大学机器人选修课的大作业2
机器人大作业
IRB1600型机器人的运动学分析及仿真目录1.引言................................................................................................................ - 2 -1.1 ABB公司简介.................................................................................... - 3 -1.2ABB发展历史 .................................................................................... - 4 -2. IRB1600 ........................................................................................................ - 5 -2.1 IRB1600的资料................................................................................. - 6 -2.2建立基于D-H方法的连杆坐标系 ................................................... - 8 -2.3建立六自由度点焊机器人的运动学方程....................................... - 10 -3. 虚拟样机的建立........................................................................................ - 12 -3.1 导入.................................................................................................. - 12 -3.2 添加约束副...................................................................................... - 13 -3.3 基于ADAMS的机器人运动学仿真 ............................................. - 14 -4. 结语............................................................................................................ - 18 -5. 参考资料.................................................................................................... - 19 -1.引言通过这学期对《机器人技术基础》这门课的学习，我对工业机器人有了一定的了解。
工业机器人技术基础第二次作业
机器人技术基础作业学院：电气与信息工程班级：电子信息工程1302姓名：唐佳伟学号：A191301501.工业机器人的末端操作器有哪些种类？答：工业机器人的手部也叫末端操作器，它直接装在工业机器人的手腕上用于夹持工件或让工具按照规定的程序完成指定的工作。
可以具有手指，也可以不具有手指；可以有手爪，也可以是专用工具。
用在工业上的机器人的手是机器人直接用于抓取和握紧(吸附)专用工具(如喷枪、扳手、焊具、喷头等)进行操作的部件。
它具有模仿人手动作的功能, 并安装于机器人手臂的前端。
由于被握工件的形状、尺寸、重量、材质及表面状态等不同,因此工业机器人末端操作器是多种多样的2.夹钳式取料手由哪几部分组成，每部分的作用是什么？答：夹钳式手部与人手相似，是工业机器人广为应用的一种手部形式。
它一般由手爪和驱动结构，传动机构，及连接与支撑原件组成，如图，能通过手爪的开闭动作实现对物体的夹持。
（1）.手指手指是直接与工件接触的部件，手部松开和夹紧工件，就是通过手指的张开与闭合实现的，机器人的手部一般有两个手指，也有三个或多个手指，其结构形式常取决于北京加持弓箭的形状和特性。
指端的形状：V型指和平面指。
如图所示的三种V型的形状，用来夹持圆柱形工件，平面指为夹钳式手的指端，一般用于加持正方形，板形或细小棒。
3.试绘制一种的结构件图，并简单描述其工作原理？夹钳式手部与人手相似, 是工业机器人广为应用的一种手部形式。
它一般由手指(手爪)和驱动机构、传动机构及连接与支承元件组成, , 能通过手爪的开闭动作实现对物体的夹持。
3.吸附式取料手有哪些种类，适用范围如何？答：电磁吸盘电磁吸盘的结构：a)主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。
工作原理：b)夹持工件：i.线圈通电→空气间隙的存在→线圈产生大的电感和启动电流→周围产生磁场（通电导体一定会在周围产生磁场）→吸附工件c)放开工件：i.线圈断电→磁吸力消失→工件落位适用范围：适用于用铁磁材料做成的工件；不适合于由有色金属和非金属材料制成的工件。
