第一章绪论
自从20世纪50年代末第一台工业机器人发明以来机器人的发展已经有半个世纪纵观半个世纪以来机器人的发展史机器人技术在需求的牵引下已经得到了巨大的发展到目前为止机器人的发展已经经历了三个阶段
(1)可编程的示教再现型机器人为了让机器人完成期望的作业首先由操作者通过示教盒对操作机器人的运行轨迹作业顺序等进行示教操作机器人控制系统将示教指令记忆存储应用时再根据再现指令顺序取出示教指令经过编译在一定精度范围内复现示教动作
(2)带有一定的传感功能包括视觉力觉触觉等功能具有一定适应能力的机器人这种机器人可以根据传感信息调整控制算法
(3)智能机器人这种机器人装有多种传感器并能将多种传感器探测到的信息进行融合能有效地适应环境的变化具有很强的自适应能力并具有自学习功能
随着机器人技术的发展人们对机器人的要求不再局限于单个机器人近年来随着机器人生产线的出现及柔性制造系统的应用研究人员对由多个机器人组成的系统越来越感兴趣多机器人的研究已经成为机器人学研究的一个重要方面如果说单机器人是对人类个体的模仿那么多机器人系统则是对人类群体乃至人类社会的模仿显然多机器人系统具有许多单机器人系统所没有的优点
这主要体现在如下几个方面
1多机器人系统在空间上是分布式的,即多个机器人可以同时工作在工作空间的各个位置这个特点是完成许多任务的关键比如对于搬运物
体之类的任务如果使用单个机器人完成该机器人往往需要具有较大
的本体而使用多机器人系统则可以使用数个机器人合作完成各个
机器人本身无须很大
2多机器人系统是并行的某些任务可以进一步分解成若干子任务并且这些子任务是相互独立的可以同时处理的具有并行结构的多机器人
系统在完成此类任务时比单个机器人要有优势
3多机器人系统的容错能力较强多机器人系统中的机器人个体的功能可以相互重叠所以当某一机器人出现故障时很容易通过任务的重新分
配来弥补由该故障引起的系统性能下降
4多机器人系统的灵活性好开发出灵活性很高的单机器人不仅困难而且很昂贵而多机器人系统中各个机器人的功能可以互不相同通过不同
功能的机器人的组合很容易使多机器人系统具有很强的适应性5经济性好对于一些动态性强而且复杂的任务开发多机器人系统远比开发单个机器人容易而且价格较低
除了上文所述的多机器人系统的优点外对于多机器人系统的研究还可以
增进研究人员对组织行为学经济学认知科学和生命科学中的一些基本问题的认识
1 1 多机器人技术研究现状
多机器人系统的研究始于20世纪70年代从那时开始国外许多高校和科研机构对多机器人系统进行了广泛的研究例如欧盟在97年设立了专门进行多机器人系统研究的项目MARTHA[1]即用于搬运的多自主机器人系统Multiple Autonomous Robots for Transporting and Handling Application美国
海军研究部和能源部也对多机器人系统的研究进行了资助[2]而美国国防部所属的DARPAR在MARS Mobile Autonomous Robot Software项目中也对多移动机器人的研究给予了大量的支持日本的许多高校也对多机器人系统进行了大量的研究
经过二十多年的发展多机器人技术的研究已在理论和实践方面取得了大
量卓有成效的研究成果并建立了一些多机器人的实验系统下面我们将介绍几个比较有影响的多机器人系统
(1) CEBOT CEllular roBOTic System
CEBOT系统是由日本Nagoya大学的T.Fukuda教授领导的研究小组开发的
CEBOT是一种自重构机器人系统Self-Reconfigurable Robotic System它
的研究是受生物细胞结构的启发将系统中众多的具有相同或不同功能的机器人视为细胞元这些细胞元机器人可以移动寻找和组合根据任务或环境的变化细胞元机器人可以自组织成器官化机器人多个器官化机器人可以进一步自组
织形成功能更加复杂的机器人系统如图1-1细胞结构机器人系统强调是
单元体的组合如何根据任务和环境的要求动态重构因此系统具有多变的构型可以具有学习和适应的组智能Group Intelligence,并具有分布式的体系结
构
图1-1 CEBOT系统示意图
对CEBOT系统的研究涉及到系统的体系结构通讯信息交互等许多方面文献[3]讨论了系统的体系结构并针对分层式结构提出一种选择Master Cell 的方法文献[4]研究了对机器人行为的建模问题文献[5]给出一种计算机器人之间信息交换量的方法文献[6]介绍一种新颖的机器人行为选择机制根据两
个矩阵优先级矩阵(Priority Matrix)和利益关系矩阵(Interest Relation
Matrix)通过一个学习算法来调整优先级矩阵.
