工業(yè)機器人認(rèn)知課件

工業(yè)機器人認(rèn)知工業(yè)機器人技術(shù)王建博微信：WANGJIANBOXX電話業(yè)機器人認(rèn)知工業(yè)機器人技術(shù)要求1、可以帶早飯，但是不能在教室吃2、座位第一排開始坐滿，不夠后邊往前補3、可以請假，以輔導(dǎo)員為準(zhǔn)。不能遲到早退4、手機！左邊第一、二列（手機專用位）5、上課帶筆記本！這門課，不需要課本6、我想到再補充（游戲規(guī)則，必須遵守）要求1、可以帶早飯，但是不能在教室吃學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握機器人的特征和分類；2.了解機器人的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展；3.熟悉工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)和原理；4.了解工業(yè)機器人工作過程，能進(jìn)行示教基本操作；5.了解工業(yè)機器人編程方式和語言特征。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握機器人的特征和分類；一、工業(yè)機器人的基本概念

機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、軍事，甚至日常生活等領(lǐng)域中均等有重要用途。機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。一、工業(yè)機器人的基本概念

機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，二、工業(yè)機器人的特點

1.可編程。生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性自動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。2.擬人化。工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。二、工業(yè)機器人的特點

1.可編程。生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔3.通用性。除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。4.工業(yè)機器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合，也就是機電一體化技術(shù)。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。3.通用性。除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人三、工業(yè)機器人的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展

1.機器人發(fā)展的歷史機器人的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個成長階段，也即三個時代。第一代為簡單個體機器人，第二代為群體勞動機器人，第三代為類似人類的智能機器人，它的未來發(fā)展方向是有知覺、有思維、能與人對話。第一代機器人屬于示教再現(xiàn)型,第二代則具備了感覺能力,第三代機器人是智能機器人,它不僅具有感覺能力,而且還具有獨立判斷和行動的能力。三、工業(yè)機器人的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展

1.機器人發(fā)展的歷史1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機器人，機器人的歷史才真正開始。英格伯格在大學(xué)攻讀伺服理論，這是一種研究運動機構(gòu)如何才能更好地跟蹤控制信號的理論。德沃爾曾于1946年發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機器的運動。1954年,德沃爾又獲得可編程機械手專利，這種機械手臂按程序進(jìn)行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性，英格伯格和德沃爾都在研究機器人，認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機器人干活，因為是用重型機器進(jìn)行工作，生產(chǎn)過程較為穩(wěn)定。此后英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅遜”公司，興辦了世界上第一家機器人制造工廠。第一批工業(yè)機器人被稱為“尤尼梅特”，意思是“萬能自動”。他們因此被稱為機器人之父。1962年美國機械與鑄造公司也制造出工業(yè)機器人，稱為“沃爾薩特蘭”，意思是“萬能搬動”。”尤尼梅特”和“沃爾薩特蘭”就成為世界上最早的、至今仍在使用的工業(yè)機器人。英格伯格和德沃爾制造的工業(yè)機器人是第一代機器人，屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用“示教控制盒”發(fā)出指令，讓機器人的機械手臂運動，一步步完成它應(yīng)當(dāng)完成的各個動作。

1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機器人，圖1-1尤尼梅特圖1-1尤尼梅特第二代是有感覺的機器人，它們對外界環(huán)境有一定感知能力，并具有聽覺、視覺、觸覺等功能。機器人工作時，根據(jù)感覺器官（傳感器）獲得的信息，靈活調(diào)整自己的工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。如：有觸覺的機械手可輕松自如地抓取雞蛋，具有嗅覺的機器人能分辨出不同飲料和酒類。排爆機器人屬于第二代機器人。20世紀(jì)70年代，第二代機器人開始有了較大發(fā)展，第二代機器人則對外界環(huán)境實用階段，并開始普及。2007年9月28日，在西班牙的巴塞羅那，第二代“阿西莫”雙腳步行機器人亮相并表演踢足球和上樓梯。第二代是有感覺的機器人，它們對外界環(huán)境有一定感知能力，并具有圖1-2排爆機器人圖1-2排爆機器人圖1-3阿西莫圖1-3阿西莫

