「科普」機(jī)器人主要分支：工業(yè)機(jī)器人

時(shí)間：2022-02-16作者：上海圣起包裝機(jī)械有限公司瀏覽：681

宏觀(guān)上，機(jī)器人主要可分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、無(wú)人車(chē)輛、無(wú)人潛水器、醫(yī)療機(jī)器人和仿人機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域的幾個(gè)重要分支。




機(jī)器人主要可分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人。

工業(yè)機(jī)器人，按ISO8373定義為工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由機(jī)器人。其主要應(yīng)用場(chǎng)景包括焊接、油漆、裝配、采集、存儲(chǔ)、產(chǎn)品測(cè)試等，而不是人類(lèi)進(jìn)行危險(xiǎn)和繁重的工作。在這些應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的效率、速度和準(zhǔn)確性提出了要求。具體來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要包括：

自由：一般為機(jī)器人關(guān)節(jié)數(shù)；

工作包絡(luò)面：機(jī)器人末端活動(dòng)范圍；

載荷：機(jī)器人能承受多少物體重量；

速度：機(jī)器人能使其末端快速到達(dá)*位置；

加速：機(jī)器人關(guān)節(jié)加速；

精度：機(jī)器人實(shí)際位置與目標(biāo)位置的誤差；

再現(xiàn)：機(jī)器人能否在多次操作中重現(xiàn)同一行為。

工業(yè)機(jī)器人起源于1958年，Uni ** tion發(fā)布Uni ** tion機(jī)器人。Uni ** tion機(jī)器人是一個(gè)用于壓鑄的五軸液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，使用分離的固體數(shù)控元件，使用磁鼓存儲(chǔ)信息，總共可以存儲(chǔ)180步。整個(gè)手臂的控制是通過(guò)計(jì)算完成的。在早期的工業(yè)機(jī)器人中，日本AMF公司研制的Versatran機(jī)器人用于物料運(yùn)輸工作。Versatran也采用液壓驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人手臂可以繞底座旋轉(zhuǎn)，沿半徑伸縮，沿垂直方向起降。它可以控制點(diǎn)和軌跡。它是世界上**個(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人。1979年，Uni ** tion公司推出PUMA工業(yè)機(jī)器人。已在上面介紹，PUMA它是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)、串聯(lián)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)多的裝配機(jī)器人CPU二級(jí)控制。并使用**VAL語(yǔ)言編程控制還可以擴(kuò)展外部傳感器，如視覺(jué)和觸覺(jué)。在此期間，機(jī)器人經(jīng)常使用教學(xué)再現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)作規(guī)劃，沒(méi)有能力感知和控制周?chē)h(huán)境。

目前，工業(yè)機(jī)器人涉及的主要技術(shù)包括體育校準(zhǔn)、體育規(guī)劃、體育控制等。經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，上述技術(shù)已經(jīng)有了相對(duì)成熟的解決方案。新的挑戰(zhàn)主要是非線(xiàn)性控制、多目標(biāo)優(yōu)化、智能化、重負(fù)荷、高精度、高速等技術(shù)。為了解決上述問(wèn)題，工業(yè)機(jī)器人的研究重點(diǎn)關(guān)注機(jī)器人控制方法、力混合控制、視覺(jué)伺服、主動(dòng)、柔性控制、協(xié)作操作等方向。如今，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景逐漸從重復(fù)和簡(jiǎn)單的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的任務(wù)，通常需要工業(yè)機(jī)器人具有一定的智能和群體協(xié)調(diào)能力。

工業(yè)機(jī)器人的組成部分可以劃分為機(jī)械部分、傳感部分和控制部分，由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所支配。按照機(jī)械結(jié)構(gòu)劃分，總體上可以將工業(yè)機(jī)器人劃分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人兩類(lèi)，二者主要區(qū)別在于是否一個(gè)軸的原點(diǎn)會(huì)隨著其他軸的運(yùn)動(dòng)而變動(dòng)。早期工業(yè)機(jī)器人往往采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)可以使用基于連桿機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算得到，但是其逆運(yùn)動(dòng)往往因?yàn)槠娈慄c(diǎn)等問(wèn)題難以求解。隨著1978年Hunt提出可以使用6自由并聯(lián)結(jié)構(gòu)作為機(jī)器人操作員，并聯(lián)機(jī)器人逐漸進(jìn)入歷史舞臺(tái)，與串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有剛度大、微動(dòng)態(tài)精度高、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷小的優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)裝配線(xiàn)高精度材料操作和裝配，但由于其工作包裝面小，不適合終端需要復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，如焊接等。

