机器人技术基础及应用 课件 第9章 机器人应用

机器人技术基础及应用Fundamentalsandapplicationsofrobotics第九章:机器人应用29.1机器人应用概述9.2工业机器人9.3服务机器人9.4特种机器人目录3随着机器人技术的不断革新，在确保安全、经济、有效、高质的前提下，需要创造与总结新的经验，包括在各种产业部门批量使用机器人的经验。目前，机器人除了在工业领域外，还在医疗康复、海空探索和军事等领域获得广泛应用。本章将以工业机器人、服务机器人和特种机器人为例，说明机器人的应用。9.1机器人应用概述4现代工业机器人主要应用于汽车行业机电行业建筑业金属加工铸造等其它轻重型工业部门。工业机器人的应用可分为四个方面：材料加工零件制造产品检验和装配。9.2工业机器人59.2工业机器人9.2.1焊接机器人焊接机器人(weldingrobot)是工业机器人中应用领域最广的机器人，约占工业机器人总数的25%。常用的焊接机器人有点焊机器人和弧焊机器人。69.2工业机器人焊接机器人由机械本体、控制柜和焊接电源等组成。工作原理:焊接机器人采用可编程的控制方式，工作人员事先根据工作任务和运动轨迹编制控制程序，并将其输入到控制器中，机器人则会按照指令复现出运动轨迹。焊接机器人整体79.2工业机器人许多新一代焊接机器人采用视觉方法对焊缝进行自动检测和自动跟踪，使自动化程度和焊接质量达到更高的水平。89.2工业机器人9.2.2搬运机器人搬运机器人(handlingrobot)是可进行自动化搬运作业的工业机器人。常用的搬运机器人有龙门式搬运机器人、悬臂式搬运机器人、侧壁式搬运机器人、摆臂式搬运机器人和关节式搬运机器人等(a)龙门式机器人

(b)悬挂式机器人(c)摆臂式机器人

(d)关节式机器人99.2工业机器人由视觉、机器人和监控三个子系统组成。工作原理:通过视觉系统，测定传送带上零件的方向和位置，将零件抓放至合适的位置。视觉搬运机器人—CONSIGHT109.2工业机器人9.2.3喷涂机器人喷涂机器人(sprayrobot)是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。119.2工业机器人焊接机器人由机器人本体、喷涂机、控制器等组成。工作原理:喷漆机器人一般采用液压驱动，多采用5或6个自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2至3个自由度，可灵活运动喷涂机器人系统129.2工业机器人PJ-I喷涂机器人是国内研制的最早喷涂机器人之一，由操作器、油源和控制装置组成。工作模式分为示教和再现两个过程。PJ-I装配图139.2工业机器人9.2.4检修机器人检修机器人(maintenanceandinspectionrobot)用于一些危险和工人不方便作业的场合(高空作业、管道等)。(c)管道检修机器人14服务机器人组成部分移动机构感知系统控制系统服务机器人关键技术自主移动技术感知技术人机交互9.3服务机器人159.3服务机器人9.3.1手术机器人手术机器人(surgicalrobot)被称为刀尖上的科技。借助机械臂、控制台和成像系统，协助医生以微创手术的形式进行准确控制，完成复杂的手术。(a)骨科手术机器人

(b)神经外科手术机器人

手术机器人169.3服务机器人达芬奇手术机器人是世界上仅有的、可正式在腹腔手术中使用的机器人手术系统，也是目前最复杂和最昂贵的外科手术系统之一。术者通过手术台车上仿真机械臂、声控、手控或踏板完成各项手术操作。PJ-I装配图179.3服务机器人康复机器人(rehabilitationrobot)帮助残疾人解决生活中活动困难的一种机器人。(a)上肢康复机器人(b)下肢康复机器人康复机器人康复机器人可划分为：康复训练机器人和辅助型康复机器人。驱动方式有电机驱动、气压驱动、油液驱动和气动肌肉等9.3.2康复机器人189.3服务机器人肌电接口技术，通过对肌电图的检测，人们可以做出肌疲劳性、重症肌无力、肌强直、肌萎缩等各种肌病的临床诊断；同时，还可以利用人体表面肌电的某些特征进行识别来驱动康复设备的动作。肌电接口技术199.3服务机器人BCI技术BCI关键技术包含信号采集、特征提取、信号分类和生物反馈。大脑在进行活动时，神经细胞将产生微电活动传到头皮表层形成脑电波(EEG)，通过检测、信号处理辨析出人的意图，随后将其转换为控制命令，来实现对外部设备的控制和与外界的交流。209.3服务机器人教育机器人(educationalrobot)应用在教育领域，成本较低、安全性比较高，整体的性价比比较好，在使用的过程中开放性比较好。(a)乐高机器人(b)BIOLOID机器人教育机器人9.3.3教育机器人219.3服务机器人教育机器人应用外国的学者运用语音识别、口语理解、会话管理、情感表达等技术设计了Mero机器人和EngKey口语教育机器人并投入使用。229.4特种机器人特种机器人(specialrobot)是指应用于专业领域，一般由经过专门培训的人员操作或使用的，辅助或代替人执行任务的机器人。具有灵活性、机动性，可代替人完成重复、繁琐或危险的劳动，已广泛应用于消防、军用、海洋探索等领域。239.4特种机器人9.4.1水下机器人水下机器人(underwaterrobot)是工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器。主要于在海上救援、石油开发、地貌勘察、科研、水产养殖、水下船体检修清洁、潜水娱乐、城市管道检测等领域。奋斗者号载人潜水器

249.4特种机器人水下机器人根据不同的特征，可分为：浮游式水下机器人、步行式水下机器人、移动式水下机器人。(a)浮游式水下机器人

(b)步行式水下机器人

(c)移动式水下机器人259.4特种机器人9.4.2空间机器人空间机器人是指能在宇宙空间作业的机器人，近年来随着智能机器人的发展与研究，其已成为新的研究领域，是空间开发的重要组成部分。主要任务：(1)先驱勘探；(2)能量补给；(3)功能服务；(4)科学实验。特点：体积比较小；重量比较轻；抗干扰能力比较强；智能程度比较高；功能全；耗能低；工作寿命长；可靠性高。269.4特种机器人空间机器人按用途可以分为：舱内/外服务机器人、星球探测机器人、自由飞行机器人。(a)航天飞机遥操作臂(b)“海盗号”火星探测器(c)“轨道快车”项目279.4特种机器人9.4.3军用机器人军用机器人是一种用于完成以往由人员承担的军事任务的自主式、半自主式或人工遥控的机械电子装置。目标：完成预定的技术或战略任务(a)地面军用机器人

(b)核潜艇(c)军用微型无人机289.4特种机器人9.4.4消防机器人消防机器人作为特种机器人的一种，广泛的应用于消防救援当中。作用：代替消防