哈工大機器人技術(shù)課程總結(jié)

1、第一章緒論1. 機器人學(xué)（ Robotics ）它包括有基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究兩個方面， 主要研究內(nèi)容有： (1) 機械手設(shè)計； (2) 機器人運動學(xué)、動力學(xué)和控制； (3) 軌跡設(shè)計和路徑規(guī)劃；(4) 傳感器 ( 包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器 ) ；(5) 機器人視覺；(6) 機器人語言； (7)裝置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； (8)機器人智能等。2. 機器人學(xué)三原則：（1）機器人不得傷害人（ 2）機器人應(yīng)執(zhí)行人們的命令，除非這些命令與第一原則相矛盾（ 3）機器人應(yīng)能保護自己的生存，只要這種保護行為不與第一第二原則相矛盾。3. 6 種型式的機器人：(1) 手動操縱器：人操縱的機械手，缺乏獨立性；(2) 固定程序

2、機器人：缺乏通用性；(3) 可編程機器人：非伺服控制；(4) 示教再現(xiàn)機器人：通用工業(yè)機器人；(5) 數(shù)控機器人：由計算機控制的機器人；(6) 智能機器人：具有智能行為的自律型機器人。4.按以下特征來描述機器人：（ 1）機器人的動作機構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官(如 肢體、感官等 )的功能；（ 2） 機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變，是柔性加工主要組成部分；（ 3）機器人具有不同程度的智能，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等；（ 4）機器人具有獨立性， 完整的機器人系統(tǒng)， 在工作中可以不依賴于人的干預(yù)。5. 機器人主要由執(zhí)行機構(gòu)、 驅(qū)動和傳動裝置、 傳感器和控制器四大部分構(gòu)

3、成6. 控制方式 主要有示教再現(xiàn)、可編程控制、遙控和自主控制等多種方式。7. 示教再現(xiàn) 即分為示教存儲再現(xiàn) - 操作四步進行。8. 控制信息順序信息：位置信息：時間信息：9.位置控制點位控制 PTP（ Point to Point）：連續(xù)路徑控制 CP（Continuous Path ）：10. 操縱機器人可分為兩種類型： 能力擴大式機器人 ：遙控機器人 ：11. 第三代智能機器人應(yīng)具備以下四種機能： 運動機能 感知機能 ：思維能力 ：人機對話機能 ：智能機器人是一種 “認知適應(yīng) " 的工作方式。12. 目前我國機器人的發(fā)展正朝著 實用化、智能化 和特種機器人 的方向發(fā)展。精選文庫第

4、二章 機器人的總體和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 機器人設(shè)計包括 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，檢測傳感系統(tǒng)設(shè)計 和控制系統(tǒng)設(shè)計 等，是機械、電子、檢測、控制和計算機技術(shù)的綜合應(yīng)用。2. 機器人由機械部分、 傳感部分、控制部分三大部分組成。 這三大部分可分成驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六個子系統(tǒng)。3. 工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)一般都應(yīng)有： 自由度、定位精度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等。4. 機器人的關(guān)節(jié)符號表示 : 滑動關(guān)節(jié)用 P表示 ; 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)用 R表示 ; 球型關(guān)節(jié)用 S表示 .5. 需要六個自由度才能將物體放到空間任意指定位姿（即位置和姿態(tài)）

5、 。少于六個自由度，機器人的能力將受到相應(yīng)限制（自由度越少，限制越多） 。6. 機器人精度是指定位精度和重復(fù)定位精度 。定位精度是指機器人手部實際到達位置與目標位置之間的差異。 重復(fù)定位精度是指機器人重復(fù)定位其手部于同一目標位置的能力， 可以用標準偏差這個統(tǒng)計量來表示。 它是衡量一系列誤差值的密集度，即重復(fù)度。 定位精度取決于 定位方式、運動速度、控制方式、臂部剛性、驅(qū)動方式、緩沖方式等。7. 工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合， 也叫做工作區(qū)域。因為末端操作器的形狀和尺寸是多種多樣的， 為了真實反映機器人的特征參數(shù)，所以是指不安裝末端操作器時的工作區(qū)域。8. 最大工作

6、速度通常指機器人手臂末端的最大速度。 提高速度可提高工作效率，因此提高機器人的加速減速能力， 保證機器人加速減速過程的平穩(wěn)性是非常重要的。9. 承載能力是指機器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。 機器人的載荷不僅取決于負載的質(zhì)量， 而且還與機器人運行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見，承載能力是指高速運行時的承載能力。通常，承載能力不僅要考慮負載，而且還要考慮機器人末端操作器的質(zhì)量。10. 機器人總體設(shè)計的主要內(nèi)容有 ：確定基本參數(shù)， 選擇運動方式， 手臂配置形式，位置檢測，驅(qū)動和控制方式等。11. 機器人總體設(shè)計步驟分以下幾個部分 :(1) 系統(tǒng)分析 需要做如下分析工作