第三代機器人是智能機器人，它不僅具有感覺能力，而且還具有獨立判斷和行動的能力，并具有記憶、推理和決策的能力，因而能夠完成更加復(fù)雜的動作，如機器人下棋。第三代機器人的中央電腦控制手臂和行走裝置，使機器人的手完成作業(yè)，腳完成移動，機器人能夠用自然語言與人對話。智能機器人在發(fā)生故障時，通過自我診斷裝置能自我診斷出故障部位，并能自我修復(fù)。今天，智能機器人的應(yīng)用范圍大大地擴展了，除工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，機器人應(yīng)用到各行各業(yè)，機器人已具備了人類的特點。機器人向著智能化、擬人化方向發(fā)展的道路，是沒有止境的。

第三代機器人是智能機器人，它不僅具有感覺能力，而且還圖1-4機器人下棋圖1-4機器人下棋機器人雖然外表可能不像人，也不以人類的方式操作，但可以代替人力自動工作的機器。從機器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機器人和民用機器人。當(dāng)今工業(yè)機器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。智能機器人的功能與人更接近了，但是它與人相比還相差很遠(yuǎn)。人有智力、情感和意識。目前最高級機器人的智力也只相當(dāng)于小孩子的智力，但沒有感情和意識。有的機器人有表情，但還沒有感情。機器人雖然外表可能不像人，也不以人類的方式操作，但可以代替人2.工業(yè)機器人應(yīng)用現(xiàn)狀

目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機器人大多還是第一代機器人。有資料顯示我國在用的工業(yè)機器人的比例分配如圖1-5所示。全球工業(yè)機器人的四大家族是ABB、庫卡（KUKA，德國）、發(fā)那科（FANUC，日本）和安川電機（YASKAWA，日本）。此外還有松下（Panasonic，日本）、川崎（Kawasakirobot，日本）、那智不二越（NACHI，日本）、現(xiàn)代（HYUNDAI，韓國）、史陶比爾（STAUBIL，法國）、艾默生（Emerson，美國）、優(yōu)傲（UniversalRobots，丹麥）等國外機器人具有較高的知名度。ABB(AseaBrownBoveri)，是一家瑞士-瑞典的跨國公司，專長于重電機、能源、自動化等領(lǐng)域。在全球一百多國設(shè)有分公司或辦事處。總公司設(shè)于瑞士的蘇黎世。ABB的股票分別在蘇黎世、斯德哥爾摩及紐約的股票市場上上市買賣。ABB是機器人技術(shù)的開拓者和領(lǐng)導(dǎo)者。ABB擁有當(dāng)今最多種類的機器人產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)。目前，ABB機器人業(yè)務(wù)部的全球裝機量已超過16萬臺，是全球裝機量最大的工業(yè)機器人供應(yīng)商。德國的庫卡公司1973年公司研發(fā)了其名為FAMULUS第一臺工業(yè)機器人。2.工業(yè)機器人應(yīng)用現(xiàn)狀

