工业机器人技术与应用思维导图

这是一篇关于工业机器人技术与应用思维导图，介绍详细、描述全面、希望能对感兴趣的小伙伴学习提供帮助。

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
        • 优点
          • 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
        • 优点
          • 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
        • 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。
      • 任务级语言
        • 特点：比较高级的机器人语言。
        • 优点
          • 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