7、：1) 明確采用機器人的目的和任務(wù)。 2) 分析機器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境， 包括設(shè)備兼容性等。 3) 認真分析系統(tǒng)的工作要求，確定機器人的基本功能和方案。如機器人 的自由度數(shù)、信息的存儲容量、定位精度、抓取重量 4) 進行必要的調(diào)查研究，搜集國內(nèi)外的有關(guān)技術(shù)資料。(2) 技術(shù)設(shè)計1) 機器人基本參數(shù)的確定。 臂力、工作節(jié)拍、工作范圍、運動速度及定位精度等。當(dāng)機器人或機器手本身所能達到的定位精度有困難時， 可采用輔助工夾具協(xié)助定位的辦法，即機器人實現(xiàn)粗定位、 工夾具實現(xiàn)精定位。 2) 機器人運動形式的選擇。常見機器人的運動形式有五種：直角坐標型、圓柱坐標型、極坐標型、關(guān)節(jié)型和SCARA型。 3)

8、 擬定檢測傳感系統(tǒng)框圖。選擇合適的傳感器，以便結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮安裝位置。 4) 確定控制系統(tǒng)總體方案，繪制框圖。 5) 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。確定驅(qū)動方式，選擇運動部件和設(shè)計具體結(jié)構(gòu)，繪制機器人總裝圖及主要部件零件圖。-2精選文庫(3) 仿真分析1) 運動學(xué)計算。 2) 動力學(xué)計算。 3) 運動的動態(tài)仿真。4)性能分析。5)方案和參數(shù)修改。12. 機器人運動學(xué)中通常定義以下三種坐標系：全局參考坐標系：關(guān)節(jié)參考坐標系： 工具參考坐標系：13. 機器人手也叫末端操作器，相當(dāng)于人的手抓。主要作用是夾持工件或讓工具按照規(guī)定的程序完成指定的工作。14. 手部設(shè)計的主要研究方向 是柔性化、標準化、智能化。手部：工業(yè)

9、機器人手部 +類人機器人手部手部原理：鉗爪式 +吸附式吸附式： 1）磁吸式利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來吸取鐵磁性材料工件。 2 ）氣吸式：利用橡膠皮腕或軟塑料腕中所形成的負壓而把工件吸住的，適用于薄鐵片、板材、紙張、薄而易碎的玻璃器皿和弧形殼體零件等的抓取。氣吸式手部主要分為三種： 真空式吸盤 氣流負壓式吸盤 擠氣負壓式吸盤15. 機器人操作臂將末端工具置于其工作空間的任意點需要三個自由度。 即回轉(zhuǎn)、俯仰和擺動， 腕部實際需要的自由度應(yīng)根據(jù)機器人的工作性能來確定。 在多數(shù)情況下，腕部具有兩個自由度，既回轉(zhuǎn)和俯仰或搖擺。16. 腕部設(shè)計要點 ：結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊、質(zhì)量?。灰m應(yīng)工作環(huán)境的要

10、求；要綜合考慮各方面要求，合理布局17. 典型的腕部結(jié)構(gòu)（ 1）直接驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu) ： 具有回轉(zhuǎn)運動的腕部結(jié)構(gòu)；具有回轉(zhuǎn)和擺動運動的腕部結(jié)構(gòu)（ 2）具有機械傳動的腕部結(jié)構(gòu)：具有兩個自由度機械傳動的腕部結(jié)構(gòu)； 具有三個自由度機械傳動的腕部結(jié)構(gòu)18. 兩自由度機械傳動的腕部結(jié)構(gòu)：腕部的俯仰運動；手部的回轉(zhuǎn)運動19. 三自由度機械傳動的腕部結(jié)構(gòu)：腕部的俯仰運動及其誘起運動；腕部的回轉(zhuǎn)運動及其誘起運動；手部回轉(zhuǎn)運動20. 臂部設(shè)計-3精選文庫21. 緩沖與定位22. 機器人可分成固定式和行走式兩種。如（ 1) 車輪式行走機器人(2) 腳式行走機器人 (3) 履帶式行走機器人 (4) 其他行走機器人23.