目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機器人大多還是第1995年庫卡機器人技術(shù)脫離庫卡焊接及機器人有限公司獨立成立有限公司?，F(xiàn)今庫卡專注于向工業(yè)生產(chǎn)過程提供先進(jìn)的自動化解決方案。庫卡機器人可用于物料搬運、加工、堆垛、點焊和弧焊，涉及到自動化、金屬加工、食品和塑料等行業(yè)。庫卡工業(yè)機器人的用戶包括：通用汽車、克萊斯勒、福特、保時捷、寶馬、奧迪、奔馳、大眾、法拉利、哈雷戴維森、一汽-大眾、波音、西門子、宜家、施華洛世奇、沃爾瑪、百威啤酒、BSNMedical、可口可樂等等。1995年庫卡機器人技術(shù)脫離庫卡焊接及機器人有限公司獨立成立中國制造2025策略中十大領(lǐng)域包括高檔數(shù)控機床和工業(yè)機器人領(lǐng)域。近幾年國內(nèi)的機器人產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展。新松機器人機器人產(chǎn)品線涵蓋工業(yè)機器人、潔凈（真空）機器人、移動機器人、特種機器人及智能服務(wù)機器人五大系列，其中工業(yè)機器人產(chǎn)品填補多項國內(nèi)空白，創(chuàng)造了中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上88項第一的突破；潔凈（真空）機器人多次打破國外技術(shù)壟斷與封鎖，大量替代進(jìn)口；移動機器人產(chǎn)品綜合競爭優(yōu)勢在國際上處于領(lǐng)先水平，被美國通用等眾多國際知名企業(yè)列為重點采購目標(biāo)；特種機器人在國防重點領(lǐng)域得到批量應(yīng)用。在高端智能裝備方面已形成智能物流、自動化成套裝備、潔凈裝備、激光技術(shù)裝備、軌道交通、節(jié)能環(huán)保裝備、能源裝備、特種裝備產(chǎn)業(yè)群組化發(fā)展。國內(nèi)機器人的發(fā)展存在著的瓶頸是精密減速器和伺服系統(tǒng)的成本過高。中國制造2025策略中十大領(lǐng)域包括高檔數(shù)控機床和工業(yè)機器人領(lǐng)工業(yè)機器人認(rèn)知課件3.工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域也在快速擴張，其應(yīng)用的主要領(lǐng)域如圖1-6所示。圖1-6工業(yè)機器人在中國應(yīng)用的主要領(lǐng)域3.工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域也在中國61%的工業(yè)機器人應(yīng)用于汽車制造業(yè)，其中24%為零部件工業(yè)；在發(fā)達(dá)國家，汽車工業(yè)機器人占機器人總保有量的53%以上。據(jù)統(tǒng)計，世界各大汽車制造廠，年產(chǎn)每萬輛汽車所擁有的機器人數(shù)量為10臺以上。隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展和日臻完善，工業(yè)機器人必將對汽車制造業(yè)的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。