機械人整理

2022-09-18 03:33:15 字數 2438 閱讀 8399

機械人定義:

由各種外部感測器引導的,帶有乙個或多個末端執行器,通過可程式設計運動,在其工作空間內對真實物體進行操作的,軟體可控制的機械裝置。

機械人由三大部分組成。

機械部分(用於實現各種動作);

感測部分(用於感知內部和外部的資訊);

控制部分(控制機械人完成各種動作)。

機械結構系統由機身、手臂、末端執行器三大件組成

機械部分包括機械結構系統和驅動系統。

它和人的手臂相似,由一系列剛性連桿通過一系列柔性關節交替連線而成的開式鏈。

常用驅動源有三種:

o 液壓傳動

o 氣動傳動

o 電氣傳動

常用傳動方式有

o 直接驅動

間接驅動

(1)由人工導引機械人末端執行器,或由人工操作導引機械模擬裝置,或用示教盒來使機械人完成預期的動作 ;

(2)機械人記憶有關作業程式、位置及其他資訊;

(3)然後按照再現指令,逐條取出解讀,在一定精度範圍重複被示教的程式,完成工作任務。

但工業器人的主要技術引數一般應有自由度、精度、工作範圍、最大工作速度和承載能力等。

工作空間

工作範圍是指機械人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合,也叫做工作區域。(一般不包括手爪或工具本身所能到達的區域)

旋轉矩陣的幾何意義:

1) 可以表示固定於剛體上的座標系相對於參考座標系的姿態.

2) 可作為座標變換矩陣.它使得座標系中的點的座標變換成中點的座標 .

3) 可作為運算元,將中的向量或物體變換到中.

齊次座標概念:將乙個n維空間的點用n+1維座標表示,則該n+1維座標即為n維座標的齊次座標。

齊次變換矩陣的數學意義:

(1)同一點在不同座標系和中的變換;

2)描述座標系相對於座標系的位置和方位;

3)點的運動運算元。

① 運算元左乘: 表示點的平移是相對固定座標系進行的座標變換。

② 運算元右乘: 表示點的平移是相對動座標系進行的座標變換。

③ 該公式亦適用於座標系的平移變換、 物體的平移變換, 如機械人手部的平移變換。

這是因為繞固定軸旋轉的順序與繞運動軸旋轉的順序相反,且旋轉的角度也對應相等時,所得到的變換矩陣是相同的。

rpy角的設定是相對固定座標系旋轉的,尤拉角是相對於運動座標系旋轉的,都是以一定順序繞座標主軸旋轉三次得到方位的描述。

運動學正問題;已知機械人中各運動副的運動引數,求末端執行器位姿。

運動學逆問題:

已知末端執行器位姿,求各運動副的運動引數。

連桿長度:

兩條關節軸線的公垂線段的長ai-1

扭角:這兩條關節軸線間的夾角αi-1

連桿距離:

沿關節i軸線兩個公垂線間的距離di

連桿轉角:

兩個公垂線的夾角θi。

連桿長度:兩條關節軸線的公垂線段的長ai-1;

連桿扭角:兩條關節軸線間的夾角αi-1;

連桿距離(偏置):兩條公法線之間的距離di;

連桿轉角(關節角): 兩條公法線之間的夾角θi。

(1)靈活空間,係指機械人手爪能以任意方位到達的目標點的幾何;

(2)可達空間,係指機械人手爪至少能以乙個方位到達的目標點的集合。

靈活空間是可達空間的子集,在靈活空間的各點上,抓手的指向可以任意規定。

在三維空間中,當操作臂的自由度小於6時,其靈活空間的體積為零,不能在三維空間內獲得一般的目標位姿。

機械人操作臂運動學反解的數目決定於關節數目、連桿引數和關節變數的活動範圍。實際上,由於關節活動範圍的限制,puma560的8組反解中可能有些解達不到。

一般而言,非零連桿引數愈多,到達某一目標的方式也愈多,即運動學反解的數目愈多。

關節空間:n個自由度的操作臂的末端位姿由n個關節變數所決定,這n個關節變數統稱為n維向量,記為q,所有的關節向量q構成的空間稱為關節空間。

操作空間:末端手爪位姿x是在直角座標空間中描述的,即用操作空間或作業定向空間來表示。

dx=jdθ

(1)每一列表示其他關節不動而某一關節運動的端點速度;

(2)前三行代表手部線速度與關節速度傳遞比;後三行代表手部角速度與關節速度傳遞比。

式中:v為機械人末端在操作空間中的廣義速度;

q為機械人關節在關節空間中的關節速度;

j(q)為確定關節空間速度與操作空間速度v之間關係的雅可比矩陣。

機械人的奇異形位分為兩類:

(1) 邊界奇異形位:當機械人臂全部伸展開或全部折回時,使手部處於機械人工作空間的邊界上或邊界附近,出現逆雅可比奇異,機械人運動受到物理結構的約束。這時相應的機械人形位叫做邊界奇異形位。

(2) 內部奇異形位:兩個或兩個以上關節軸線重合時引起的奇異。當出現奇異形位時,會產生退化現象。

機械人靜力計算的兩類問題

(1) 已知外界環境對機械人手部的作用力f,求相應的滿足靜力平衡條件的關節驅動力矩τ。

(2) 已知關節驅動力矩τ,確定機械人手部對外界環境的作用力或負載的質量。

機械人實驗

關節的長度為110mm,單元體長度約為220mm,蛇體的總長度大約為1760mm。由於舵機自身的約束條件限制,每個舵機的轉角範圍被限制在 90 90度。為了減少機器蛇運動中的摩擦阻力,在機器蛇兩側設計了可裝拆從動輪,可以實現蛇體的平穩游動。採用輕型耐磨塑料製造蛇形機械人的主要結構,在很大程度上減輕了...

服務機械人與工業機械人,你選擇誰

在科幻影片中,機械人是個不可或缺的元素。惶惑中掙扎的桑尼 孤獨中堅守的瓦力 不按常理出牌的機械人女友 溫暖守候的大白 這些經典的角色相信科幻影迷都耳熟能詳。雖然這些高階機械人都是我們的想象,但看似荒誕的幻想也許就是明天智慧型社會的現實。我們也一直這麼努力著。機械人即將崛起,或將開啟新一輪產業革命。最...

2019機械人導遊

a 在航線的周圍有8個 大門按鈕 按鈕是乙個邊長8cm的正方形平面,放置在乙個邊長9cm的正方形柱體上,按鈕平面距地面25 cm。按鈕的有效位移為1mm 往下 按鈕柱固定在地面上。b 方形柱的乙個邊沿 機械人最先越過的邊沿 設計為乙個違規按鈕,如果先觸動這一按鈕,則該 大門按鈕 將被遮蔽。大門按鈕和...