串聯(lián)機(jī)器人通常由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，并伴有少量的平移關(guān)節(jié)。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通常由電機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)，價(jià)格昂貴。市場(chǎng)上常用的減速器包括諧波齒輪減速器和RV與前者相比，后者通常具有較好的旋轉(zhuǎn)精度和精度保持。**機(jī)器人減速器的主要供應(yīng)商包括Harmonic Drive和Nabtesco，國(guó)內(nèi)主要供應(yīng)商包括蘇州綠、山東、浙江恒豐、陜西、沈、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人工業(yè)集團(tuán)等。

工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)通常用于早期工業(yè)機(jī)器人，如Uni ** tie和Versatran。液壓系統(tǒng)可輸出較大的推力或扭矩，可實(shí)際低速大噸位運(yùn)動(dòng)。但由于液壓驅(qū)動(dòng)的液體泄漏、噪聲大、低速狀態(tài)不穩(wěn)定，工業(yè)機(jī)器人很少使用，只有一些大型機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人和一些特殊場(chǎng)景使用的機(jī)器人使用液壓驅(qū)動(dòng)。與液壓驅(qū)動(dòng)相比，氣壓驅(qū)動(dòng)具有管道簡(jiǎn)單、能耗小、反應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便等特點(diǎn)。但由于空氣壓縮性大，氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作穩(wěn)定性較差。氣動(dòng)系統(tǒng)一般壓力較低，不適合擴(kuò)大輸出強(qiáng)度和扭矩。因此，氣壓驅(qū)動(dòng)裝置通常用于工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，如抓手、吸盤(pán)等。常見(jiàn)于中小型負(fù)荷工件的捕獲和組裝任務(wù)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)是目前工業(yè)機(jī)器人的主流驅(qū)動(dòng)方式。以伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力源。其中，直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)通常用于高精度和高速度的工業(yè)機(jī)器人，通常采用開(kāi)環(huán)控制方法。

工業(yè)機(jī)器人的感知系統(tǒng)一般分為內(nèi)部感知系統(tǒng)和外部感知系統(tǒng)。內(nèi)部感知系統(tǒng)使用壓力傳感器、接觸傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器等來(lái)獲取機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置、速度、力和扭矩。外部傳感器通常通過(guò)感器通常通過(guò)攝像頭、聲納等來(lái)感知周?chē)沫h(huán)境。由于近年來(lái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的快速發(fā)展，視覺(jué)伺服已成為共機(jī)器人感知的一個(gè)重要方面。

視覺(jué)伺服系統(tǒng)將相機(jī)捕獲的視覺(jué)信息作為調(diào)整機(jī)器人位置的反饋信號(hào)，廣泛應(yīng)用于半島體和電子行業(yè)、質(zhì)量檢測(cè)、工件識(shí)別、分揀等行業(yè)。

機(jī)器人視覺(jué)伺服控制分為三維視覺(jué)伺服和二維視覺(jué)伺服兩類(lèi)，后來(lái)發(fā)展成2.5維視覺(jué)伺服。在三維視覺(jué)伺服中，通過(guò)三維視覺(jué)校準(zhǔn)，建立攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，并與機(jī)器人終端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)相匹配，即圖像雅克比矩陣法，形成終端執(zhí)行器的閉環(huán)反饋控制。二維視覺(jué)伺服通過(guò)提取拍攝到的圖像的特征，獲得當(dāng)前終端執(zhí)行器與目標(biāo)位置之間的偏差，然后通過(guò)控制器糾正誤差。相比之下，二維視覺(jué)伺服對(duì)攝像頭校準(zhǔn)誤差較具魯棒性，但受視覺(jué)圖像雅克比矩陣奇怪和局部較佳問(wèn)題的限制。因此，綜合考慮，Chaumetie提出2.5D視覺(jué)伺服方法。具體來(lái)說(shuō)，改變相機(jī)平移和旋轉(zhuǎn)閉環(huán)控制解耦的方法，根據(jù)圖像特征點(diǎn)重建三維物體的方向和成像深度比，可以在一定程度上結(jié)合圖像信息和三維視覺(jué)位置信息，解決一些奇怪、局部較佳問(wèn)題，但仍存在不一的問(wèn)題。

工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全密切相關(guān)，已成為工業(yè)機(jī)器人研究的關(guān)鍵問(wèn)題。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法一般可分為路徑規(guī)劃和軌道規(guī)劃。路徑規(guī)劃的目標(biāo)是使工業(yè)機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)和連桿的運(yùn)動(dòng)路徑盡可能短，并與障礙物保持安全距離。軌道規(guī)劃的目的是規(guī)劃每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，使機(jī)器人從初始位置到目標(biāo)位置的總時(shí)間盡可能短，能耗盡可能小。軌道規(guī)劃在路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上增加了關(guān)節(jié)速度和加速度的限制，使軌道較加平滑、較快、較可控。

