机器人传感系统与基本工作原理

2019-8-14 16:12:12admin3

一、传感系统 

  传感系统是机器人的重要组成部分,近其采集信息的位置,一般可分为内部和外部两部类传感器。内部传感器是完成机器人运动控制所必需的传感器,如位置、速度传感器等,用于采集机器人内部信息,是构成机器人不可缺少的基本元件。外部传感器检测机器人所处环境、外部物体状态或机器人与外部物体的关系。常用的外部传感器有力觉传感器、触觉传感器、接近觉传感器、视觉传感器等。一些特殊领域应用的机器人还可能需要具有温度、温度、压力、滑动量、化学性质等感觉能力方面的传感器。

  传统的工业机器人采用内部传感器,用于对机器人运动、位置及姿态进行精确控制。使用外部传感器,使得机器人对外部环境具有一定程序的适应能力,从而表现出一定程序的智能。

二、机器人的基本工作原理

  现在广泛应用的工业机器人都属于第一代机器人,它的基本工作原理是示教再现。

示教也称为导引,即由用户引导机器人,一步步将实际任务操作一遍,机器人在引导过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数、工艺参数等,并自动生成一个连续执行全部操作的程序。

  完成示教后,只需给机器人一个启动命令,机器人将精确地按示教动作,一步步完成全部操作,这就是示教与再现。

1机器人手臂的运动

  机器人的机械臂是由数个刚性杆体和旋转或移动的关节连接而成的,是一个开环关节链,开链的一端固接在基座上,另一端是自由的,安装着末端执行器(如焊枪),在机器人操作时,机器人手臂前端的末端执行器必须与被加工工件处于相适应的位置和姿态,而这些位置和姿态是由若干个臂关节的运动合成的。

因此,机器人运动控制中,必需要知道机械臂各关节变量空间和末端执行器的位置和姿态之间的关系,这就是机器人运动学模型。一台机器人机械臂的几何结构确定后,其运动学模型即可克定,这是机器人无能无力控制的基础。

2机器人轨迹规划

  机器人机械手端部从起点的位置和姿态到终点的位置以及姿态的运动轨迹空间曲线叫路径。

  轨迹规划的任务是用一种函数来“内插”或“逼近”给定的路径,并沿时间轴产生一系列“控制设定点”,用于控制机械手运动。目前常用的轨迹规划方法有空间关节插值法和笛卡尔空间规划两种方法。

3机器人机械手的控制

  当一台机器人机械手的动态运动方程已给定,它的控制目的就是按预定性能要求保持机械手的动态响应。但是,由于机器人机械手的惯性力、耦合反应力和重力负载都随运动空间的变化而变化,因此要对它进行高精度、高速度、高动态品质的控制是相当复杂且困难的。

目前工业机器人上采用的控制方法是把机械手上每一个关节都当做一个单独的伺服机构,即把一个非线性的、关节间耦合的变负载系统,简化为线性的非耦合单独系统。

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