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。
机器人大作业
一． 利用前置法建立D-H 坐标系如下图所示：照上图由题意列写连杆参数表如下表所示：4其中初始位置时：12πθ=，2345T 0θθθθθ=====。
2 计算各i 1iT-由所学知道ii i 1i 1i i 1i i 1i 1i i 1ii i 1i i 1i 1i i 1c s 0s c c c sd s T s s c s c d c 001θθαθθθθ----------⎡⎤-⎢⎥⋅∂⋅∂-∂-⋅∂⎢⎥=⎢⎥⋅∂⋅∂∂⋅∂⎢⎥⎢⎥⎣⎦， 将上表中的各个值代入可得：110111c s 00s c 00T 0010.50001⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦221222c s 000010.5T s c 000001⎡⎤-⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦332333c s 000010.5T sc 000001⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎣⎦443444c s 000010.5T s c 000001⎡⎤-⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦554555c s 000010.5T sc 000001⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎣⎦TT 5T T T c s 000010.5T sc 0001⎡⎤-⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦4 任意设定各关节变量，计算0TT 。
0012345T12345T111213x 212223y 313233z T T T T T T Tr r r p r r r p r r r p 001=∙∙∙∙∙⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦其中：1112345T 1345T 145T 245T 1235T 135T 134T1234T 14T 24Tr c c c c c c s s c c c c s c c s s c c c c s s c s c s c s s s s c c c s s c c s s c s =-+---+-+-2112345T 1345T 1235T 135T 1235T 1234T134T 124Tr s c c c c c c s c c c s s s c c c c s c s c s s c s c c s s c s s s s s c s =+-+----312345T 245T 235T 234T 24T r s c c c c c s c c s s s c s c s s c c s =+--+1212345T 1345T 145T 245T 1235T 135T 134T 1234T 14T 24Tr c c c c c s s s c c s c s c s s s c s c c s s s s c s s s s s c c c c s c c c c s c c =-+-++++-+-2212345T 1345T 1245T 135T 1235T 1234T 134T 124Tr s c c c c s c s c c s s s s c s c c s s s c s s s s c c s c c s s c s s c c =--+-+---322345T 245T 235T 234T 24Tr s c c c s c s c s s s s s s c s c c c c =--+-+131234513451452451235135r c c c c s s s c s c s s s s s c c s c s c c =-+-++2312345134512451235135r s c c c s c s c s s s s s s c s c c c c =+-+- 332345245235r s c c s c s s s s c =++x 12345134512451235135134123412412313121y 12345134512451235135123131211234134124z 2p 0.5(c c c c s s s c s c s s s c c s c s c c s s s c c c s c s c c c s s c c s s )p 0.5(s c c c s c s c c s s s s s c s c c c c s c s c c s s c s c c s c s s s s s )p 0.5(s c =--+++--++-+=+-+-+------=34524523523223424c s c s s s s c s s c 1s c s c c )+++++-+令15234T ,02πθθθθθθ======；代入以上各式并计算0T T 得：0012345T12345TT T T T T T T 01001000100010000010.50010.5=0010.5010001000001000100011000010010000010.50010.5001010010000001001=∙∙∙∙∙⎡⎤⎡⎤⎡⎤-⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎢⎥∙∙∙⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤-⎢⎥⎢⎥----⎢⎥⎢⎥∙∙⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦0.5010000110010010.5010 1.50001⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦5 根据上面得到的TT0，利用Paul 反变换法求解各关节变量。
机器人技术基础大作业格式
《机器人技术基础》大作业题目：班级：姓名：成绩：一、机器人功能描述（200字）具有供人观赏，娱乐为目的，具有机器人的外部特征，也可以像人，像某种动物等。
同时具有机器人的功能，可以行走或完成动作，有语言能力，会唱歌，有一定的感知能力，可以自主的连续表演事先编好的多套动作。
二、机器人系统的功能构成（框图+文字说明）驱动：电动传动机械结构系统：感受系统：智能传感器基本思路：通过对人类动作的深入了解，分析人类的动作特性，并且与控制对象跳舞机器人的工作原理、动作过程进行比较，从而确定机器人的基本构成并选择合适的机械构件，组装完成机器人的造型。
分析机器人动作的局限性与优势，设定机器人的舞蹈动作，按动作编写程序，完成作品设计。
跳舞机器人的结构完全模仿真人，并实现了双腿分立走路，双臂有很强的自由度，可以完成多种高难度动作。
机器人的双脚为轮式结构，这样不仅可以实现转身和滑步，更突出的优点是在走路时减少了重心的调整，从而减少了机器人的倾斜度，实现了类似真人的走路及跳舞模式。
舞蹈机器人的控制方式是将uC/OS-Ⅱ操作系统嵌入Atmega128处理器中,采用PID算法,对电机、舵机进行实时可靠的控制，进而对机器人主动轮的速度、方向进行有效的控制，使机器人的动作定位更加准确，动作过程更加优美协调。
机器人的双脚为轮式结构，此结构可以很完美地实现转身和滑步。
更突出的优点是在走路时减少了重心的调整，同时也克服了塑料构件机械强度不够高的局限性。
跳舞机器人完全实现了智能化运行，可以用相应软件通过编程实现对舵机的控制，做出各种不同的动作，带给人们另类娱乐。
它可以走进各种不同的场合，如：在学校用于科技教育学习；在家庭用于提供丰富的生活享受；用于社会可以增加更多的新型娱乐项目等。
随着社会对服务业的需求不断扩大，可以代替人的机器人将会有更广阔的前景从近几年世界范围内推出的机器人产品来看，机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。
其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的的开放化；PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化。
国开电大《机器人技术及应用》形考任务2答案
题目为随机抽题请用CTRL+F来搜索试题第二次形成性作业为了与周边系统及相应操作进行联系与应答，机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。
正确答案是：“对”。
球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。
正确答案是：“对”。
机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。
正确答案是：“对”。
机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动，而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。
正确答案是：“错”。
可编程机器人可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作，目前在工业界已不再应用。
正确答案是：“错”。
感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的“感知”能力。
正确答案是：“对”。
19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。
正确答案是：“错”。
机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。
正确答案是：“对”。
腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。
