工业机器人期末考试复习

第一章 1机器人得分类 1、按控制方式分: 操作机器人 程序机器人 示教再现机器人 数控机器人 智能机器人 ２.按机器人得应用领域分类:产业用机器人 极限作业机器人 服务型机器人 3、按机器人得关节链接布置形式分类：串联机器人 并联机器人 串联机器人得杆件与关节就是采用串联方式进行得连接(开链式),并联机器人得杆件与关节就是采用并联方式进行得连接(闭链式)。 并联机器人得优点:并联机器人具有刚度高,精度高,响应速度快，结构简单得特点,其不足之处在于工作得空间小,控制复杂。 2、五种坐标形式得机器人 直角坐标型机器人 圆柱坐标型机器人 球坐标型机器人 关节坐标型机器人 ＳＣAＲＡ坐标型机器人 3、工业机器人系统得组成 １、机器人系统就是由机器人与作业对象及环境共同构成,其中包括机器人机械系统,驱动系统,控制系统,感知系统四大部分。 （1）机械系统包括机身 臂部 手腕 末端操作器（手部）与行走机构组成 (２)驱动系统主要指驱动机械系统动作得驱动装置。根据驱动源不同可分为电气压 液压 与气压驱动以及把她们结合起来应用得综合系统。 (３）控制系统得任务就是根据机器人得作业指令程序及从传感器反馈回来得信号，控制机器人得执行机构,使其完成规定得运动与功能。 （4)感知系统由内部传感器与外部传感器组成，起作用就是获取机器人内部与外部环境信息，并把这些信息反馈给控制系统。 2、工业机器人得组要技术参数一般有自由度 精度 重复定位精度 工作范围 承载能力及最大速度等。(大于6个自由度得称为long余自由度)Ｐ１1 承载能力指得就是机器人在作业范围内得任何位姿(位置与姿态)上所能承受得最大质量。 第二章 1驱动方式:机器人常用得驱动方式主要有液压 气压 电气驱动3种基本类型 。 2三种驱动得优点与缺点(P19): 3谐波齿轮(重点)ｐ24 4臂部设计得基本要求: (1)手臂应具有足够得承载能力与刚度 (2）导向性要好 (3)重量与转动惯量要小 (4） 运动要平稳定位精度要高 P36得题2—２0要去理解 5手部得分类 根据用途手部可以分为手爪与工具两大类,手爪具有一定得通用性,工具用于进行某种作业。 根据其夹持原理,手部又可为机械钳爪式与吸附式两大类,其中吸附式手部还可以分为磁力吸附式与真空吸附式。 吸附式手部结构即为吸盘，主要有磁力吸附式与真空吸附式。 6行走机构 机器人可以分为固定式与行走式两种 行走机构按其运动轨迹可分为固定轨迹式与无固定轨迹式。 行走机构按其机构分为车轮式,步行式，履带式与其她方式。 第三章 计算题就是课后1————6掌握 3、１、1 齐次坐标 一、空间任意点得坐标表示 在选定得直角坐标系{A}中，空间任一点Ｐ得位置可以用３ 1得位置矢量AP表示,其左上标表示选定得坐标系{A},此时有 AP ＝ [PＸ PY PZ］T 式中：ＰＸ、ＰY、ＰZ就是点P在坐标系{A}中得三个位置坐标分量,如图1、１所示。

坐标轴得方向表示 在图1、2中,i、j、k分别表示直角坐标系中X、Y、Z坐标轴得单位矢量,,用齐次坐标表示之,则有图1、2 坐标轴得方向表示 X = [1 0 0 0 ]T Y = [0 1 0 0]T Z = [0 0 1 0]T 由上述可知,若规定:4 *1列阵[a b c w]T中第四个元素为零,且满足a2 + b2 + c2 = 1,则[a b c 0]T中a、b、c得表示某轴得方向; 4 *1列阵[a b c w]T中第四个元素不为零,则[a b c w]T表示空间某点得位置。 图1、2中所示得矢量u得方向用4 1列阵可表达为: u = [a b c 0]T (1、4)

图1、2中所示得矢量u得起点O为坐标原点,用4*1列阵可表达为: O = [0 0 0 1]T 旋转算子公式(必考) 三、算子左、右乘规则 若相对固定坐标系进行变换,则算子左乘;若相对动坐标系进行变换,则算子右

