机器人技术基础知识总结
法兰克_机器人基础知识
法兰克_机器人基础知识随着科技的不断发展，机器人已经渐渐走入人们的生活中。
无论是在工业生产环境中的装配线上，还是在家庭中的清洁机器人，机器人的应用越来越广泛。
而法兰克（Franka）作为当今机器人领域的领先品牌，其机器人基础知识需要我们了解。
一、法兰克机器人的概述法兰克公司成立于2016年，总部位于德国慕尼黑，是一家专注于研发和生产轻型机器人的公司。
法兰克机器人具有先进的传感、控制和操作能力，能够完成复杂的任务以及与人类进行协作。
目前，法兰克机器人主要应用于制造业领域，包括汽车制造、电子设备制造等。
二、法兰克机器人的主要特点1. 灵活性：法兰克机器人具有高度的灵活性，可以根据不同的需求进行工作模式的切换。
无论是批量生产还是个性化定制，法兰克机器人都能够适应。
2. 安全性：法兰克机器人采用了先进的传感技术和安全措施，确保与人类之间的协作安全可靠。
机器人具有自动停机和碰撞检测等功能，有效减少了工作中的意外事故。
3. 高性能：法兰克机器人拥有精准的定位和控制技术，能够实现高速、高精度的运动。
其控制系统具有较强的计算能力，可以实时处理大量的数据，保证机器人的稳定性和准确性。
4. 易操作性：法兰克机器人采用了友好的人机交互界面，使得操作更加简单和直观。
用户可以通过触摸屏或者语音控制实现对机器人的操作和监控。
三、法兰克机器人的应用领域1. 汽车制造：在汽车制造过程中，法兰克机器人能够完成零件装配、焊接、喷涂等工作，提高了生产效率和产品质量。
2. 电子设备制造：在电子设备制造过程中，法兰克机器人能够完成电路板组装、产品测试等工作，确保产品的稳定性和一致性。
3. 医疗领域：法兰克机器人可以用于手术辅助和康复训练等医疗领域。
机器人的稳定性和精确性可以大大减少手术风险，提高手术成功率。
4. 家庭服务：法兰克机器人还可以用于家庭服务领域，如清洁、照料老人、照料儿童等。
机器人的智能化和安全性能可以为家庭生活提供便利和安全保障。
工业机器人基础期末总结
工业机器人基础期末总结一、引言工业机器人是一种高度智能化的现代化设备，主要用于实现工业生产流程的自动化和智能化。
在过去的几十年里，随着科技的发展和应用场景的扩大，工业机器人在生产行业中的应用逐渐增多，成为各个领域中不可或缺的一部分。
本篇总结将对工业机器人的基础知识、应用场景以及未来的发展趋势进行概述和分析。
二、工业机器人的基础知识1. 工业机器人的定义和分类工业机器人是指能够完成各种繁重、精确、危险或繁琐工作的机械设备，它可以代替人力完成物料搬运、加工、焊接、组装、喷涂等工作。
根据机器人的应用领域和工作方式，可以将工业机器人分为搬运机器人、焊接机器人、装配机器人、喷涂机器人、剪裁机器人等多种类型。
2. 工业机器人的构成工业机器人主要由机械结构、传感器、控制系统和操作系统四部分组成。
机械结构是机器人的骨架，可以根据不同的工作需求设计不同的形状；传感器是机器人的感知器官，用于获取周围环境的信息；控制系统是机器人的大脑，用于指挥机器人完成各种工作；操作系统是机器人的操作界面，用于人机交互和任务调度。
3. 工业机器人的运动方式工业机器人主要通过关节、直线和旋转等方式来完成运动。
关节运动是指机器人各个关节之间的转动，可以实现多维自由度的运动；直线运动是指机器人的末端执行器沿直线轨道移动，可以实现点到点或路径规划的运动；旋转运动是指机器人的末端执行器绕某个轴旋转，可以实现旋转物体的抓取和放置。
三、工业机器人的应用场景1. 汽车制造业汽车制造业是工业机器人最广泛应用的领域之一。
在汽车制造过程中，工业机器人可以完成车身焊接、喷漆、装配等多个环节的工作，提高生产效率并确保产品质量。
2. 电子制造业在电子制造业中，工业机器人可以用于电子零部件的装配、焊接和检测等工作。
由于电子产品的小尺寸和高精度要求，工业机器人可以更加准确和高效地完成各项任务。
3. 化工制造业在化工制造过程中，工业机器人可以完成危险的化学品搬运、混合和喷涂等工作，减少了对员工的伤害和环境的污染，提高了生产安全性和工作效率。
机器人基础知识
3.机器人的作用
它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。 在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有机器人系统组成 1）机械系统作用相当于人的身体（骨骼，手，臂，腿等）； 2）驱动系统相当于人的肌肉； 3）控制系统相当于人的大脑； 4）感知系统相当于人的五官。 机器人系统实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为： 控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动， 使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定的作业任务。 末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把 实际位姿与目标位姿相比较，发出下一个动作指令，如此循环，直到完 成作业任务为止。