(2) Collective Robotics实验系统
图1-2 Collective Robotics实验系统
加拿大Alberta大学开发了一个实验系统—Collective Robotics并在这方面作出许多工作[7][8][9][10][11][12][13]. Collective Robotics是对昆虫社会的一种人工模拟目的是将许多简单的机器人组织成一个团体来完成一些有意义的工
作为实现这一目标研究针对集体任务Collective Tasks机器人的控制体系结构和算法以及传感信息的分析等具体来说在机器人之间没有建立显式通讯的条件下如何利用分散式控制方式实现多机器人系统的协作这种分布式无通讯系统易于机器人的添加去除多个机器人协作推箱(Box-Pushing)的实验
结果表明在不存在显式通讯和集中规划器的条件下尽管运行的结果不是一个
最优解但可以得到一个可行解图1-2是Collective Robotics实验系统(3) Cooperative Robotics 实验系统
美国Oak Ridge国家实验室的Lynne E. Parker博士在MIT做博士期间就在多Agent协作自主Agent体系结构多Agent通讯等方面做了许多工作
[14][15][16][17][18][19][20][21[22][23][24]在Oak Ridge国家实验室又带领一研究小组在协作机器人学方面做了许多工作如人机协作移动机器人协作多Agent协作智能Agent体系等他们研究的协作机器人是集成了感知推理动作的智能系统着重研究在环境未知且在任务执行过程中环境动态变化的情况下机器人如何协作完成任务
为了将各种协作算法应用于系统他们开发了协作机器人的实验系统见图1-3一种是适用于户外的实验系统CESAR Emperor(图1-3a), 包括一个运输车四个微机器人且在机器人上安装激光扫描仪摄像头声纳传感器以及无线以太网等另外还有一种适用于室内应用的系统CESAR Nomads(图1-3b)包括四个机器人机器人上安装有各种传感器包括测距仪接触传感器声纳红外视觉罗盘以及基于激光的2D定位系统机器人还装有无线以太网以实现机器人之间的通讯以及机器人和工作站之间的通讯
(a) CESAR Emperor (b) CESAR Nomads
图1-3 Cooperative Robotics 实验系统
(4) Socially Mobile 和The Nerd Herd实验系统
美国USC大学的学者如Maja J. Mataric等在基于行为的多机器人协作方面做了许多工作[25][26][27][28][29]他们采用自下而上的路线基于行为的方式研究分
析设计机器人群行为的突现在多机器人学习群体行为协调与协作等方面开展工作
他们针对多机器人协调协作建立的实验系统有Socially Mobile和The
Nerd Herd如图1-4所示
(a) Socially Mobile (b) The Nerd Herd
图1-4 Socially Mobile 和The Nerd Herd实验系统 Socially Mobile系统由4个移动机器人组成机器人由两个电机驱动且装有一个二指抓手机器人上安装多种传感器包括碰撞传感器红外传感器
色觉传感器Color sensor和用于通讯及数据收集的无线发送/接收装置另外还有用于定位的超声系统机器人采用包容式结构Subsumption
Architecture Socially Mobile系统主要用于群体行为多机器人学习等各
种实验为多机器人系统的分析建模提供有效的数据
The Nerd Herd系统是由20个机器人组成机器人上装有用于抓取堆放物品的抓手抓手上装有IR和接触传感器机器人本体上装有碰撞传感器无线-声纳定位系统以及通讯系统The Nerd Herd是第一个用于大规模机器人群体行为实验的系统且可以广泛用于其它多机器人控制和协调实验
(5) MRCAS(Multi-Robot Cooperative Assembly System)
中国科学院沈阳自动化所以制造环境应用多机器人装配为背景建立了一个多机器人协作装配实验系统MRCAS[29][62]建立MRCAS实验系统的目的是建立一个实验平台为多机器人协作研究提供研究环境和实验手段并在多机器人协作理论研究的基础上开展多机器人协作的实验研究
图1-5 MRCAS 系统体系结构
MRCAS实验系统采用集中与分散相结合的分层体系结构分为合作组织级和协调作业级合作组织级的协作控制智能体HOST由一台PC计算机构成协调作业级则由PUMA562PUMA760Adept I和全方位移动车ODV组成HOST硬件平台采用一台宏基AcerPower PT100 PC机在HOST机的ISA总线上安装一块四串口板分别与PUMA562PUMA760Adept I和ODV车通讯利用MRCAS进行多机器人协作装配式工件的实验结果表明MRCAS系统为深入研究多机器人协作理论与方法提供了一个良好的实验平台并对多机器人协作系统的实际应用具有参考价值
1 2 多机器人运动规划研究现状
多机器人运动规划的目标是为每一个机器人规划出与环境障碍以及其他机器人不发生碰撞的运动轨迹多机器人运动规划一般可以分为两大类一类是多移动机器人Multiple Mobile Robots运动规划另一类是多机械臂Multiple
Manipulators的运动规划与机械臂相比移动机器人工作的环境大多是非结
构化环境机器人的定位困难重复定位精度差但是移动机器人的所要完成的任务对精度的要求却又往往比机械臂要宽松所以移动机器人运动规划与机械臂的运动规划在许多方面有很大的不同本论文研究的是多移动机器人系统因此在下面的讨论中主要针对的是多移动机器人的运动规划问题
多移动机器人的运动规划又可以分为两类集中式Centralized的规划方法和分布式Distributed的规划方法早期的规划方法大多以集中式规划方法为
主而近期的规划方法中分布式的规划方法开始逐渐增多
12 1 集中式规划方法
集中式的规划方法将多机器人系统视为一个具有多个自由度的复杂机器人
由系统中的一个规划器来统一完成对所有机器人的运动规划集中式规划的特点是一方面在不考虑计算复杂性的情况下该类方法可以获得规划问题的最优解另一方面该类方法计算时间往往比较长这一点限制了该方法的应用集中式规划发展时间较长成果丰富这里仅就主要的方法作一介绍
Schwartz和Sharir用栅格法解决了任意数量的移动物体的运动规划问题[31]
该问题中有些物体是连在一起的环境由墙和其他障碍组成尽管算法的计算时间与障碍的平面数是多项式关系与机器人的自由度成指数关系但总的计算时间是O(n e)其中e是指数n是物体的数量
Parson和Canny提出了一个多移动机器人规划器他们的规划方法分两步来进行第一步根据障碍和机器人的形状把自由空间分成子空间第二步在子空间中选定起点和终点然后规划得到路径[33]
O’Dunlaining等提出了一个并行的运动规划算法[34]该算法用栅格图表达环
境把相邻的两个栅格用一根弧线连起来然后用动态规划法搜索栅格图获得路径机器人之间的避碰通过等待的方式实现如果将该方法在并行机上实现可以获得很高的计算速度
Gurewitz等用收缩法分析了二维空间中圆形机器人的运动规划问题[35]该算法采用了V oronoi图的广义化概念运行时间是O(nlog(n))
Barraquand等提出一个与收缩算法类似的算法[36]该算法在工作空间中定义
