工業(yè)機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試(ABB)課件第1篇

1、工業(yè)機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試（ABB）工業(yè)機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試（ABB） 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算器、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)。它一般由機(jī)械本體、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成,是一種綜合了人和機(jī)器特長、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化裝置。它既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力,又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力,可以用來完成人類無法完成的任務(wù),其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算器、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)1939年,美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。1942年,美

2、國科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。1954年,美國電子學(xué)家德沃爾研制出一種類似人手臂的可編程機(jī)械手。1958年,美國物理學(xué)家英格伯格與德沃爾聯(lián)手,于1958年研制出世界上第一臺真正實(shí)用的工業(yè)機(jī)器人,成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠“尤尼梅遜”公司,英格爾伯格因此被稱為工業(yè)機(jī)器人之父。1939年,美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器1962年,美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運(yùn)),成為真正商業(yè)化的機(jī)器人。1965年,約翰霍普金斯大學(xué)研制出“有感覺”的機(jī)器人Beast。1968年,美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey,這是世界上第一臺智能機(jī)器

3、人。1969年,日本早稻田大學(xué)研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機(jī)器人。1997年,IBM公司開發(fā)出來的Deep Blue(深藍(lán))戰(zhàn)勝棋王卡斯帕羅夫,這是機(jī)器人發(fā)展的里程碑。1962年,美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是1980年,日本迅速普及工業(yè)機(jī)器人,這一年被稱為“機(jī)器人元年”。20世紀(jì)末,掀起了特種機(jī)器人的研究熱潮。1997年,機(jī)器人足球世界杯賽橫空出世。1997年7月,自主式機(jī)器人車輛Sojourner(索杰納)登上火星的自主式機(jī)器人車輛。1980年,日本迅速普及工業(yè)機(jī)器人,這一年被稱為“機(jī)器人元年為了避免危險(xiǎn)惡劣的工作環(huán)境導(dǎo)致的工傷事故和職業(yè)病,保護(hù)工人的身心安全,對一些特殊工種

4、、工作量大、環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)性高、人類無法涉足的工作領(lǐng)域都可由工業(yè)機(jī)器人代替。在制造業(yè)中,工業(yè)機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用,如圖0-1和圖0-2所示。圖0-1工業(yè)機(jī)器人為了避免危險(xiǎn)惡劣的工作環(huán)境導(dǎo)致的工傷事故和職業(yè)病,保護(hù)工人的圖0-2裝配機(jī)器人圖0-2裝配機(jī)器人例如,在毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機(jī)械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測及倉庫堆垛等作業(yè)中,機(jī)器人都已逐步取代了人工作業(yè)。隨著工業(yè)機(jī)器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機(jī)器人智能化水平的提高,機(jī)器人的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大,已從汽車制造業(yè)推廣到其他制造業(yè),進(jìn)而推廣到諸如礦山、建筑業(yè)以及電力系統(tǒng)等各種非制造行業(yè)。此外,在國防軍事、醫(yī)療

5、衛(wèi)生、生活服務(wù)等領(lǐng)域,機(jī)器人的應(yīng)用也越來越多,如無人偵察機(jī)(飛行器)、警備機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、家政服務(wù)機(jī)器人等均有應(yīng)用實(shí)例。機(jī)器人正在為提高人類的生活質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。例如,在毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機(jī)械加工、焊接、熱處機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動化裝備,已廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、電子信息、家電、化工等行業(yè),進(jìn)行焊接、裝配、搬運(yùn)、加工、噴涂、碼垛等復(fù)雜作業(yè),如圖0-3和圖0-4所示。據(jù)2016年統(tǒng)計(jì),中國機(jī)器人保有量33.23萬臺,占全球1/4。國際上生產(chǎn)機(jī)器人的主要廠家有:日本的安川電機(jī)、OTC、川崎重工、松下、不二越、日立、法那科;歐洲的CLOOS(德國)、ABB(

6、瑞典)、COMAU(意大利)、IGM(奧地利)、KUKA(德國)等。機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動化裝備,已廣泛應(yīng)用于汽車、摩托圖0-3碼垛機(jī)器人圖0-3碼垛機(jī)器人圖0-4物流機(jī)器人圖0-4物流機(jī)器人全世界投入使用的機(jī)器人數(shù)量近年來快速增加,目前,日本實(shí)際裝配的機(jī)器人總量占世界總量的50%。裝配是日本機(jī)器人的最大應(yīng)用領(lǐng)域,它擁有的機(jī)器人占總數(shù)的42%;焊接是應(yīng)用的第二大領(lǐng)域,占機(jī)器人總數(shù)的19%;注塑是第三大應(yīng)用領(lǐng)域,占機(jī)器人總數(shù)約12%,機(jī)械加工次之為8%。全世界投入使用的機(jī)器人數(shù)量近年來快速增加,目前,日本實(shí)際在汽車工業(yè)的應(yīng)用中,機(jī)器人用于上料/卸料占很大數(shù)量。對于點(diǎn)焊應(yīng)用來說,目前已廣泛

