优点：系统灵活性好，控制系统的危险性降低，采用多处理器的分散控制，有利于系统功能的并行执行，提高系统的处理效率，缩短响应时间。
分布式机器人控制器结构
2.1.3 示教器
亦称示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成。可由操作者手持移动。它是机器人的人机交互接口，机器人的所有操作基本上都是通过它来完成的。示教器实质上就是一个专用的智能终端。
示教时的数据流关系
2.2 工业机器人的技术指标
机器人的技术指标反映机器人的适用范围和工作性能。一般都有： 自由度、工作空间、额定负载、最大工作度速和 工作精度 等。
自由度:物体能够对坐标系进行独立运动的数目，末端执行器的动作不包括在内。通常作
为机器人的技术指标，反映机器人动作的灵活性，可用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示，目前，焊接和涂装作业机器人多为 6 或 7 自由度，而搬运、码垛和装配机器人多为 4~6 自由度。
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额定负载:也称持重。正常操作条件下，作用于机器人手腕末端，不会使机器人性能降低的最大载荷，目前，使用的工业机器人负载范围可从 0.5kg 直至 800kg 。 工作精度:机器人的工作精度主要指定位精度和重复定位精度。定位精度（也称绝对精度）是指机器人末端执行器实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度（简称重复精度）是指机器人重复定位其末端执行器于同一目标位置的能力，目前，工业机器人的重复精度可达± 0.01~ ± 0.5mm 。依据作业任务和末端持重不同，机器人重复精度亦不同。
工业机器人典型行业应用的工作精度 重复定位精度作业任务 额定负载（ kg ） （ mm ） 5~200 搬运 ± 0.2~ ± 0.5 50~800 码垛 ± 0.5 50~350 点焊 ± 0.2~ ± 0.3 3~20 弧焊 ± 0.08~ ± 0.1 5~20 喷涂 ± 0.2~ ± 0.5 2~5 ± 0.02~ ± 0.03 装配 6~10 ± 0.06~ ± 0.08 10~20 ± 0.06~ ± 0.1 工作空间 也称工作范围、工作行程。工业机器人执行任务时，其手腕参考点所能掠过的
空间，常用图形表示。目前，单体工业机器人本体的工作范围可达 3.5 m 左右。 最大工作速度 在各轴联动情况下，机器人手腕中心所能达到的最大线速度。这在生产中
是影响生产效率的重要指标。
a)垂直串联多关节机器 MOTOMAN MH3F b)水平串联多关节机器人 MOTOMAN
MPP3S
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c) 并联多关节机器人 MOTOMAN
MYS650L
不同本体结构 YASKAWA 机器人工作范围
2.3 工业机器人的运动控制 2.3.1 机器人运动学问题
工业机器人操作机可看作是一个开链式多连杆机构 ，始 端连杆就是机器人的基座 ， 末端连杆与工具相连 ， 相邻连杆之间用一个关节（轴）连接在一起 。 对于一个 6 自由度工业机器人，它由 6 个连杆和 6 个关节（轴）组成。编号时，基座称
为连杆 0 ，不包含在这 6 个连杆内，连杆 1 与基座由关节 1 相连，连杆 2 通过关节 2 与连杆 1 相连，依此类推。
a) 实物图 b) 机构简图
工业机器人操作机
(1) 运动学正问题 对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相对于参考坐标系的位姿，称之为正向运动学 （运动学正解或 Where 问题）， 机器人示教时，机器人控制器即逐点进行运动学正解运算。
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(2) 运动学逆问题 对给定的机器人操作机，已知末端执行器在参考坐标系中的初始位姿和目标（期望）位姿，求各关节角矢量，称之为逆向运动学 （运动学逆解或 How 问题）， 机器人再现时，机器人控制器即逐点进行运动学逆解运算，并将矢量分解到操作机各关节。
运动学正问题（示教） 运动学逆问题（再现）
2.3.2 机器人的点位运动和连续路径运动
(1) 点位运动（ Point to Point, PTP ） PTP 运动只关心机器人末端执行器运动的起点和目标点位姿，不关心这两点之间的运动轨迹。
(2) 连续路径运动（ Continuous Path, CP ） CP 运动不仅关心机器人末端执行器达到目标
点的精度，而且必须保证机器人能沿所期望的轨迹在一定精度范围内重复运动。
工业机器人 PTP 运动和 CP 运动
机器人 CP 运动的实现是以点到点运动为基础，通过在相邻两点之间采用满足精度要求的直线或圆弧轨迹插补运算即可实现轨迹的连续化。 机器人再现时主控制器（上位机从）存储器中逐点取出各示教点空间位姿坐标值，通过对其进行直线或圆弧或插补运算，生成相应路径规划，然后把各插补点的位姿坐标值通过运动学逆解运算转换成关节角度值，分送机器人各关节或关节控制器（下位机）。
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2.3.3 机器人的位置控制
实现机器人的 位置控制 是工业机器人的基本控制任务。关节控制器（下位机）是执行计算机，负责伺服电机的闭环控制及实现所有关节的动作协调。
工业机器人的位置控制
扩展与提高
运动控制电机及驱动
机器人的核心技术是运动控制技术，目前工业机器人采用的电气驱动主要有 步进电动机和伺服电动机 两类。 1 ．步进电动机系统
步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制精密驱动元件 ，分为 反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机 三种，其中混合式步进电机的应用最为广泛，是一种精度高、控制简单、成本低廉的驱动方案。
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工业机器人技术及应用（教案）2-工业机器人的机械结构和运动控制
