工業(yè)機(jī)器人介紹和應(yīng)用學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1工業(yè)機(jī)器人介紹工業(yè)機(jī)器人介紹(jisho)和應(yīng)用和應(yīng)用第一頁，共112頁。第1頁/共111頁第二頁，共112頁。第2頁/共111頁第三頁，共112頁。第3頁/共111頁第四頁，共112頁。第4頁/共111頁第五頁，共112頁。第5頁/共111頁第六頁，共112頁。第6頁/共111頁第七頁，共112頁。第7頁/共111頁第八頁，共112頁。第8頁/共111頁第九頁，共112頁。柱坐標(biāo)系機(jī)器人柱坐標(biāo)系機(jī)器人zRr1、手臂可伸縮（沿r方向）；2、滑動(dòng)架（托板）可沿柱上下移動(dòng)（z軸方向）；3、水平臂和滑動(dòng)架組合件可作為基座上的一個(gè)整體而旋轉(zhuǎn)（繞z軸）。一般旋轉(zhuǎn)不允許旋轉(zhuǎn)360，因?yàn)橛幸簤?，電?/p>

2、或氣動(dòng)聯(lián)結(jié)機(jī)構(gòu)或連線造成(zo chn)的約束。2、工業(yè)機(jī)器人的分類根據(jù)機(jī)械(jxi)結(jié)構(gòu)（坐標(biāo)形式）分類2.1 串聯(lián)機(jī)器人 柱坐標(biāo)(zubio)機(jī)器人 球坐標(biāo)(zubio)機(jī)器人 關(guān)節(jié)機(jī)器人 笛卡爾坐標(biāo)(zubio)機(jī)器人2.2 并聯(lián)機(jī)器人第9頁/共111頁第十頁，共112頁。第10頁/共111頁第十一頁，共112頁。第11頁/共111頁第十二頁，共112頁。第12頁/共111頁第十三頁，共112頁。B 平行四邊形球狀用多重閉合的平行四邊形的連桿機(jī)構(gòu)代替(dit)單一的剛性構(gòu)件的上臂。優(yōu)點(diǎn)(yudin)： 允許(ynx)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器位置靠近機(jī)器人的基座或裝在機(jī)器人的基座上，這就意味著它們不是裝

3、在前臂或上臂之內(nèi)或之上，從而使臂的慣性機(jī)重量大為減少，結(jié)果是采用同樣大小的執(zhí)行器時(shí)它們所具有的承載能力就比球體關(guān)節(jié)的機(jī)器人要大； 機(jī)械剛度比其它大多數(shù)機(jī)械手大。缺點(diǎn)：工作范圍受到的限制較大。2、工業(yè)機(jī)器人的分類第13頁/共111頁第十四頁，共112頁。第14頁/共111頁第十五頁，共112頁。運(yùn)動(dòng)學(xué)鏈系代替(dit)純圓柱狀機(jī)器人中的單一軸部件。這種機(jī)器人有精密且快速的優(yōu)點(diǎn)，但一般垂直作用范圍有限（Z方向），通常Z軸運(yùn)動(dòng)(yndng)用一簡單的氣缸或步進(jìn)電機(jī)控制，而其它軸則采用(ciyng)較精巧的電氣執(zhí)行器（如伺服電機(jī)）。zr1r2r3腕的橫滾2、工業(yè)機(jī)器人的分類C 圓柱狀圓柱狀關(guān)節(jié)機(jī)器人也

4、稱為SCARA機(jī)器人，這種結(jié)構(gòu)用多重鉸接開放第15頁/共111頁第十六頁，共112頁。第16頁/共111頁第十七頁，共112頁。第17頁/共111頁第十八頁，共112頁。A 懸臂笛卡爾式 從支撐架伸出的長度有限(yuxin)，剛性差，但其工作空間所受約束較其它機(jī)器人所受的約束少，故重復(fù)性和精度高； 其坐標(biāo)更近乎自然狀態(tài)，故編程容易； 但有些運(yùn)動(dòng)形式，由于(yuy)需要大量計(jì)算，此結(jié)構(gòu)可能較難完成，如方向與任何軸都不平行的直線軌跡。xz腕的俯仰(fyng)腕的偏擺腕的偏擺腕的橫滾腕的橫滾2、工業(yè)機(jī)器人的分類 柱坐標(biāo)機(jī)器人 球坐標(biāo)機(jī)器人 關(guān)節(jié)機(jī)器人 笛卡爾坐標(biāo)機(jī)器人y第18頁/共111頁第十九頁，

