工業(yè)機器人的基本組成及技術(shù)參數(shù).PPT

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

2、動傳動、電動傳動, 或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅(qū)動或者是通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機械傳動機構(gòu)進行間接驅(qū)動。678驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)機器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)機器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)9機身部分機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)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)機器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)機器人環(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器人的機動性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。對于一

3、些特殊的信息, 傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。12驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)機器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)機器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)131、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實現(xiàn)工業(yè)機器人與外部環(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)機器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元如加工制造單元、 焊接單元、裝配單元等。也可以是多臺機器人、多臺機床或設(shè)備、多個零件存儲裝置等集成為一個去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。4、機器人環(huán)境交互系統(tǒng)14驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)機器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)機器人環(huán)境交互系統(tǒng)感受系統(tǒng)155、人機交互系統(tǒng) 人機交互系統(tǒng)是使操作人員參與機器人控制并與機器人進行聯(lián)系的裝置。 該系統(tǒng)歸納起來分為兩

4、大類: 指令給定裝置和信息顯示裝置。16驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)機器人系統(tǒng)組成分析控制系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)機器人環(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器人動作的中心。分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。18 機器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)；示教也稱導(dǎo)引，即由用機器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)；示教也稱導(dǎo)引，即由用戶導(dǎo)引機器人，一步步按實際任務(wù)操作一遍，機器人在導(dǎo)引過程戶導(dǎo)引機器人，一步步按實際任務(wù)操作一遍，機器人在導(dǎo)引過程中自動記憶示教的每個動作的位置、姿態(tài)、運動參數(shù)工藝參數(shù)中自動記憶示教的每個動作的位置、姿態(tài)、運動參數(shù)工藝參數(shù)等，并自動生成一個連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只等，并自動

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

6、g accuracy）：）：指指機器人末端參考點實際到達的位置與機器人末端參考點實際到達的位置與所需要到達的理想位置之間的差距。所需要到達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，機器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的下，機器人連續(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）：）：機器人機器人手腕參考點或末端操作器安裝點（不手腕參考點或末端操作器安裝點（不包括末端操作器）所

7、能到達的所有空包括末端操作器）所能到達的所有空間區(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的區(qū)域。所能到達的區(qū)域。234工作速度：工作速度： 指機器人各個方向的移動速度或轉(zhuǎn)動速度。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機器人的主要技術(shù)參數(shù)機器人的主要技術(shù)參數(shù) 圖 1.17 PUMA 562工業(yè)機器人 25261.4.3 工業(yè)機器人的坐標(biāo)工業(yè)機器人的坐標(biāo)1. 直角坐標(biāo)笛卡兒坐標(biāo)臺架型直角坐標(biāo)笛卡兒坐標(biāo)臺架型(3P)優(yōu)點：很容易通過計算機控制實現(xiàn)，容易達到高精度。缺點：妨礙工作, 且占地面積大, 運動速度低, 密封性不好

8、。直角坐標(biāo)機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：且計算簡單; 直線部分可采用液壓驅(qū)動,可輸出較大的動力; 能夠伸入型腔式機器內(nèi)部。 缺點：它的手臂可以到達的空間受到限制, 不能到達近立柱或近地面的空間; 直線驅(qū)動部分難以密封、防塵; 后臂工作時, 手臂后端會碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。283. 球坐標(biāo)型球坐標(biāo)型(2RP) 特點：中心支架附近的工作范圍大,兩個轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置容易密封, 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)動裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問題。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)機器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的, 類似于人的

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

10、EMBLY-ABSBRC裝配APP6-MS裝配APP3-IMPULSE視覺搬運APP5-DISPNSEM涂膠ONRLEG_HOPPINGTWOLEG_HOPPING34注意：注意：不同的書上，運動簡圖的符號表示可能不一樣。不同的書上，運動簡圖的符號表示可能不一樣。（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、升降運動；）表示垂直、升降運動；（c）表示水平伸縮運動；）表示水平伸縮運動；（d）表示回轉(zhuǎn)運動；）表示回轉(zhuǎn)運動；（e）表示俯仰運動。）表示俯仰運動。附：工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)附：工業(yè)機器人的結(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)動型）直接驅(qū)動型（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. 簡述工業(yè)機器人的定義。 2. 簡述工業(yè)機器人的主要應(yīng)用場合。 這些場合有什么特點？3. 說明工業(yè)機器人的基本組成及各部分之間的關(guān)系。 4. 簡述工業(yè)機器人各參數(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.