7、采用電驅(qū)動的伺服焊槍,豐田公司已決定將這種技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)來裝備國內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人,可以提高焊接質(zhì)量,在短距離內(nèi)的運(yùn)動時(shí)間也大為縮短。就控制網(wǎng)絡(luò)而言,日本汽車工業(yè)中最普遍的總線是Device-Net,而豐田則采用其自行制訂的ME-Net,日產(chǎn)采用JEMA-Net(日本電機(jī)工業(yè)會網(wǎng))。在日本汽車工業(yè)中是否會實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化,目前還不能確定。另一方面,日本機(jī)器人制造商提出了一種“現(xiàn)實(shí)機(jī)器人仿真”(RRS)兼容軟件接口。因此,目前日本汽車制造商(尤其是對于點(diǎn)焊應(yīng)用)通過諸如RoBCAD、I-Grip等商用仿真軟件,可以做出各種機(jī)器人的動態(tài)仿真。在汽車工業(yè)的應(yīng)用中,機(jī)器人用于上料/卸料占很大數(shù)

8、量。對于點(diǎn)焊美國科學(xué)家近日研制一種球體機(jī)器人,其最大的特點(diǎn)是可以幫助宇航員做各種輔助工作。它身上安裝的傳感器可以探知航天飛行器內(nèi)部的氣體成分、溫度變化和空氣壓力狀況。即使在失重狀態(tài)下,這種機(jī)器人在計(jì)算器的指揮下也能自如地行走和工作,而且能幫助宇航員與地面控制中心聯(lián)絡(luò),把有關(guān)信息輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前,我國已開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人,其中有130多臺/套噴漆機(jī)器人在20余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用,弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線。美國科學(xué)家近日研制一種球體機(jī)器人,其最大的特點(diǎn)是可以幫助宇航沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司為上海匯眾汽車制造有限公司設(shè)計(jì)

9、制造12臺弧焊機(jī)器人組成的焊接生產(chǎn)線,用于為上海汽車工業(yè)公司配套生產(chǎn)桑塔納轎車轉(zhuǎn)向器和減振器以及別克轎車減振器等部件。哈爾濱工業(yè)大學(xué)歷經(jīng)20余年的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究,已開發(fā)管內(nèi)補(bǔ)口噴涂作業(yè)機(jī)器人、激光內(nèi)表面淬火機(jī)器人、管內(nèi)X射線檢測機(jī)器人。這幾種機(jī)器人已分別應(yīng)用于“陜-京”天然氣管線工程X射線檢測、上海浦東國際機(jī)場內(nèi)防腐補(bǔ)口、大慶油田內(nèi)防腐及抽油泵內(nèi)表面處理等重要的管道工程。沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司為上海匯眾汽車制造有限公司設(shè)中國智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下,也取得了顯著的成果。其中6000m水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平,該機(jī)器人在1995年深海試驗(yàn)獲得成功,使

10、中國能夠?qū)Υ笱蠛５走M(jìn)行精確、高效、全覆蓋的觀察、測量、儲存和進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸,并能精確繪制深海礦區(qū)的二維、三維海底地形地貌圖,推動了中國海洋科技的發(fā)展。中國智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下,也取得了 工業(yè)機(jī)器人是汽車生產(chǎn)中非常重要的設(shè)備,各個(gè)部件的生產(chǎn)都需要有工業(yè)機(jī)器人的參與。工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上的工作主要有弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測、碼垛、研磨拋光和激光加工等。圖0-5所示為工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上常見的四類工作。 工業(yè)機(jī)器人是汽車生產(chǎn)中非常重要的設(shè)備,各個(gè)部件的生產(chǎn)都需圖0-5工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用a)搬運(yùn)機(jī)器人b)焊接機(jī)器人c)裝配機(jī)器人d)噴涂機(jī)器人圖0-

11、5工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用下面舉幾個(gè)例子,在車身生產(chǎn)中,有大量壓鑄、焊接、檢測等應(yīng)用,這些目前均由工業(yè)機(jī)器人參與完成,特別是焊接生產(chǎn)線,一條焊接生產(chǎn)線就有大量的工業(yè)機(jī)器人;在汽車內(nèi)飾生產(chǎn)中,汽車內(nèi)飾相當(dāng)多,最主要的則是儀表盤,而儀表盤的制作,則需要表皮弱化機(jī)器人,發(fā)泡機(jī)器人,最后的產(chǎn)品切割機(jī)器人;汽車車身的噴涂,這一塊由于工作量大,危險(xiǎn)性高,逐漸也都由工業(yè)機(jī)器人代替。下面舉幾個(gè)例子,在車身生產(chǎn)中,有大量壓鑄、焊接、檢測等應(yīng)用,1.焊接機(jī)器人在汽車底盤焊接中的應(yīng)用圖0-6焊接機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上1.焊接機(jī)器人在汽車底盤焊接中的應(yīng)用圖0-6焊接機(jī)器人在汽焊接機(jī)器人最適于多品種、高質(zhì)量生產(chǎn)方式

