机器人技术基础复习资料~~

示教再现：示教过程中，机械手可一次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内。在任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种机器人的主要技术功能称为示教再现。

所谓示教编程，即操作者根据机器人作业的需要把机器人末端执行器送到目标位置，且处于相应的位姿，然后把这一位置、姿态所对应的关节角度信息记录到存储器保存。对机器人作业空间的各点重复以上操作，就把整个作业过程记录下来，再通过适当的软件系统，自动生成整个作业过程的程序代码，这个过程就是示教过程。

机器人：由程序控制的，具有人或生物的某些功能，可以代替人进行工作的机器，具有通用性，具有不同程度的智能性，具有独立性。 机器人分类：按开发与应用：1.工业机器人：在工业生产中使用的机器人的总称（用于移动各种材料，零件，工具或专用装置，通过可编程程序动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手）2.操纵型机器人：用于非工业生产的各种作业 服务机器人，特种作业机器人。3.智能机器人。

按照从低级到高级的发展程度分为：第一代机器人（示教再现），第二代机器人，第三代机器人(智能)。

按结构形式分：关键型机器人和非关节型机器人。

按负载能力和作业空间分：超大型机器人，大型机器人，中型

机器人，小型机器人，超小型机器人。

按坐标形式分：1.直角坐标型：手部空间位置的改变通过沿三

个互相垂直的轴线的移动来实现。2. 圆柱坐标型：这种机器人通过俩个移动和一个转动实现手部空间位置的改变。3.球坐标型：这类机器人手臂的运动由一个直线运动和俩个转动组成。4.关节坐标型（由主柱，前臂和后臂组成）代表：PUMA机器人。特点：机器人的运动由前臂，后臂的俯仰及立柱的回转构成，其结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，工作空间最大，能与其他的机器人协调工作，避障性好，但位置精度较低，有平衡问题，控制存在耦合，故比较复杂。

按控制方式分：1.点位控制：其运动为空间点到点的直线运动。

作业过程中只控制几个特定工作点的位置，不对点与点之间的运动过程进行控制。2.连续轨迹控制：其运动轨迹可以是空间的任意连续曲线。

按驱动方式分：气力驱动式，液力驱动式，电力驱动式，新型

驱动方式。

按机器人工作时机座可动性分：机座固定式机器人，机座移动

式机器人。

机器人的组成：三部分：机械部分，传感部分，控制部分。六

个子系统：驱动系统，机械系统，感知系统，人机交互系统，机器人-环境交互系统，控制系统。

机器人的主要技术参数：1.自由度：机器人所具有的独立坐标

轴运动的数目，不包括手抓的开合自由度。2.分辨率：分为编程分辨率与控制分辨率，统称为系统分辨率。3.精度：依存于机械误差，控制算法误差，分辨率系统误差。4.重复定义精度：指各次不同位置平均值的偏差，试验次数越多，越准确。5.工作范围：机器人手臂末端或手腕中

心所能达到的所有点的集合（指不安装末端执行器时的工作区域）。6.最大工作速度：工作速度越高，工作效率越高。7.承载能力：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。不仅决定于负载的质量，且与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关，为安全起见，承载能力，指高速运行时的承载能力，不仅与负载质量，且包括末端操作器的质量。

连杆长度：俩关节轴线沿公垂线的距离ai称为连杆的长度。连

杆扭角：垂直于ai所在的平面内两关节轴线的夹角αi连杆距离：沿关节i轴线两个公垂线的距离di连杆夹角：垂直于关节i轴线的平面内两个公垂线的夹角 i

复合转换：平移变换和旋转变换可以组合在一个奇次变换中，

称为复合变换。

机器人逆向运动学：建立机器人各杆件的构件坐标系，已知末

端执行器最终位置求各个关节变量的运动学。

轨迹的生成方式：示教再现运动，关节空间运动，空间直线运

动，空间曲线运动。

轨迹规划：轨迹的生成一般是先给定轨迹上的若干点，将其经

运动学反解映射到关节空间，对关节空间中的相应点建立运动学方程，然后按这些运动方程对相关关节进行插值，从而实现作业空间的运动要求，这一过程通常称为轨迹规划。

机器人运动学主要研究机器人运动和受力之间的关系，目的是

对机器人进行控制，优化设计和仿真。主要解决动力学正问题和逆问题；动力学正问题是根据各关节（或力矩），求解机器人的运动（关节位移、速度和加速度），主要用于机器人的仿真。运动学逆问题是已知机器人关节的位移、速度和加速度，求解所需要的关节力（或力矩），是实时控制的要求。

造成机器人运动学逆解具有多解的原因是由于解反三角函数方

程产生的。剔除多余解方法：1.根据关节运动空间来选择合适的解2.选择一个最接近的解3.根据避障要求选择合适的解4.逐级剔除多余解。连杆坐标系间变换矩阵的确定步骤：1.沿Zi-1轴旋转 i角2.沿

Zi-1轴平移一距离di3.沿Xi轴平移一距离αi4.沿Xi旋转αi角

相对于固定坐标系变换是左乘；相对于自身坐标系变换是右乘。位置和位移传感器有哪些不同形式：根据其工作原理和组成不

同有各种不同的形式，位置和位移传感器常见的有电阻式、电容式、电感式位移传感器，光电编码式位移传感器、霍尔元件位移传感器、磁栅式位移传感器等。

机器人外部轴的作用及应用：外部轴的作用是与机器人机械本

体相配合，是工件变位或移位，达到机器人的最佳作业位置。例如，在焊接应用中可以增加2自由度的变位机使工件多个侧面处于最佳焊接位置，增加X-Y工作台使机器人手部的形成范围加大等。如果增加6个轴驱动另一台机器人的本体，还可以实现两台机器人的双机协调控制。