11、 根據(jù)機器人的行走環(huán)境可將機器人所具有的移動機能分為：地面移動機能、水中移動機能、空中移動機能 .24. 車輪式行走機構(gòu)具有移動平穩(wěn)、能耗小以及容易控制移動速度和方向等優(yōu)點。目前得到應(yīng)用的主要是三輪式和四輪式。 三輪具有最基本的穩(wěn)定性， 其主要問題是移動方向的控制。25. 機身設(shè)計機器人 機械結(jié)構(gòu)有三大部分 ：機身、手臂 ( 包括手腕 ) 、手部。機身，又稱為立拄，是支撐臂部的部件，并能實現(xiàn)手臂的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰運動機器人必須有一個便于安裝的基礎(chǔ)件， 這就是機器人的機座 機座往往與機身做成一體。第三章和第四章機器人雅可比矩陣 ( 簡稱雅可比 ) 揭示了操作空間與關(guān)節(jié)空間的映射關(guān)系。 雅可比不僅

12、表示操作空間與關(guān)節(jié)空間的速度映射關(guān)系， 也表示二者之間力的傳遞關(guān)系，為確定機器人的靜態(tài)關(guān)節(jié)力矩以及不同坐標系間速度、 加速度和靜力的變換提供了便捷的方法。第五章軌跡規(guī)劃1. 機器人的規(guī)劃指的是機器人根據(jù)自身的任務(wù)，求得完成這一任務(wù)的解-4精選文庫決方案的過程。2. 機器人的規(guī)劃是分層次的 ，從高層的任務(wù)規(guī)劃，動作規(guī)劃到手部軌跡規(guī)劃和關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃， 最后才是底層的控制。 對工業(yè)機器人來說， 高層的任務(wù)規(guī)劃和動作規(guī)劃一般是依賴人來完成的。而且一般的工業(yè)機器人也不具備力的反饋，所以，工業(yè)機器人通常只具有軌跡規(guī)劃的和底層的控制功能。3. 軌跡的生成一般是先給定軌跡上的若干個點，將其經(jīng)運動學(xué)反解映射到關(guān)

13、節(jié)空間，對關(guān)節(jié)空間中的相應(yīng)點建立運動方程， 然后按這些運動方程對關(guān)節(jié)進行插值，從而實現(xiàn)作業(yè)空間的運動要求，這一過程通常稱為軌跡規(guī)劃4. 運動軌跡的描述或生成有以下幾種方式：(1) 示教 - 再現(xiàn)運動。 (2) 關(guān)節(jié)空間運動。 (3) 空間直線運動 (4) 空間曲線運動。5. 通常這種規(guī)劃涉及到以下幾方面的問題 ：(1) 對工作對象及作業(yè)進行描述，用示教方法給出軌跡上的若干個結(jié)點(knot) 。(2) 用一條軌跡通過或逼近結(jié)點， 此軌跡可按一定的原則優(yōu)化， 如加速度平滑得到直角空間的位移時間函數(shù) X(t) 或關(guān)節(jié)空間的位移時間函數(shù) q(t) ；在結(jié) 點之間如何進行插補，即根據(jù)軌跡表達式在每一個采

14、樣周期實時計算軌跡上點的位姿和各關(guān)節(jié)變量值。(3) 以上生成的軌跡是機器人位置控制的給定值， 可以據(jù)此并根據(jù)機器人的動態(tài)參數(shù)設(shè)計一定的控制規(guī)律。(4) 規(guī)劃機器人的運動軌跡時，尚需明確其路徑上是否存在障礙約束的組合。6. 一般將機器人的規(guī)劃與控制方式分為四種情況。7.08.機器人軌跡控制過程如圖所示9.空間圓弧插補可分三步-5精選文庫來處理：(1) 把三維問題轉(zhuǎn)化成二維，找出圓弧所在平面。(2) 利用二維平面插補算法求出插補點坐標 (Xi+1, Yi+1) 。(3) 把該點的坐標值轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)坐標系下的值10. 插補點要多么密集才能保證軌跡不失真和運動連續(xù)平滑呢？可采用定時插補和定距插補方法來解

15、決。11. 由于 ts 僅為幾毫秒，機器人沿著要求軌跡的速度一般不會很高， 且機器人總的運動精度不如數(shù)控機床、 加工中心高，故大多數(shù)工業(yè)機器人采用定時插補方式。當(dāng)要求以更高的精度實現(xiàn)運動軌跡時，可采用定距插補。12. 常用的關(guān)節(jié)空間插補有以下方法： 三次多項式插值； 過路徑點的三次多項式插值；高階多項式插值；用拋物線過渡的線性插值13. 單純線性插值會導(dǎo)致起始點和終止點的關(guān)節(jié)運動速度不連續(xù)， 且加速度無窮大，顯然，在兩端點會造成剛性沖擊。14. 機器人控制系統(tǒng)的功能、組成（ 1）基本功能構(gòu)成 ： 記憶功能；示教功能；與外圍設(shè)備聯(lián)系功能；坐標設(shè)置功能；人機接口；傳感器接口；位置伺服功能；故障診斷

