教案首页课程名称农业机器人任课教师李玉柱第2章机器人的基本结构原理计划学时3教学目的和要求:1.弄清机器人的基本构成；2.了解机器人的主要技术参数；3.了解机器人的手部、腕部和臂部结构;4.了解机器人的机身结构；5.了解机器人的行走机构重点：1.掌握机器人的基本构成2.弄清机器人都有哪些主要技术参数3.机器人的手部、腕部和臂部结构难点：机器人的手部、腕部和臂部结构思考题：1.机器人由哪些部分组成？2.机器人的主要技术参数有哪些？3.机器人的行走机构共分几类，请想象未来的机器人能否有其它类型的行走机构？第2章概论教学主要内容：2.1机器人的基本构成2.2机器人的主要技术参数2.3人的手臂作用机能初步分析2.4机器人的机械结构构成2.5机器人的手部2.6机器人的手臂2.7机器人的机身2.8机器人的行走机构本章介绍了机器人的基本构成、主要技术参数，人手臂作用机能，在此基础上对机器人的手部、手腕、手部。、机身、行走机构等原理及相关的结构设计进行讨论，使学生对机器人的机构和原理有较为清楚的了解。2.1机器人的基本构成简单地说：机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。不同类型的机器人其机械、电气和控制结构也不相同，通常情况下，一个机器人系统由三部分、六个子系统组成。这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统、控制系统等。如图2-1所示。—1适应性控制系统和人工控制系统。根据控制运动的形式，控制系统还可分为点位控制和规矩控制。•机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。机器人可与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元，也可以是多台机器人或设备集成为一个复杂任务的功能单元。•人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行连续的装置。例如计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。归纳起来人机交互系统可分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。机器人作为一个系统，它由如下部件构成：机械手或移动车这是机器人的主体部分，由连杆，活动关节以及其它结构部件构成，使机器人达到空间的某一位置。如果没有其它部件，仅机械手本身并不是机器人（。相当于人的身体或手臂）末端执行器连接在机械手最后一个关节上的部件，它一般用来抓取物体，与其他机构连接并执行需要的任务，机器人制造上一般不设计或出售末端执行器，多数情况下，他们只提供一个简单的抓持器（。相当于人的手）末端执行器安装在机器人上以完成给定环境中的任务，如焊接，喷漆，涂胶以及零件装卸等就是少数几个可能需要机器人来完成的任务。通常，末端执行器的动作由机器人控制器直接控制，或将机器人控制器的信号传至末端执行器自身的控制装置（如PLC）驱动器驱动器是机械手的“肌肉”。常见的驱动器有伺服电机，步进电机，气缸及液压缸等，也还有一些用于某些特殊场合的新型驱动器，它们将在第6章进行讨论。驱动器受控制器的控制。传感器传感器用来收集机器人内部状态的信息或用来与外部环境进行通信。机器人控制器需要知道每个连杆的位置才能知道机器人的总体构型。人即使在完全黑暗中也会知道胳膊和腿在哪里，这是因为肌腱内的中枢神经系统中的神经传感器将信息反馈给了人的大脑。大脑利用这些信息来测定肌肉伸缩程度进而确定胳膊和腿的状态。对于机器人，集成在机器人内的传感器将每一个关节和连杆的信息发送给控制器，于是控制器就能决定机器人的构型。机器人常配有许多外部传感器，例如视觉系统，触觉传感器，语言合成器等，以使机器人能与外界进行通信。控制器机器人控制器从计算机获取数据，控制驱动器的动作，并与传感器反馈信息一起协调机器人的运动。假如要机器人从箱柜里取出一个零件，它的第一个关节角度必须为35°，如果第一关节尚未达到这一角度，控制器就会发出一个信号到驱动器（输送电流到电动机，）使驱动器运动，然后通过关节上的反馈传感器（电位器或编码器等）测量关节角度的变化，当关节达到预定角度时，停止发送控制信号。对于更复杂的机器人，机器人的运动速...
