qiyong.Design of robust intelligent
controller for space robot in task space[J].journal of Astronautics, 2007,28(4):914-919
[35]于靖军,宗光华,毕树生.全柔性机器人机构的结构构型研究[J].机器
人,2003(04):367-372.
[36]刘丽梅,田彦涛,李建飞,侯至丞,黄孝亮.被动行走机器人变路况切换控制[J].控
制与决策,2011,26(08):1203-1208.
[37]陈予恕,杨彩霞.一类刚柔耦合非线性系统的动力学建模[J].中国空间科学技
术,2000(03):63-68.
[38]夏丹,刘军考,陈维山,韩路辉.基于收敛速度的仿鱼机器人游动力学性能的数
值模拟[J].机械工程学报,2010,46(01):48-54.
机器人学概论
《我看机器人》 学院：理学院 学号：5502211005 姓名：黄志涵 班级：应用物理学111班
摘要：在21世纪，随着科学技术的发展，机器人的研究和发展也将会更进一步。机器人原本起源在美国，但其在美国的发展速度远远不如日本。这里面主要的原因，可能是因为日本劳动力短缺，大部分需要劳动力的工厂得不到劳动力，所以日本政府大力发展机器人产业，用机器人代替短缺的劳动力资源。本文通过三部分简要阐述有关机器人一些发展和应用，以及未来机器人更大的应用前景。 关键词：机器人，机器人发展史，关键技术，分类，应用 正文： 第一部分：机器人的发展史 从1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。机器人历史有了如下的发展：1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。 1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。 1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。 1956年在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。 1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。 1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation 公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统. 1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。 1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。 1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家
机器人控制器的现状及展望概要
机器人控制器的现状及展望 摘要机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一, 它从一定程度上影响着机器人的发展。本文介绍了目前机器人控制器的现状, 分析了它们各自的优点和不足, 探讨了机器人控制器的发展方向和要着重解决的问题。 1引言 从世界上第一台遥控机械手的诞生至今已有 50年了,在这短短的几年里,伴随着计算机、自动控制理论的发展和工业生产的需要及相关技术的进步,机器人的发展已经历了 3代:(1 可编程的示教再现型机器人; (2 基于传感器控制具有一定自主能力的机器人; (3 智能机器人。作为机器人的核心部分, 机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一。它从一定程度上影响着机器人的发展。目前,由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步, 使得机器人的研究在高水平上进行, 同时也为机器人控制器的性能提出更高的要求。 对于不同类型的机器人, 如有腿的步行机器人与关节型工业机器人, 控制系统的综合方法有较大差别,控制器的设计方案也不一样。本文仅讨论工业机器人控制器问题。 2机器人控制器类型 机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置, 它是机器人的心脏,决定了机器人性能的优劣。 从机器人控制算法的处理方式来看,可分为串行、并行两种结构类型。 2.1串行处理结构 所谓的串行处理结构是指机器人的控制算法是由串行机来处理。对于这种类型的控制器, 从计算机结构、控制方式来划分,又可分为以下几种。 (1单 CPU 结构、集中控制方式
用一台功能较强的计算机实现全部控制功能。在早期的机器人中, 如 Hero-I, Robot-I等, 就采用这种结构, 但控制过程中需要许多计算 (如坐标变换 , 因此这种控制结构速度较慢。 (2二级 CPU 结构、主从式控制方式 一级 CPU 为主机,担当系统管理、机器人语言编译和人机接口功能,同时也利用它的运算能力完成坐标变换、轨迹插补, 并定时地把运算结果作为关节运动的增量送到公用内存, 供二级 CPU 读取;二级 CPU 完成全部关节位置数字控制。 这类系统的两个 CPU 总线之间基本没有联系,仅通过公用内存交换数据,是一个松耦合的关系。对采用更多的 CPU 进一步分散功能是很困难的。日本于 70年代生产的 Motoman 机器人(5关节,直流电机驱动的计算机系统就属于这种主从式结构。 (3多 CPU 结构、分布式控制方式 目前, 普遍采用这种上、下位机二级分布式结构, 上位机负责整个系统管理以及运动学计算、轨迹规划等。下位机由多 CPU 组成,每个 CPU 控制一个关节运动,这些 CPU 和主控机联系是通过总线形式的紧耦合。这种结构的控制器工作速度和控制性能明显提高。但这些多 CPU 系统共有的特征都是针对具体问题而采用的功能分布式结构,即每个处理器承担固定任务。目前世界上大多数商品化机器人控制器都是这种结构。 控制器计算机控制系统中的位置控制部分,几乎无例外地采用数字式位置控制。 以上几种类型的控制器都是采用串行机来计算机器人控制算法。它们存在一个共同的弱点:计算负担重、实时性差。所以大多采用离线规划和前馈补偿解耦等方法来减轻实时控制 中的计算负担。当机器人在运行中受到干扰时其性能将受到影响, 更难以保证高速运动中所要求的精度指标。