一个势场机器人跟踪势场的谷底以找到规划路径
Erdmann和Lozano-Perez提出优先权的方法[37]该算法通过预先给机器人分配优先权减少了相互躲避的机器人的数量
S. M. Lavalle 和S. A. Hutchinson 将多目标优化的方法应用于多机器人路径规划并针对固定路径道路网及开放环境分别作了实验实验结果表明该方法可以获得一组最优解[38]但是该算法的运行时间较长
Warren提出了一种预先分配优先权的规划方法[39]该方法采用势场法来规划单个机器人的运动路径同时考虑了机器人的速度和加速度限制
12 2 分布式规划方法
分布式运动规划方法中每一个机器人独立地收集其周围的环境和其他机器人的运动信息并根据其收集到的信息来规划出一条到达目标点的无碰路径分布式规划的特点是如果不追求规划问题的最优解则该类方法可以获得很高的运行速度但是如果要得到最优解所需的运行时间将不会少于集中式规划方法甚至有可能根本得不到最优解同时机器人之间将会有大量的通讯分布式的规划方法的研究近年来有了很大发展逐渐成为多移动机器人运动规划的主流方法下面将针对这一类方法作一介绍
Carrioli提出了一种基于优先权的分布式规划方法[40]首先每一个机器人根据环境信息规划出一条到目标点的无碰路径接着该机器人将其规划结果向其他机器人广播并获得相对于其他机器人得优先权其他机器人规划自身得路径时要躲避该机器人
Khatib提出了人工势场法[41]该方法通过在机器人上施加一个虚拟的驱动力
来实现机器人的运动规划上述虚拟力是障碍物的斥力和目标点的引力的合力Satio和Tsumura提出了一种实时的规划方法[42]该方法中每一个机器人首先收集其附近的机器人相对自身的运动速度然后根据这些运动信息判断与附近机器人发生碰撞的危险程度并根据危险程度在速度限制条件下决定下一步的运动速度最后按照该速度运动
E. W. Large 等采用dynamical systems 方法进行移动机器人的运动规划并通过引入行为间的竞争来解决多机器人的合作和避障问题[43]
W. L. Xu 和S. K. Tso将模糊控制的方法应用于基于传感器的移动机器人运动规划并通过局部目标切换来解决运动过程中的死锁[44]
Lee和Bien的规划方法借鉴了海上轮船的避碰规则[45]该方法仅适用于机器人自身尺寸远小于工作空间的尺寸且机器人的操作较少的场合
Noborio Hashime将Hopfield神经网络应用于机器人的运动规划问题[46]该方法类似于人工势场法当产生死锁时通过在发生死锁的位置设置一个虚拟的障碍物从而摆脱死锁
Premvuti和Yuta研究了公路网中的多个机器人的运动规划问题并提出了一个方法用于解决多个机器人通过交叉路口的问题[47]该方法中机器人通过谦让来避免与其他机器人发生冲突当冲突已经发生时则通过产生一个管理者来集中解决冲突
Shin Kato等提出了交通规则法[48]该方法中机器人通过遵守交通规则来避免相互的碰撞和死锁该方法对在公路网中运动的多机器人系统的运动规划很有效
1 3 多机器人系统仿真平台的研究现状
多机器人系统的研究过程中实验是一个非常重要的环节无论是系统的体
系结构还是控制或学习算法都需要通过实验来验证其有效性但是构造一个实际的多机器人系统不仅价格昂贵而且所需时间较长此外即使是在已有的多机器人系统中进行实验也要耗费较多的时间和人力不可能在短时间内进行大量的实验所以仿真就成为多机器人研究过程中的一个重要的工具事实上许多研究人员都是首先通过仿真初步验证算法的有效性然后才在实际的多机器人系统中实验验证算法的鲁棒性和抗干扰能力
目前有关多机器人仿真系统的文献较少仅有 Wang在1994年的
International Symposium on Distributed Robotics System上的一篇文章涉及到多机器人仿真系统该文详细论述了多机器人系统通用仿真平台的要求并给出了一个多机器人仿真平台的例子该文中Wang 提出多机器仿真平台应该满足如下要求通用性有效性即该系统必须能够模拟多机器人系统的并行异步的特点
实时图形显示友好的与算法的接口支持增加新的机器人类型
但是随着多机器人研究的发展多机器人仿真平台却已有了较大发展下
面介绍几个比较有影响的仿真系统
TeamBots该仿真系统是Georgia Institute of Technology和CMU共同开发完成的该系统特点如下采用Java语言编写在Windows Linux 和Solaris等操作系统上均可运行系统源代码公开在遵守一些协议的条件下可以修改其代码通用性较好与实际机器人有接口在TeamBots上实现的程序可直接控制实际机器人但是该仿真系统运行速度慢环境编辑较为麻烦目前该TeamBots 已经发布了2.0版图1-6是该仿真系统的例子
图1-6 TeamBots
MissionLab该仿真系统是由Georgia Institute of Technology的Mobile Robot Laboratory开发的较为成熟已经推出了若干版本目前最新的版本是4.0
该仿真系统的特点是采用C++语言编写速度较快有自带的行为库其中的机器人完全采用基于行为的控制方式有专门的用于机器人行为设计的语言
CDL(Configuration Description Language)与很多实际机器人都有接口可以直
接控制多种实际机器人如Pioneer AT, RWI Urban Robot和Nomad 150 & 200
但是该系统自从3.0之后仅能运行于Linux系统中图1-7是该系统的一个例子
图1-7 MissionLab
Soccer Server Software这个软件可能是最著名的多机器人仿真软件该软件拥有大量的用户比MissionLab更加成熟目前的运行于Windows下的版本已经是5.24版该软件较少考虑到环境的几何要素而更多考虑到机器人之间的交互和对抗但是由于该软件是机器人足球的专用软件所以用户不能改变环境难以进行足球比赛以外的仿真实验图1-9是该软件的一个例子
图1-8 Soccer Server Software
1 4 课题来源和研究内容
本文以多机器人系统为背景结合国家高技术研究发展计划863计划智
能机器人主题多机器人协作系统的理论方法与技术研究课题和国家自然科学基金课题机器人群体协调与控制机理的研究对多机器人运动规划和分
布式仿真问题进行研究内容安排如下
第一章 对多机器人系统的特点进行分析综述多机器人系统研究的主要问
题以及相应问题的研究现状介绍本文的研究背景和研究内容
第二章介绍基于行为的多移动机器人运动规划方法详细分析了运动规划中存在的问题针对这些问题设计了机器人的各种行为并给出了仿真结果第三章介绍一种基于学习分类器系统的多机器人学习算法针对学习分类器系统收敛慢的问题引入了规则构造器和合并操作并通过通讯使机器人之间可以共享各自发现的最优规则从而加速学习过程
第四章介绍了多机器人仿真平台的要求使用面向对象的方法分析了多机器人仿真系统的系统模型最后介绍了在该模型的基础上开发的仿真平台
工业机器人绪论 1.圆柱坐标型机器人其工作空间为（6.0分） A.立方体 B.圆柱体 C.球缺 D.空间不规则形状 我的答案：B√答对 2.直角坐标机器人包含（6.0分） A.三个转动关节 B.三个线性关节 C.两个线性关节一个转动关节 D.一个线性关节两个转动关节 我的答案：B√答对 3.早期的工业机器人属于（6.0分） A.示教再现型机器人 B.感知型机器人 C.智能型机器人 D.以上都不是 我的答案：A√答对