5、共112頁。第19頁/共111頁第二十頁，共112頁。第20頁/共111頁第二十一頁，共112頁。第21頁/共111頁第二十二頁，共112頁。第22頁/共111頁第二十三頁，共112頁。第23頁/共111頁第二十四頁，共112頁。第24頁/共111頁第二十五頁，共112頁。第25頁/共111頁第二十六頁，共112頁。第26頁/共111頁第二十七頁，共112頁。第27頁/共111頁第二十八頁，共112頁。第28頁/共111頁第二十九頁，共112頁。第29頁/共111頁第三十頁，共112頁。第30頁/共111頁第三十一頁，共112頁。第31頁/共111頁第三十二頁，共112頁。第32頁/共111頁

6、第三十三頁，共112頁。第33頁/共111頁第三十四頁，共112頁。第34頁/共111頁第三十五頁，共112頁。第35頁/共111頁第三十六頁，共112頁。第36頁/共111頁第三十七頁，共112頁。端操作(cozu)器）的開合自由度。C23123145要定位的旋轉(zhuǎn)(xunzhun)鉆頭要定位(dngwi)的球體(b)(a)冗余度機(jī)器人：從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看，在完成某一特定作業(yè)時(shí)具有多余自由度的機(jī)器人，就叫做冗余自由度機(jī)器人，亦可簡稱冗余度機(jī)器人。3、工業(yè)機(jī)器人的組成和性能參數(shù)3.2 工業(yè)機(jī)器人的性能參數(shù)A 自由度自由度英文名稱為Degree of freedom，縮寫為DOF。機(jī)器人自由度是指機(jī)

7、器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括手爪（末第37頁/共111頁第三十八頁，共112頁。第38頁/共111頁第三十九頁，共112頁。第39頁/共111頁第四十頁，共112頁。 定位精度是指機(jī)器(j q)人手部實(shí)際到達(dá)位機(jī)器人重復(fù)(chngf)定位其手部至同一目標(biāo)位置的能力，可以(ky)用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度，即重復(fù)度，置與目標(biāo)位置之間的差異。A 重復(fù)定位精度是指hhBhBOOB(b)(c)(d)（a）重復(fù)定位精度的測(cè)定；（b）合理定位精度，良好重復(fù)定位精度；（c）良好定位精度，很差重復(fù)定位精度；（d）很差定位精度，良好重復(fù)定位精度3、工業(yè)機(jī)器人的組成和性能參

8、數(shù)3.2 工業(yè)機(jī)器人的性能參數(shù)B 定位精度/重復(fù)定位精度第40頁/共111頁第四十一頁，共112頁。第41頁/共111頁第四十二頁，共112頁。第42頁/共111頁第四十三頁，共112頁。第43頁/共111頁第四十四頁，共112頁。第44頁/共111頁第四十五頁，共112頁。第45頁/共111頁第四十六頁，共112頁。第46頁/共111頁第四十七頁，共112頁。第47頁/共111頁第四十八頁，共112頁。第48頁/共111頁第四十九頁，共112頁。第49頁/共111頁第五十頁，共112頁。2375簧片夾爪線圈(xinqun)D(b)(c)43216(a)彈性力手爪(shu zho)指連桿圓弧平

9、動(dòng)(pngdng)式手爪4、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)A 夾鉗式取料手R導(dǎo)軌十字頭中間連桿指尖點(diǎn)平行連桿齒輪齒條擺動(dòng)式手爪105第50頁/共111頁第五十一頁，共112頁。 氣吸附式取料手是利用吸盤內(nèi)的壓力和大氣壓之間的壓力差而工作(gngzu)的。 按形成壓力差的方法，可分為真空吸附、氣流負(fù)壓氣吸、擠壓排氣負(fù)壓氣吸式幾種。5643211-橡膠吸盤；2-固定環(huán)；3-墊片4-支承桿；5-螺母；6-基板4、工業(yè)(gngy)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)B 吸附吸附(xf)式取料手式取料手氣吸附氣吸附(xf)第51頁/共111頁第五十二頁，共112頁。電后產(chǎn)生的電磁吸力取料，因此只能對(duì)鐵磁物體起作用，另外，對(duì)某些不允許有剩磁的

10、零件要禁止使用，所以，磁吸附(xf)取料手的使用有一定的局限性。FSNNS123IO123（a）（b）1-線圈(xinqun)；2-鐵心；-銜鐵電磁鐵工作原理磁吸附(xf)4、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)磁吸附式取料手是利用電磁鐵通第52頁/共111頁第五十三頁，共112頁。第53頁/共111頁第五十四頁，共112頁。第54頁/共111頁第五十五頁，共112頁。第55頁/共111頁第五十六頁，共112頁。（b）棱柱(lngzh)形(a)(b)（a）棱錐(lngzhu)型多工位末端操作(cozu)器換接裝置4、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)多工位換接裝置有棱錐型和棱柱型兩種形式。 棱錐型換接裝置可保證手爪軸線和手腕軸線一

