1. 机器人本体——多自由度的关节式机械系统

(AMS —— Articulated Mechanical System)
一般包括:
(1)驱动装置(能源,动力)
(2)减速器 (将高速运动变为低速运动)
(3)运动传动机构
(4)关节部分机构 (相当手臂,形成空间的多自由度运动)
(5)把持机构,末端执行器,端拾器 (相当手爪)
(6)移动机构,走行机构 (相当腿脚)
(7)变位机等周边设备 (配合机器人工作的辅助装置)

2. 机器人感知系统

内部传感器

  • 检测机器人自身状态(内部信息)
  • 如关节的运动状态
  • 机器人自身运动与正常工作所必需

外部传感器
感知外部世界,检测作业对象与作业环境的状态(外部信息)如视觉、听觉、触觉等适应特定环境,完成特定任务所必需

3. 机器人控制系统

驱动控制器——伺服控制器(单关节),控制各关节驱动电机
运动控制器——规划、协调机器人各关节的运动,轨迹控制
作业控制器——环境检测,任务规划,确定所要进行的作业流程

4. 机器人决策系统

通过感知和思维,规划和确定机器人的任务,而且应该具有学习能力

5. 机器人组成原理框图

image.png

6. 机器人控制信息流程图

image.png
image.png
image.png
image.png
image.png

7. 主要技术与相关科学

1. 主要技术
image.png
2. 机器人相关学科
数学,物理学,理论力学,材料力学,流体力学(液压、气动),机械学,自动控制,电子与通讯,计算机,仿
生学,人工生命等。其中自动控制技术和人工智能技术这两种技术是机器人科学技术的基础。

3.机器人学科的知识构成
• 坐标系统与坐标变换
• 运动学与动力学
• 机械工程与机电一体化
• 控制工程
• 机器视觉与图像工程
• 语言与声音识别
• 自学习与自组织
• 系统仿真
• 人工智能(专家系统,模糊推理,神经网络等)
• 人体工程学
• 多智能体系统等

4.机器人指标体系与评价内容
• 自由度(DOF)
• “这个机器人有几个自由度?”——绝对内行问题
• 工作空间与动作领域
• 定位精度
• 实现精度——实际值与理论值的差值
• 重复精度——重复定位的偏离情况
• 负载能力 (30kg臂仅能提10kg物体)
• 最大运动速度 空程高速 提高效率
• 自由度活动范围 拉伸距离 转动角度
• 存储器容量
• 机器人自身重量
• 智能水平

5.机器人对控制系统的基本要求

  • 多轴协调
  • 位置高精度、无超调
  • 大调速范围(空程高速)
  • 调速范围=工作时最大速度/
  • 工作时最小速度
  • 动态响应快
  • 系统刚性好
  • 各轴速度误差系数相近
  • 有加减速控制(减少冲击)

6.机器人技术展望
伴随信息技术的飞速发展,机器人日新月异机器人的进化绝对不会像人类进化那么漫长第一、第二、第三代、…… 还不到半个世纪,机器人让人刮目相看人类如果是按等差级数进化,那机器人将是按等比级数进化。因为,全人类的技术开发几乎都是在为机器人进化服务。未来会是什么样?

与作业环境、人和其它机器人之间自然交互, 自主适应复杂任务和动态环境的共融机器人
image.png