16、安全保護功能：（ 2）機器人控制系統(tǒng)的組成 ：控制計算機；示教盒；操作面板；硬盤和軟盤存儲；數(shù)字和模擬量輸入輸出；打印機接口；傳感器接口；軸控制器；輔助設(shè)備控制；通信接口；網(wǎng)絡(luò)接口。15. 給定目標軌跡的方式有示教再現(xiàn)方式和數(shù)控方式（離線編程）兩種。第六章機器人動力學(xué)1. 靜力學(xué)和動力學(xué)分析， 是機器人操作機設(shè)計和動態(tài)性能分析的基礎(chǔ)。 特別是動力學(xué)分析，它還是機器人控制器設(shè)計、動態(tài)仿真的基礎(chǔ)。2. 關(guān)節(jié)驅(qū)動力和力矩與末端執(zhí)行器施加的力和力矩之間的關(guān)系是機器人操作臂力控制的基礎(chǔ)。3. 機器人動力學(xué)概述一、研究目的：1、合理地確定各驅(qū)動單元（以下稱關(guān)節(jié)）的電機功率。2、解決對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的控制問題

17、（力控制）二、機器人動力學(xué)研究的問題可分為兩類：1 、給定機器人的驅(qū)動力（矩） ，用動力學(xué)方程求解機器 人（關(guān)節(jié)）的運動參數(shù)或動力學(xué)效應(yīng)。2、給定機器人的運動要求，求應(yīng)加于機器人上的驅(qū)動力（矩）。三、動力學(xué)研究方法 ：1拉格朗日方程法； 2牛頓歐拉方程法：3凱恩方程法：第七章 控制與編程1. 機器人控制特點1 ）大量的運動學(xué)、 動力學(xué)運算， 涉及矢量、矩陣、坐標變換和微積分等運算。2 ）機器人的控制不僅是非線性的，而且是多變量耦合的。3 ）機器人的控制還必須解決優(yōu)化、決策的問題2. 按機器人控制是否帶反饋分：（1）非伺服型控制方式，是指未采用反饋環(huán)節(jié)的開環(huán)控制方式。這種控制方-6精選文庫式只適

18、用于作業(yè)相對固定、作業(yè)程序簡單、運動精度要求不高的場合，它具有費用省，操作、安裝、維護簡單的優(yōu)點。（2）伺服型控制方式，是指采用了反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制方式。這種控制方式的特點是在控制過程中采用內(nèi)部傳感器連續(xù)測量機器人的關(guān)節(jié)位移、 速度、加速度等運動參數(shù)，并反饋到驅(qū)動單元構(gòu)成閉環(huán)伺服控制。3. 運動控制功能與示教再現(xiàn)功能的區(qū)別： 在示教再現(xiàn)控制中，機器人手部的各項運動參數(shù)是由示教人員教給它的， 其精度取決于示教人員的熟練程度。 而在運動控制中，機器人手部的各項運動參數(shù)是由機器人的控制系統(tǒng)經(jīng)過運算得來的，且在工作人員不能示教的情況下， 通過編程指令仍然可以控制機器人完成給定的作業(yè)任務(wù)。4. 機器人控

19、制系統(tǒng)通常采用的是兩級計算機伺服控制系統(tǒng)5.機器人控制系統(tǒng)的組成1、硬件人機對話上位機：個人微機、小數(shù)學(xué)運算型計算機控制器通信數(shù)據(jù)存儲下位機：單片機、運動控制器伺服驅(qū)動內(nèi)部傳感器：自身關(guān)節(jié)運動狀態(tài)檢測檢測傳感器外部傳感器：外部環(huán)境參數(shù)變化檢測2、軟件計算機操作系統(tǒng)個人微機、小型計算機系統(tǒng)軟件系統(tǒng)初始化程序單片機、運動控制器動作控制軟件實時動作解釋執(zhí)行程序運算軟件運動學(xué)、動力學(xué)和插補程序應(yīng)用軟件編程軟件作業(yè)任務(wù)程序編制環(huán)境程序監(jiān)控軟件實時監(jiān)視、故障報警等程序-7精選文庫6. 示教再現(xiàn)控制機器人示教的方式總的可以分為集中示教方式和分離示教方式。1、集中示教方式，將機器人手部在空間的位姿、速度、動作