1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，它是全电动驱动、关节式结构、多中央处理器二级微机控制，可配置视觉感受器、具有触觉的力感受器，是技术较为先进的机器人。
正确答案是：“对”。
机构自由度只取决于活动的构件数目。
正确答案是：“错”。
通过面接触而构成的运动副，称为低副；通过点或线接触而构成的运动副称为高副。
正确答案是：“对”。
刚体在空间中只有4个独立运动。
正确答案是：“错”。
机器人运动方程的逆运动学是给定机器人连杆几何参数和末端执行器相对于参考坐标系的位姿，求机器人实现此位姿的关节变量。
正确答案是：“对”。
机器人运动方程的正运动学是给定机器人几何参数和关节变量，求末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。
人工智能大作业2
⼈⼯智能⼤作业2⼈⼯智能第⼆次⼤作业09电⼦（2）班郑周皓E09610208题⽬:三个函数：⼀、BP⽹络概述BP (Back Propagation)神经⽹络，即误差反传误差反向传播算法的学习过程，由信息的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。
输⼊层各神经元负责接收来⾃外界的输⼊信息，并传递给中间层各神经元；中间层是内部信息处理层，负责信息变换，根据信息变化能⼒的需求，中间层可以设计为单隐层或者多隐层结构；最后⼀个隐层传递到输出层各神经元的信息，经进⼀步处理后，完成⼀次学习的正向传播处理过程，由输出层向外界输出信息处理结果。
当实际输出与期望输出不符时，进⼊误差的反向传播阶段。
误差通过输出层，按误差梯度下降的⽅式修正各层权值，向隐层、输⼊层逐层反传。
周⽽复始的信息正向传播和误差反向传播过程，是各层权值不断调整的过程，也是神经⽹络学习训练的过程，此过程⼀直进⾏到⽹络输出的误差减少到可以接受的程度，或者预先设定的学习次数为⽌。
与感知器模型不同的是，BP⽹络的隐含层传递函数要求必须是可微的，所以不能使⽤感知器⽹络的⼆值函数，常⽤的有S型的对数、正切函数或线性函数。
由于传递函数是处处可微的，所以对于BP⽹络来说，⼀⽅⾯，所划分酌区域不再是⼀个线性划分，⽽是由⼀个⾮线性超平⾯组成的区域，它是曲⾯，因⽽它的分类⽐线性划分更加精确，容错性也⽐线性划分更好。
如下图所⽰：BP 神经⽹络模型BP ⽹络模型包括其输⼊输出模型、作⽤函数模型、误差计算模型和⾃学习模型。
（1）节点输出模型隐节点输出模型：Oj=f(∑Wij×Xi -qj)输出节点输出模型：Yk=f(∑Tjk×Oj -qk) f-⾮线形作⽤函数；q -神经单元阈值。
（2）作⽤函数模型作⽤函数是反映下层输⼊对上层节点刺激脉冲强度的函数⼜称刺激函数，⼀般取为(0,1)内连续取值Sigmoid 函数：f(x)=1/(1+e)（3）误差计算模型误差计算模型是反映神经⽹络期望输出与计算输出之间误差⼤⼩的函数：Ep=1/2×∑(tpi -Opi)tpi- i 节点的期望输出值；Opi-i 节点计算输出值。
大工20秋《人工智能》大作业题目及要求精选全文
可编辑修改精选全文完整版学习中心：专业：年级：年春/秋季学号：学生：完整答案下载后可见题目：深度优先搜索算法1.谈谈你对本课程学习过程中的心得体会与建议？通过这学期的学习，我对人工智能有了一定的感性认识，个人觉得人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识，心理学和哲学。
人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。
人工智能的定义可以分为两部分，即“人工”和“智能”。
“人工”比较好理解，争议性也不大。
有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的，或者人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步，等等。
但总的来说，“人工系统”就是通常意义下的人工系统。
关于什么是“智能”，就问题多多了。
这涉及到其它诸如意识、自我、思维等等问题。
人唯一了解的智能是人本身的智能，这是普遍认同的观点。
但是我们对我们自身智能的理解都非常有限，对构成人的智能的必要元素也了解有限，所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。
关于人工智能一个大家比较容易接受的定义是这样的：人工智能是人造的智能是计算机科学、逻辑学、认知科学交叉形成的一门科学，简称AI。
人类正向信息化的时代迈进，信息化是当前时代的主旋律。
信息抽象结晶为知识，知识构成智能的基础。
因此，信息化到知识化再到智能化，必将成为人类社会发展的趋势。
人工智能已经并且广泛而有深入的结合到科学技术的各门学科和社会的各个领域中，她的概念，方法和技术正在各行各业广泛渗透。
而在我们的身边，智能化的例子也屡见不鲜。
在军事、工业和医学等领域中人工智能的应用已经显示出了它具有明显的经济效益潜力，和提升人们生活水平的最大便利性和先进性。
2.《人工智能》课程设计,从以下5个题目中任选其一作答。
《人工智能》课程设计题目三：深度优先搜索算法要求：（1）撰写一份word文档，里面包括（算法思路、算法程序框图、主要函数代码）章节。