而中國正由制造大國向制造強國邁進(jìn)，需要提升加工手段，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加企業(yè)競爭力，這一切都預(yù)示機器人的發(fā)展前景巨大。在中國61%的工業(yè)機器人應(yīng)用于汽車制造業(yè)，其中24%為零部件電子電氣行業(yè)，電子類的IC、貼片元器件，工業(yè)機器人在這些領(lǐng)域的應(yīng)用均較普遍。目前世界工業(yè)界裝機最多的工業(yè)機器人是SCARA型四軸機器人。第二位的是串聯(lián)關(guān)節(jié)型垂直6軸機器人。在手機生產(chǎn)領(lǐng)域，視覺機器人，例如分揀裝箱、撕膜系統(tǒng)、激光塑料焊接、高速四軸碼垛機器人等適用于觸摸屏檢測、擦洗、貼膜等一系列流程的自動化系統(tǒng)的應(yīng)用。專區(qū)內(nèi)機器人均由國內(nèi)生產(chǎn)商根據(jù)電子生產(chǎn)行業(yè)需求所特制，小型化、簡單化的特性實現(xiàn)了電子組裝高精度、高效的生產(chǎn)，滿足了電子組裝加工設(shè)備日益精細(xì)化的需求，而自動化加工更是大大提升生產(chǎn)效益。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)品通過機器人拋光，成品率可從87%提高到93%，因此無論“機器手臂”還是更高端的機器人，投入使用后都會使生產(chǎn)效率大幅提高。電子電氣行業(yè)，電子類的IC、貼片元器件，工業(yè)機器人在這些領(lǐng)域圖1-10Fe-Fe3C相圖塑料工業(yè)的合作緊密而且專業(yè)化程度高。塑料的生產(chǎn)、加工和機械制造緊密相連。即使在將來，這一行業(yè)也將是一重要的經(jīng)濟(jì)部門并確保眾多的工作崗位。因為塑料幾乎無處不在：從汽車和電子工業(yè)到消費品和食品工業(yè)。機械制造作為聯(lián)系生產(chǎn)和加工的工藝技術(shù)在此發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。原材料通過注塑機和工具被加工成用于精加工的創(chuàng)新型精細(xì)耐用的成品或半成品—通過采用自動化解決方案，生產(chǎn)工藝更高效、經(jīng)濟(jì)可靠?；ば袠I(yè)是工業(yè)機器人主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前應(yīng)用于化工行業(yè)的主要潔凈機器人及其自動化設(shè)備有大氣機械手、真空機械手、潔凈鍍膜機械手、潔凈AGV、RGV及潔凈物流自動傳輸系統(tǒng)等。圖1-10Fe-Fe3C相圖塑料工業(yè)的合作緊密而且專4.工業(yè)機器人的發(fā)展隨著制造業(yè)對機器人應(yīng)用的擴展，工業(yè)機器人亟須滿足高速度、高精度、重載荷、智能化、多機協(xié)調(diào)等要求，以適應(yīng)更加復(fù)雜、精細(xì)、可靠、快節(jié)拍的作業(yè)。工業(yè)機器人與制造工藝、制造過程的融合、輔助系統(tǒng)的配合，也極大影響著制造系統(tǒng)的整體性能。同時，工業(yè)機器人從大規(guī)模生產(chǎn)線上封閉的工作站延伸到人和機器人緊密協(xié)作的共用開放作業(yè)空間時，人機協(xié)作和安全問題成為近年來新的熱點。目前智能機器人

