工业机器人的一些用语定义

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Kavas 本文作者

2023-1-16 阅读 321 约 6分钟读完

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  • 运动学:从几何的角度(指不涉及物体本身的物理性质和加在物体上的力) 描述和研究物体位置随时间的变化规律的力学分支。以研究质点和刚体这两个简化模型的运动为基础,并进一步研究变形体(弹性体、流体等) 的运动。研究后者的运动,须把变形体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征,这些都随所选参考系的不同而异;而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。
  • 工作空间:机器人的操作臂能够到达的目标点的集合。
  • 轨迹:
    点到点运动:不需要在笛卡尔空间规划末端运动轨迹,机器人各个关节运动不需要联动。
    轨迹跟踪运动:以点到点为基础,各个关节运动需要联动。
  • 坐标系:

    关节坐标系:关节坐标系是设定在工业机器人关节中的坐标系。关节坐标系中工业机器人的位置和姿态,以各关节底座侧的关节坐标系为基准而确定。
    直角坐标系:世界坐标系是被固定在空间上的标准直角坐标系,其被固定在由工业机器人事先确定的位置。用户坐标系是基于该坐标系而设定的。它用于位置数据的示教和执行。
    工具坐标系:这是用来定义工具中心点(TCP)的位置和工具姿态的坐标系。工具坐标系必须事先进行设定。在没有定义的时候,将由默认工具坐标系来替代该坐标系。工具坐标系的具体原点位置如何确定?---指尖。也可以根据工具的外形、尺寸等建立与工具相对应的工具坐标系。而工具坐标一般设置8—16个。
    用户坐标系:这是用户对每个作业空间进行定义的直角坐标系。它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。在没有定义的时候,将由世界坐标系来替代该坐标系。
    自由度:机器人机构能够独立运动的关节数目
  • 位置控制:
    1. 点位控制方式(PTP)
      这种控制方法只控制工业机器人末端执行器在工作空间中某些特定离散点的位姿。在控制中,工业机器人只要求在相邻点之间能够快速、准确地移动,对目标点的轨迹没有任何调节。
      定位精度和运动所需时间是该控制方式的两个主要技术指标。这种控制方法具有实现简单、定位精度低等特点。因此,它通常用于电路板上的装卸、搬运、点焊和元件插入,只需要末端执行器在目标点的准确位置和姿态。该方法相对简单,但很难达到2~3um的定位精度。
    2. 连续轨迹控制方式(CP)
      这种控制方法是对工业机器人末端执行器在工作空间中的位置和姿态进行连续控制,要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动,速度可控,轨迹平滑,运动平稳,从而完成作战任务。工业机器人各关节连续同步运动,末端执行器形成连续轨迹。该控制方法的主要技术指标是工业机器人末端执行器的轨迹跟踪精度和稳定性。这种控制方法通常用于焊接、喷漆、去毛刺和检测机器人。
    3. 力(力矩)控制方式
      装配和固定物体时,除了精确定位外,所用的力或力矩必须适当。在这种情况下,必须使用(转矩)伺服模式。这种控制方式的原理与位置伺服控制基本相同,只是输入和反馈的不是位置信号,而是力(转矩)信号,因此,该系统必须具有强大的(转矩)传感器。有时利用传感器的逼近和滑动等功能进行自适应控制。
    4. 智能控制方式
      机器人的智能控制是通过传感器获取周围环境的知识,并根据其内部知识库做出相应的决策。智能控制技术使机器人具有较强的环境适应性和自学习能力。智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、遗传算法、遗传算法和专家系统的迅速发展。也许这种控制模式,工业机器人才真的有“人工智能”的味道,但也最难控制好。除算法外,它还严重依赖于元件的精度。
  • 力控制:利用力传感器作为反馈装置,将力反馈信号与位置控制(或速度控制)输入信号相结合,通过相关的力/位混合算法,实现的力/位混合控制技术。也称力/位混合控制技术,简称力控制。
  • 编程语言:
    1. 硬件描述语言(HDLs)
    2. Assembly
    3. MATLAB
    4. C#/.NET
    5. Java
    6. Python
    7. C/C++
  • 非线性控制:状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系描述的控制系统。
  • 离线编程:操作者在编程软件里构建整个机器人工作应用场景的三维虚拟环境,然后根据加工工艺等相关需求,进行一系列操作,自动生成机器人的运动轨迹,即控制指令,然后在软件中仿真与调整轨迹,最后生成机器人执行程序传输给机器人。
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