工業(yè)機(jī)器人的基本組成及技術(shù)參數(shù).PPT

1、121.4 1.4 工業(yè)機(jī)器人的基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的基本組成及技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的組成機(jī)器人的組成機(jī)器人的組成部分機(jī)器人的組成部分機(jī)械部分傳感部分控制部分機(jī)器人的組成系統(tǒng)機(jī)器人的組成系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)控制系統(tǒng)3機(jī)器人系統(tǒng)組成人機(jī)交互系統(tǒng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)5概念：概念：要使機(jī)器人運(yùn)行起來(lái), 需給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安置傳動(dòng)裝置1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用：提供機(jī)器人各部位、各關(guān)節(jié)動(dòng)作的原動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是液壓傳動(dòng)、 氣

2、動(dòng)傳動(dòng)、電動(dòng)傳動(dòng), 或者把它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅(qū)動(dòng)或者是通過(guò)同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動(dòng)。678驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)9機(jī)身部分機(jī)身部分手臂部分手臂部分末端操作器末端操作器關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)10驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)113、感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。對(duì)于一

3、些特殊的信息, 傳感器比人類(lèi)的感受系統(tǒng)更有效。12驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)131、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。2、工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元如加工制造單元、 焊接單元、裝配單元等。也可以是多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備、多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。4、機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)14驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)155、人機(jī)交互系統(tǒng) 人機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置。 該系統(tǒng)歸納起來(lái)分為兩

4、大類(lèi): 指令給定裝置和信息顯示裝置。16驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)176、控制系統(tǒng) 是根據(jù)程序和反饋信息控制機(jī)器人動(dòng)作的中心。分為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。18 機(jī)器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)；示教也稱(chēng)導(dǎo)引，即由用機(jī)器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)；示教也稱(chēng)導(dǎo)引，即由用戶導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍，機(jī)器人在導(dǎo)引過(guò)程戶導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍，機(jī)器人在導(dǎo)引過(guò)程中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)工藝參數(shù)中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)工藝參數(shù)等，并自動(dòng)生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只等，并自動(dòng)

5、生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只需給機(jī)器人一個(gè)啟動(dòng)命令，機(jī)器人將精確地按示教動(dòng)作，一步步需給機(jī)器人一個(gè)啟動(dòng)命令，機(jī)器人將精確地按示教動(dòng)作，一步步完成全部操作；完成全部操作；1920 冗余自由度機(jī)器人 利用冗余自由度可以增利用冗余自由度可以增加機(jī)器人的靈活性、躲避障加機(jī)器人的靈活性、躲避障礙物和改善動(dòng)力性能。人礙物和改善動(dòng)力性能。人的手臂的手臂(大臂、小臂、大臂、小臂、 手腕手腕)共有七個(gè)自由度共有七個(gè)自由度, 所以工所以工作起來(lái)很靈巧作起來(lái)很靈巧,手部可回手部可回避障礙而從不同方向到達(dá)避障礙而從不同方向到達(dá)同一個(gè)目的點(diǎn)。同一個(gè)目的點(diǎn)。 21定位精度（定位精度（Positionin

6、g accuracy）：）：指指機(jī)器人末端參考點(diǎn)實(shí)際到達(dá)的位置與機(jī)器人末端參考點(diǎn)實(shí)際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。重復(fù)性（重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度）或重復(fù)精度：在相同的位置指令在相同的位置指令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。集程度，即重復(fù)度。oo223工作范圍工作范圍:工作空間（工作空間（Working space）：）：機(jī)器人機(jī)器人手腕參考點(diǎn)或末端操作器安裝點(diǎn)（不手腕參考點(diǎn)或末端操作器安裝點(diǎn)（不包括末端操作器）所