DURR机器人系统在涂装生产线上的应用
DURR机器人系统在涂装生产线上的应用 更多应用：E讯网 奇瑞汽车股份有限公司涂装三车间喷涂生产线从德国杜尔公司引进了EcoRP6F140型喷涂机器人取代人工喷车身外表面，将操作人员从恶劣、繁重、重复和单一的工作环境中解放出来。同时，通过喷涂机器人生产线的应用与推广，奇瑞汽车提高了涂装生产效率、油漆的利用率及油漆车身的涂膜质量。 1、流程 涂装三车间中涂、面漆线设备采用中涂一条线，输送链速为8.2m/min。面漆两条线，输送链速为4.4m/min。中涂线由输送工艺链入口EMS车型识别/MDIP操作台、电离站、油漆管路LED显示器和PR站（8台机器人）组成；面漆Ⅰ/Ⅱ线由输送工艺链入口EMS车型识别/MDIP操作台、电离站、油漆管路LED显示器、BC1站（4台机器人）、BC2站（4台机器人）和CC站（4台机器人）组成。 2、EMS车型识别系统 车型识别包括光栅识别、条形码识别、超声波识别和EMS识别等方式。每种识别都有各自的优缺点，车间机械化输送系统采用的是EMS自动识别车型系统。通过PVC细密封定色点用扫描枪对车身VIN码进行扫描，此处EMS读写站具有读写功能，可以将扫描的车身VIN码信息数据存储到滑橇上的载码体内，同时PLC将车身信息存储到中央控制室数据库中。当滑橇运送车身在进入中涂线、面漆Ⅰ/Ⅱ线喷房入口时，喷房入口均设有一个EMS读写站，通过EMS读写站将滑橇上载码体车身信息传输到机器人站MDIP操作台车型颜色显示屏，如果载码体中没有存储车身信息或者车身信息错误时，需要人员核对随车卡和车身VIN码信息，并在MDIP操作台修改为正确的车身信息数据。 电离站和机器人喷涂站 1、电离站 机器人电离站有5个杆，两侧各设一个垂直杆和一个倾斜的杆，根据设计最大通过车型车身尺寸固定安装，顶杆具有自由编程的能力，即顶杆可以根据车身的高度不同自动调整，每个杆上都设有离子风嘴。电离站立柜包括驱动装置、运动装置和垂直提升运动的导轨（Z轴）。该站的作用是用于喷漆设备在喷涂油漆车身前吹扫车身上的颗粒和灰尘，并消除车身上的静电荷。 2、机器人喷涂站 机器人喷涂站配备有一个PU操作台、EcoPSMP（电源）柜、EcoSCMP（工作站控制）柜、SBI/SBO安全盒及KetopC100便携式编程器。对应每台机器人配备一个EcoRCMP （过程与运动）柜和MVS气动控制柜及外部通风部件。
机器人自动喷涂设计方案
机器人自动喷涂设计方案 1、设计思想 金属喷涂设备采用机器人自动喷涂，利用电动转台运输工件及辅助机器人喷涂。 2、设计思想概述 2 .1金属喷涂设备的组成 设备由火焰喷涂设备、机械手（瑞士ABB）、电动转台，及管路组成。 2.1.1、火焰喷涂设备的组成及相关技术数据 火焰喷涂设备的组成： 由丝材火焰喷枪与24V电动输送系统组成
5、工作原理： 火焰喷涂设备的气体金属线材喷枪是采用氧-乙炔气为热源，电马达为动力，将单根金属丝不断地送入高温火焰区熔化后雾化，喷向经过预处理的工件表面，形成涂层的一种专用设备。本设备具有送丝精确，稳定，用气量少。涂层质量优良，特别适合喷涂高熔点的金属丝材和机械零部件的修复工作。 3、机械手自动喷涂系统 采用瑞士（ABB）进口机器人， IRB 4600的精度为同类产品之最，其操作速度更快，废品率更低，在扩大产能、提升效率方面，将起到举足轻重的作用，尤其适合弧焊、喷涂等工艺应用。其高精度由专利的TrueMoveTM运动控制软件实现。 IRB4600采用优化设计，机身紧凑轻巧，节拍时间与行业 标准相比可缩减多达25%。专利的QuickMoveTM运动控制 软件使其加速度达到同类最高，并实现速度最大化，从而
提高产能与效率。 IRB 4600工作范围超大，安装方式灵活，可轻松直达目标 设备，不会干扰辅助设备。优化机器人安装，是提升生产 效率的有效手段。模拟工艺布局时，灵活的安装方式 更能带来极大的便利。 ABB工业机器人防护计划之周全居业内领先水平。IRB4600标准型达到IP67防护等级，该机型机身紧凑，荷重能力强，设计优化，适合弧焊、物料搬运、喷涂、上下料等目标应用。可灵活选择落地、壁挂、支架、斜置、倒置等安装方式。该产品灵敏可靠，故障率低等优点，根据不同需要的喷涂产品，选择预先设定好的程序，在人机界面上选择需要的程序，机器人自动完成喷涂的整个流程。 机器人固定在金属喷涂房室内，臂展2410mm，采用专用夹具固定火焰喷枪结构。机器人＋专有喷涂软件构成，达到更好的喷涂效果。 电动转台采用变频器控制，匀速转动，把待喷工件按固定位置放在旋转转台上面，启动火焰喷枪装置，机器人就位，此时，电动转台匀速转动，机器人按照预先设定程序运行，完成整套喷涂过程。 火焰喷涂系统采用电动送丝装置，火焰喷枪安装在机器人喷涂臂上，喷枪上部安装自动点火装置。供气系统装置布置在室外，供气管路采用无缝钢管供气，管路安装防回火装置与调压阀。氧气存放区放置在车间内部、乙炔存放区放置在车间外部，存放区制作防倒装置，
机器人学概述
安徽工业大学 2015级工程硕士期末考核答题卷 专业：机械工程 课程：机器人学 姓名： 学号：1521190215