机器人基础知识
1.什么是机器人
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又 可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲 领行动。
1）美国机器人工业协会给出的定义：机器人是一种用于移动各种材料， 零件，工具或专用装置，通过可编程序动作来执行各种任务并具有编程 能力的多功能机械手。 2）日本工业机器人协会给出的定义：一种带有存储器件和末端操作器 的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。 3）我国科学家对机器人的定义：机器人是一种自动化的机器，所不同 的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力，规划 能力，动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
2.第一台机器人
在1959年发明第一台机器人的正是享有“机器人之父”美誉的美国恩 格尔伯格先生。 恩格尔伯格是世界上最著名的机器人专家之一，1958年他建立了 Unimation公司，并于1959年研制出了世界上第一台工业机器人，他对创 建机器人工业作出了杰出的贡献。1983年，就在工业机器人销售日渐火爆 的时候，恩格尔伯格和他的同事们毅然将Unimation公司买给了西屋公司， 并创建了TRC公司，开始研制服务机器人。 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”。
机器人技术基础知识与应用前景
机器人技术基础知识与应用前景机器人技术是一门融合机械、电子、计算机等学科的交叉学科，它致力于设计、制造和应用可编程的机械装置，以模拟和扩展人类行为。
迅猛发展的人工智能和自动化技术为机器人技术的发展提供了强大的支持，使得机器人在各个领域都有着广泛的应用前景。
一、机器人技术基础知识1. 机器人的定义和分类：机器人是一种能完成任务、自主感知和做出决策的机械装置。
根据其工作环境和任务，机器人可以分为工业机器人、服务型机器人、农业机器人等多个类别。
2. 机器人的机械结构：机器人一般由机械臂、传感器和执行器等部件组成。
机械臂用于完成工作任务，传感器用于感知周围环境，执行器用于控制机械臂的动作。
3. 机器人的控制系统：机器人的控制系统主要分为硬件和软件两个部分。
硬件包括控制器、传感器和执行器等，而软件则包括机器人的编程和算法。
4. 机器人的定位和导航：机器人的定位和导航是实现机器人自主行动的重要技术。
其中，定位技术包括全球定位系统（GPS）、激光测距等，导航技术包括路径规划和障碍物避免等。
5. 机器人的人机交互：人机交互是指机器人与人类之间的信息交流和合作。
通过语音识别、图像处理等技术，机器人可以与人类进行自然而直观的交互。
二、机器人技术的应用前景1. 工业制造：工业机器人在汽车制造、电子产品组装等领域有着广泛的应用。
机器人的高精度和高效率可以提高生产效率，降低劳动强度。
2. 医疗保健：机器人在医疗保健领域的应用越来越多。
手术机器人可以进行精准的手术操作，降低手术风险。
同时，机器人还可以用于康复训练和护理服务。
3. 农业和食品：农业机器人可以进行土地耕作、播种、施肥等工作，提高农业生产效率。
而食品机器人可以实现食品加工和包装，提高食品安全和质量。
4. 教育和娱乐：机器人在教育和娱乐领域也有着广阔的应用前景。
机器人可以用于教学辅助，帮助学生更好地理解知识。
同时，机器人也可以成为儿童的玩伴，提供乐趣和娱乐。
5. 家庭和服务：服务型机器人可以为家庭提供清洁、照料老人和儿童等服务。
机器人文化基础知识点
机器人文化基础知识点1. 机器人的定义和历史机器人是指能够自主执行任务的人工制品。
它们可以用于各种领域，例如工业生产、医疗保健、军事等。
机器人起源于古代，但现代机器人的概念最早是在20世纪提出的。
随着科学技术的发展，机器人在社会中的应用变得越来越广泛。
2. 机器人的分类机器人可以根据其功能和能力进行分类。
常见的机器人分类包括：•工业机器人：用于工厂和制造业领域，执行重复性和危险的任务。
•服务机器人：用于提供服务，如清洁机器人、导览机器人等。