7、能到達(dá)的所有空包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。所能到達(dá)的區(qū)域。234工作速度：工作速度： 指機(jī)器人各個(gè)方向的移動(dòng)速度或轉(zhuǎn)動(dòng)速度。這些速度可以相同，可以不同不同。245承載能力：承載能力： 表表1.3 PUMA 562機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù) 圖 1.17 PUMA 562工業(yè)機(jī)器人 25261.4.3 工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)1. 直角坐標(biāo)笛卡兒坐標(biāo)臺(tái)架型直角坐標(biāo)笛卡兒坐標(biāo)臺(tái)架型(3P)優(yōu)點(diǎn)：很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，容易達(dá)到高精度。缺點(diǎn)：妨礙工作, 且占地面積大, 運(yùn)動(dòng)速度低, 密封性不好

8、。直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間示意圖 272. 圓柱坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型(R2P) 優(yōu)點(diǎn)：且計(jì)算簡(jiǎn)單; 直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng),可輸出較大的動(dòng)力; 能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。 缺點(diǎn)：它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制, 不能到達(dá)近立柱或近地面的空間; 直線驅(qū)動(dòng)部分難以密封、防塵; 后臂工作時(shí), 手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。283. 球坐標(biāo)型球坐標(biāo)型(2RP) 特點(diǎn)：中心支架附近的工作范圍大,兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封, 覆蓋工作空間較大。 但該坐標(biāo)復(fù)雜, 難于控制, 且直線驅(qū)動(dòng)裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問(wèn)題。294. 關(guān)節(jié)坐標(biāo)型關(guān)節(jié)坐標(biāo)型/擬人型擬人型(3R)關(guān)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的, 類(lèi)似于人的

9、手臂,工業(yè)機(jī)器人中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。它的工作范圍較為復(fù)雜。關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人305. 平面關(guān)節(jié)型平面關(guān)節(jié)型SCARA機(jī)器人常用于裝配作業(yè), 最顯著的特點(diǎn)是它們?cè)趚-y平面上的運(yùn)動(dòng)具有較大的柔性, 而沿z軸具有很強(qiáng)的剛性, 所以, 它具有選擇性的柔性。這種機(jī)器人在裝配作業(yè)中獲得了較好的應(yīng)用。平面關(guān)節(jié)機(jī)器人的工作空間 31小結(jié)小結(jié)工業(yè)機(jī)器人的幾種坐標(biāo)形式關(guān)節(jié)坐標(biāo)型平面關(guān)節(jié)型32 結(jié)構(gòu)形式 直角坐標(biāo)式雕刻、搬運(yùn)、裝配 關(guān)節(jié)坐標(biāo)式噴涂、焊接 平面關(guān)節(jié)式搬運(yùn)、裝配 圓柱坐標(biāo)式專(zhuān)用搬運(yùn) 球坐標(biāo)式專(zhuān)用 不常用33工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用舉例APP1-COBRA800搬運(yùn)APP4-SAM1搬運(yùn)APP2-ASS

10、EMBLY-ABSBRC裝配APP6-MS裝配APP3-IMPULSE視覺(jué)搬運(yùn)APP5-DISPNSEM涂膠ONRLEG_HOPPINGTWOLEG_HOPPING34注意：注意：不同的書(shū)上，運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)表示可能不一樣。不同的書(shū)上，運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)表示可能不一樣。（a）表示手指（末端執(zhí)行器）；）表示手指（末端執(zhí)行器）；（b）表示垂直、升降運(yùn)動(dòng)；）表示垂直、升降運(yùn)動(dòng)；（c）表示水平伸縮運(yùn)動(dòng)；）表示水平伸縮運(yùn)動(dòng)；（d）表示回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；）表示回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；（e）表示俯仰運(yùn)動(dòng)。）表示俯仰運(yùn)動(dòng)。附：工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)附：工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)35直角坐標(biāo)式直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式球坐標(biāo)式3612345612345637關(guān)節(jié)坐標(biāo)式關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（a）直接驅(qū)動(dòng)型）直接驅(qū)動(dòng)型（b）平行連桿型）平行連桿型（c）偏置型）偏置型（d）平面型）平面型38習(xí)習(xí) 題題 1. 簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人的定義。 2. 簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用場(chǎng)合。 這些場(chǎng)合有什么特點(diǎn)？3. 說(shuō)明工業(yè)機(jī)器人的基本組成及各部分之間的關(guān)系。 4. 簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人各參數(shù)的定義: 自由度、 重復(fù)定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。5.