12、,目前已廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè),汽車底盤、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接件均使用了機(jī)器人焊接,尤其在汽車底盤焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,如圖0-6所示。國內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等車型的后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力安全零件,主要構(gòu)件采用沖壓焊接,板厚平均為1.54mm,焊接主要以搭接、角接接頭形式為主,焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高,其質(zhì)量的好壞直接影響轎車的安全性能。應(yīng)用機(jī)器人焊接后,大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量,并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性,降低了勞動強(qiáng)度、改善了勞動環(huán)境。焊接機(jī)器人最適于多品種、高質(zhì)量生產(chǎn)方式,目前已廣泛應(yīng)用于汽

13、車按照焊接機(jī)器人系統(tǒng)在汽車底盤零部件焊接的夾具布局的不同特點(diǎn),以及外部軸等外圍設(shè)施的不同配置,焊接機(jī)器人系統(tǒng)可分為以下幾種形式:滑軌+焊接機(jī)器人的工作站;單(雙)夾具固定式+焊接機(jī)器人工作站;帶變位機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺+焊接機(jī)器人工作站;搬運(yùn)機(jī)器人+焊接機(jī)器人工作站;協(xié)調(diào)運(yùn)動式外軸+焊接機(jī)器人工作站;機(jī)器人焊接自動線;焊接機(jī)器人柔性系統(tǒng)。按照焊接機(jī)器人系統(tǒng)在汽車底盤零部件焊接的夾具布局的不同特點(diǎn)德國庫卡公司(KUKA)自進(jìn)入中國市場以來,不斷以其革新的機(jī)器人技術(shù)推動著中國汽車制造業(yè)的自動化發(fā)展,已成為該行業(yè)領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人提供商。目前,庫卡工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)各行業(yè)的使用數(shù)量已經(jīng)有數(shù)千臺,其中2000臺左

14、右應(yīng)用于汽車以及汽車零部件制造行業(yè),如圖0-7所示。2. KUKA機(jī)器人在寶馬汽車制造中的應(yīng)用圖0-7KUKA機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上德國庫卡公司(KUKA)自進(jìn)入中國市場以來,不斷以其革新的機(jī)現(xiàn)代汽車制造業(yè)不斷向“準(zhǔn)時(shí)化”和“精益生產(chǎn)”的方向發(fā)展,這對設(shè)備的快速響應(yīng)、柔性化、集成化和多任務(wù)處理的能力提出了更高要求。為迎合這種需求,庫卡公司另辟蹊徑,突破傳統(tǒng)的機(jī)器人協(xié)同工作組概念,以單個(gè)機(jī)器人作為獨(dú)立的控制對象,如圖0-8所示,把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的概念引入到機(jī)器人協(xié)同工作組控制中,對機(jī)器人協(xié)同工作組的功能和工作模式進(jìn)行了歷史性的革新,使得15臺機(jī)器人同步工作成為可能,完全顛覆了傳統(tǒng)汽車制造中以工位為

15、目標(biāo)單位的工藝格局,汽車的柔性化生產(chǎn)提高到了一個(gè)空前的高度。現(xiàn)代汽車制造業(yè)不斷向“準(zhǔn)時(shí)化”和“精益生產(chǎn)”的方向發(fā)展,這對圖0-8KUKA裝配機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上圖0-8KUKA裝配機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上寶馬公司為其在德國雷根斯堡的工廠尋找一種自動化解決方案,用以傳送寶馬1系列和3系列車型的整個(gè)前后軸以及車門。寶馬公司選擇了三臺庫卡機(jī)器人,包括一臺KR500和兩臺KR360來傳送前后軸。KR500從裝配系統(tǒng)中取出已裝配好的前軸并將其置于裝配總成支架上,在那里前軸將被裝配到傳動桿上。KR500的多用夾持器適用于1、3系列所有車型專有的軸。此外,整個(gè)夾持器還滿足了寶馬公司的要求,即能夠在傳送過程中使軸

16、的活動部分保持在規(guī)定的位置。由此,機(jī)器人可將所有需要裝配的部件在裝配總成支架上準(zhǔn)確定位。寶馬公司為其在德國雷根斯堡的工廠尋找一種自動化解決方案,用兩臺重載型機(jī)器人KR360傳送后軸。第一臺KR360從裝配系統(tǒng)中取出軸并將其置于多用工件托架的存儲器內(nèi),第二臺KR360從存儲器中取出軸并將其置于裝配總成支架上。如同前軸的情況,放置后軸時(shí)所需達(dá)到的精確位置可通過一個(gè)感知器測量系統(tǒng)得到。為使KR360能夠在最佳的位置上完成所需的工作,它被安裝在一個(gè)1.5m高的底座之上,如圖0-9所示。由于機(jī)器人控制系統(tǒng)將夾持器作為第七條軸來移動,因此KR360就有能力將客車車軸舉到輪轂處而不受輪距的限制。兩臺重載型機(jī)