早期的工業(yè)機(jī)器人通常采用教學(xué)再現(xiàn)方法進(jìn)行路徑規(guī)劃，即通過(guò)記錄人類(lèi)操作的路徑點(diǎn)在工作中復(fù)制，從而順利完成相同的任務(wù)。這是一種在笛卡爾空間進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法。早期的教學(xué)再現(xiàn)方法要求操作員編程每個(gè)動(dòng)作，這是一項(xiàng)非常繁瑣的工作。隨著柔性控制的發(fā)展，特別是阻抗/導(dǎo)納控制，今天的機(jī)械臂具有測(cè)量交互力的能力，在一定程度上簡(jiǎn)化了教學(xué)再現(xiàn)的軌道規(guī)劃方法。這種方法也被稱(chēng)為手工教學(xué)。手工教學(xué)可以通過(guò)直接推拉來(lái)控制機(jī)械手達(dá)到預(yù)期位置，而*計(jì)算和編程，并記錄坐標(biāo)點(diǎn)。系統(tǒng)將通過(guò)插入值計(jì)算每一步的位置和速度，以實(shí)現(xiàn)軌道規(guī)劃。然而，教學(xué)再現(xiàn)方法仍然難以獲得較佳路徑。

與笛卡爾空間相比，軌跡規(guī)劃也可以在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行。常用的方法一般是樣條函數(shù)插值法，并根據(jù)平滑度、加速度、加速度等約束條件進(jìn)行優(yōu)化。關(guān)節(jié)空間路徑規(guī)劃可以避免笛卡爾空間中的異常問(wèn)題，避免大量的正反運(yùn)動(dòng)解決過(guò)程。





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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 膩?zhàn)臃鄞a垛機(jī)械手有知道的嗎？

  油灰粉碼垛機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，能耗低，也可設(shè)置碼垛速度，是用于碼垛袋材料的自動(dòng)碼垛設(shè)備。自動(dòng)碼垛設(shè)備適用于面粉、建筑、水泥、化工、糧食、顏料、橡木、塑料、涂料等行業(yè)，可按一定規(guī)定自動(dòng)碼垛，便于儲(chǔ)存、裝卸和運(yùn)輸。油灰粉碼垛機(jī)械手設(shè)備的性能特點(diǎn)：1.方便調(diào)整。材料包裝完成后，可以調(diào)節(jié)碼垛機(jī)的存取速度和高度，提高叉車(chē)的使用效率和倉(cāng)庫(kù)的利用率。2.高效：碼垛機(jī)可連續(xù)工作，碼垛質(zhì)量也很高。3.可調(diào)速度

• 機(jī)器人概念走強(qiáng) 國(guó)產(chǎn)機(jī)器人或迎快速擴(kuò)張

  在優(yōu)惠政策的推動(dòng)下，26日機(jī)器人概念走強(qiáng)，人臉識(shí)別和工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等相關(guān)概念呈上升趨勢(shì)，大多數(shù)相關(guān)股票上漲。對(duì)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展空間持樂(lè)觀(guān)態(tài)度，認(rèn)為國(guó)內(nèi)機(jī)器人有望實(shí)現(xiàn)規(guī)模的快速擴(kuò)張。同花順iFind數(shù)據(jù)顯示，167只機(jī)器人概念股中有102只股價(jià)上漲，其中瑞奇股價(jià)上漲11只.99%，科沃斯?jié)q停，賽智能、泰林生物、天潤(rùn)工業(yè)等20只股票漲幅**過(guò)5%。在88只工業(yè)機(jī)器人概念股中，**過(guò)三

• 如何對(duì)碼垛機(jī)械手進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)？

  堆垛機(jī)械手可以在托盤(pán)（或生產(chǎn)線(xiàn)等）上整齊、自動(dòng)地編碼不同形狀和尺寸的包裝貨物。為了充分利用托盤(pán)的面積和堆放材料的穩(wěn)定性，機(jī)器人有材料堆放順序和布置設(shè)置器。它可以滿(mǎn)足從低速到高速，從包裝袋到紙箱，從堆放產(chǎn)品到堆放各種不同的產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、物流、家電、醫(yī)藥、食品飲料等不同領(lǐng)域。碼垛機(jī)械手的能力**普通機(jī)械碼垛和人力。結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，故障率低，易于維護(hù)和維護(hù)。主要部件少，附件少，維護(hù)成本低。碼垛機(jī)械

• 全自動(dòng)碼垛機(jī)械手提升生產(chǎn)效益

  ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)堆垛機(jī)械手在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為各行各業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上不可或缺的機(jī)械設(shè)備。作為山東省重要的機(jī)械設(shè)備制造商，山東騰陽(yáng)智能設(shè)備非常重視堆垛生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化。我們?cè)谏a(chǎn)線(xiàn)的設(shè)計(jì)和安裝方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)。 ?