4.速度最快的机器人是（6.0分） A.SCARA机器人 B.Unimate机器人 C.Delta机器人 D.Verstran机器人 我的答案：C√答对 5.从结构形式上来说，Unimate机器人是一种（ 6.0分） A.直角坐标机器人 B.圆柱坐标机器人 C.球坐标机器人 D.关节型机器人 我的答案：B×答错 1.球坐标型机器人的特点包括（8.0分）） A.由一个线性关节和两个旋转关节组成 B.两旋转关节轴线正交 C.工作范围呈球缺状 D.运动方程非常复杂 我的答案：ABC√答对 2.工业机器人的应用特点包括：（8.0分）） A.代替人类在恶劣环境中工作
B.代替人完成繁重、简单重复的劳动 C.能提高生产效率，保证产品质量 D.易于实现生产的自动化 我的答案：ABCD√答对 3.工业机器人主要参数包括（8.0分）） A.自由度数 B.工作空间 C.承载能力 D.结构形式 我的答案：ABC√答对 4.工业机器人一般具有特征：（8.0分）） A.是一种机械电子装置 B.能象人一样完成多种不同的任务 C.具有类似人的感觉器官的能力 D.可通过重新编程来实现不同的功能 我的答案：ABCD√答对 5.以下哪些机器人被称为最早的工业机器人（8.0分）） A.SCARA机器人 B.Unimate机器人 C.Delta机器人
工业机器人技术及应用(教案)1 第一章绪论 什么是工业机器人为何发展工业机器人工业机器人发展概况工业机器人的诞生工业机器人的发展工业机器人的分类及应用工业机器人的分类工业机器人的应用学习目标 *掌握工业机器人的定义 *了解工业机器人的发展事和历程 *熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用导入案例 富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级 20XX 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 20XX 年底装配 30 万台机器人，到 20XX 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利”的大目标。 这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。课堂认知 什么是工业机器人
机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。 美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。 日本: 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。 中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者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。 ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。 广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。它具有四个基本特征：①特定的机械机构 ②通用性 ③不同程度的智能④独立性 为何发展机器人 让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。 ABB 给出十大投资机器人的理：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的柔
第1章绪论 1、国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是什么？ 国际标准化组织（ISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其涵义为： 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能； 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； 机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等； 机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人类的干预。 2、工业机器人是如何定义的？ 工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。 3、按几何结构，机器人可分为那几种？ 直角坐标型 圆柱坐标型球坐标型关节坐标型 4、机器人的参考坐标系有哪些？ 全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系 5、什么是机器人的自由度和工作空间？ 机器人的自由度（Degree of Freedom, DOF）是指其末端执行器相对于参考坐标系能够独立运动的数目，但并不包括末端执行器的开合自由度。自由度是机器人的一个重要技术指标，它是由机器人的结构决定的，并直接影响到机器人是否能完成与目标作业相适应的动作。机器人的工作空间（Working Space）是指机器人末端上参考点所能达到的所有空间区域。由于末端执行器的形状尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的特征参数，工作空间是指不安装末端执行器时的工作区域。 第2章 1、机器人系统由哪三部分组成？答：操作机、驱动器、控制系统 2、什么是机器人的操作机？分为哪几部分？ 答：机器人的操作机就是通过活动关节（转动关节或移动关节）连接在一起的空间开链机构，主要由手部、腕部、臂部和机座构成。 3、简述机器人手部的作用，其分为哪几类？ 答：作用：机器人的手部又称为末端执行器，它是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工件或操持专用工具（如喷枪、扳手、砂轮、焊枪等）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最前端。 分类：1.机械夹持式手2.吸附式手3.专用手4.灵巧手 4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？ 答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类：它分为直线式和圆弧式两种。典型机构：a齿轮齿条式b螺母丝杠式c凸轮式d平行连杆式 .回转型典型:a楔块杠杆式b 滑槽杠杆式c连杆杠杆式d齿轮齿条式e自重杠杆式 5、机器人吸附式手分为哪两种？各有何特点？ 答：根据吸附力的产生方法不同，将其分为：气吸式,磁吸式（1）气吸式:气吸式手是利用吸盘内的压力与外界大气压之间形成的压力差来工作的，根据压力差形成的原理不同，可分为：a挤压排气式b气流负压式c真空抽气式(2)磁吸式:磁吸式手是利用磁场产生的磁吸力来抓取工件的，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过723℃时就会失去磁性），另外，对不允许有剩磁的工件要禁止使用，所以磁吸式手的使用有一定的局限性。根据磁场产生的方法不同，磁吸式手可分为：a永磁式b励磁式