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《机器人技术基础》课程考核大作业一、进行课程学习考核（大作业形式）的目的：工业机器人系统设计是专业选修课的一个理论与实践相结合的教学环节，是机械类基础课程的延伸，可以巩固和加强机械类基础课程学习和工程应用知识的拓展，可以为毕业设计和就业工作打下良好基础，其目的是：1、通过资料查询与整理，联系生产实际，运用所学过的知识，使学生得到对课题的论证与分析、问题解决对策、自主学习、团队合作等能力的培养。
2、利用机械类的前序课知识，学会并掌握工业机器人系统设计的特点及方法，学会并掌握工业机器人系统设计中“总体方案设计”、“参数设计”、“组成机构原理与分析”、“机械结构装置设计”、“控制系统设计”等方面的一般方法和技术要求。
3、加强机械设计中基本技能的训练，如：设计计算能力，运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力，以及机械、电气系统的综合运用能力。
二、同学可以选择的课题领域：1.玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人2.化学工业中应用的工业机器人3.建筑行业应用的工业机器人4.塑料工业中应用的工业机器人（如：装配、搬运）5.用于包装工业的工业机器人6.电气和电子工业中应用的工业机器人：工件搬运和存放的工业机器人7.特殊行业应用的工业机器人（如：医疗、残疾、家庭）8.用于金属生产和加工的工业机器人9.用于木加工业的工业机器人：木加工行业装配和搬运的工业机器人10.用于食品供应和加工的工业机器人：食品工业中的装配和搬运的工业机器人11.承担复杂机具搬运任务的工业机器人12.搬运和托盘堆码应用的工业机器人13.普通机械制造领域的装配和搬运作业的工业机器人14.用于机床上下料件的工业机器人15.用于粘接和密封的工业机器人16.用于金属生产和加工的工业机器人17.锻冶场所装卸的工业机器人18.金属生产和加工业的装配和搬运的工业机器人19.用于压铸和注模成型机装卸的工业机器人三、设计内容与要求：1．介绍所选工业机器人系统的组成及各部分的关系，理解其机、电组成系统的要求（包括：需求分析、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价等），掌握工业机器人系统方案设计的主要进程以及各阶段的主要工作内容，初步领会工业机器人系统的设计方案及一般程序。
2．介绍工业机器人系统的总体设计的概念及一般过程，包括明确总体布局设计的内容，掌握总体布局设计的要求，以及确定主要的技术参数、总体设计图的内容。
①参数设计：根据课题所确定的工业机器人的种类、用途及生产能力，描述该机器人的总体布局、主要构件结构形式和尺寸参数、运动参数及动力参数（电机功率）。
②方案设计：根据所选机器人的主要结构的形式、性质及运动参数，阐述整机的机械搬运机器人伺服系统的研究"摘要为实现搬运机器人高精度位置伺服控制，采用了现代数字伺服技术，包括交流驱动、分级控制、数字信号处理（123）、总线通讯及系统软硬件保护等新技术，使机器人运行可靠，达到了精度高、速度快及平稳性好的控制要求。
该文重点介绍伺服系统设计方案及特点，并针对伺服系统位置环、速度环、电流环参数以及伺服周期的确定方法进行了较为全面的讨论，最后介绍了伺服系统软硬件保护措施。
关键词机器人，交流电动机传动，伺服系统；数字信号处理分类号43 !0众所周知，机器人伺服系统是机器人实现高精度轨迹跟踪的关键。
从机器人伺服技术的发展趋势看，一方面，随着机器人应用范围的不断扩大，要求机器人完成的任务也呈现出日益复杂的趋势，因而对机器人伺服系统的稳态性能、动态性能及可靠性都提出了更高的要求；另一方面，现代数字伺服技术的日新月异以及123 技术日益普及，机器人伺服技术也朝着数字交流驱动方向发展，并逐步采用123 技术，从而获得快速高精度的性能指标，使机器人能够完成要求更高的复杂工作。
本文以江苏省“九五”重点科技攻关项目“工业机器人的开发与应用———搬运机器人”为背景，针对机器人的平稳、高精度及抗扰要求，阐明了伺服系统设计方案及其组成特点，介绍了123 技术在数字伺服中的应用，并针对伺服系统位置环、速度环、电流环参数以及伺服周期的确定方法进行了较为全面的讨论。
最后讨论了伺服系统的软硬件保护措施。
8 技术要求及分级控制方案搬运机器人的设计目标是研制一台通用并满足某浇铸生产线应用需求的机器人。
根据通用性及生产线需求，该搬运机器人设计为+ 自由度关节式机器人。
它具有腰部回转、大臂摆动、小臂摆动、小臂自转、腕部摆动、腕部回转等+ 个关节，能够根据生产作业安排，实时地从保温炉中舀取铝液，为5 台压铸机服务。
总体布局的规模要求机器人的工作半径达# ’ " 6，而末端重复定位误差小于7 # 66，折合到机器人的关节角的定位误差则必须小于! " # "$%&。
另外，为了保证铝液不外溢及浇铸质量，对机器人搬运过程中运行速度及姿态的平稳性提出了很高的要求。
其主要技术指标见表’。
为了使所设计的机器人达到性能指标，采用了管理级、控制级、伺服级的分级控制方案以减轻主控计算机的负担，减小伺服周期。
机器人控制系统如图’ 所示。
