导图社区 工业机器人技术与应用思维导图
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工业机器人的轨迹规划与编程
工业机器人的轨迹规划和轨迹的生成方式
机器人轨迹规划的概念及一般性问题
机器人轨迹规划的概念
1.机器人轨迹:机器人运动点的位移、速度和加速度。
2.机器人的轨迹规划:根据作业任务要求,对机器人末端执行器在工作过程中 位姿变化的路径、取向及其速度和加速度进行人为设定。
3.机器人的轨迹生成:在轨迹规划中,给定机器人末端执行器的初始状态、目标状态及路径所经过的 有限个给定点,对于没有给定的路径区间则必须选择关节插值函数,生成相应的轨迹。
轨迹规划的一般性问题
1.详细地描述机器人运动时,不仅要规定机器人的起始点和终止点,而且要给出介于起始点和终止点之间的中间点,也称路径点。
2.运动轨迹除了位姿约束外,还存在着各路径点之间的时间分配问题。
3.机器人的运动应当平稳,而不平稳的运动将加剧机械部件的磨损,并导致机器人 的振动和冲击。
4.要求所选择的运动轨迹描述函数必须是连续的,而且它的一阶导数(速度),甚至二阶导数(加速度)也应当是连续的。
四种轨迹的生成方式
1.示教-再现运动
由人手把手示教机器人,定时记录各关节变量,得到沿路径运动时各关节的位移时间函数 ;再现时,按内存中所记录的各点的值而产生序列动作。
2.关节空间运动
这种运动直接在关节空间里进行。由于动力学参数及其极限值直接在关节空间中描述,所以用这种方式能方便的描述用时最短的运动。
3.空间直线运动
这是一种在直角空间里的运动,它便于描述空间操作,计算量小,适宜于简单的作业。
4.空间曲线运动
这是一种在描述空间中可用明确的函数来表达的运动,如圆周运动、螺旋运动等。
常用的两种轨迹规划的方法
关节空间法
三次多项式插值
过路径点的三次多项式插值
五次多项式插值
用抛物线过渡的线性函数插值
直角坐标空间法
工业机器人轨迹的生成与编程
机器人轨迹的实时生成
工业机器人编程
工业机器人的编程方式
机器人语言编程
优点
1.机器人语言编程实现了计算机编程,并能够引入传感信息,从而提供了一个解决人-机器人通信接口问题的更通用的方法。
2.机器人编程语言具有良好的通用性
示教编程
只需要简单的设备和控制装置即可进行,操作简单、易于掌握、且机器人动作直观。
缺点
占用机器人的作业时间、难规划复杂的运动轨迹等。
离线编程
1.离线编程程序通过支持软件的解释或编译产生出目标程序代码,最后生成机器人路径规划数据。
2.一些离线编程系统带有仿真功能。
机器人编程语言
动作级语言
特点:以机器人的运动作为描述的中心,通常由使得末端执行 器从一个位置运动到另一个 位置的一系列命令组成。
代表:VAL语言
优点:可进行运动控制,能处理传感器的信息,可进行通信和数字运算,能方便地和计算机的数据文件进行通信,具有很好的扩展性。
对象级语言
特点:描述被操作物体间关系、使机器人动作的语言,即是以描述被操作物体之间的关系为中心的语言。
代表:AML、AUTOPASS
任务级语言
特点:比较高级的机器人语言。
1.允许操作者根据工作任务所要求达到的目标对机器人直接下指令。
2.只要按某种原则给出最初的 环境模型和最终的工作状态, 机器人就可以自动进行推理、 计算,最后自动生成动作。
机器人语言结构和基本功能
语言结构
监控状态
供操作者实现对整个系统的监督控制。在此状态下,操作者可以用示教盒定义 机器人在空间的位置、设置机器人的运动速度、存储或调出程序等
编辑状态
供操作者编制或编辑程序。尽管不同语言的编辑操作不同,但一般均包括写入指令、修改或删去指令及插入指令等。
执行状态
执行机器人程序的状态。在执行状态,机器人执行程序的每一条指令,在机器人执行程序的过程中操作者可通过调试程序来修改错误。
基本功能
运算功能
装有传感器的机器人所进行的运算是解析几何运算
决策功能
机器人系统能根据传感器的输入信息做出决策,而不用执行任何运算。
通信功能
可使机器人从操作者处获取所需信息,并可使操作者知道机器人打算干什么。
运动功能
通过使用语言中的运动语句,操作者可以建立轨迹规划程序和轨迹生成程序之间的联系。
工具指令功能
工具控制指令通常是由闭 合某个开关或继电器而触发的,电源接通或断开或 送出一个小功率信号
传感数据处理功能
语言系统能够提供一般的决策结构,以便根据传感器的信息来控制程序的流程。
工业机器人离线编程
离线编程系统的优点
减少机器人的非工作时间
使编程者远离危险环境
使用范围广
可使用高级语言对复杂任务进行编程
便于修改程序
离线编程系统的组成
用户接口
机器人系统的三维几何构型
运动学计算
轨迹规划
三维图形动态仿真
通信接口
误差校正