20、順序等參數(shù)同時進行示教的方式，示教一次即可生成關(guān)節(jié)運動的伺服指令。2、分離示教方式，將機器人手部在空間的位姿、速度、動作順序等參數(shù)分開單獨進行示教的方式， 一般需要示教多次才可生成關(guān)節(jié)運動的伺服指令， 但其效果要好于集中示教方式。7. 記憶過程1）記憶速度，取決于傳感器的檢測速度、 變換裝置的轉(zhuǎn)換速度和控制系統(tǒng)存儲器的存儲速度。2）記憶容量，取決于控制系統(tǒng)存儲器的容量。8. 機器人的運動控制是指機器人手部在空間從一點移動到另一點的過程中或沿某一軌跡運動時，對其位姿、速度和加速度等運動參數(shù)的控制。運動控制9. 控制步驟：1 ）關(guān)節(jié)運動伺服指令的生成， 即將機器人手部在空間的位姿變化轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)變量

21、隨時間按某一規(guī)律變化的函數(shù)。這一步一般可離線完成。2 ）關(guān)節(jié)運動的伺服控制， 即采用一定的控制算法跟蹤執(zhí)行第一步所生成的關(guān)節(jié)運動伺服指令，這是在線完成的。10. PTP 下的軌跡規(guī)劃是在關(guān)節(jié)坐標空間進行。 CP下的軌跡規(guī)劃是在直角坐標空間進行。 關(guān)節(jié)坐標空間的軌跡規(guī)劃是直角坐標空間軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)。（ 1） PTP下的軌跡規(guī)劃步驟：第一步：由手的位姿得到對應(yīng)關(guān)節(jié)的位移； 第二步：不同點對應(yīng)關(guān)節(jié)位移之間的-8精選文庫運動規(guī)劃；第三步：由關(guān)節(jié)運動變化計算關(guān)節(jié)驅(qū)動力（矩）。（ 2） CP下的軌跡規(guī)劃步驟：第一步：連續(xù)軌跡離散化。第二步： PTP下的軌跡規(guī)劃。11. 常用的控制方法 有以下幾種：1 ）基

22、于前饋和反饋的計算力矩的控制方法這種控制方法是基于關(guān)節(jié)變量加速度的前饋和速度、 位移誤差的反饋以及對耦合力項和重力項的補償而實現(xiàn)的， 其考慮的主要是位移和速度的誤差對慣性力項的影響， 所以適合于低速、 重載的機器人。它的缺點是計算的工作量大， 且控制的精度主要依賴于機器人動力學(xué)模型的精確度。注意：前饋指的是加速度，反饋指的是速度和位移。2 ）自適應(yīng)控制， 是指機器人根據(jù)傳感器對外界環(huán)境和對象物的感知， 利用人工智能中的各種學(xué)習(xí)、 推理和決策技術(shù)， 對外界信息進行準確處理， 然后對自己行為作出自主決策以自動地完成任務(wù)的控制方式。3 ）自學(xué)習(xí)控制可利用結(jié)構(gòu)簡單的控制器實現(xiàn)高精度的控制。 目前人們提

23、出的自學(xué)習(xí)控制方案主要有：迭代自學(xué)習(xí)控制；重復(fù)自學(xué)習(xí)控制。第八章機器人編程1. 三種機器人編程方法： 示教編程；離線編程；機器人語言編程2. 示教的方式有 手把手示教 和示教盒示教 。手把手示教就是操作者操縱安裝在機器人手臂內(nèi)的操縱桿， 按規(guī)定動作順序示教動作內(nèi)容。 示教盒示教則是操作者利用控制盒上的按鈕驅(qū)動機器人一步一步運動。3. 示教編程的 優(yōu)點是操作簡單，易于掌握，操作者不需要具備專門知識，不需復(fù)雜的裝置和設(shè)備， 軌跡修改方便， 再現(xiàn)過程快。示教編程在一些簡單、 重復(fù)、軌跡或定位精度要求不高的作業(yè)中經(jīng)常被應(yīng)用， 如焊接、堆垛、噴涂及搬運等作業(yè)。缺點為：(1) 示教相對于再現(xiàn)所需的時間較長

24、，即機器人的有效工作時間短，尤其對一些復(fù)雜的動作和軌跡，示教時間遠遠超過再現(xiàn)時間。(2) 很難示教復(fù)雜的運動軌跡及準確度要求高的直線。(3) 示教軌跡的重復(fù)性差，兩個不同的操作者示教不出同一個軌跡，即使同一個人兩次不同的示教也不能產(chǎn)生同一個軌跡。（ 4） 無法接受傳感器信息。 (5) 難以與其他操作或其他機器人操作同步。4. 離線編程 是在專門的軟件環(huán)境支持下用專用或通用程序在離線情況下進行機器人軌跡規(guī)劃編程的一種方法。5. 機器人語言編程 ，即用專用的機器人語言來描述機器人的動作軌跡。它不但能準確地描述機器人的作業(yè)動作， 而且能描述機器人的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境， 如對傳感器狀態(tài)信息的描述，更進一步還

