工業(yè)機(jī)器人綜述new

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1、論文綜述課程名稱工業(yè)自動(dòng)化專題題目名稱工業(yè)機(jī)器人研究綜述學(xué)生學(xué)院自動(dòng)專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名2013年06月26日工業(yè)機(jī)器人研究綜述摘要：介紹了工業(yè)機(jī)器人的基本組成，特別是工業(yè)機(jī)器人的核心控制器，提出了控制器要解決的可靠性準(zhǔn)確性的問題，并給出了相關(guān)的解決方案和策略。最后還列舉了一些與工業(yè)機(jī)器人相關(guān)應(yīng)用的技術(shù)。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；機(jī)器人控制器；機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)引言工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可

2、以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。本文介紹了工業(yè)機(jī)器人的基本組成，特別是工業(yè)機(jī)器人的核心控制器，提出了控制器要解決的可靠性準(zhǔn)確性的問題，并給出了相關(guān)的解決方案和策略。最后還列舉了一些與工業(yè)機(jī)器人相關(guān)應(yīng)用的技術(shù)。1工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成與控制器實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)

3、行控制。其中，控制器是機(jī)器人的核心。控制器使用PC技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制要求。大型的控制系統(tǒng)都會(huì)使用嵌入式控制系統(tǒng)，如OS-Ⅱ的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，但也有使用DSP、PLC等實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人控制器。1.1OS-Ⅱ的工業(yè)機(jī)器人控制器通過SOPCBuilder構(gòu)造出來的NiosⅡ微處理核及外圍設(shè)備作為工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺(tái)在其上進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)心μC/OS—Ⅱ的移植構(gòu)成一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)，以嵌入式系統(tǒng)的任務(wù)設(shè)計(jì)概念改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的前后臺(tái)控制方式，通過多任務(wù)劃分將整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)分為多個(gè)按優(yōu)先級(jí)調(diào)度任務(wù)，完成機(jī)器人不同的操作任務(wù)。從而改善了傳統(tǒng)

4、機(jī)器人系統(tǒng)軟件單任務(wù)順序機(jī)制。系統(tǒng)安全性、實(shí)時(shí)性都得到了顯著的提高。1.2基于DSP的工業(yè)機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)控制器采用了模塊化的體系結(jié)構(gòu)。整個(gè)硬件系統(tǒng)以工業(yè)PC機(jī)作為機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，通過DSP運(yùn)動(dòng)控制卡控制機(jī)器人各自由度的動(dòng)作，較好地實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制,提高了機(jī)器人控制器的運(yùn)動(dòng)控制性能，并且結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)。2工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的可靠性和精確性機(jī)器人能夠在很多方面幫助甚至替代人類完成復(fù)雜、危險(xiǎn)和重復(fù)性工作，從上世紀(jì)50年代發(fā)展以來，機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值就不斷被體現(xiàn)，但在工業(yè)機(jī)器人一般工作在惡劣的工作環(huán)境中，需要防震，防塵、電磁的干擾，要保證工業(yè)機(jī)器

5、人運(yùn)行可靠，要采用相應(yīng)的保護(hù)措施和相應(yīng)的策略，使機(jī)器人高效準(zhǔn)確的完成相應(yīng)的控制。2.1面向工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的三種可靠度配置策略工業(yè)機(jī)器人目前已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，為保證其安全生產(chǎn)和生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，工業(yè)機(jī)器人必須具有很高的可靠性，為此從設(shè)計(jì)開始，就應(yīng)以可靠性作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的指標(biāo)。由于工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可靠度配置是其可靠性設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分，因此在優(yōu)化設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人時(shí)，對(duì)系統(tǒng)可靠度指標(biāo)的分配方法的研究具有十分重要的理論和實(shí)際意義，基于此，可以采用不同系統(tǒng)要求背景下的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可靠度配置策略。如：“最小努力及比例”分配法適用于首次研制出來、已投入使用并準(zhǔn)備進(jìn)行產(chǎn)品生

6、產(chǎn)，進(jìn)一步提高其可靠度的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)；“混聯(lián)”分配法是一種簡便易行的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可靠度分配方法，此方法適用于在無約束條件下進(jìn)行研制新型工業(yè)機(jī)器人時(shí)，對(duì)其進(jìn)行的系統(tǒng)可靠度分配，使得所研制的工業(yè)機(jī)器人具有較高的可靠性；“兩級(jí)優(yōu)化”分配是在有約束條件下的一種可靠度優(yōu)化分配方法。這三種工業(yè)機(jī)器人配置策略的研究作為其可靠性設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅具有理論研究價(jià)值，同時(shí)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。2.2工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化策略對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，往往希望它的運(yùn)動(dòng)軌跡最短、使用時(shí)間最短。故控制器能夠進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人時(shí)間最優(yōu)軌跡規(guī)劃及軌跡控制。需要確保機(jī)器人在關(guān)節(jié)位移、速度、加

7、速度以及二階加速度邊界值的約束下，機(jī)器人手部在笛卡爾空間中沿規(guī)定路徑運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短。因此需要有相關(guān)的策略，如所規(guī)劃的關(guān)節(jié)軌跡都采用二次多項(xiàng)式加余弦函數(shù)的形式，不僅可以保證各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度連續(xù)，而且還可以保證各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的二階加速度連續(xù)。采用這種方法，既可以提高機(jī)器人的工作效率又可以延長機(jī)器人的工作壽命。實(shí)驗(yàn)表明采用有效的運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化策略為工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)學(xué)約束條件下可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)軌跡及運(yùn)動(dòng)距離最短，并且保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的可靠性。2.3工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)校準(zhǔn)是一個(gè)集運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差建模、機(jī)器人末端姿態(tài)誤差測量以及機(jī)器人實(shí)際參數(shù)識(shí)別于一

8、體的過程。參數(shù)識(shí)別是測量得到的機(jī)器人末