2017年1月
第一章引言 随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化，产业机器人已成为一种高新技术产业，为产业自动化发挥了巨大作用，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。 本文概括了工业机器人的概念和发展、国外国内机器人的发展现状、未来机器人的发展方向。
第二章机器人的概念与发展 2.1 机器人的定义 工业机器人的问世, 大约是25年前；微处理机的诞生, 大约是15年前。正是由于微处理机的出现, 以及各种LSI、VLSI的飞跃发展, 才使得工业机器人控制系统的机能大幅度提高, 从而使数百种不同结构、不同控制方法、不同用途的工业机器人终于在八十年代,真正进人了实用与普及的阶段, 并发挥了令人难以置信的巨大威力与经济效益。 那么, 什么是工业机器人？回答是令人遗憾的。因为关于工业机器人的定义, 仍在专家们的争议之中, 至今还没有人能够提出一个令人信服的明确定义。美国机器人协会（RIA）对机器人的定义是：“ 所谓工业机器人, 是为了完成不同的作业, 根据种种程序化的运动来实现材料、零部件、工具或特殊装置的移动并可重新编程的多功能操作机。”日本产业机器人协会（JIRA）的定义是：“ 所谓工业机器人, 是在三维空间具有类似人体上肢动作机能及其结构, 并能完成复杂空间动作的多自由度的自动机械” 或“根据感觉机能或认识机能, 能够自行决定行动的机器（智能机器人）。” 不管各国机器人专家们如何定义和解释工业机器人, 有一点是可以明确的, 这就是人们开发研究工业机器人的最终目标, 在于要研制出一种能够缥合人的所有动作特性——通用性、柔软性、灵活性的自动机械。 2.2 机器人的发展 自动化技术的发展，特别是计算机的诞生，推动了机器人的发展。人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感
工业机器人概述
工业机器人概述 20.1 概述 世界上机器人工业萌芽于50年代的美国，经过40多年的发展，已被不断地应用于人类社会很多领域，正如计算机技术一样，机器人技术正在日益改变着我们的生产方式，以至今后的生活方式。我们有必要以极大的兴趣关注它的发展，研究它的未来，迎接它给我们带来的机遇。 20.1.1 中国工业机器人的回顾 我国机器人技术发展已有20多年历史，特别是在“七五”计划期间，国家对机器人工业给予了足够的重视，投入了一定的资金，组织了全国近百个单位的机器人技术攻关，开发出喷漆、焊接、搬运等工业机器人操作机、控制系统、驱动系统及相关的元器件，取得了90余项科研成果，形成了我国机器人研究开发的基本力量，为进一步发展我国工业机器人打下了一定的基础。在此期间，我国机器人工业基本上实现了从无到有并进行了相关的应用开发，其中有代表性的产品有： 北京机械工业自动化研究所：PJ系列喷涂机器人 北京机床研究所：GJR-G1、G2焊接及搬运机器人 广州机床研究所：JRS-80点焊机器人 大连组合机床研究所：ZHS-R005弧焊机器人 中国科学院沈阳自动化研究所：中型水下机器人及机器人控制系统 航天工业总公司303所：YZJJR30搬运机器人 沈阳工业大学：CR80-1冲压机器人 此外，还有冶金部自动化研究院、西安微电机研究所、北京谐波传动技术研究所、洛阳轴承研究所、航天工业总公司609所、林泉电机厂、北京科技大学、清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、华南理工大学、哈尔滨工业大学等在机器人控制装置、基础元器件和基础研究等方面做了大量工作。 20.1.2 机器人工业的现状 进入90年代，世界机器人工业继续稳步增长，每年增长率保持在10%左右，世界上已拥有机器人数量达到70万台左右，1992、1993年世界机器人市场曾一度出现小的低谷，近年除日本外，欧美机器人市场也开始复苏，并日益兴旺。与全球机器人市场一样，中国机器人市场也逐渐活跃，1997年上半年，我国从事机器人及相关技术产品研制、生产的单位已达200家，研制生产的各类工业机器人约有410台，其中已用于生产的约占3/4。目前全国约有机器人用户500家，拥有的工业机器人总台数约为1200台，其中从40家外国公司进口的各类机器人占2/3以上，并每年以100～150台的速度增加。进入“九五”计划第一年后，一些大型工厂、公司正在调整机器人的应用和发展策略，由应用机器人大户转向成为开发机器人大户，力求推进中国机器人的产业化。第一汽车集团公司是我国最早的机器人用户之一，已在其汽车生产线上应用了20多台机器人，“八五”期间开发了2台高功能点焊机器人，此外还在进一步开发弧焊、打磨、涂胶等机器人。东风汽车集团公司是我国第一条国产机器人喷涂生产线应用单位，1996年在引进德国KUKA公司90年代机器人技术的基础上，用KUKA散件组装成功点焊机器人，即将投产，1997年又引进KUKA公司的焊装线，用于驾驶室焊装并做工程应用研究。济南第二机床厂在与美国ISI机器人公司等合作完成了第一条冲压自动生产线后，又自行开发了全自动薄板冲压生产线，并投入应用。1996年北京首钢集团公司与日本安川电机（株）、岩谷产业（株）合资成立首钢莫托曼机器人有限公司，引进日本安川公司的产品和技术，生产和销售各类工业机器人，预计生产能力可达800台/年，
工业机器人自动喷涂生产线参数设计