25、能引入邏輯判斷、決策、規(guī)劃功能及人工智能。機器人編程語言具有良好的通用性，6. 編程語言系統(tǒng)的組成-9精選文庫7. 編程語言系統(tǒng)的基本功能1 ）運算功能 ：主要是解析幾何運算，包括機器人的正解、逆解、坐標變換及矢量運算等2 ）運動功能 ，是機器人最基本的功能。機器人的設(shè)計目的是用它來代替人的繁復(fù)勞動。3 ）決策功能 ，就是指機器人根據(jù)作業(yè)空間范圍內(nèi)的傳感信息不做任何運算而做出的判斷決策。這種決策功能一般用條件轉(zhuǎn)移指令由分支程序來實現(xiàn)。4 ）機器人的通信功能 ，即機器人系統(tǒng)與操作人員的通信，包括機器人向操作人員要求信息和操作人員知道機器人的狀態(tài)、 機器人的操作意圖等， 其中許多通信功能由外設(shè)來協(xié)

26、助提供。 機器人向操作人員提供信息的 外設(shè)有信號燈、繪圖儀或圖形顯示屏、 聲音或語言合成器等。 操作人員對機器人 “說話”的外設(shè) 有按鈕、旋鈕和指壓開關(guān)、 數(shù)字或字母鍵盤、 光筆、光標指示器或數(shù)字轉(zhuǎn)換板以及光電閱讀機等。5 ）機器人的工具功能，包括工具種類及工具號的選擇、工具參數(shù)的選擇及工具的動作 ( 工具的開關(guān)、分合 ) 。6 ）傳感數(shù)據(jù)處理功能機器人只有與傳感器連接起來才能具有感知能力，具有某種智能。機器人中的傳感器是多種多樣的，按照 功能來劃分 ，有以下幾種：(1) 力和力矩傳感器。 (2) 觸覺傳感器。 (3) 接近覺傳感器。 (4) 視覺傳感器。8. 機器人語言的 特點（ 1）機器人

27、語言描述的內(nèi)容主要是機器人的作業(yè)動作、工作環(huán)境、操作內(nèi)容、工藝和過程。（2）機器人語言逐漸向結(jié)構(gòu)簡明、概念統(tǒng)一和容易擴展等方向發(fā)展。（3）機器人語言越來越接近自然語言，并且具有良好的對話性。9. 根據(jù)機器人語言對作業(yè)任務(wù)描述水平的高低可 分為動作級、對象級和任務(wù)級三大類。10. 根據(jù)機器人語言的實際應(yīng)用水平可分為動作指示語言（相當(dāng)于動作級機器人語言）和作業(yè)指示語言（相當(dāng)于對象級機器人語言）兩大類。11. 機器人語言的處理過程 (1) 分析程序 , 分析的對象是工作人員用機器人語言編寫的作業(yè)程序。（ 2）編譯程序 ，就是對作業(yè)程序的語義進行檢查，它能檢驗有沒有發(fā)出對存取不可能地址的移動命令和有沒

28、有使機器人手部過高速度的移動等，還可將作業(yè)程序變換成實行解釋程序可以解釋的代碼。（3）實時解釋程序 （4）伺服模塊 （5）狀態(tài)監(jiān)視模塊以上只是機器人語言處理系統(tǒng)的梗概， 完整的系統(tǒng)還應(yīng)包括生成作業(yè)程序的編輯程序、排除錯誤的調(diào)試程序和輸出環(huán)境數(shù)據(jù)的示教系統(tǒng)程序等。12. VAL 語言：操作系統(tǒng)包括用戶交聯(lián)、編輯和磁盤管理等部分。VAL語言適用于機器人兩級控制系統(tǒng)，上級機是 LSI 11 23小型計算機，機器人各關(guān)節(jié)則由 6503微處理器控制。上級機還可以和用戶終端、示教盒、 I/O 模塊和機器視覺模塊等交聯(lián)。13. VAL語言的指令可分為 二類：程序指令（運動指令手爪控制指令程序控制指令位姿控制

29、指令賦值指令控制方式指令）和 監(jiān)控指令 （定義位置、姿態(tài)程序編輯指令列表指令存儲指令控制程序指令系統(tǒng)狀態(tài)控制）。14. AUTOPASS語言的工作過程 ：用戶提出裝配要求，給出任務(wù)的裝配工藝；-10精選文庫編寫 AUTOPASS語言源程序； 確定初始環(huán)境模型； AUTOPASS語言編譯系統(tǒng)逐句處理源程序，并和環(huán)境模型和用戶實時交聯(lián)；產(chǎn)生裝配作業(yè)方法和末端執(zhí)行器狀態(tài)指令碼； AUTOPASS語言為用戶提供控制和數(shù)據(jù)系統(tǒng)能力。15. AUTOPASS語言的指令： 狀態(tài)變更語句 ：這組語句主要用于作業(yè)對象的各種操作，如移動、放置及抓緊等。主要語句有 PLACE、 INSERT、 EXTRACT、 L