例1、4 已知坐标系中点U得位置矢量U=[7 3 2 1]T,将此点绕Z轴旋转90°,再绕Y轴旋转90°,如图1、11所示,求旋转变换后所得得点W。 连杆参数:连杆长度 连杆扭角 连杆距离 连杆转角。 第五章 机器人控制系统具有以下特点: （1）机器人控制系统本质上就是一个非线性系统; （2）机器人控制系统就是由多关节组成得一个多变控制系统,而且关节间具有耦合作用; （3）机器人控制系统就是一个时变系统; 机器人得位置控制可分为点位控制与连续控制。 PID控制就是自动化中广泛使用得一种反馈控制,其控制由比例单元(p)积分单元(i)与积分单元(D)组成,利用信号得偏差值,偏差得积分值偏差得微分值得组合来构成操作量,操作两种包括了偏差信号得现在,过去,未来三方面得信息,所以就是一种经典得控制方式。 第六章 1传感器定义 传感器利用物体得物理化学变化,并将这些变化变换成电信号(电压,电流与频率)得装置 传感器组成:敏感元件 转换元件与基本转换电路 敏感元件得基本功能就是将某种不容易测量得物理量转换为易测量得物理量。 转换元件得功能就是将敏感元件输出得物理量转换为电量，它与敏感元件构成传感器得主要部分。 基本转换电路得功能就是敏感元件产生得不易测量值得小信号进行变换,就是传感器得信号输出符合具体工业系统得要求。 机器人使用得传感器可分为内部传感器与外部传感器两大类。 (1)内部传感器就是用于测量机器人自身状态得参数(如手臂间得角度)得功能元件。 (2)外部传感器用于测量与机器人作业有关得得外部信息,这些信息通常与机器人得目标识别，作业安全有关。 传感器得性能指标:灵敏度 线性度 测量范围 精度 重复性 分辨率 响应时间 抗干扰能力 位置与位移传感器根据其工作原理与组成得不同多种形式,常见得有电阻式位移传感器,电容式位移传感器,编码式位移传感器，霍尔元件位移传感器 磁栅式位移传感器 电位器式位移传感器可以分成两大类：直线型电位器式位移传感器 旋转型电位器式位移传感器 2光电编码器 根据测量原理编码器可分为接触式与非接触式两种,接触式编码器采用电刷输出，以电刷接触到点区与绝缘区分别表示代码得1与0,非接触处编码器得敏感元件就是光敏元件与磁敏 元件,采用光敏元件时以透光区与不透光区表示代码1与0 。 根据测出得信号,编码器可分为绝对式与增量式两 实验部分 舵机得内部结构:一般来说，我们用得舵机有以下几个部分组成:直流电动机、减速器（减速齿轮组）、位置反馈电位计、控制电路板(比较器)。舵机得输入线共有三根,红色在中间,为电源正极线，黑色线就是电源负极(地线)线，黄色或者白色线为信号线。其中电源线为舵机提供6V到7Ｖ左右电压得电源。

2、ＰWＭ信号控制精度制定 上面已经提到了八位单片机,我们得舵机需要得就是方波信号。单片机得精度直接影响了舵机得控制精度,这里就详细得说明一下。

我们在这里做了一些名词上得定义。DIV就是一个时间位置单位,一个DIＶ等于8ｕｓ,关系入公式:

实际寄存器内得数值为:（#０１H)０１ ———(＃0FAH)250。 共1８5度,分为250个位置,每个位置叫１DIＶ。则:

PＷM高电平函数: 0、５mS + N×ＤIV 0uS ≤ N×DＩV ≤ 2ｍS 0、5mS ≤ 0、5Ms+N×DIV ≤ ２、5mＳ 根据这些知识，我们就可以开始编程,并做一些初步得实验了,学会舵机控制就是研究机器人得一个比较技术手段,需要完全掌握。

1 DIV = 8uS 250DIV=2mS 185÷250 = 0、74度 / DIV

图4-4 我们采用得就是8位STC12C5410ADCPU,其数据分辨率为256,那么经过舵机极限参数实验,得到应该将其划分为250份。 那么0、5mS---2、5Ms得宽度为2mS = 2000uS。 2000uS÷250=8uS 则:PWM得控制精度为8us 我们可以以8uS为单位递增控制舵机转动与定位。 舵机可以转动185度,那么185度÷250=0、74度, 则:舵机得控制精度为0、74度 ６根据动作需要将各端口输出通道按舵机目得位置得数值大小进行排序

７、将排好序得数值进行N差计算，得出每相邻得两个数值间得差值,用于累计延时获得N×DIＶ动作要求高电平时长。

// ──────────────────────────────────────── // 函数原型:void sorting() // 函数名称:排序子程序(Sorting Subroutine) // 功 能:对所有通道口得数值进行排序。 // 参 数: // 返 回 值:无 // ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ void sorting() { uchar i=0,j=0,x=0; //定义循环变量 //为选择得输出通道提供低电平 kouchu[0]=0xFE; //11111110 kouchu[1]=0xFD; //11111101 kouchu[2]=0xFB; //11111011 kouchu[3]=0xF7; //11110111 kouchu[4]=0xEF; //11101111 kouchu[5]=0xDF; //11011111 kouchu[6]=0xBF; //10111111 kouchu[7]=0x7F; //01111111 //通过冒泡法排序,将舵机目得位置数值按从小到大得顺序排列起来 for(i=0;i<=6;i++) for(j=i+1;j<=7;j++) if(paixu_ncha[i] { //交换数据 x=paixu_ncha[j]; paixu_ncha[j]=paixu_ncha[i]; paixu_ncha[i]=x;

x=kouchu[j]; kouchu[j]=kouchu[i]; //交换数据 kouchu[i]=x; } }

// ─────────────────────────────────────── // 函数原型:void N_value() // 函数名称:N差子程序(N poor Subroutine) // 功 能:对临近数值做差,求出相对差值,用于延时。 // 参 数: // 返 回 值:无 // ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ void N_value() { uchar i; //定义循环变量 for(i=0;i<=6;i++) paixu_ncha[i]=paixu_ncha[i]-paixu_ncha[i+1]; // N差计算 }