工业机器人自动喷涂生产线参数设计工业机器人自动喷涂生产线参数设计 1.喷涂机器人的简介 喷涂机器人主要是集成了喷涂工艺系统和防爆系统的工业机器人，可以根据不同的工件采用不同的程序对工件的表面进行油漆的喷涂，机器人的程序可以由人工根据工件的形状预先示教(编写好程序)而成，也可以由专业的模拟软件根据工件的模型先在电脑中运用专业的模拟软件(如robot-studio)进行模拟然后再将模拟的程序从电脑导至机器人控制器，从而可以节省大量的现场调试时间和新产品开发周期。根据国内外多家客户使用证明，喷涂机器人在机车诸多应用中不仅可以大大提高生产效率，改善员工的工作环境，并且可以节省大量的运营成本，提高工件品质。针对机车表面颜色多变的要求，机器人还可以配置换色阀，可以对油漆进行快速的切换，节省换漆时对管路和喷枪的清洗时间。 2.机器人喷涂的优势 1)降低运营成本，减少原料的浪费，提高成品率 喷涂机器人集成了喷涂工艺系统(IPS)，可以提高油漆喷漆的上漆率，提高油漆的利用率。机器人喷涂可以根据工件的宽度调节不同的喷幅，比如在喷涂车厢大面积平喷涂可以采用200MM的扇幅，而在喷涂例如一些边缝时，则可以采用小的扇幅，如50MM。并且在喷涂过程中，可以自由的开关枪，不需要改变机器人的喷涂程序，可以节省油漆的消耗量，并且极其方便。 由于机器人喷涂的高精度，如ABB IRB5400和IRB5500的重复精度达到 0.15MM，因此机器人喷涂的膜厚的精度可以达到正负3UM。相比人工的喷涂，既可以提高机车表面的成膜质量与一致性，提高成品率，减少修补工作量，又可以节省油漆。
特别是在要求严格的场合，油漆的流量可以实现闭环控制，即机器人在喷漆的过程中会根据流量计自动检测当前流量并且与设定流量进行对比，根据信号的反馈值自动调节流量阀的开度，以达到精确控制流量的目的。 双组份油漆可以采用预混(即油漆和固化剂预先配好)，也可以采用喷枪前混合。采用喷枪前混合可以减少油漆的浪费，因为当油漆和固化剂配好之后，如果有任何问题暂时停喷涂时，油漆会固化，而油漆和固化剂在喷枪前混合则可以避免这种情况发生。 人工喷涂时，操作人员站在三维工作小车上工作，当操作人员喷完一处工件时，三维小车移动将操作人员带至下一处需要喷涂处，由于此时漆膜未干，小车移动时容易产生灰尘，而导致机车表面漆膜的颗粒。而机器人喷涂则可以避免这个问题。由于机器人导轨位于喷漆室的边上，因此不会产生灰尘污染工件，机器人本体采用无尘型的设计，不会污染工件表面的漆膜。 2)增强生产柔性 柔性生产是针对大规模生产的弊端而提出的新型生产模式。即生产系统能对市场需求变化作出快速的适应。如当需要生产一款新的车型时，可以在设计阶段就采用电脑模拟，得出相应的参数，为生产做好准备，可以节省新产品的交货时间。此外，可以将若干车型的喷涂程序预先编辑好，在以后的生产中，针对某一种车型可以采用某一个程序，减少生产过程不必要的过渡时间。 满足安全法规，改善健康安全条件，减少工人职业病的发生 机器人的应用，大大减少了工人在喷漆室喷枪用润滑油 喷枪清洁组刚刷 2)喷枪座 3)喷枪过滤器 4)喷枪保养零件组
工业机器人控制的功能组成和分类
1、对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统就是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: ·记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度与与生产工艺有关的信息。 ·示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒与导引示教两种。 ·与外围设备联系功能:输入与输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 ·坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ·人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 ·传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ·位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度与加速度控制、动态补偿等。 ·故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护与故障自诊断。 2.机器人控制系统的组成(图1) (1)控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其她类型CPU。 (2)示教盒示教机器人的工作轨迹与参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 (3)操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 (4)硬盘与软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 (5)数字与模拟量输入输出各种状态与控制命令的输入或输出。 (6)打印机接口记录需要输出的各种信息。 (7)传感器接口用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉与视觉传感器。 (8)轴控制器完成机器人各关节位置、速度与加速度控制。 (9)辅助设备控制用于与机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 (10)通信接口实现机器人与其她设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 (11)网络接口 1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET 等。 3.机器人控制系统分类 ·程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。 ·自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程就是基于操作机的状态与伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。这种系统的结构与参数能随时间与条件自动改变。 人工智能系统:事先无法编制运动程序,而就是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息,实时确定控制作用。