17、器人KR360傳送后軸。第一臺KR360從裝配系圖0-9KUKA裝配機(jī)器人裝配車門圖0-9KUKA裝配機(jī)器人裝配車門在傳送車門方面,四臺裝配有400mm延長臂的KR150,每兩臺作為一組,可以替代數(shù)目相同的提升站以及所屬用以交接的機(jī)械裝置。在兩個(gè)機(jī)器人小組內(nèi)部,一臺機(jī)器人負(fù)責(zé)前門,另一臺負(fù)責(zé)后門。當(dāng)一輛帶著空運(yùn)輸?shù)跫艿碾妱愉撍鞯踯囃Ｔ诠の粌?nèi)時(shí),機(jī)器人的工作就可以開始了。有關(guān)的KR150將其夾持器擺動著伸入貨物承裝工具內(nèi)部,將其從電動鋼索吊車上取下并置于下一層,以做好裝料準(zhǔn)備。此時(shí),兩個(gè)在此工作的工作人員為吊架的兩側(cè)都裝上相應(yīng)車身的車門。之后,機(jī)器人將貨物承裝工具移回上一層并將其重新放回電動鋼索

18、吊車。機(jī)器人重復(fù)精度高,因此可以避免對車門及電動鋼索吊產(chǎn)生損傷。由于對機(jī)器人可進(jìn)行自由編程,因此整個(gè)設(shè)備也具有很高的靈活性。除此之外,庫卡公司還可以滿足寶馬公司對夾持器的要求設(shè)計(jì)簡單且安全可靠。在傳送車門方面,四臺裝配有400mm延長臂的KR150,每兩 1.碼垛機(jī)器人國內(nèi)的物流行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了準(zhǔn)高速增長階段。傳統(tǒng)的自動化生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足企業(yè)日益增長的生產(chǎn)需求。以碼垛設(shè)備為例,機(jī)械式碼垛機(jī)具有占地面積大、程序更改復(fù)雜、耗電量大等缺點(diǎn);采用人工搬運(yùn),勞動量大,工時(shí)多,無法保證碼垛質(zhì)量,影響產(chǎn)品順利進(jìn)入貨倉,可能有50%的產(chǎn)品由于碼垛尺寸誤差過大而無法進(jìn)行正常存儲,還需要重新整理。目前,歐、美、

19、日的碼垛機(jī)器人在碼垛市場的占有率超過了90%,絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機(jī)器人完成。碼垛機(jī)器人能適應(yīng)于紙箱、袋裝、罐裝、箱體、瓶裝等各種形狀的包裝成品碼垛作業(yè),如圖0-10所示。 1.碼垛機(jī)器人國內(nèi)的物流行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了準(zhǔn)高速增長階段。傳碼垛機(jī)器人通過檢測吸盤和平衡氣缸內(nèi)氣體壓力,能自動識別機(jī)械手臂上有無載荷,并經(jīng)氣動邏輯控制回路自動調(diào)整平衡氣缸內(nèi)的氣壓,達(dá)到自動平衡的目的。工作時(shí),重物猶如懸浮在空中,可避免產(chǎn)品對接時(shí)的碰撞。在機(jī)械手臂的工作范圍內(nèi),操作人員可將其前、后、左、右、上、下輕松移動到任何位置,人員本身可輕松操作。同時(shí),氣動回路還有防止誤操作掉物和失壓保護(hù)等連鎖保護(hù)功能。碼垛機(jī)器人能將不同外

20、形尺寸的包裝貨物,整齊、自動地碼(或拆)在托盤上(或生產(chǎn)線上等)。為充分利用托盤的面積和碼堆物料的穩(wěn)定性,機(jī)器人具有物料碼垛順序、排列設(shè)定器,可滿足從低速到高速,從包裝袋到紙箱,從碼垛一種產(chǎn)品到碼垛多種不同產(chǎn)品,應(yīng)用于產(chǎn)品搬運(yùn)、碼垛等。圖0-11所示為大型碼垛機(jī)器人在作業(yè)。碼垛機(jī)器人通過檢測吸盤和平衡氣缸內(nèi)氣體壓力,能自動識別機(jī)械手圖0-10碼垛機(jī)器人在包裝生產(chǎn)線上圖0-10碼垛機(jī)器人在包裝生產(chǎn)線上圖0-11大型碼垛機(jī)器人圖0-11大型碼垛機(jī)器人2.自動導(dǎo)引車AGV(Automated Guided Vehicle)是自動導(dǎo)引車的英文縮寫,是指具有磁條、軌道或者激光等自動導(dǎo)引設(shè)備,沿規(guī)劃好的路

21、徑行駛,以電池為動力,并且裝備安全保護(hù)以及各種輔助機(jī)構(gòu)(如移載、裝配機(jī)構(gòu))的無人駕駛的自動化車輛,如圖0-12所示。通常多臺AGV與控制計(jì)算機(jī)(控制臺)、導(dǎo)航設(shè)備、充電設(shè)備以及周邊附屬設(shè)備組成AGV系統(tǒng),其主要工作原理表現(xiàn)為在控制計(jì)算機(jī)的監(jiān)控及任務(wù)調(diào)度下,AGV可以準(zhǔn)確地按照規(guī)定的路徑行走,到達(dá)任務(wù)指定位置后,完成一系列的作業(yè)任務(wù),控制計(jì)算機(jī)可根據(jù)AGV自身電量決定是否到充電區(qū)進(jìn)行自動充電。2.自動導(dǎo)引車AGV(Automated Guided Ve根據(jù)導(dǎo)航方式的不同,目前AGV產(chǎn)品可分為磁導(dǎo)航AGV和激光導(dǎo)航AGV(又稱為LGV)。在物流領(lǐng)域里,根據(jù)工作方式的不同,AGV有叉車式運(yùn)輸型AGV