第1章绪论 1、国际标准化组织（IＳO）对机器人得定义就是什么? 国际标准化组织(IＳO）给出得机器人定义较为全面与准确,其涵义为： 机器人得动作机构具有类似于人或其她生物体某些器官（肢体、感官等)得功能; 机器人具有通用性，工作种类多样,动作程序灵活易变; 机器人具有不同程度得智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等; 机器人具有独立性，完整得机器人系统在工作中可以不依赖于人类得干预． ２、工业机器人就是如何定义得？ 工业机器人就是指在工业中应用得一种能进行自动控制得、可重复编程得、多功能得、多自由度得、多用途得操作机，能搬运材料、工件或操持工具,用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方,也可以在往复运动得小车上。 ３、按几何结构,机器人可分为那几种？ 直角坐标型 圆柱坐标型球坐标型关节坐标型 4、机器人得参考坐标系有哪些? 全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系 5、什么就是机器人得自由度与工作空间? 机器人得自由度(Dｅgreeｏf Freｅｄｏm，DOF）就是指其末端执行器相对于参考坐标系能够独立运动得数目,但并不包括末端执行器得开合自由度。自由度就是机器人得一个重要技术指标,它就是由机器人得结构决定得,并直接影响到机器人就是否能完成与目标作业相适应得动作。 机器人得工作空间（Ｗorking Ｓpaｃｅ)就是指机器人末端上参考点所能达到得所有空间区域。由于末端执行器得形状尺寸就是多种多样得，为真实反映机器人得特征参数,工作空间就是指不安装末端执行器时得工作区域。 第2章 １、机器人系统由哪三部分组成?答:操作机、驱动器、控制系统 ２、什么就是机器人得操作机？分为哪几部分？ 答:机器人得操作机就就是通过活动关节（转动关节或移动关节)连接在一起得空间开链机构，主要由手部、腕部、臂部与机座构成。 ３、简述机器人手部得作用,其分为哪几类? 答：作用：机器人得手部又称为末端执行器,它就是机器人直接用于抓取与握紧(或吸附)工件或操持专用工具(如喷枪、扳手、砂轮、焊枪等)进行操作得部件，它具有模仿人手动作得功能，并安装于机器人手臂得最前端。 分类：1、机械夹持式手2、吸附式手3、专用手４、灵巧手 4、机器人机械夹持式手按手爪得运动方式分为哪两种？各有何典型机构? 答：按手爪得运动方式分为回转型与平移型.平移型可分两类:它分为直线式与圆弧式两种. 典型机构:ａ齿轮齿条式b螺母丝杠式c凸轮式d平行连杆式、回转型典型:a楔块杠杆式b滑槽杠杆式c连杆杠杆式d齿轮齿条式e自重杠杆式 5、机器人吸附式手分为哪两种？各有何特点？ 答：根据吸附力得产生方法不同,将其分为:气吸式,磁吸式（1)气吸式:气吸式手就是利用吸盘内得压力与外界大气压之间形成得压力差来工作得，根据压力差形成得原理不同,可分为：a挤压排气式b气流负压式c真空抽气式(２)磁吸式：磁吸式手就是利用磁场产生得磁吸力来抓取工件得，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过723℃时就会失去磁性），另外,对不允许有剩磁得工件要禁止使用,所以磁吸式手得使用有一定得局限性。根据
精心整理 第1章绪论 1、国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是什么？ 国际标准化组织（ISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其涵义为： 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、 2 3 圆柱坐标型球坐标型关节坐标型 4、机器人的参考坐标系有哪些？ 全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系 5、什么是机器人的自由度和工作空间？
机器人的自由度（DegreeofFreedom,DOF）是指其末端执行器相对于参考坐标系能够独立运动的数目，但并不包括末端执行器的开合自由度。自由度是机器人的一个重要技术指标，它是由机器人的结构决定的，并直接影响到机器人是否能完成与目标作业相适应的动作。 第2 1 2 3 砂轮、焊枪等）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最前端。 分类：1.机械夹持式手2.吸附式手3.专用手4.灵巧手
4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？ 答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类：它分为直线式和圆弧式两种。典型机构：a齿轮齿条式b螺母丝杠式c凸轮式d平行连杆式.回转型典型:a楔块杠杆式b滑槽杠 5 1） 挤压 b 6 别装在机器人的手部和机器人的腕部，能够使机器人快速自动的更换手部。 7、机器人腕部的作用是什么？有哪些典型机构？
答：作用：改变或调整机器人手部在空间的姿态(方向)，并连接机器人的手部和臂部。2）自由度：分别为回转（x）俯仰（y）偏摆（z）由三个回转关节组合而成。典型机构：1）液压摆动缸2）轮系机构—2自由度（诱导运动）、轮系机构—2自由度（差动式）、轮系机构—3自由度(正交、斜交） 8、 9、 （5） 4）滑块曲柄机构（5）活塞缸加连杆机构（机器人臂部的俯仰运动）10、机器人机座的作用是什么？可分为哪两类？ 答：作用：支承着机器人自身重量及作业时的负载。分类：固定式和移动式
工业机器人毕业设计 目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算 3.5 手臂强度校核
4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