机器人技术大作业
可编辑版 《机器人技术》大作业 （2015年秋季学期） 题目工业机器人概述 姓名 学号 班级 专业机械设计制造及其自动化 报告提交日期2015年12月5日 哈尔滨工业大学 .
内容及要求 1.以某种机器人(如搬运、焊接、喷漆、装配等工业机器人；服务机器人； 仿生鱼、蛇等仿生机器人；军用及其它机器人等)为例，撰写一篇大作业，题目自拟，以下内容仅作参考： 1) 机器人的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)； 2) 机器人的运动学及动力学分析； 3) 机器人的控制及轨迹规划； 4) 驱动及伺服系统设计； 5) 电气控制电路图及部分控制子程序。 2.题目自拟，拒绝雷同和抄袭； 3.参考文献不少于7篇，其中至少有2篇外文文献； 4.报告统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限； 5.正文为小四号宋体，1.25倍行距；图表规范，标注为五号宋体； 6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉； 7.提交打印稿及03版word电子文档，由班长收齐。 8.此页不得删除。 评语： 成绩（20分）：教师签名： 年月 日
工业机器人概述 机器人学是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多种学科。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已经成为人类的好帮手。在航空航天，深海探测中，往往使用机器人代替人类去完成复杂的极限工作任务。 工业机器人是一个多功能、多自由度的机械和电气一体化的自动机械设备和系统，它可以在制造过程中完成各种任务。它结合制造主机或生产线，可以形成一个单一的或多台机器自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。目前，工业机器人技术飞速发展，在生产中的应用日益广泛，已成为现代制造业重要的生产高度自动化设备。 一、工业机器人特性 自20世纪60年代美国第一代机器人的开始，工业机器人的发展和应用迅速发展起来，工业机器人的最重要的特性概括如下。 1、可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人能根据工作环境不同、做出相应规划和变化，因而在小批量多品种的高效柔性制造过程可以起到很好的作用，是柔性制造系统（FMS）的重要组成部分。 2、拟人化。工业机器人在机械结构上类似于人体行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪和部分，在控制上有计算机类似大脑。此外，智能工业机器人具有许多类似生物传的感器，如皮肤接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声传感器、语言功能等。该传感器提高了自适应能力。 3、通用性。除了专门的特种工业机器人外，一般工业机器人在执行不同任务时具有很好的通用性。例如，更换工业机器人末端执行器（夹具、工具等）可以执行不同的任务。 4、机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但总结起来就是是机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外界环境信息的能力，而且具有记忆、语言理解、图像识别、推理和判断等能力，这与微电子技术、特别是计算机技术的应用有着密切的关系。因此，机器人技术的发展将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用也可以验证一个国家科技和工业技术的发展和水平。 二、工业机器人组成 工业机器人系统由三大部分和六个子系统组成。三大部分：机部分、传感部分、控制部分。六个子系统：驱动系统、机械结构系统、感觉系统、机器人环境交互系统、人机交互系统、控制系统。 1、驱动系统，要使机器人运行起来，就需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气动传动、电动传动，或者把它们结合起来应用的综合系统；可以直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动
工业机器人控制的功能、组成和分类
