机器人技术总结

第1章：机器人按驱动方式分：1、电力驱动2、液压3、气压4、新型: (形状记忆合金、压电效应、磁致伸缩、人工肌肉及光)；按用途分：工业机器人、农业、军事、服务。

第2章：

机器人系统的基本组成：机械系统、驱动、控制、感知。

机器人的自由度：指当确认机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数目，不包括手部开合自由度。

工作空间：机器人的工作范围，它是机器人末端上参考点所能达到的所有空间区域。

机器人的精度：1、定位精度（机器人末端操作器的实际位置和目标位置之间的偏差，由机械误差、控制算法误差与系统分辨率等组成）2、重复定位（相同环境、相同条件、相同目标动作、相同命令的条件下，机器人重复运动若干次的位置会在一个平均值附近变化，变化幅度代表重复定位精度）

工业机器人的分：一、按坐标形式：1、直角坐标式2、圆柱坐标式3、球坐标式、4、关节坐标式（1、垂直关节坐标2、平面（水平）关节坐标）二、按控制方式分：1、点位控制2、连续轨迹控制三、按编程方式分：1、示教编程2、语言编程四、按机器人的负荷：大型机器人（1-10kN）中型机器人（100-1000N）小型（1-100）超小型（＜1）

移动机构：轮式移动机构、履带式移动机构、足式移动机构，步进式移动机构，蠕动式，蛇行式，混合式。不同移动方式适合？室内：轮式，室外：野外：履带式。

工业机器人的应用范围：焊接、喷涂、搬运、装配

机器人位姿：机器人的手部在空间的位置和姿态（填空）

简答：位姿问题包括什么？

1、正向运动学问题：当给定机器人机构各关节运动变量和构建尺寸参数后，如何确定机器人机构末端手部的位置的姿态的一类问题。

2、反向：当给定机器人手部在基准坐标系的空间位置和姿态参数后，如何确定各关节运动变量和构建尺寸参数的一类问题。

正向运动学问题求解（参考ppt计算题）

第三章

（选）机器人需要的感觉能力：1触觉能 2力觉 3接近觉 4视觉 5听觉 6嗅觉

P36页分类图

机器人的位置传感器：

（填、答）光电开关：特点：非接触检测，精度可达0.5mm左右

编码器：

（选、填）按检测原理分为1光电式 2磁场式 3感应式 4电容式

（选、填）按刻度方法及信号输出分为1增量式 2绝对式 3混合式（答）增量式光电编码器工作原理：光电编码器是利用光电效应原理，将角度、位置、转速等物理量转化为电气信号并加以输出的一种传感器。

（答）绝对式编码器特点：

1、绝对式编码器测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这与码盘上的码道数n有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：分辨角度：

α=360°/2n，分辨率：1/2n

2、绝对式编码器的精度：

单圈绝对编码器的典型规格如下：

3、多圈绝对编码器的典型规格如下：

测距仪：

超声波测距仪：（填）采用测量时间的方法进行测距。

（答）工作原理：发射器发射高频超声波脉冲，它在介质中行进一段距离，遇到障碍物后返回，由接收器接收，发射器和物体之间的距离等于超声波行进距离的一半，行进距离则等于传输时间与声速的乘积。

红外测距仪：利用红外信号遇到障碍物距离不同、反射强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。

一般的红外光电开关抗干扰性差，受环境光影响较大，探测物体的颜色、表面光滑程度不同，反射回的红外线强弱也会有所不同。

第四章

（答）液压驱动系统

优点：1液压容易达到较高的单位面积压力，体积较小，可以获得较大的推力或转矩

2液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度

3液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制

4液压系统采用油液作介质，具有防锈性和润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长

缺点：

1油液的黏度随温度的变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃烧爆炸等危险.

2液体的泄露难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高。

3需要相应的供应系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则会引起故障。

（答）气压驱动系统

优点：1以空气为介质，易取，用后可直接排入大气，处理方便，不污染环境。

2空气黏度小，流动时能量损失小，便于集中供气和远距离运输，气动动作迅速，调节方便，维护简单，不存在介质变质及补充等问题。

3工作环境适应性好，安全可靠，过载时能自动保护。

4气动元件结构简单，成本低，寿命长，易于实现标准化、系列化、通用化。

缺点：

1空气具有较大可压缩性，故运动平稳性差

2因工作压力低，难于获得较大的输出力或力矩

3有较大的排气噪声

4湿空气在一定温度和压力条件下凝结成水滴，元件易腐蚀和生锈。（答）电气驱动系统的特点：电气驱动是利用各种电动机产生力和力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节，从而获得机器人的位置、速度、加速度。因省去能量交换过程，故比液压和气动效率更高，无污染，易控制，运动精度高，成本低等优点，应用最广泛。

几种驱动方式性能比较：P60表4-1

压电驱动器：（答）原理：对压电材料施力，产生电位差；反之，施加电压，产生机械应力。（称为逆压电效应）

（填、答）压电驱动器利用逆压电效应，将电能转变为机械能或机械运动，实现微量位移的执行装置。

（填、答）形状记忆合金驱动器的特点：高功率重量比，结构简单，无污染，无噪声，具有传感功能，便于控制等特点。

磁致伸缩驱动器：（答）原理：某些磁性体的外部一旦加上磁场则磁性体的外形尺寸会发生变化。利用这现象制成的驱动器叫做**。

第6章

机器人编程语言的类型：1、动作级编程语言2、对象级编程语言3、任务级编程语言

编程语言的基本功能（分别？做什么用P116-117）运算、决策、通信、机械手运动、工具指令、传感数据处理、

离线编程：机器人编程语言的拓广，通过该系统可以建立机器人和CAD/CAM之间的联系。

离线编程系统的组成：传感器、机器人系统CAD建模、离线编程、图形仿真、人机界面以及后置处理。

视觉：

机器视觉系统的构成：1、光源2、镜头、3照相机、4图像采集卡5、PC 平台6、视觉处理软件7、控制单元

工作过程：1、工件定位传感器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心，向图像采集单元发送触发脉冲；

2、图像采集单元按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出触发脉冲；

3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在触发脉冲到来之前处于等待状态，触发脉冲到来后启动一帧扫描；

4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开电子快门，曝光时间可以事先设定；

5、另一个触发脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配；

6、摄像机曝光后，正是开始一帧图像的扫描和输出；

7、图像采集单元接收模拟视频信号，通过AD转化将其数字化，或者直接接收摄像机数字化后的数字视频数据；

8、图像采集单元将数字图像存放在处理器或计算机的内存中；

9、处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果或逻辑控制值；

10、处理结果控制生产流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。相机的分类：按输出图像信号格式分类：（1）模拟相机（2）数字相机