根據(jù)其智能程度的不同，又可分為三種：4.工業(yè)機器人的發(fā)展隨著制造業(yè)對機器人應(yīng)用的擴展，工業(yè)機器人（1）傳感型機器人機器人的本體上沒有智能單元只有執(zhí)行機構(gòu)和感應(yīng)機構(gòu)，它具有利用傳感信息（包括視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超聲及激光等）進(jìn)行傳感信息處理、實現(xiàn)控制與操作的能力。（1）傳感型機器人機器人的本體上沒有智能單元只有執(zhí)行機構(gòu)和（2）交互型機器人機器人通過計算機系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人－機對話，實現(xiàn)對機器人的控制與操作。雖然具有了部分處理和決策功能，能夠獨立地實現(xiàn)一些諸如軌跡規(guī)劃、簡單的避障等功能，但是還要受到外部的控制。（2）交互型機器人機器人通過計算機系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人（3）自主型機器人自主型機器人的本體上具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊，可以就像一個自主的人一樣獨立地活動和處理問題。機器人世界杯的中型組比賽中使用的機器人就屬于這一類型。全自主移動機器人的最重要的特點在于它的自主性和適應(yīng)性。（3）自主型機器人自主型機器人的本體上具有感知、處理、決策、智能機器人的最終目標(biāo)是仿人，這就要求人體醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、和仿生學(xué)的發(fā)展。目前，智能機器人具有較好的運動能力，而心理活動方面技術(shù)的發(fā)展較難。目前，人類對智能機器人的研究在第三代的階段，第四代處于概念設(shè)計階段。真正意義上的第四代具有學(xué)習(xí)、思考、情感的智能機器人，而基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展還沒有能力提供這樣的技術(shù)，因而，第四代機器人人還在概念設(shè)計階段。要使機器人成為我們生活中無處不在的東西，必須在下列方面取得技術(shù)進(jìn)步：一是縮短實時系統(tǒng)的響應(yīng)的總時間，以增強機器人的性能；二是具有先進(jìn)的人工智能以增強自主決策能力；三是傳感器和執(zhí)行器更為小巧和輕便以減小機器人的體積并提高能效；四是具有能量監(jiān)測和發(fā)電能力以延長自主工作時間。美國著名科普作家艾薩克.阿西莫夫為機器人提出了三條原則，即“機器人三定律”：第一定律~機器人不得傷害人，或任人受到傷害而無所作為；第二定律~機器人應(yīng)服從人的一切命令，但命令與第一定律相抵觸時例外；第三定律~機器人必須保護(hù)自身的安全，但不得與第一、第二定律相抵觸。這些“定律”構(gòu)成了支配機器人行為的道德標(biāo)準(zhǔn)，機器人必須按人的指令行事，為人類生產(chǎn)和生活服務(wù)。智能機器人的最終目標(biāo)是仿人，這就要求人體醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、和仿生四、工業(yè)機器人的組成和原理機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如機器人組成模型圖1-7所示.四、工業(yè)機器人的組成和原理機械手是模仿著人手的部分動作，按給圖1-7機器人組成模型圖圖1-7機器人組成模型圖1.自動控制基本概念（1）伺服與伺服系統(tǒng)機器人是集控制、驅(qū)動、執(zhí)行于一體的伺服系統(tǒng)?！八欧薄~源于希臘語“奴隸”的意思。把“伺服機構(gòu)”當(dāng)個得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號的要求而動作。在信號來到之前，被控對象靜止不動;信號來到之后，被控對象立即動作;當(dāng)信號消失，被控對象能即時自行停止。由于它的“伺服”性能，因此而得名—伺服系統(tǒng)。（2）控制系統(tǒng)分類伺服系統(tǒng)是一種自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)分開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)。1.自動控制基本概念（1）伺服與伺服系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結(jié)果反饋回來影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)。舉例：打開燈的開關(guān)，按下開關(guān)后的一瞬間，控制活動已經(jīng)結(jié)束，燈是否亮起已對按開關(guān)的這個活動沒有影響；投籃，籃球出手后就無法再繼續(xù)對其控制，無論球進(jìn)與否，球出手的一瞬間控制活動即結(jié)束反饋環(huán)節(jié)一個沒有反饋環(huán)節(jié)。閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制是根據(jù)控制對象輸出反饋來進(jìn)行校正的控制方式，它是在測量出實際與計劃發(fā)生偏差時，按定額或標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行糾正的。閉環(huán)控制，從輸出量變化取出控制信號作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個取出量和輸入量相位相反，所以叫負(fù)反饋控制，自動控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調(diào)溫度的控制，達(dá)到預(yù)調(diào)溫度時自動停止。圖1-9機器人組成模型圖是閉環(huán)控制系統(tǒng)，執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行情況通過位置檢測裝置判斷的結(jié)果通知控制系統(tǒng)如何調(diào)整驅(qū)動系統(tǒng)來糾正執(zhí)行機構(gòu)的動作。開環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結(jié)果反饋回來影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)。舉2.機械手的組成一般機械手有機械手本體、控制柜、示教器以及連接線纜組成，如圖1-8所示。機械手本體既包括執(zhí)行機構(gòu)（手爪、手腕、手臂），也包括位置檢測裝置和驅(qū)動系統(tǒng)（電機、減速器）?？