机器人基础知识培训.pptx

机器人培训机器人培训机器人的基础知识机器人的基础知识机器人定义机器人定义机器人的发展历程及趋势机器人的发展历程及趋势20世纪60年代，世界上第一台工业机器人在美国诞生，开创了工业化的新纪元。机器人技术的发展标志着一个国家的高科技水平和工业化自动程度。因此，日本欧美等国家政府纷纷耗资去实施与机器人相关的战略计划，许多著名的大学和公司都成立了机器人研究机构。如今，机器人技术得到了飞速的发展，在军事、社会生产、医疗、服务等领域得到广泛运用。19541954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。现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。作为作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是机器人产品最早的实用机型（示教再现）是19621962年美国年美国AMFAMF公司公司推出的推出的“VERSTRAN”VERSTRAN”和和UNIMATIONUNIMATION公司推出的公司推出的“UNIMATE”UNIMATE”。这些工业。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的手和臂组成。似人的手和臂组成。19651965年，年，MITMIT的的RobortsRoborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。位简单积木的机器人系统。19671967年日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年年日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学术会。召开了日本首届机器人学术会。19701970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。19701970年以后，机年以后，机器人的研究得到迅速广泛的普及。器人的研究得到迅速广泛的普及。19731973年，辛辛那提年，辛辛那提米拉克隆公司的理查德米拉克隆公司的理查德豪恩制造了第一台由小型豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达计算机控制的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达4545公公斤。斤。到了到了19801980年，工业机器人才真正在日本普及，故称该年为年，工业机器人才真正在日本普及，故称该年为“机器人元机器人元年年”。随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了“机器机器人王国的美称人王国的美称”。半个世纪以来，机器人主要经历了三个发展阶段： 第一代：示教第一代：示教再现型再现型机器人机器人该种机器人没有装备任何传感器，对环境无感知能力，智能按照人类编写的固化程序工作。世界上第一台机器人即属此类。 第二代：感觉型机器人第二代：感觉型机器人此种机器人拥有简单的传感器，可以感知外部参数变化，有部分适应外部环境的能力。即可以根据外部环境的不同改变工作内容。 第三代：智能机器人第三代：智能机器人这种智能机器人可以认识周围环境和自身状态，并能进行分析和判断，然后采取相应的策略完成任务。目前这种机器人大部分还是用于军事领域。1、软硬结合、软硬结合2、虚实结合、虚实结合3、人机融合、人机融合机器人发展的三大趋势机器人发展的三大趋势1.软硬融合机器人软件更重要，因为人工智能技术体现在软件上，数字化车间的轨迹规划、车间布局、自动化上料都需要软硬件相结合，只开发硬件还不够，还需要大量的软件开发人员。因此，现在做智能制造，既要懂机械，又要懂信息技术，尤其是机器人的控制技术。2.虚实结合机器人不是孤立的，通过大量仿真、虚拟现实，把虚拟现实与车间实际加工过程有机结合起来。3.人机融合人、机器和机器人如何有机融合？这值得业界深入思考。机器人三大原则机器人三大原则第一条：机器人不得危害人类。此外，不可因为疏忽危险的存在而使人类受害。第二条：机器人必须服从人类的命令，但命令违反第一条内容时，则不在此限。第三条：在不违反第一条和第二条的情况下，机器人必须保护自己。机器人的分类机器人的分类B、娱乐机器人A、工业机器人C、家庭机器人D、竞赛机器人E、军用机器人工业机器人工业机器人我国工业机器人这几年发展很快，随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人正逐步走进公众的视野。将工业机械手臂安装在工厂生产线，可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。随着近几年一直严峻的招工难问题，以及工厂老板一直头痛的劳资纠纷，安装工业机器人无疑是一个很好的解决方法。娱乐机器人娱乐机器人故名思议，就是用机器人作为娱乐用途。机器人的形态也多种多样，有人形机器人、仿生机器人（仿动物），还有各种各样可爱卡通造型的机器人。让机器人达到娱乐效果，吸引观众眼球，外形设计是非常重要的，设计一款外形可爱/酷炫的机器人，能留住90%观众的眼球！当然，机器人的功能也必须足够满足观众的要求，从功能上来区分，娱乐机器人可以归类为：舞蹈机器人、迎宾机器人、运动机器人等。家庭机器人家庭机器人家用机器人是为人类服务的特种机器人，主要从事家庭服务，维护、保养、修理、运输、清洗、监护等工作。现代生活节奏快，很多家长都忙于工作。在家里搞卫生，教孩子做功课，为家里阳台上的花草淋水，这些本来家长们日常需要做的事情，都只能等到晚上下班回去再做，做完一天忙碌的工作，回家还要打理家常，做父母都不容易。竞赛竞赛机器人机器人目前最大型的机器人竞赛是机器人世界杯。机器人世界杯(RoboCup)是一个国际合作项目，为促进人工智能、机器人和相关领域。