第四章_工业机器人(2新).ppt

机械制造装备设计文章资源:工业机器人 工业机器人的设计( (一一) )机器人的定义机器人的定义?机器人是二十世纪出现的新名词,可以广义地把机器人理解为模仿人的机器。随着机器人的发展,其模仿人的能力逐步在提高。?工业机器人是用于生产的机器人。本世纪 20年代出现了一种附属在自动机、自动线上,代替人传递和装卸工件的机械手。 40年代出现了由作业者直接控制的半自动化操作机, 60年代出现了可以自动控制的实现多种操作的工业机器人。?工业机器人发展非常迅速,模仿人的能力越来越强, 已经开始出现具有学习和推理能力的智能机器人。 工业机器人及工作原理?从模仿能力意义上来看,也可以把机械手、操作机和工业机器人统称为“工业机器人”。?目前世界各国对机器人还没有一个统一的定义。?我国国家标准 GB/T12643 —90将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机,能搬运材料、工件或操持工具,用以完成各种作业”。?将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”( (二二) ) 工业机器人的基本工作原理工业机器人的基本工作原理?基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动,自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。?1)二者的末端执行器都有位姿变化要求,如机床在加工过程中,刀具相对工件有位姿变化要求,机器人的手部在作业过程中相对机座也有位姿变化要求; ?2)二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。?3)机床以按直角坐标形式运动为主,而机器人以按关节形式运动为主; ?4)机床对刚度、精度要求很高,其灵活性相对较低; 而机器人对灵活性要求很高,其刚度、精度相对较低。 工业机器人的构成(1) 操作机?操作机是机器人的机械本体,也可称为主机?通常由末端执行器及机座组成。?操作机具有和人手臂相似的动作功能,其运动功能与机床一样, 一般也是由各个运动单元串联组成。(2) 驱动单元由驱动装置(如电动机、液压或气压装置)、减速器和内部检测元件等组成,为操作机各运动部件提供动力和运动。(3) 控制装置?由检测和控制两部分组成,用来控制驱动单元,检测其运动参数并进行反馈。??一般由执行机构、控制系统、驱动系统三部分组成: ?⑴执行机构?执行机构是一种具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或执行其他操作的机械装置,通常包括机座、手臂、手腕和末端执行器。?①末端执行器末端执行器(或称手部)是机器人直接执行工作的装置,可安装夹持器、工具、传感器等。夹持器可分为机械夹紧、真空抽吸、液压夹紧、磁力吸附等。?②手腕手腕是联接手臂与末端执行器的部件,用以调整末端执行器的方位和姿态。?③手臂手臂是支承手腕与末端执行器的部件。它由动力关节和连杆组成,用来改变末端执行器的空间位置。?④机座机座是工业机器人的基础部件,并承受相应的载荷,机座分为固定式和移动式。?⑵控制系统?控制系统用来控制工业机器人按规定要求动作。可分为开环控制系统和闭环控制系统。大多数工业机器人采用计算机控制,这类控制系统分为决策级、策略级和执行级三级:决策级的功能是识别环境、建立模型、将作业任务分解为基本动作序列;策略级将基本动作变为关节坐标协调变化的规律,分配给各关节的伺服系统;执行级给出各关节伺服系统的具体指令。?⑶驱动系统?驱动系统是按照控制系统发出的控制指令将信号放大, 驱动执行机构运动的传动装置。?除此之外,机器人可以配置多种传感器(如位置、力、触角、视觉等传感器),用以检测其运动位置和工作状态。 工业机器人的分类 1. (1) 关节型机器人(图a) ?所谓关节就是运动副,由于关节型机器人的动作类似人的关节动作,故将其运动副称为关节。?一般的关节指回转运动副,但关节型机器人中有时也包含有移动运动副, 为了方便,可统称为关节,包括回转运动关节和直线运动关节。?关节型机器人的特点是灵活性好,工作空间范围大(同样占地面积情况下), 但刚度和精度较低。?(2) 球坐标型机器人(图 b)?又称极坐标型,按球坐标形式动作(运动)。?其特点是灵活性好,工作空间范围大,但刚度、精度较差。?(3) 圆柱坐标型机器人(图c) ?按圆柱坐标形式动作。?其特点是灵活性较好, 工作空间范围较大,刚度、精度较好。?(4) 直角坐标型机器人(图 d) ?与机床相似,按直角坐标形式动作。?刚度和精度高,但灵活性差,工作空间范围小。