刂乒袷窍到y(tǒng)的控制中樞，示教器是發(fā)令裝置。2.機械手的組成一般機械手有機械手本體、控制柜、示教器以及連圖1-8機器人組成實物圖圖1-8機器人組成實物圖3.執(zhí)行機構(gòu)包括手部（手爪）、手腕、手臂（大臂、小臂）和立柱等部件組成的機械手本體，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。3.執(zhí)行機構(gòu)包括手部（手爪）、手腕、手臂（大臂、小臂）和立（1）手部即與物件接觸的部件。該組件可以模擬手部動作，搭配夾具、焊槍或吸盤等完成工作流程；機器人通過安裝傳感器，能對周圍環(huán)境做出反應(yīng)，如可以按照預(yù)設(shè)程序從多個零部件中抓取特定的零部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件。（1）手部即與物件接觸的部件。該組件可以模擬手部動作，搭配夾圖1-9夾持式手爪圖1-9夾持式手爪手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機構(gòu)型式較多，常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力(如吸盤內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電磁力)吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁盤兩類。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機構(gòu)圖1-10負(fù)壓吸盤圖1-10負(fù)壓吸盤對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤是一種用電磁原理，通過使內(nèi)部線圈通電產(chǎn)生磁力，經(jīng)過導(dǎo)磁面板，將接觸在面板表面的工件緊緊吸住的，通過線圈斷電，磁力消失實現(xiàn)退磁，取下工件。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式(如澆鑄機械手的澆包部分)、托式(如冷齒輪機床上下料機械手的手部)等型式.對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)（2）手腕手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位(即姿勢)。為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實現(xiàn)對空間三個坐標(biāo)軸X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)運動。這便是腕部運動的三個自由度，分別稱為翻轉(zhuǎn)R（Roll）、俯仰P（Pitch）和偏轉(zhuǎn)Y（Yaw）。（2）手腕手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件圖1-11手腕坐標(biāo)系與手腕動作圖1-11手腕坐標(biāo)系與手腕動作注意，并不是所有的手腕都必須具備三個自由度，而是根據(jù)實際使用的工作性能要求來確定。注意，并不是所有的手腕都必須具備三個自由度，而是根據(jù)實際使用（3）手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到指定的位置.工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件(如齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)、油缸、氣缸、等)與驅(qū)動源(如電機、液壓、氣壓等)相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。（3）手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作手臂可能實現(xiàn)的運動如下:手臂可能實現(xiàn)的運動如下:手臂在進(jìn)行伸縮或升降運動時，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動，都需要有導(dǎo)向裝置，以保證手指按正確方向運動。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運動時在啟動、制動瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運動部件受力狀態(tài)簡單。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有:單圓柱、雙圓柱、四圓柱和V形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。手臂在進(jìn)行伸縮或升降運動時，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動，都需要有（4）立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降(或俯仰)運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的立往通常為固定不動的，但因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。（4）立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手（5）行走機構(gòu)當(dāng)工業(yè)機械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。滾滾輪輪式式布行走機構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置。（5）行走機構(gòu)當(dāng)工業(yè)機械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴大使用（6）機座機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。（6）機座機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)4.驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置，通常由動力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有電傳動、液壓傳動、氣壓傳動和機械傳動。4.驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置，表1-1常用驅(qū)動方式性能比較