22、、搬運(yùn)型AGV、重載AGV、智能巡檢AGV、特種AGV以及簡易AGV(又稱為AGC)等。當(dāng)前的智能物流機(jī)器人(見圖0-13)CPU性能越來越高,控制器內(nèi)部根據(jù)控制功能的不同采取模塊化設(shè)計(jì);運(yùn)動平衡控制的增強(qiáng)提高了機(jī)器人加速和加速的時(shí)間,加快了機(jī)器人的動作周期;碰撞檢測功能的提高極大地保護(hù)了機(jī)器人本體和手爪;新開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)功能,作為軟件集成在機(jī)器人系統(tǒng)控制柜中;通過機(jī)器人示教盤監(jiān)控視覺功能的作業(yè)情況;舍去了傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)中的個(gè)人計(jì)算機(jī)等硬件,大大節(jié)省了成本支出。機(jī)器人已經(jīng)在中國物流行業(yè)中被廣泛地應(yīng)用,節(jié)約了成本,提高了物流效率。根據(jù)導(dǎo)航方式的不同,目前AGV產(chǎn)品可分為磁導(dǎo)航AGV和激光導(dǎo)圖0-1

23、2自動導(dǎo)引車圖0-12自動導(dǎo)引車圖0-13智能物流機(jī)器人圖0-13智能物流機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類別。1.按照機(jī)器人的運(yùn)動形態(tài)分類按照機(jī)器人的運(yùn)動形態(tài)的不同,可以分為直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人、平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人和并聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人,各類型實(shí)物圖如圖0-14所示。 工業(yè)機(jī)器人按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類別。1.按照圖0-14工業(yè)機(jī)器人類型a)直角坐標(biāo)型b)圓柱坐標(biāo)型c)球坐標(biāo)型d)多關(guān)節(jié)型e)平面關(guān)節(jié)型f)并聯(lián)型圖0-14工業(yè)機(jī)器人類型(1) 直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-15

24、所示,手部空間的位置變化是通過沿著三個(gè)相互垂直的軸線移動來實(shí)現(xiàn)的,常用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料和高精度的裝配和檢測作業(yè)。一般直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的手臂可以垂直上下移動(Z軸方向),并可以沿著滑架和橫梁上的導(dǎo)軌進(jìn)行水平二維平面的移動(X、Y軸方向)。顯然,直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有三個(gè)移動關(guān)節(jié),即三個(gè)自由度。直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有如下優(yōu)點(diǎn):(1) 直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如1) 結(jié)構(gòu)簡單。2) 編程容易,在X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動都沒有耦合,便于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3)直線運(yùn)動速度快,定位精度高,蔽障性能較好。同時(shí),由于該類型機(jī)器人必須采用導(dǎo)軌,故有如下缺點(diǎn)和問題:1) 動作范圍小,

25、靈活性較差。2) 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,維護(hù)比較困難,導(dǎo)軌暴露面大,不如轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)密封性好。1) 結(jié)構(gòu)簡單。2) 編程容易,在X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動都3) 結(jié)構(gòu)尺寸較大,占地面積較大。4) 移動部分慣量較大,增加了對驅(qū)動性能的要求。(2)圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-16所示,有兩個(gè)移動關(guān)節(jié)和一個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),末端操作器的安裝軸線的位姿由(Z,r,)坐標(biāo)予以表示,其主體具有三個(gè)自由度:腰部轉(zhuǎn)動、升降運(yùn)動、手臂伸縮運(yùn)動。3) 結(jié)構(gòu)尺寸較大,占地面積較大。4) 移動部分慣量較大,增圖0-15直角坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-15直角坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-16圓柱坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-16

26、圓柱坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有如下優(yōu)點(diǎn):1) 控制精度較高,控制較簡單,結(jié)構(gòu)緊湊。2)對比直角坐標(biāo)形式,在垂直和經(jīng)向的兩個(gè)往復(fù)運(yùn)動可以采用伸縮套簡式結(jié)構(gòu),在腰部轉(zhuǎn)動時(shí)可以把手臂縮回,從而減少轉(zhuǎn)動慣量,改善了力學(xué)負(fù)載。3) 空間尺寸較小,工作范圍較大,末端操作器可獲得較高的運(yùn)動速度。它的缺點(diǎn)是:由于機(jī)身結(jié)構(gòu)的原因,手臂不能到達(dá)底部,末端操作器離Z軸越遠(yuǎn),減小了機(jī)器人的工作范圍,其切向線位移的分辨精度就越低。圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有如下優(yōu)點(diǎn):1) 控制精度較高,控制(3)球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-17所示,有兩個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和一個(gè)移動關(guān)節(jié),末端操作器的安裝