30、IFT 、TURN等。 工具語句： 工具語句用于指定某種操作和工具。主要語句有 OPERATE、LOAD、 UNLOAD等。 安裝語句 ：安裝語句的主要作用是對作業(yè)對象進行安裝裝配操作。主要語句有 ATTACH、FASTEN和UNFASTEN等。其它語句， 用于程序、數(shù)據(jù)管理等方面的語句。第九章機器人的驅(qū)動1. 執(zhí)行裝置就是按照電信號的指令， 將來自電、液壓和氣壓等各種能源的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動、 直線運動等方式的機械能的裝置。 按利用的能源來分類， 主要可分為電動執(zhí)行裝置、液壓執(zhí)行裝置和氣動執(zhí)行裝置。2. 機器人對關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的主要要求 1 ）快速性。2）起動轉(zhuǎn)矩慣量比大。 3）控制特性的連續(xù)

31、性和直線性 4）調(diào)速范圍寬。 5）體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。6）能經(jīng)受得起苛刻的運行條件，可進行十分頻繁的正反向和加減速運行，并能在短時間內(nèi)承受過載。3. 工業(yè)機器人所用電動機 ：步進電機，交流伺服電機，直流伺服電機4. 直流伺服電動機組成：一般直流電動機和位置反饋、 速度反饋形成的整體；優(yōu)點：啟動轉(zhuǎn)矩大、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速易控制、效率高；缺點：有電刷和換向器，需要定期維修、更換電刷，使用壽命短，噪聲大；第十章機器人伺服系統(tǒng)1. 機器人伺服系統(tǒng)主要由 驅(qū)動器、減速及傳動機構(gòu)、 角度 ( 位置 ) 傳感器、角速度 ( 速度 ) 傳感器等及計算機 組成。即：控制器、功率驅(qū)動裝置、反饋裝置、減速

32、及傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)。2. 機器人伺服控制特點是： (1) 負載 ( 如抓重 ) 變化大，運動中慣量變化大；(2) 動作頻繁，要求動作快但又不超調(diào)； (3) 要求位置及速度控制精度高。3. 用于控制運動的伺服機構(gòu) 按驅(qū)動動力源分 有以下三類：氣壓伺服 ；電液伺服；電氣伺服4. 由于電氣伺服系統(tǒng)采用電子器件和電機，具有簡便、可靠、低價的 優(yōu)點，加之新型電子器件、伺服電機的出現(xiàn)，及控制技術(shù)的進步，現(xiàn)廣泛使用電氣伺服方式。5. 按對信號的處理方法分類。就電氣伺服來說，可分以下幾種：模擬伺服；數(shù)字伺服；軟件伺服；開環(huán)伺服6. 在考慮了負載的粘性摩擦和慣性之后， 機器人各自由度的伺服系統(tǒng)可以用一個典型的

33、二階系統(tǒng)來描述。為了實現(xiàn)更好的控制性能，實用上還要進行速度反饋、摩擦力 和重力補償 以及前饋控制 等。7. 雙微計算機機器人控制系統(tǒng) ，由計算機控制器 和數(shù)字伺服系統(tǒng) 組成。二級計算機控制，第一級擔(dān)負系統(tǒng)監(jiān)控、作業(yè)管理和實時插補任務(wù)，其運算結(jié)果作為伺服位置信號控制第二級。第二級用于各關(guān)節(jié)的伺服控制，比如 PID控制，最后產(chǎn)生位置指令脈沖以控制數(shù)字伺服系統(tǒng)8. 數(shù)字伺服系統(tǒng)的運行狀態(tài)有以下三種： 靜止?fàn)顟B(tài) ；步進跟蹤；等速跟蹤-11精選文庫9. 智能控制系統(tǒng)的分類遞階控制；專家控制；模糊控制；學(xué)習(xí)控制；神經(jīng)控制；進化控制第十一章機器人傳感器1. 機器人傳感器有多種 分類方法 ：接觸式傳感器或非接