11、致，受力較合理，但其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜； 棱柱型換接器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為簡單，但其手爪軸線和手腕軸線不能保持一致，受力不良。第56頁/共111頁第五十七頁，共112頁。腕爪手1腕手腕是連接末端執(zhí)行器和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨(dú)立的自由度，以使機(jī)器人末端執(zhí)行器適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)作要求。（1）臂轉(zhuǎn) 繞小臂軸線方向(fngxing)的旋轉(zhuǎn)稱臂轉(zhuǎn)。（2）腕擺 使末端執(zhí)行器相對(duì)于手臂進(jìn)行的擺動(dòng)稱腕擺。（3）手轉(zhuǎn) 使末端執(zhí)行器（手部）繞自身軸線方向(fngxing)的旋轉(zhuǎn)稱手轉(zhuǎn)。4、工業(yè)(gngy)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)4.2 機(jī)器人手腕Zw第57頁/共111頁第五十八頁，共112頁。機(jī)座的立柱實(shí)現(xiàn)

12、的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂不僅僅承受被抓取工件的重量，而且承受末端執(zhí)行(zhxng)器、手腕和手臂自身的重量。(a)(b)(c)(d)（a）、（b）單臂式 （c） 雙臂式 （d）懸掛式手臂(shu b)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)(jigu)4.3 機(jī)器人手臂一般機(jī)器人的手臂有3個(gè)自由度，即手臂的伸縮，左右回轉(zhuǎn)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。手臂回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過第58頁/共111頁第五十九頁，共112頁。機(jī)座直接聯(lián)接在地面基礎(chǔ)上，也可固定(gdng)在機(jī)身上。4、工業(yè)(gngy)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)4.4 機(jī)器人機(jī)座機(jī)器人機(jī)座(j zu)固定式機(jī)器人第59頁/共111頁第六十頁，共112頁。

13、第60頁/共111頁第六十一頁，共112頁。第61頁/共111頁第六十二頁，共112頁。第62頁/共111頁第六十三頁，共112頁。第63頁/共111頁第六十四頁，共112頁。第64頁/共111頁第六十五頁，共112頁。第65頁/共111頁第六十六頁，共112頁。又稱CP控制，其特點(diǎn)是連續(xù)(linx)地控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中的位姿，要求其嚴(yán)格(yng)按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度要求內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成作業(yè)(zuy)任務(wù)。23411245（a）點(diǎn)位控制（b）連續(xù)軌跡控制5、工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)點(diǎn)位控制 又稱PTP控制，其特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)

14、行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿。 控制時(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（包括移動(dòng)的路徑和運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)）則不作任何規(guī)定。連續(xù)軌跡控制方式3第66頁/共111頁第六十七頁，共112頁。第67頁/共111頁第六十八頁，共112頁。第68頁/共111頁第六十九頁，共112頁。第69頁/共111頁第七十頁，共112頁。第70頁/共111頁第七十一頁，共112頁。第71頁/共111頁第七十二頁，共112頁。第72頁/共111頁第七十三頁，共112頁。第73頁/共111頁第七十四頁，共112頁。第74頁/共111頁第七十五頁，共112頁。第75頁/共11

15、1頁第七十六頁，共112頁。第76頁/共111頁第七十七頁，共112頁。第77頁/共111頁第七十八頁，共112頁。第78頁/共111頁第七十九頁，共112頁。第79頁/共111頁第八十頁，共112頁。第80頁/共111頁第八十一頁，共112頁。第81頁/共111頁第八十二頁，共112頁。第82頁/共111頁第八十三頁，共112頁。第83頁/共111頁第八十四頁，共112頁。第84頁/共111頁第八十五頁，共112頁。第85頁/共111頁第八十六頁，共112頁。第86頁/共111頁第八十七頁，共112頁。第87頁/共111頁第八十八頁，共112頁。第88頁/共111頁第八十九頁，共112頁。第89頁/共111頁第九十頁，共112頁。第90頁/共111頁第九十一頁，共112頁。第91頁/共111頁第九十二頁，共112頁。第92頁/共111頁第九十三頁，共112頁。第93頁/共111頁第九十四頁，共112頁。第94頁/共111頁第九十五頁，共112頁。第95頁/共111頁第九十六頁，共112頁。第96頁/共111頁第九十七頁，共112頁。第97頁/共111頁第九十八頁，共112頁。第98頁/共111頁第九十九頁，共112頁。第99頁/共111頁第一百頁，共112頁。第100頁/共111頁第一百零一頁，共112頁。第101頁/共111頁第一百零二頁，共112頁。第102頁/共111