27、軸線的位姿由(,r)坐標(biāo)予以表示。機(jī)械手能夠里外伸縮移動,在垂直平面內(nèi)擺動已經(jīng)繞底座在水平面內(nèi)移動,因?yàn)檫@種機(jī)器人的工作空間形成球面的一部分。很多知名企業(yè)的球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人,其手臂采用液壓驅(qū)動的移動關(guān)節(jié),繞垂直和水平軸線的轉(zhuǎn)動也采用了液壓伺服系統(tǒng)。(3)球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)如下:1) 占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,位置精度尚可。2) 蔽障性能較差,存在平衡問題。(4)關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-18所示,其主要由底座、大臂和小臂組成。大臂和小臂間的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)稱為肘關(guān)節(jié),大臂和底座間的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)稱為肩關(guān)節(jié)。底座可以繞垂

28、直軸線轉(zhuǎn)動,稱為腰關(guān)節(jié)。它是一種廣泛應(yīng)用的擬人化機(jī)器人。球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)如下:1) 占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,位圖0-17球坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-17球坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-18關(guān)節(jié)坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-18關(guān)節(jié)坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有以下優(yōu)點(diǎn):1) 結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小。2) 靈活性好,手部到達(dá)位置好,具有較好的蔽障性能。3) 沒有移動關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)密封性能好,摩擦小,慣量小。4)關(guān)節(jié)驅(qū)動力小,能耗較低。關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的缺點(diǎn)如下:1) 運(yùn)動過程中存在平衡問題,控制存在耦合。關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有以下優(yōu)點(diǎn):1) 結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積2) 當(dāng)大臂和小臂舒展開時(shí),機(jī)器人結(jié)

29、構(gòu)剛度較好。(5)并聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人并聯(lián)型機(jī)構(gòu)是動平臺和定平臺通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動鏈相連接,機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度,且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。2.按照輸入信息的方式分類按照輸入信息的方式不同,可以分為操作機(jī)械手、固定程序工業(yè)機(jī)器人、可編程型工業(yè)機(jī)器人、程序控制型工業(yè)機(jī)器人、示教型工業(yè)機(jī)器人、智能型工業(yè)機(jī)器人。各類機(jī)器人的輸入信息方式見表0-1。2) 當(dāng)大臂和小臂舒展開時(shí),機(jī)器人結(jié)構(gòu)剛度較好。(5)并聯(lián)型表0-1按照輸入信息的方式分類表0-1按照輸入信息的方式分類表0-2按照驅(qū)動方式分類3.按照驅(qū)動方式分類按照驅(qū)動方式的不同,可以分為液壓型工業(yè)機(jī)器人、電動型工業(yè)機(jī)器人、氣壓型工業(yè)機(jī)器

30、人,其特點(diǎn)見表0-2。表0-2按照驅(qū)動方式分類3.按照驅(qū)動方式分類按照驅(qū)動方式的4.按照運(yùn)動軌跡分類按照運(yùn)動軌跡的不同,可以分為點(diǎn)位型工業(yè)機(jī)器人和連續(xù)軌跡型工業(yè)機(jī)器人。點(diǎn)位控制是控制機(jī)器人從一個(gè)位姿到另一個(gè)位姿,其路徑不限;連續(xù)軌跡控制是控制機(jī)器人的機(jī)械接口,按編程規(guī)定的位姿和速度,在指定的軌跡上運(yùn)動。通常我們見到的工業(yè)機(jī)械手屬于智能型、連續(xù)軌跡、多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人,末端手爪多為氣動或者電動。4.按照運(yùn)動軌跡分類按照運(yùn)動軌跡的不同,可以分為點(diǎn)位型工業(yè)機(jī) “人”的身體結(jié)構(gòu)包括四肢骨骼和運(yùn)動系統(tǒng),以完成人體動作;大腦和神經(jīng)系統(tǒng)來處理、發(fā)布信息;五官和皮膚來和環(huán)境交互。工業(yè)機(jī)器人也要接受這些考驗(yàn),只有

31、擁有了健全的身體,才能應(yīng)付各種各樣的工作。從工業(yè)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)上看,如圖0-19所示,可以分為“三大部分六個(gè)系統(tǒng)”。三大部分、六大系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的整體,如圖0-20所示。 “人”的身體結(jié)構(gòu)包括四肢骨骼和運(yùn)動系統(tǒng),以完成人體動作;圖0-19工業(yè)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖0-19工業(yè)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖0-20“三大部分六大系統(tǒng)”的組成示意圖圖0-20“三大部分六大系統(tǒng)”的組成示意圖三大部分是指用于實(shí)現(xiàn)各種動作的機(jī)械部分、用于感知內(nèi)部和外部信息的傳感部分和用于控制機(jī)器人完成各種動作的控制部分。六大系統(tǒng)分別是驅(qū)動系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(又稱為執(zhí)行系統(tǒng))、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。(