34、觸式傳感器； 內(nèi)傳感器或外傳感器；無源傳感器或有源傳感器；無擾動傳感器或擾動傳感器等。2. 外界檢測傳感器通常包括觸覺、視覺、聽覺、嗅覺、味覺等傳感器3. 內(nèi)部傳感器通常包括：直線位移傳感器；角位移傳感器；速度傳感器；加速度傳感器；力覺傳感器；姿態(tài)傳感器等。4. 直線位移傳感器： 1）電阻式位移傳感器； 2）光電式位移傳感器5. 角位移傳感器： 1）電阻式角位移傳感器； 2）光電式脈沖編碼器絕對式編碼器；光電式脈沖編碼器增量式編碼器； 3）磁性編碼器6. 速度傳感器： 1）光電速度傳感器； 2）測速發(fā)電機7. 機器人觸覺通常指以下幾種：壓覺。接觸覺。接近覺?；X。力覺。人工皮膚。8. 接近覺傳

35、感器有：電磁感應(yīng)式、光電式、電容式、氣壓式、超聲波式、紅外式以及微波式等多種類型。9. 壓覺傳感器： 1）變阻式壓覺傳感器單元（電容、壓電效應(yīng)） 2 ）光纖壓覺傳感器單元 3）高密度壓覺傳感器10. 接觸覺傳感器： 1）應(yīng)用限位開關(guān)的五指機械手； 2）觸須接觸覺傳感器；3）位置移動接觸覺傳感器； 4）棱鏡觸覺傳感器； 5）成像觸覺傳感器11. 滑覺傳感器： 1）滾動式滑覺傳感器； 2）振動式滑覺傳感器；3 ）壓力式滑覺傳感器12. 機器人聽覺系統(tǒng)的關(guān)鍵問題還是在于聲音識別上，即語音識別技術(shù) , 屬于模式識別領(lǐng)域，而 模式識別技術(shù) 就是最終實現(xiàn)人工智能的主要手段13. 聽覺傳感器：動圈式傳聲器；

36、電容式傳聲器；電容式傳聲器；語音識別芯片14. 視覺信息可分為圖形信息、立體信息、空間信息和運動信息15. 固體視覺傳感器分為三大類：一是電耦合器件（ CCD）；二是 MOS圖像傳感器，又稱掃描光電二極管陣（ SSPA)；三是電荷注入器件 (CID) 。目前使用最為廣泛的是 CCD攝像機。16. 機器人視覺傳感器的工作過程可分為四個步驟：1 ）檢測：（1）光投影法（ 2）立體視法：2 ）分析：圖像劃分成各組成部分的過程稱為分析或分割。 分析算法常分為兩大類：邊緣檢測和門限化或區(qū)域法。3）繪制： 4）識別。17. 味覺傳感器技術(shù) 大致分為多通道類脂膜技術(shù)、基于表面等離子體共振技術(shù)、表面光伏電壓技

37、術(shù)等，18. 機器人傳感器應(yīng)用中考慮的問題： 精度高，重復(fù)性好；穩(wěn)定性好，可靠性高；抗干擾能力強；重量輕，體積小，安裝方便；廉價。第十二章人工智能技術(shù)1. “人工智能”一詞 是指用計算機模擬或?qū)崿F(xiàn)的智能2. 人工智能雖然是計算機科學(xué)的一個分支， 但它的研究卻 不僅涉及到 計算機科學(xué)， 而且還涉及到 腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、邏輯學(xué)、認知 ( 思維 ) 科學(xué)、行為科學(xué)、生命科學(xué)和數(shù)學(xué)，以及信息論、控制論和系統(tǒng)-12精選文庫論等許多學(xué)科領(lǐng)域。3. 人工智能的 研究目標 可分為遠期目標和近期目標。 遠期目標是要制造智能機器。人工智能的近期目標是實現(xiàn)機器智能4. 人工智能的表現(xiàn)形式至少有這么

38、幾種：智能軟件、智能設(shè)備、智能網(wǎng)絡(luò)、智能計算機、智能機器人等。5. 人工智能的本質(zhì)： 1）智能是具有感知能力的 2）智能具有記憶和思維能力3 ）智能具有學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力及行為能力6. 人類智能與人工智能兩者之間具有本質(zhì)區(qū)別：1 ）二者的物質(zhì)載體不同。 人類智能的物質(zhì)載體是人的大腦， 人工智能的物質(zhì)載體則是計算機這一人腦的模擬物。2 ）二者的活動規(guī)律不同。 人腦的活動， 是按照高等生物的高級神經(jīng)活動規(guī)律進行的；計算機則是按照機械的、物理的和電子的活動規(guī)律進行的。二者的差別不是程度上的差別，而是本質(zhì)上的差別。3 ）人類認識世界和改造世界的活動是有目的、 能動的，在與外部環(huán)境的物質(zhì)、能量和信息交換過程中，能夠根據(jù)環(huán)境的變化不斷調(diào)整自身，具有適應(yīng)性。而人工智能是無意識、無