1 绪论 1.1 工业机器人研究的目的和意义 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统 （FMS）、自动化工厂（ＦＡ）、计算机集成制 造系统（ＣＩＭＳ）的自动化工具。广泛采用 工业机器人、不仅提高产品的质量与数量而且 也保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强 度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低 生产成本有着十分重要的意义。与计算机、网 络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益 改变着人类的生产和生活方式。 ２０世纪８０年代以来，工业机器人技术逐渐成熟、并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及工程中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。 １驱动方式的改变 ２０世纪７０年代后期，日本安川电动机公司研制出了第一台全自动的工业机器人而此前的工业机器人基本上采用液压驱动方式。但与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大的提高。因此它逐步代替了采用液压驱动的机器人成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中，谐波减速器、ＲＶ减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。近年来，交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式，直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。 ２信息处理速度的提高 机器人的动作通常是通过机器人的各个环节的驱动电动机的运动而实现的。为了是机器人完成各种复杂动作，机器人控制器需要进行大量计算并在此基础上向机器人的各个环节的驱动电动机发出必要的控制指令。随着信息技术的不断发展，CPU的计算能力有了很大的提高，机器人控制器的性能也有了很大提高，高性能机器人控制器甚至可以同时控制２０多个关节。机器人控制性能的提高，也进一步促进了工业机器人本身性能的提高并扩大了工业机器人的应用范围。近年来，随着信息技术和网络技术的发展已经出现了多台机器人通过网络共享信息并在此基础上进行协调控制的技术趋势。 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势 目前，工业机器人有很大一部分应用于制造业的物流搬运中，极大的促进物流自动化，随着生产的发展，搬运机器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。气动机械手大量应用到物流搬运机器人领域。在手爪的机械结构方面根据
此文档下载后即可编辑 第一章绪论 1.1 什么是工业机器人 1.2 为何发展工业机器人 1.3 工业机器人发展概况 1.3.1 工业机器人的诞生 1.3.2 工业机器人的发展 1.4 工业机器人的分类及应用 1.4.1 工业机器人的分类 1.4.2 工业机器人的应用 学习目标 *掌握工业机器人的定义 *了解工业机器人的发展事由和历程 *熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用 导入案例 富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级 2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 2012 年底装配 30 万台机器人，到2014 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利”的大目标。 这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。 课堂认知 1.1 什么是工业机器人 机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。 美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。 日本: 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。 中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者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。 ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。 广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。 它具有四个基本特征： ①特定的机械机构 ②通用性 ③不同程度的智能 ④独立性 1.2 为何发展机器人 让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。 ABB 给出十大投资机器人的理由：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的柔性；第六，减少原料浪费，提高成品率；第七，满足安全法规，改善生产安全条
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第一章绪论 1。1 什么是工业机器人 1.2 为何发展工业机器人 1。3 工业机器人发展概况 1.3。1 工业机器人的诞生 1。3.2 工业机器人的发展 1。4 工业机器人的分类及应用 1。4.1 工业机器人的分类 1.4.2 工业机器人的应用 学习目标 ＊掌握工业机器人的定义 ＊了解工业机器人的发展事由和历程 ＊熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用 导入案例 富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级 2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示，希望到 2012 年底装配 30 万台机器人，到 2014 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序.机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符 合将我国“人口红利” 转为“人才红利"的大目标。 这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生 产线、每一个工序、每一个工位上,将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。 课堂认知 1.1 什么是工业机器人 机器人涉及到人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。 美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种 任务的，并具有编程能力的多功能操作机。 日本：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。 中国：一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相似的 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. ISO一种能自动控制,可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。 广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。 它具有四个基本特征： ① 特定的机械机构 ② 通用性