管理级主要完成对机器人系统的离线管理功能，在机器人运作前给出本次运作所需的运行环境，完成浇铸作业的编制、图形演示、调试与浇铸资料的查询、故障的诊断及实时显示等功能。
控制级的主要功能是根据由位置传感器所测得的当前位置信号，实时地进行路径规划，并将算得的下一时刻位置给定信号发送给伺服级执行。
表’ 搬运机器人的主要技术指标()*+, ’ (-, .)/0 12,3/4/3)5/60164 5-, 57)012675 76*65图搬运机器人控制系统的结构图B/C # ’ D60576+ 1E15,. 64 5-, 57)012675 76*65伺服系统的主要任务是控制机器人的各个关节，按照系统要求的精度无超调地跟踪由控制级所给出的希望轨迹。
! 伺服系统控制方案及组成特点伺服系统是搬运机器人的执行机构，其伺服性能和工作的可靠性对机器人的整体工作性能起着决定性的作用。
（’）交流驱动。
交流驱动是近年发展最快的驱动方式，因其具有节能、体积小、重量轻、抗恶劣环境能力强、坚固耐用、可靠性好、并具有与直流伺服驱动相媲美的调速性能等特点，有取代直流驱动的趋势［?］。
本机器人所有关节，均采用了目前应用前景最为看好的永磁式同步无刷电机作为驱动元件，它们采用自控变频方式实现变频调速。
（=）三环伺服控制结构。
针对搬运机器人负载变化大、环境干扰强的特点，伺服系统设计除了要考虑稳态和动态性能外，还需特别考虑抗扰性能。
本机器人伺服系统采用了位置、转速、电流三环控制结构，如图= 所示。
三环系统可获得优良的稳态和抗扰性能，但要求外环截止频率低于内环截止频率，这使外环响应速度受到影响。
解决的办法是采用新型电力电子器件，提高内环的截止频率，使系统既可得到较好的快速性，又可获得很好的抗干扰能力及稳定性。
（?）伺服系统组成特点。
搬运机器人交流伺服系统主要由位控板、伺服放大器、伺服电机FG、光电编码器HI 及JK 减速器组成。
图! 中伺服电动机"# 采用了日本安川!系列永磁式同步电机，它除了具有无刷电机的优良特性外，还具有轴向尺寸短，允许的负载惯量大的优点，特别适用于机器人。
光电编码器$% 为靠电池记忆角位置的特殊的绝对式编码器，它担负着检测电机旋转速度和位置的任务，与电机同轴安装，其分辨率按各关节角控制精度选择。
采用间接驱动，通过减速器，可得到比伺服电机的输出力矩大得多的力矩以驱动关节运动。
搬运机器人各关节均采用56 减速器，它除了具有同轴线、响应快、回差小、转矩大、结构紧凑、效率高等优点外，还具有刚性好、转动惯量小的特点。
伺服放大器采用与!系列电机配套的7%89 : $;# 变频器，其功率元件为绝缘栅极双极型晶体管，具有驱动功率小、开关速度快和饱和压降低的优点，是新型的电力电子器件。
位控板的主要功能是接收控制级发出的各种运动控制命令，根据位置给定信号及光电编码器的反馈信号，分时完成各个关节角的误差计算、伺服控制算法的计算及<= > 转换，并将模拟量速度给定信号提供给伺服放大器，从而完成对? 个关节的位置伺服控制。
位控板是以<"$ 芯片为核心集成的可编程多轴控制器，实为一台用于位置控制的实时多任务专用计算机，它借助<"$ 高速的信号处理与运算能力，可同时操纵多轴运动，并实现复杂的控制算法，获得性能优良的伺服性能，并使多轴伺服系统更趋小型化。
位控板插在总线槽上，它与控制级计算机之间采用总线并行通讯。
与串行通讯相比较，总线通讯速度快，操作简单，数据传送可靠，几乎可以不使用任何校验就能够高速、准确无误地传送数据，这在机器人这类高度复杂的控制系统应用中显得十分重要。
! 伺服系统参数设计由于搬运机器人各关节负载情况不同、惯量不同，对其运动速度的要求不一，而关节式机器人的运动是靠各个关节协调动作的，任何一个关节伺服性能都将直接影响机器人本体及末端的定位精度与运动的平稳性。
因此伺服系统的性能至关重要。
（@）电流环参数设计。
电流环设计主要考虑电流的跟随性能，按典型!型系统设计，使电流环阶跃响应无超调，保证运行的平稳性。
为使外环有较大的截止频率，须尽可能提高电流环的截止频率。
因功率元件采用了新型的7%89 器件，其快速开关的优点使电流环时间常数大大减小，从而可提高电流环增益，即提高了电流环的截止频率。
（!）速度环参数设计。
综合考虑跟随与抗扰性能，速度环按典型"型系统设计。
设计的主要参数是速度环增益和积分时间常数。
速度环增益的调节原则是在不引起机械振荡的条件下，尽可能提高速度环增益以改善速度环响应速度。
如果负载惯量大或机械系统中有刚性较差的部件，为避免机械振动，需增大速度环积分时间常数，以下经验公式给出了设计指导：）式中，为速度环积分时间常数（#），$"为速度环增益（$%）。
（"）位置环参数设计。
位置环作为最外环，决定了伺服系统的快速性及稳态性能，为了获得优良的性能，位置环采用了&’( 反馈调节与速度前馈、加速度前馈的复合控制方案，位置环结构如图" 所示。
图" 中比例（&）调节可改善系统的刚度，微分（(）调节可改善系统的稳定性，而积分（’）调节可消除位置静差。
速度前馈则用于减少由阻尼引起的跟踪误差，加速度前馈用于减少或消除由系统惯量引起的跟踪误差。
复合控制为实现高性能位置伺服创造了条件。
通过阶跃响应实验，并综合各项性能指标，可得到满足要求的参数。
实践表明，将位置环阻尼比调整为8 , 989，可使阶跃响应几乎无超调，系统响应速度较快，且无静差。
图" 中凹口滤波器为一种抗谐振滤波器，用于抵抗物理系统谐振。