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深度挖掘1.5机器人研究领域

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:机器人研究的基础知识有以下几个方面。静力学主要讨论机器人手部端点力与驱动器输入力矩的关系。机器人动力学 机器人是一个复杂的动力学系统,要研究和控制这个系统,首先必须建立它的动力学方程。其主要研究的内容有机器人控制方式和机器人控制策略。3)开发一种新的通用语言加上机器人子程序库,如IBM公司开发的AML机器人语言。

深度挖掘1.5机器人研究领域

机器人技术是集机械工程学、电子技术控制工程、计算机科学传感器技术、人工智能仿生学等学科为一体的综合技术,是多学科科技革命的必然结果。每一套机器人都是一个知识密集和技术密集的高科技机电一体化产品。

机器人研究的基础知识有以下几个方面。

(1)空间机构学 空间机构在机器人中的应用体现在:机器人机身和臂部机构的设计、机器人手部机构设计、机器人行走机构的设计、机器人关节部机构的设计。

(2)机器人运动学 机器人的执行机构实际上是一个多刚体系统,研究要涉及的组成这一系统的各杠杆之间以及系统与对象之间的相互关系,因此需要一种有效的数学描述方法。

(3)机器人静力学 机器人与环境之间的接触会在机器人与环境之间引起相互的作用力和力矩,而机器人的输入关节转矩由各个关节的驱动装置提供,通过手臂传至手部,使力和力矩作用在环境的接触面上。这种力和力矩的输入和输出关系在机器人控制中是十分重要的。静力学主要讨论机器人手部端点力与驱动器输入力矩的关系。

(4)机器人动力学 机器人是一个复杂的动力学系统,要研究和控制这个系统,首先必须建立它的动力学方程。动力学方程是指作用于机器人各机构的力或力矩与其位置、速度、加速度关系的方程。

(5)机器人控制技术 机器人的控制技术是在传统机械系统的控制技术的基础上发展起来的,两者之间无根本的不同。但机器人控制技术也有许多特殊之处,例如它是有耦合的、非线性的多变量的控制系统;其负载、惯量重心等随时间都可能变化,不仅要考虑运动学关系,还要考虑动力学因素;其模型为非线性而工作环境又是多变的等。其主要研究的内容有机器人控制方式和机器人控制策略。

(6)机器人传感器 人类一般具有视觉、听觉、触觉、味觉及嗅觉等5种感觉,机器人的感觉主要通过传感器来实现。根据检测对象的不同,可分为内部传感器和外部传感器。

1)内部传感器:用来检测机器人本身状态(如手臂间角度)的传感器,多为检测位置和角度的传感器。(www.xing528.com)

2)外部传感器:用来检测机器人所处环境(如是什么物体、离物体的距离有多远等)及状况(如抓取的物体是否滑落)的传感器,具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器、听觉传感器等。

(7)机器人编程语言 机器人编程语言是机器人和用户的软件接口,编程语言的功能决定了机器人的适应性和给用户的方便性。至今还没有完全公认的机器人编程语言,每个机器人制造厂都有自己的语言。

实际上,机器人编程与传统的计算机编程不同,机器人操作的对象是各类三维物体,运动在一个复杂的空间环境中,还要监视和处理传感器信息。因此,其编程语言主要有两类:面向机器人的编程语言和面向任务的编程语言。

面向机器人的编程语言的主要特点是描述机器人的动作序列,每一条语句大约相当于机器人的一个动作,主要有以下三种:

1)专用的机器人语言,如PUMA机器人的VAL语言,是专用的机器人控制语言。

2)在现有计算机语言的基础上加机器人子程序库,如美国机器人公司开发的AR-Basic和Intelledex公司的Robot Basic语言,都是建立在BASIC语言上的。

3)开发一种新的通用语言加上机器人子程序库,如IBM公司开发的AML机器人语言。

面向任务的机器人编程语言允许用户发出直接命令,以控制机器人去完成一个具体的任务,而不需要说明机器人需要采取的每一个动作的细节。如美国的RCCL机器人编程语言,就是用C语言和一组C函数来控制机器人运动的任务级机器人语言。

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