**学校 机器人课程设计名称 院系电子信息工程系 班级10电气3 姓名谢士强 学号107301336 指导教师宋佳
目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1 结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3 传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (6) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1步态分析： (8) 3.1.2程序逻辑图： (9) 3.2 用NorthStar设计的程序 (9) 第四章总结 (11) 第五章参考文献 (12)
第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成．这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域，如汽车制造，医疗领域，如远程协助机器人，微纳米机器人，军事领域，如单兵机器人，拆弹机器人，小型侦查机器人（也属于无人机吧），美国大狗这样的多用途负重机器人，科研勘探领域，如水下勘探机器人，地震废墟等的用于搜查的机器人，煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为：横向上，应用面越来越宽。由95% 的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷，还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制，只要能想到的，就可以去创造实现；纵向上，机器人的种类会越来越多，像进入人体的微型机器人，已成为一个新方向，可以小到像一个米粒般大小；机器人智能化得到加强，机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统，该机器人可以是轮式、足式、车型、人型，也可以是仿其他生物的，但该机器人应具备的基本功能为：能够灵活行进，能感知光源、转向光源并跟踪光源；另外还应具备一项其他功能，该功能可自选（如亮灯、按钮启动、红外接近停止等）。 具体要求如下： 1、根据功能要求进行机械构型设计，并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器； 3、设计追光策略及运动步态； 4、用NorthStar设计完整的机器人追光程序； 5、调试； 6、完成课程设计说明书，内容：方案设计、硬件搭建过程（附照片）、控制 算法流程、程序编写、调试结果、心得体会。
1绪论 1.1工业机器人概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全
生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统
工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上重要的成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台：在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算
3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
《机器人技术》习题集 第1章绪论 一、选择题（4选1） 1．机器人的定义中，突出强调的是 1)．具有人的形象 2)．模仿人的功能 3)．像人一样思维 4)．感知能力很强 2．当代机器人大军中最主要的机器人为： 1)．工业机器人 2)．军用机器人 3)．服务机器人 4)．特种机器人 3．当代机器人主要源于以下两个分支： 1)．计算机与数控机床 2)．遥操作机与计算机 3)．遥操作机与数控机床 4)．计算机与人工智能 4．哪个国家曾经赢得了“机器人王国”的美称？ 1)．美国 2)．英国 3)．日本 4)．中国 5．机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误差。一般说来 1)．绝对定位精度高于重复定位精度， 2)．重复定位精度高于绝对定位精度 3)．机械精度高于控制精度 4)．控制精度高于分辨率精度 二、判断题（Y/N） 1．工业机器人亦称之为操作机。 2．机械手亦可称之为机器人。 3．工业机器人工作站是由一台或两台机器人所构成的生产体系。 4．只有两台以上的机器人互相配合才能构成机器人工作站。 5．机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的转轴数目。 6．机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的主动轴数目。 7．机器人的自由度数目就是机器人所具有独立坐标轴运动的数目。 8．完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
9．机器人分辨率分为编程分辨率与控制分辨率，统称为系统分辨率。 10．承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 三、简答题 1．什么是机器人学？一般包括哪些内容？ 2．机器人是如何分代的？ 3．按照机器人的构成机构，机器人是如何进行分类的？ 4．多关节型机器人的主要特点（优缺点）有哪些？ 5．并联机器人的主要特点（优缺点）有哪些？ 6．按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？ 7．什么是机器人的内部传感器和外部传感器？举例说明之。 8．根据机器人组成原理，机器人是由哪4部分组成？ 9．机器人技术的相关学科有哪些？ 10．机器人学科的知识构成主要包括哪些内容？ 11．什么是机器人死区（dead zone）？ 四、分析与计算题 1．机器人的应用和普及会不会引起大量人员失业，造成严重的社会问题？第2章空间、坐标与变换 一、选择题（4选1） 1．一个刚体在空间运动具有几个自由度？ 1)．3个 2)．4个 3)．5个 4)．6个 2．手部的位姿是由哪两部分变量构成的？ 1)．位置与速度 2)．姿态与位置 3)．位置与运行状态 4)．姿态与速度 二、判断题（Y/N） 1．一、二、三维空间可以是几何空间，也可以不是几何空间。 2．高维空间是一个虚拟的空间，但它也是非常实际的。 3．高维向量是由高维空间扩展而成的。 4．关节空间是由全部关节参数构成的。 5．正交变换矩阵R为正交矩阵。