•军事机器人：用于军事领域，执行侦察、救援等任务。
•医疗机器人：用于医疗保健领域，执行手术、康复训练等任务。
3. 机器人的工作原理机器人的工作原理主要依靠传感器、处理器和执行器。
传感器用于感知环境和收集信息，处理器用于处理收集到的信息，并做出相应的决策，执行器用于执行任务。
4. 机器人的应用领域机器人在各个领域都有广泛的应用。
例如，工业机器人用于生产线上的装配和加工，农业机器人用于农田的作业，医疗机器人用于手术和康复训练，服务机器人用于提供餐饮服务和导览服务等。
5. 机器人的优点和挑战机器人的优点包括提高生产效率、减少人力成本、执行危险任务等。
然而，机器人的发展也面临一些挑战，例如技术限制、伦理和法律问题等。
6. 机器人与人类的关系机器人与人类之间存在着密切的关系。
机器人可以成为人类的助手和伙伴，帮助人类完成一些繁重、危险或无聊的任务。
但同时，机器人的智能和自主性也引发了一些关于人类就业和隐私等问题的讨论。
7. 机器人的未来发展随着科技的不断进步，机器人的未来发展前景广阔。
预计机器人将在更多领域得到应用，例如教育、娱乐、日常生活等。
同时，机器人的智能和自主性也将不断提高。
8. 机器人文化的影响机器人文化对社会产生了深远的影响。
它不仅改变了我们的生活方式，还促进了科学技术的发展。
机器人文化也成为艺术、电影等领域的重要创作主题，使我们对于机器人的思考变得更加深入和多样化。
机器人基础知识
中国古代机器人
诸葛亮的木牛流马
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
日本的古代机器人
七、现实社会中应用的机器人
• 在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等 领域中均有重要用途。
美国军队中的机器人--机器狗
美国宇航局：太空机器人
日本展会上的双足机器人
社会应用：消防机器人
社会应用：服务/护理机器人
新松公司的个人机器人
社会应用：烹饪机器人
中国 首钢 MOTO MAN 机器人 有限公 司生产 的烹饪 机器人
社会应用：电路巡查机器人
社会应用：焊接机器人
社会应用：装配机器人
社会应用：火星车
社会应用：水下机器人
水下机器人多利
社会应用：排爆机器人
中国研发的排爆机器人：雪豹
社会应用：核工业机器人
教学机器人
昆虫机器人
纳米机器人
用于人体血脉疏通，清除血管 之内的垃圾等，是现代医学发展的主攻方向之一。
外科手术机器人
金山公司研制的胶囊机器人
可放置在指甲盖上的微型机器人
社会应用：智能吸尘机器人
机器人的特殊形式：无人机
陪伴孩子们成长的机器人玩具
可编程 的类人机器 人玩具
乐高第二代自由拼装机器人
尤尼梅特机器人组成的生产线
•
第二代是有感觉的机器人：它 们对外界环境有一定感知能力，并 具有听觉、视觉、触觉等功能。机 器人工作时，根据感觉器官（传感 器）获得的信息，灵活调整自己的 工作状态，保证在适应环境的情况 下完成工作。如：有触觉的机械手 可轻松自如地抓取鸡蛋，具有嗅觉 的机器人能分辨出不同饮料和酒 类。
二、机器人的学科整合和用途
• 机器人是高级整合数学、力学、控制论、 机械电子、计算机、材料、人工智能和仿 生学的产物。 • 在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等 领域中均有重要用途。
机器人技术基础全
机器人技术基础全一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术不断进步，改变了我们的生活方式。
机器人技术的基础是计算机科学、电子工程、机械工程和人工智能等学科的综合应用。
本文将全面介绍机器人技术的基础，包括硬件设计、软件编程、感知和控制等方面的知识。
二、机器人硬件设计机器人硬件设计是机器人技术的基础之一，包括机械系统设计、电路设计、传感器设计和通信设计等。
机械系统设计包括机器人的结构设计和运动学设计，电路设计包括电源电路、控制电路和驱动电路等，传感器设计包括视觉传感器、触觉传感器和力传感器等，通信设计包括无线通信和有线通信等。
三、机器人软件编程机器人软件编程是实现机器人智能化和自主化的关键。
机器人软件需要实现感知、决策、执行和通信等功能。
感知包括对环境的感知和对自身状态的感知，决策是基于感知信息做出行动决策，执行是将决策转化为具体的动作，通信则是实现机器人与外部环境的交互。
四、机器人感知和控制机器人感知是机器人通过传感器获取环境信息的过程，包括视觉感知、听觉感知、触觉感知和嗅觉感知等。
机器人通过感知可以获取环境的三维模型，从而进行路径规划、目标识别和避障等操作。
机器人控制是通过对机器人的运动学和动力学进行分析，实现对机器人姿态、速度和加速度等运动参数的控制。