32、1)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作,有電機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動以及其他驅(qū)動形式。根據(jù)需要,可采用這三種基本驅(qū)動類型的一種,或合成式驅(qū)動系統(tǒng),目前較常用的是電機(jī)驅(qū)動。這三種基本驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點(diǎn)見表0-3。三大部分是指用于實(shí)現(xiàn)各種動作的機(jī)械部分、用于感知內(nèi)部和外部表0-3工業(yè)機(jī)器人三種基本驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點(diǎn)表0-3工業(yè)機(jī)器人三種基本驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的選用,應(yīng)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的性能要求、控制功能、運(yùn)行的功耗、應(yīng)用環(huán)境及作業(yè)要求、性能價(jià)格比以及其他因素綜合加以考慮。在充分考慮各種驅(qū)動系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上, 保證工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范、可行性和可靠性

33、的前提下做出決定。一般情況下,各種機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原則大致如下:1)控制方式。對物料搬運(yùn)(包括上、下料)、沖壓使用有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人,低速、重負(fù)載時(shí)可選用液壓驅(qū)動系統(tǒng);中等負(fù)載時(shí)可選用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng);輕負(fù)載時(shí)可選用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng);輕負(fù)載、高速時(shí)可選用氣動驅(qū)動系統(tǒng),沖壓機(jī)器人手爪多選用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的選用,應(yīng)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的性能要求、控制功2)作業(yè)環(huán)境要求。從事噴涂作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人,由于工作環(huán)境需要防爆,因此考慮到其防爆性能,多采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)和具有本征防爆的交流電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)。水下機(jī)器人、核工業(yè)專用機(jī)器人、空間機(jī)器人,以及在腐蝕性、易燃易爆氣體、放射性物質(zhì)

34、環(huán)境中工作的移動機(jī)器人,一般采用交流伺服驅(qū)動。若要求在潔凈環(huán)境中使用,則多采用直接驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。3)操作運(yùn)行速度。對于裝配機(jī)器人,由于要求其有較高的點(diǎn)位重復(fù)精度和較高的運(yùn)行速度,通常在運(yùn)行速度相對較低(4.5m/s)的情況下,可采用AC、DC或步進(jìn)電動機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng);在速度、精度要求均很高的條件下,多采用直接驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。2)作業(yè)環(huán)境要求。從事噴涂作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人,由于工作環(huán)境需要(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(也稱為機(jī)器人“本體”)由機(jī)身、手臂、手腕、末端執(zhí)行器四大部分組成,如圖0-21所示,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有36個(gè)運(yùn)動自由度。(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系

35、統(tǒng)(也稱為機(jī)器人“本體”)由機(jī)身圖0-21機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)組成1末端執(zhí)行器(手部)2手腕3手臂4機(jī)身圖0-21機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)組成1)機(jī)身:起支撐作用,固定式機(jī)器人的基座直接連接在地面基礎(chǔ)上,移動式機(jī)器人的基座安裝在移動機(jī)構(gòu)上。圖0-22臂部內(nèi)部圖1)機(jī)身:起支撐作用,固定式機(jī)器人的基座直接連接在地面基礎(chǔ)上2)手臂:連接機(jī)身和手腕,主要改變末端執(zhí)行器的空間位置,如圖0-22所示。在工作中直接承受腕、手和工件的靜、動載荷,自身運(yùn)動又較多,故受力復(fù)雜。手臂的長度尺寸要滿足工作空間的要求,由于手臂的剛度、強(qiáng)度直接影響機(jī)器人的整體運(yùn)動剛度,同時(shí)又要靈活運(yùn)動,故應(yīng)盡可能選用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料,減輕其重量。在臂

36、體設(shè)計(jì)中,也應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成封閉形和局部帶加強(qiáng)肋的結(jié)構(gòu),以增加剛度和強(qiáng)度。手臂結(jié)構(gòu)可分為橫梁式、立柱式、機(jī)座式和屈伸式四種,具體見表0-4。2)手臂:連接機(jī)身和手腕,主要改變末端執(zhí)行器的空間位置,如圖表0-4手臂的四種結(jié)構(gòu)表0-4手臂的四種結(jié)構(gòu)3)手腕:連接手臂和末端執(zhí)行器,手腕確定末端執(zhí)行器的作業(yè)姿態(tài),一般需要三個(gè)自由度,由三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組合而成,組合方式多樣,手腕關(guān)節(jié)組合示意圖如圖0-23所示。圖0-23手腕關(guān)節(jié)組合示意圖3)手腕:連接手臂和末端執(zhí)行器,手腕確定末端執(zhí)行器的作業(yè)姿態(tài)為了使手部能處于空間任意方向,要求腕部能實(shí)現(xiàn)對空間三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動?；剞D(zhuǎn)方向分為:“臂轉(zhuǎn)”是繞小臂軸線方向