1. 对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： ·记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 ·示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 ·与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 ·坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ·人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 ·传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ·位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 ·故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 2．机器人控制系统的组成（图1） （1）控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 （2）示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 （3）操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 （4）硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 （5）数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。 （6）打印机接口记录需要输出的各种信息。 （7）传感器接口用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 （8）轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 （9）辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 （10）通信接口实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 （11）网络接口 1）Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC 上用windows库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2）Fieldbus接口：支持多种流行的现场总线规格，如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET 等。
机器人喷涂漆膜厚度控制
机器人喷涂漆膜厚度控制 1.引言 随着国内乘用车工业的发展，越来越多的机械喷涂取代了手工作业。在这种趋势中，机器人喷涂所占的比例也越来越大。如原先在车身喷涂中普遍使用的6杯站或 9杯站系统，也有被机器人喷涂替代的趋势。汽车车身外覆件也大量使用机器人喷涂，如国内轿车保险杠喷涂中超过一半的产量使用了机器人。机器人喷涂既保持了手工喷对复杂形面的适应，又具精确性和重复性。本文将讨论机器人施工时影响最终涂膜厚度的各种因素，为生产中对膜的控制调整提供一些思路。 2 膜厚控制的意义 对于涂装施工而言，涂膜厚度是涂装工艺中最重要的控制因素，其意义在于： (1)防止因膜厚不适当导致的涂层缺陷。根据经验，现场生产中涂层的外观缺陷有超过一半以上是因为漆层膜厚控制不当造成的。一些常见的涂装缺陷如流挂、漆层薄、露底色等直接与膜厚控制失控有关，还有一些缺陷也间接同这有关。譬如，保险杠喷涂的第一层助黏底漆膜厚不够，会导致整个涂层附着力下降，同时底漆的膜厚达不到要求时其导电效果也会下降，这会引起第一道色漆使用静电喷涂时涂料的转移率下降，最后导致色漆不足。 (2)帮助外观指标的调整。常见的漆膜外观指标如光泽、色差、桔皮、DOI 等都需要以膜厚控制作为基础。上述指标都明显受到膜厚，特别是面漆膜厚的影响，因此，在整个涂装质量控制中，把膜厚作为最重要的控制因素是必须的。 (3)成本的控制。除了膜厚控制对涂装质量影响体现的质量成本外，涂装的主要成本中约有一半被涂料所占据。精确的膜厚控制不仅有助于涂装质量的稳定，还有利于涂料的节约。统计显示，采用同样设备喷涂时，是否精确控制膜厚其所消耗的涂料相差25%以上。目前在国内使用的机器人喷涂主要有日本岩田或三菱机器人，这些设备引进较早，控制精度较差；新的涂装线普遍采用ABB、 FANUC、 MOTOMAN、DURR 等多轴机器人，在本文中主要是以ABB机器人为基础进行讨论 3 影响漆膜厚度的因素在机器人喷涂施工中，涂层膜厚可以按如下公式计算： 干膜厚度=(流量×涂料体积固体含量×涂料转移率)/(走枪速度×喷幅宽度) (1)流量，即喷涂时单位时间从喷枪口流出的涂料体积。在机器人喷涂中，这个数据直接在BRUSH(刷子)参数表中确定。一些老式的机器人喷涂中，流量控制没有和机器人系统建立联系，无法在一个喷涂程序中间随时更改流量。而大部分新机器人的流量控制系统直接由机器人的IPS系统控制，使流量控制更加精确和便捷。如在ABB机器人喷涂的流量控制中，根据流量控制是否闭环分两类。 一是对流量精度高的设备采用闭环控制，在闭环控制中，常用的设备配置有两种： 一是使用计量齿轮泵，即泵每转一圈所获得的体积数是恒定的，机器人1PS系统控制计量泵的转速来达到定量供漆，在这类系统中，涂料的动力来自齿轮泵产生的压力。
机器人控制原理_百度文库概要