同时，通过软件算法实现对机器人的自适应控制和鲁棒控制，提高机器人的适应性和稳定性。
五、结论机器人技术基础是实现机器人智能化的关键。
通过对机器人硬件设计和软件编程的掌握，以及实现对机器人感知和控制的理解，我们可以更好地应用和发展机器人技术，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
工业机器人技术基础机器人的由来标题：工业机器人技术基础：机器人的由来随着科技的飞速发展，工业机器人已经成为了现代制造业的重要组成部分。
然而，这些智能机器人的起源可以追溯到几个世纪前。
本文将探讨工业机器人技术的历史发展，以及机器人在现代工业中的应用。
一、机器人的起源工业机器人的历史可以追溯到18世纪中叶的英国。
工业机器人基础知识
1．工业机器人技术及关键基础部件（1）机器人关键基础部件定义、分类及市场占有率；机器人关键基础部件是指构成机器人传动系统，控制系统和人机交互系统，对机器人性能起到关键影响作用，并具有通用性和模块化的部件单元。
机器人关键基础部件主要分成以下三部分：高精度机器人减速机，高性能交直流伺服电机和驱动器，高性能机器人控制器等。
目前在高精度机器人减速机方面，市场份额的75%均两家日本减速机公司垄断，分别为提供RV摆线针轮减速机的日本Nabtesco和提供高性能谐波减速机的日本Harmonic Drive.包括 ABB, FANUC, KUKA,MOTOMAN在内国际主流机器人厂商的减速机均由以上两家公司提供，与国内机器人公司选择的通用机型有所不同的是，国际主流机器人厂商均与上述两家公司签订了战略合作关系，提供的产品大部分为在通用机型基础上根据各厂商的特殊要求进行改进后的专用型号。
国内在高精度摆线针轮减速机方面研究起步较晚，仅在部分院校，研究所有过相关研究。
目前尚无成熟产品应用于工业机器人。
近年来国内部分厂商和院校开始致力高精度摆线针轮减速机的国产化和产业化研究，如浙江恒丰泰，重庆大学机械传动国家重点实验室，天津减速机厂，秦川机床厂，大连铁道学院等。
在谐波减速机方面，国内已有可替代产品，如北京中技克美，北京谐波传动所，但是相应产品在输入转速，扭转高度，传动精度和效率方面与日本产品还存在不小的差距，在工业机器人上的成熟应用还刚刚起步。
在伺服电机和驱动方面，目前欧系机器人的驱动部分主要由伦茨，Lust，博世力士乐等公司提供，这些欧系电机及驱动部件过载能力，动态响应好，驱动器开放性强，且具有总线接口，但是价格昂贵。
而日系品牌工业机器人关键部件主要由安川，松下，三菱等公司提供，其价格相对降低，但是动态响应能力较差，开放性较差，且大部分只具备模拟量和脉冲控制方式。
国内近年来也开展了大功率交流永磁同步电机及驱动部分基础研究和产业化，如哈尔滨工业大学，北京和利时，广州数控等单位，并且具备了一点的生产能力，但是其动态性能，开放性和可靠性还需要更多的实际机器人项目应用进行验证。
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坐标系ouvw 除绕坐标系oxyz的坐标轴旋转外，
还可以绕它本身的坐标轴旋转。
如果坐标系ouvw
绕坐标系oxyz 的坐标轴旋转，
则可对旋转矩阵左乘相应的基本旋转
矩阵；
如果ouvw 绕本身的坐标轴旋转，则可对旋转矩阵右乘相应
的基本旋转矩阵。
2目前机器人的运动学和动力学研究主要向下面所述的几个方
面深人发展：
1.机器人的轨迹规划。
2.切实可行的设计和评价机器人的动力学方法。
3.适应机器人的实时计算，减少计算时间，提高
计算效率。
4.解决控制系统的反馈、稳定等方面的问题。
5.随着机器人以高速、高精度发展，考虑构件弹性及振动影响的动力学研究。
6.改进和完善动力学建模方法。
3国内主要采用open GL软件实现机器人仿真
4运动学和动力学模型简化条件
(1) 假设机器人各杆件是刚性的；忽略各杆件的变形，都当作
刚性构件来处理；
(2) 各构件的摩擦忽略不计；
目前，已经能够对一般结构的六自由度串联机器人进行逆运动
学求解，但是要获得显式解，只有满足下列两个充分条件之一：
a．3 个相邻关节轴交于一点。
b．3 个相邻关节轴平行。
5假定坐标系oxyz 是三维空间中的固定坐标系(在机器人运动学中为总体坐标系)，坐标系ouvw 固定在机器人杆件上并随杆件一起运动(此坐标系为附体坐标系)
6齐次坐标是用n+1 维坐标来描述n 维空间的位置
7在机器人杆件关节上建立坐标系有两种方法：一是把杆件坐标
系建立在每个杆件的下关节处；二是把杆件坐标系建立在每个杆件
的上关节处。
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i 杆件的坐标系设置在i+1 号关节上，并固定i 关节，
坐标系{i}与杆件i 无相对运动