37、的旋轉(zhuǎn);“手轉(zhuǎn)”是使末端執(zhí)行器繞自身的軸線旋轉(zhuǎn);“腕擺”是使手部相對臂部的擺動。腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿足傳動靈活、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、避免干涉。機(jī)器人多數(shù)將腕部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動部分安排在小臂上。首先設(shè)法使幾個(gè)電動機(jī)的運(yùn)動傳遞到同軸旋轉(zhuǎn)的心軸和多層套筒上, 運(yùn)動傳入腕部后再分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)動作。為了使手部能處于空間任意方向,要求腕部能實(shí)現(xiàn)對空間三個(gè)坐標(biāo)4)末端執(zhí)行器(手部):即機(jī)器人的作業(yè)工具,如抓取工件的各種抓手、取料器、專用工具的夾持器等,還包括部分專用工具,如擰螺釘螺母機(jī)、噴槍、焊槍、切割頭、測量頭等。手部常采用法蘭連接,如圖0-24所示。工業(yè)機(jī)器人的手部就像人的手部一樣,能夠靈活地運(yùn)動關(guān)節(jié),能夠取各種各樣的

38、物品,但是機(jī)械手的手部由于抓取的工業(yè)用品體型、材料、重量等不同,因此機(jī)械手手部應(yīng)根據(jù)所抓物品單獨(dú)量身定做。4)末端執(zhí)行器(手部):即機(jī)器人的作業(yè)工具,如抓取工件的各種圖0-24手部法蘭圖0-24手部法蘭工業(yè)機(jī)器人的手部(也稱為抓手)是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu),從功能和形態(tài)上看,它可分為工業(yè)機(jī)器人的手部和仿人機(jī)器人的手部。常用的抓手按其握持原理可以分為夾持類和吸附類兩大類,圖0-25所示為兩種握持的應(yīng)用。圖0-25抓手應(yīng)用a)碼垛抓持料袋轉(zhuǎn)手b)吸取玻璃抓手工業(yè)機(jī)器人的手部(也稱為抓手)是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu),從功能和形機(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)。機(jī)器人與外部

39、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。也可以是多臺機(jī)器人、多臺機(jī)床或設(shè)備、多個(gè)零件儲存裝置等集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。例如,柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成的,能適應(yīng)加工對象變換的自動化機(jī)械制造系統(tǒng)。它往往會有多臺工業(yè)機(jī)器人和多臺數(shù)控機(jī)床配合完成復(fù)雜的生產(chǎn)過程,柔性制造系統(tǒng)如圖0-26所示。(3)機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)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)圖0-26工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床的柔性制造系統(tǒng)圖0-26工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床的柔性制造系統(tǒng)(4)感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成,其作用是獲取機(jī)

40、器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息,并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部傳感器用于檢測各個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度等變量,為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部傳感器用于檢測機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量,如距離、接近程度和接觸情況等,用于引導(dǎo)機(jī)器人,便于其識別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器一方面使機(jī)器人更準(zhǔn)確地獲取周圍環(huán)境情況,另一方面也能起到誤差矯正的作用。(4)感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成,其作用是圖0-27所示為工業(yè)機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng),基本構(gòu)成有機(jī)器人本體、交流伺服驅(qū)動裝置、運(yùn)動控制器、計(jì)算機(jī)和工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像頭。圖0-28所示為工業(yè)機(jī)器人的“五官”系統(tǒng),包括觸覺(力與力矩傳感器)、視覺(視頻

41、)、聽覺(語音)、工業(yè)用PDA(RFID讀寫器)等,向工業(yè)機(jī)器人發(fā)送信息,構(gòu)成信息反饋控制系統(tǒng)。圖0-27所示為工業(yè)機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng),基本構(gòu)成有機(jī)器人本圖0-27工業(yè)機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng)圖0-27工業(yè)機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng)圖0-28工業(yè)機(jī)器人的“五官”系統(tǒng)圖0-28工業(yè)機(jī)器人的“五官”系統(tǒng)(5)人機(jī)交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器人控制的裝置, 即指令給定裝置和信息顯示裝置,就像人們打游戲需要游戲機(jī)操作手柄一樣。一般為工業(yè)機(jī)器人的自帶示教單元和上位機(jī)軟件。(6)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號,并進(jìn)行控制。信號傳輸線路大多數(shù)都在機(jī)械手內(nèi)部,內(nèi)

42、部結(jié)構(gòu)如圖0-29所示。(5)人機(jī)交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器圖0-29工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號,支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征,則為開環(huán)控制系統(tǒng);具備信息反饋特征,則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖0-29工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng),根據(jù)控制運(yùn)動的形式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制。1)程序控制系統(tǒng):給每個(gè)自由度施加一定規(guī)律的控制作用,機(jī)器人就可實(shí)現(xiàn)要求的空間軌跡。2)自適應(yīng)控制系統(tǒng):當(dāng)外界條件變化時(shí),為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改善控制品質(zhì),其過程是基于對操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察,再調(diào)整非線性模型的參數(shù),一直到誤差消失為止。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時(shí)間和條件自動改變。根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)和人工智能控制3)人工智能控制系統(tǒng):事先無法編制運(yùn)動程序,而是要求在運(yùn)動過程中根據(jù)所獲得的周圍狀態(tài)信息,實(shí)時(shí)確定控制作用。當(dāng)外界條件變