第一章绪论 自从20世纪50年代末第一台工业机器人发明以来机器人的发展已经有半个世纪纵观半个世纪以来机器人的发展史机器人技术在需求的牵引下已经得到了巨大的发展到目前为止机器人的发展已经经历了三个阶段 (1)可编程的示教再现型机器人为了让机器人完成期望的作业首先由操作者通过示教盒对操作机器人的运行轨迹作业顺序等进行示教操作机器人控制系统将示教指令记忆存储应用时再根据再现指令顺序取出示教指令经过编译在一定精度范围内复现示教动作 (2)带有一定的传感功能包括视觉力觉触觉等功能具有一定适应能力的机器人这种机器人可以根据传感信息调整控制算法 (3)智能机器人这种机器人装有多种传感器并能将多种传感器探测到的信息进行融合能有效地适应环境的变化具有很强的自适应能力并具有自学习功能 随着机器人技术的发展人们对机器人的要求不再局限于单个机器人近年来随着机器人生产线的出现及柔性制造系统的应用研究人员对由多个机器人组成的系统越来越感兴趣多机器人的研究已经成为机器人学研究的一个重要方面如果说单机器人是对人类个体的模仿那么多机器人系统则是对人类群体乃至人类社会的模仿显然多机器人系统具有许多单机器人系统所没有的优点 这主要体现在如下几个方面 1多机器人系统在空间上是分布式的,即多个机器人可以同时工作在工作空间的各个位置这个特点是完成许多任务的关键比如对于搬运物 体之类的任务如果使用单个机器人完成该机器人往往需要具有较大 的本体而使用多机器人系统则可以使用数个机器人合作完成各个 机器人本身无须很大 2多机器人系统是并行的某些任务可以进一步分解成若干子任务并且这些子任务是相互独立的可以同时处理的具有并行结构的多机器人 系统在完成此类任务时比单个机器人要有优势 3多机器人系统的容错能力较强多机器人系统中的机器人个体的功能可以相互重叠所以当某一机器人出现故障时很容易通过任务的重新分
第一章绪论 1.1 PLC简介 可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller,PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性，再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，它可以方便地应用在各种场合，PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 PLC的主要特点，可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单，易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要有以下几个方面的控制，开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也
第一章绪论 1.1 什么是工业机器人 1.2 为何发展工业机器人 1.3 工业机器人发展概况 1.3.1 工业机器人的诞生 1.3.2 工业机器人的发展 1.4 工业机器人的分类及应用 1.4.1 工业机器人的分类 1.4.2 工业机器人的应用 学习目标 *掌握工业机器人的定义 *了解工业机器人的发展事由和历程 *熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用 导入案例 富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级 2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 2012 年底装配 30 万台机器人，到2014 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利”的大目标。 这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。 课堂认知 1.1 什么是工业机器人 机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。 美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。 日本: 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。 中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者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。 ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。 广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。 它具有四个基本特征： ①特定的机械机构 ②通用性 ③不同程度的智能 ④独立性 1.2 为何发展机器人 让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。 ABB 给出十大投资机器人的理由：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的柔性；第六，减少原料浪费，提高成品率；第七，满足安全法规，改善生产安全条件；第八，减少人员流动，缓解招聘技术工人的压力；第九，降低投资成本，提高生产效率；最后一点，节约宝贵的生产空间。
机械与##学院 《工业机器人》结课论文 （2013-2014学年第一学期） 论文题目：认识工业机器人 姓名：陈koujin 学号： 110401061038 班级：机械电子工程18班 指导老师：mayuanla老师 时间：2013年01月28日 成绩：
摘要 近年来，高速发展的经济和工业技术，为我国工业机器人的发展提供了良好的条件，工业机器人也越来越受到重视，工业机器人的运用带来了客观的经济效益，国家经济的快速稳定发展离不开工业化，离不开更加先进的工业机器人的运用。论文主要介绍了工业机器人的应用、发展和工业机器人的简单知识，力争对工业机器人有初步的正确的认识。 关键词：工业技术，工业化，工业机器人 Abstract In recent years，the high speed development of economy and industrial technology，for the development of our country industrial robot to provide a good conditions.industrial robot had taken more and more attention.the use of industrial robot have produced the objective economic benefits.The country's economic rapid and steady development cannot leave the industrialization,it also can not to leave the use of more advanced industrial robot.This paper introduce the use of industrial robot、the develop of industrial robot and simple knowledge about industrial robot，word hard for making right simple recognize about industrial robot. Key words: technology industrialization industrial robot