这种传递矩阵是把i 杆件的坐标系设置在i 号关节上，并固定i关节，
坐标系{i}与杆件i 无相对运动
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RPY 方法是描述船舶在海中航行时姿态的一种方法。
是将船航行的方向取为z 轴，则绕z 轴的旋转(角度为α)称为滚动(Roll)；把绕Y 轴的旋转(角度为β)称为俯仰(Pitch)；把绕X 轴的旋转(角度为γ)称为偏转(Yaw)。
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机器人轨迹规划就是根据机器人手部预定的任务设计机器人各关节位置、速度和加速度对时间的运动规律。
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但机器人的运动控制的方式大体有3类：
1. 点位控制(point to point control) 点位控制简称PTP 控制，这种控制方式仅控制机器的机械手末端的起始点和终了点的位置和姿态，有时也给出一些中间点的位姿，这种控制方式不控制起始点和终了点之间机械手末端所经过的运动轨迹。
这种控制方式的特点是：能保证起始点和终了点的位姿精度，控制方式很简单。
这种控制方式多用于对起始点和终了点精度要求较高的点焊、装卸、搬运作业和机器人空载运动中。
2. 连续轨迹控制(continuous path control) 这种控制方式简称CP 控制。
这种方式机械手末端的运动轨迹是根据实际任务规定的，机器人需要按规定的速度、加速度和规定的运动路线实现平稳的运动，与PTP 控制方式不同的是需要对运动路线上很多点的位姿进行控制。
这种控制方式的特点是：需要保证规定路线上的各点的位姿精度，运动比较平稳，但控制方式复杂。
这种方式多用于喷漆、弧焊等作业中。
3. 随动控制(object follow-up control) 这种控制方式在工业机器人上应用很少。
这种控制方
式主要依靠机器人装备的传感信号对机器人进行控制。
这种方式对工作对象和环境密切相关。
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在机器人的关节坐标空间中，机器人末端的运动由关节变量(位置、速度和加速度)直接决定，所以那些对路径和姿态的瞬时变化规律没有严格要求的操作，在关节坐标空间进行轨迹规划，既省时间又可以避免雅可比矩阵奇异时造成的速度失控。
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为了最小化整个运动时间，必须在关节约束条件的限制下，调整这些时间间隔，结果大量的约束条件被包括在这个优化过程中。
处理这些约束条件有多种方法：一是直接法，它是建立迭代时仅仅涉及目标函数及约束条件函数的含数值来计算；二是间接法，它是利用函数导数作为工具。
一般说来，如果目标函数包括约束函数导数的解析式容易求得，且计算量并不大，那么利用间接法是较为有效的，但如果函数结构复杂时采用直接法较为合理。
直接法构思直观，使用方便，效果稳定，被人们广泛采用。
在机器人时间最短轨迹规划中，目前采
用最多的是用Nelder 和Mead 两人创造的柔性多面体搜索方法(即复合形法)来解决时间
最短问题。
本文采用直接法运用MATLAB 进行编程得到优化结果。
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工业机器人是一种可以编程的装置，必须首先对其进行编程机器人才能工作。
编程的方式主要有两种：在线编程与离线编程。
在线编程是使用示教盒进行编程；离线编程是指不对实际的机器人直接进行编程，而是脱离实际工作环境，间接对机器人进行编程。
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离线编程是指主机和编程器共用一个CPU，通过编程器的方式选择开关来选择PLC
的编程、监控和运行工作状态。
在线编程是指主机和编程器各有一个CPU，主机的CPU完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。
对产品定型、工艺过程不变动的系统可以选择离线编程，以降
低设备的投资费用。
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机器人”这个词,是捷克斯洛伐克剧作家卡雷洛查普茨库在1920年发表的著作《罗萨姆万能机器人公司》中,首先创造出来的。
书中出现的机器人是一种不能进行思考,只会从事劳动的人。
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作者-王国霖。