第二章机器人系统简介 2.1 机器人的运动机构(执行机构 机器人的运动机构是机器人实现对象操作及移动自身功能的载体,可以大体 分为操作手(包括臂和手和移动机构两类。对机器人的操作手而言,它应该象人的手臂那样,能把(抓持装工具的手依次伸到预定的操作位置,并保持相应的姿态,完成给定的操作;或者能够以一定速度,沿预定空间曲线移动并保持手的姿态,并在运动过程中完成预定的操作。移动机构应能将机器人移动到任意位置,并保持预定方位姿势。为此,它应能实现前进、后退、各方向的转弯等基本移动功能。在结构上它可以象人、兽、昆虫,具有二足、四足或六足的步行机构, 也可以象车或坦克那样采用轮或履带结构 2.1.1 机器人的臂结构 机器人的臂通常采用关节——连杆链形结构,它由连杆和连杆间的关节组 成。关节,又称运动副,是两个构件组成相对运动的联接。在关节的约束下,两连杆间只能有简单的相对运动。机器人中常用的关节主要有两类: (1 滑动关节 (Prismatic joint: 与关节相连的两连杆只能沿滑动轴做直 线位移运动,移动的距离是滑动关节的主要变量,滑动轴一般和杆的轴线重合或平行。 (2转动关节 (Revolute joint: 与关节相连的两连杆只能绕关节轴做相对 旋转运动,其转动角度是关节的主要变量,转动轴的方向通常与轴线重合或垂直。 杆件和关节的构成方法大致可分为两种:(1 杆件和手臂串联连接,开链机 械手 (2 杆件和手臂串联连接,闭链机械手。
以操作对象为理想刚体为例,物体的位置和姿态各需要 3 个独立变量来描 述。我们将确定物体在坐标系中位姿的独立坐标数目称为自由度(DOF (degree of freedom 。而机器人的自由度是由有关节数和每个关节所具有的自由度数决定的(每个关节可以有一个或多个自由度,通常为 1 个。机器人的自由度是独立的单独运动的数目,是表示机器人运动灵活性的尺度。(由驱动器能产生主动动作的自由度称为主动自由度,不能产生驱动力的自由度称为被动自由度。通常开链机构仅使用主动自由度机器人自由度的构成,取决于它应能保证完成与目标作业相适应的动作。分析可知,为使机器人能任意操纵物体的位姿,至少须 6DOF ,通常用三个自由度确定手的空间位置(手臂,三个自由度确定手的姿态 (手。比较而言,人的臂有七个自由度,手有二十个自由度,其中肩 3DOF ,肘 2 DOF ,碗 2DOF 。这种比 6 还多的自由度称为冗余自由度。人的臂由于有这样的冗余性,在固定手的位置和姿态的情况下,肘的位置不唯一。因此人的手臂能灵活回避障碍物。对机器人而言,冗余自由度的设置易于增强运动的灵活性,但由于存在多解,需要在约束条件下寻优,计算量和控制的难度相对增大。 典型的机器人臂结构有以下几种: (1直角坐标型 (Cartesian/rectanglar/gantry (3P 由三个线性滑动关节组成。 三个关节的滑动方向分别和直角坐标轴 x,y,z 平行。 工作空间是个立方体 (2圆柱坐标型 (cylindrical(R2P 由一个转动关节和两个滑动关节组成。 两个滑动关节分别对应于圆柱坐标的径向和垂直方向位置,一个旋 转关节对应关于圆柱轴线的转角。
机器人自动喷涂系统浅谈
机器人自动喷涂系统浅谈 喷涂机器人简介喷涂机器人又叫喷漆机器人（spray painTIng robot），是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集团）发明。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。 喷涂机器人的主要优点（1）柔性大。工作范围大大。 （2）提高喷涂质量和材料使用率。 （3）易于操作和维护。可离线编程，大大的缩短现场调试时间。 （4）设备利用率高。喷涂机器人的利用率可达90%-95%。 机器人自动喷涂系统结构1、自动喷涂机器人针对空气喷枪、静电旋杯喷涂，可以通过机器人直接修改油漆吐出量、雾化控制气压以及喷幅控制气压等喷涂参数，极大地提高了控制喷涂工艺的效率。 2、自动喷涂机器人控制器是从安全、可靠和高效方面出发设计的机器人控制器。内部模块式的设计结构使得功能升级以及维护更方便。针对喷涂应用，内部拥有独立的空气净化控制模块，其示教盘也是防爆的。 3、自动喷涂机器人喷涂控制柜，通过标准的模拟量输出模块控制吐出量、喷幅、雾化等喷涂参数。 4 自动喷涂机器人闭环控制输供系统可自动调整流量，提供稳定的液流和最佳的最终质量。集成的微动换色阀缩减了换色时间，减少浪费。
工业机器人概述
工业机器人概述 摘要：工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动生产设备。 关键词：工业机器人；由来；发展；应用领域 0 引言 工业机器人是面向工业领域的多关节 机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的专门系统。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术 制定的原则纲领行动。因其灵活性高、输出功率大、定位精确的特点，工业机器人被广泛应用于制造业的各个环节。以其高效 高质、稳定的运转工作，工业机器人为所在行业的高效生产和稳定质量起到重要作用。 图1 工业机器人 1 工业机器人的由来 1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。20世纪40 年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图0.2所示，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的 设计与制造作了铺垫。 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机 器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。UNIMATION的VAL（very advantage language)语言也成为机器人领域最早的编程语言在各大学及科研机构中传播，也是各个机器人品牌的最基本范本。其机械结构也成为行业的模板。其后，UNIMATION公司被瑞士STAUBLI收购，并利用STAUBLI的技术优势，进一步得以改良发展。日本第一台机器人由KAWASAKI从UNIMATION进口，并由kawasaki模仿改进在国内推广。
喷涂机器人的选型因素、术语和它的关键参数!