它为人工智能机器人研究提供了广泛的技术标准问题，能够被综合和检验。该机器人项目的最终目标是到2050年，开发完全自主仿人机器人队，能赢得对人类足球世界冠军队。为了真正作为一个团队进行机器人足球比赛，必须包含各种技术，包括：智能体自主设计、多智能体协作、策略获娶实时推理、机器人和传感器融合。军用机器人军用机器人顾名思义，就是军事用途机器人，主要用于侦察、运输、指挥、战斗、后勤保障等。军用机器人可分为3大类：地面机器人、水下机器人、空间机器人。地面机器人主要是指智能或遥控的轮式和履带式车辆。通过远程监控，使机器人独立完成危险任务，如拆弹。工业机器人工业机器人主要主要讲述讲述工业机器人工业机器人一一 、工业机器人的、工业机器人的定义定义二二 、工业机器人的发展方向、工业机器人的发展方向三三 、工业机器人、工业机器人的组成的组成四四 、工业机器人的、工业机器人的特点特点五五 、工业机器人的、工业机器人的分类分类六、工业机器人的运动轴六、工业机器人的运动轴七、工业机器人坐标系的种类七、工业机器人坐标系的种类一、定义一、定义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装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。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。二、发展方向二、发展方向要想跟上未来工业发展，工业机器人技术是先进制造技术的代表。首要任务是提高工业机器人的智能化技术。智能化技术可以提高机器人的工作能力和使用性能。智能化技术的发展将推动着机器人技术的进步，未来智能化水平将标志着机器人的水平，虽然目前还有很多问题需要解决，但随着科学技术的进步，会逐渐改进发展。未来的智能化方向不会改变，并且会将机器人产品拓展到更多行业，形成完备的系统。现今我国人工利息不时上升的大环境下，工业机器人必将迅速发展，逐渐成为工厂自动化生产线的主要发展形式。三、组成1、执行机构2、机械本体3、控制系统4、检测系统组成部分关系图组成部分关系图1 1、执行机构、执行机构2 2、机械本体、机械本体3 3、控制系统、控制系统4 4、检测系统、检测系统四、特点四、特点1、通用性2、柔软性3、准确性4、自动性五、工业机器人的分类五、工业机器人的分类1）按自动化功能层次分为专用机器人、通用机器人、示教再现机器人、智能机器人；2）按驱动方式分类可分为气压传动机器人、电气传动机器人、液压传动机器人以及复合传动机器人；3）按联接方式分可分为串联机器人和并联机器人。由于串联、并联机器人在结构及性能特点上的对偶关系，因此它们之间在应用上不是替代关系而是互补关系，它们各自都有其特殊的应用领域。同时也可以将这两种结构有机地结合起来，以便充分发挥它们各自的优点，以此来扩大机器人的应用范围。六、机器人运动轴六、机器人运动轴通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴 、基座轴和工装轴 ，基座轴和工装轴统称外部轴 。A1 、A2 和 A3 三轴（轴 1 、轴 2 和轴 3 ）称为基本轴或主轴， 用以保证末端执行器达到工作空间的任意位置。A4 、A5 和 A6 三轴（轴 4 、轴 5 和轴 6 ）称为腕部轴或次轴， 用以返回实现末端执行器的任意空间姿态。七、机器人七、机器人坐标系的种类坐标系的种类目前，大部分商用工业机器人系统中，均可使用关节坐标系、直角坐标系、工具坐标系和用户坐标系， 而工具坐标系和用户坐标系同属于直角坐标系范畴 。TCP 为机器人系统控制点，出厂是默认位于最后一个运动轴或安装法兰的返回中心，安装工具后 TCP 点将发生改变。1. 工业机器人关节坐标系工业机器人关节坐标系关节坐标系是设定在工业机器人关节中的坐标系。关节坐标系中工业机器人的位置和姿态，以各关节底座侧的关节坐标系为基准而确定。J1:0 J2:0 J3:0 J4:0 J5:0 J6:02. 2. 工业机器人直角坐标系工业机器人直角坐标系直角坐标系中的工业机器人的位置和姿态，通过从空间上的直角坐标系原点到工具侧的直角坐标系原点（工具中心点）的坐标值x、y、z和空间上的直角坐标系的相对X轴、Y轴、Z轴周围的工具侧的直角坐标系的回转角w、p、r予以定义。3. 3. 工业机器人世界坐标系工业机器人世界坐标系世界坐标系是被固定在空间上的标准直角坐标系，其被固定在由工业机器人事先确定的位置。用户坐标系是基于该坐标系而设定的。它用于位置数据的示教和执行。有关各工业机器人（R系列/M系列/ARC Mate/LR Mate）的世界坐标系原点位置的大致标准为： 顶吊安装工业机器人、M-710iC以外：在J1轴上水平移动J2轴而交叉的位置。 顶吊安装工业机器人、M-710iC：J1轴处于0位时，离开J4轴最近的J1轴上的点。4. 4. 工业机器人工具坐标系工业机器人工具坐标系这是用来定义工具中心点（TCP）的位置和工具姿态的坐标系。工具坐标系必须事先进行设定。在没有定义的时候，将由默认工具坐标系来替代该坐标系。5. 5. 工业机器人用户坐标系工业机器人用户坐标系这是用户对每个作业空间进行定义的直角坐标系。它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。在没有定义的时候，将由世界坐标系来替代该坐标系。机器人在关节坐标系下的动作是单轴运动，而在直角坐标系下则是多轴联动。除关节坐标系以外，其他坐标系均可实现控制点不变动作（只改变工具姿态而不改变 TCP 位置）在进行机器人 TCP 标定时经常用到。工业机器人示教器工业机器人示教器示教盒是一个用来注册和存储机械运动或处理记忆的设备，该设备是由电子系统或计算机系统执行的。该名词适用于可编程机器人。举举例例说说明明移动机器人（移动机器人（AGV）移动机器人（移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，制，具有