喷涂机器人的选型因素、术语和它的关键参数！ 喷涂机器人是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人，主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷涂机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。 多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。 目前，喷涂机器人的智能化程度正在逐步提高！ 喷涂机器人主要应用于3C行业、汽车制造业以及家具行业，未来将大量替代人工。那么下面来了解一下喷涂机器人的选型因素、术语和它的关键参数！ 一、喷涂机器人的选型因素 （1）机器人的工作轨迹范围。在选择机器人时需保证机器人的工作轨迹范围必须能够完全覆盖所需施工的工件的相关表面或内腔。 除工件断面上，还需保证在工件俯视面上机器人的工作范围能够完全覆盖所需施工的工件相关表面。左右两台机器人各覆盖左右半个车身，当机器人的工作轨迹范围在输送运动方向上无法满足时，则需要增加机器人的外部导轨，来扩展其工作范围轨迹。 （2）机器人的重复精度。对于涂胶机器人而言，一般重复精度达到0.5mm即可。而对于喷漆机器人，重复的精度要求可低一些。 （3）机器人的运动速度及加速度。机器人的最大运动速度或最大加速度越大，则意味着机器人在空行程所需的时间越短，则在一定节拍内机器人的绝对施工时间越长，可提高机器人的使用率。所以机器人的最大运动速度及加速度也是一项重要的技术指标。 但需注意的问题是，在喷涂过程中(涂胶或喷涂)，喷涂工具的运动速度与喷涂工具的特性及材料等因素直接相关，需要根据工艺要求设定。此外，由于机器人的技术指标与其价格直接相关，因而根据工艺要求选择性价比高的机器人。
详细解析工业机器人控制系统
详细解析工业机器人控制系统 什么是机器人控制系统 如果仅仅有感官和肌肉，人的四肢还是不能动作。一方面是因为来自感官的信号没有器官去接收和处理，另一方面也是因为没有器官发出神经信号，驱使肌肉发生收缩或舒张。同样，如果机器人只有传感器和驱动器，机械臂也不能正常工作。原因是传感器输出的信号没有起作用，驱动电动机也得不到驱动电压和电流，所以机器人需要有一个控制器，用硬件坨和软件组成一个的控制系统。 机器人控制系统的功能是接收来自传感器的检测信号，根据操作任务的要求，驱动机械臂中的各台电动机就像我们人的活动需要依赖自身的感官一样，机器人的运动控制离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态。机器人的内部传感器信号被用来反映机械臂关节的实际运动状态，机器人的外部传感器信号被用来检测工作环境的变化。 所以机器人的神经与大脑组合起来才能成一个完整的机器人控制系统。 机器人的运动控制系统包含哪些方面？ 执行机构----伺服电机或步进电机； 驱动机构----伺服或者步进驱动器； 控制机构----运动控制器，做路径和电机联动的算法运算控制； 控制方式----有固定执行动作方式的，那就编好固定参数的程序给运动控制器；如果有加视觉系统或者其他传感器的，根据传感器信号，就编好不固定参数的程序给运动控制器。 机器人控制系统的基本功能 1.控制机械臂末端执行器的运动位置（即控制末端执行器经过的点和移动路径）； 2.控制机械臂的运动姿态（即控制相邻两个活动构件的相对位置）； 3.控制运动速度（即控制末端执行器运动位置随时间变化的规律）； 4.控制运动加速度（即控制末端执行器在运动过程中的速度变化）；