驅(qū)動指標(biāo)液壓氣動電動功率/質(zhì)量比大小較大綜合功率20-30%<10%60-70%控制性能精度較高反應(yīng)靈敏精度較低低速不易控制精度高系統(tǒng)較復(fù)雜維護(hù)與應(yīng)用方便，對油溫要求高方便，對氣壓要求高方便對環(huán)境影響漏油噪聲基本沒有投資/運行成本較高/高低/低高/較低應(yīng)用范圍低速、重型快速、小型通用表1-1常用驅(qū)動方式性能比較

驅(qū)動液壓氣動電動功率/質(zhì)量比（１）驅(qū)動器的選擇：①驅(qū)動器的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以價格高低、技術(shù)水平為評價標(biāo)準(zhǔn)。一般說來，目前負(fù)荷為100kg以下的,可優(yōu)先考慮電動驅(qū)動器，并根據(jù)機器人的用途選擇合適的電機。只須點位控制且功率較小者，或有防暴、清潔等特殊要求者，可采用氣動驅(qū)動器。負(fù)荷較大或機器人周圍已有液壓源的場合，可采用液壓驅(qū)動器。②對于驅(qū)動器來說，最重要的是要求起動力矩大，調(diào)速范圍寬，慣量小，尺寸小，同時還要有性能好的、與之配套的數(shù)字控制系統(tǒng)。（１）驅(qū)動器的選擇：①驅(qū)動器的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先（２）驅(qū)動器的安裝底座安裝——較大體積的驅(qū)動器。法蘭安裝——中小型驅(qū)動器?？ü堪惭b——微小型驅(qū)動器。臨時安裝——微小型驅(qū)動器。（２）驅(qū)動器的安裝底座安裝——較大體積的驅(qū)動器。（３）電動驅(qū)動電動驅(qū)動是利用各種電動機產(chǎn)生的力或力矩，直接或經(jīng)過減速機構(gòu)去驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié)，以獲得所要求的位置，速度和加速度。電動機驅(qū)動可分為普通交流電機驅(qū)動，交、直流伺服電動機驅(qū)動和步進(jìn)電動機驅(qū)動。普通交、直流電機驅(qū)動需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型機器人。伺服電動機和步進(jìn)電動機輸出力矩相對小，控制性能好，可實現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型機器人。交、直流伺服電動機一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電機主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場合。（３）電動驅(qū)動電動驅(qū)動是利用各種電動機產(chǎn)生的力或力矩，直接或1）步進(jìn)電機驅(qū)動步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移的數(shù)字/模擬裝置。步進(jìn)電機有回轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機和直線式步進(jìn)電機，對于旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機而言，每當(dāng)輸入一個電脈沖后，步進(jìn)電機輸出軸就轉(zhuǎn)動一定角度，如果不斷地輸入電脈沖信號，步進(jìn)電機就一步步地轉(zhuǎn)動，且步進(jìn)電機轉(zhuǎn)過的角度與輸入脈沖個數(shù)成嚴(yán)格比例關(guān)系，能方便地實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制及調(diào)速和定位。步進(jìn)電機不同于通用的直流和交流電動機，它必須與驅(qū)動器和直流電源組成系統(tǒng)才能工作，通常我們所說的步進(jìn)電機，一般是指步進(jìn)電機和驅(qū)動器的成套裝置，步進(jìn)電機的性能在很大程度取決于“矩—頻”特性，而“矩—頻”特性又和驅(qū)動器的性能好壞密切相關(guān)。1）步進(jìn)電機驅(qū)動步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移工業(yè)機器人認(rèn)知課件脈沖分配器是根據(jù)指令把脈沖信號按一定的邏輯關(guān)系加到功率放大器上，使各相繞組按一定的順序和時間導(dǎo)通和切斷，并根據(jù)指令使電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。實現(xiàn)確定的運行方式。特點：①輸出角與輸入脈沖嚴(yán)格成比例，且在時間上同步。步進(jìn)電機的步距角不受各種干涉因素，如電壓的大小，電流的數(shù)值，波形等影響，轉(zhuǎn)子的速度主要取決于脈沖信號的頻率，總的位移量則取決于總脈沖數(shù)。②容易實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和啟、?？刂疲瑔⑼r間短。③輸出轉(zhuǎn)角的精度高，無積累誤差。步進(jìn)電機世紀(jì)步距角與理論步距角總有一定的誤差，且誤差可以累加，但當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)過一周后，總的誤差又回到零。④直接用數(shù)字信號控制，與計算機接口方便。⑤維修方便，壽命長。脈沖分配器是根據(jù)指令把脈沖信號按一定的邏輯關(guān)系加到功率放大器2）直流伺服電機驅(qū)動在20世紀(jì)80年代以前，機器人廣泛采用永磁式直流伺服電動機作為執(zhí)行機構(gòu)，近年來，直流伺服電機受到無刷電動機的挑戰(zhàn)和沖擊，但在中小功率的系統(tǒng)中，永磁式直流伺服電動機還是常常使用的。

20世紀(jì)70年代研制了大慣量寬調(diào)速直流電動機，盡量提高轉(zhuǎn)矩，改善動態(tài)特性，既具有一般直流伺服電動機的優(yōu)點，又具有小慣量直流伺服動機的快速響應(yīng)性能，易與大慣量負(fù)載匹配，能較好地滿足伺服驅(qū)動的要求，因而在高精度數(shù)控機床和工業(yè)機器人等機電一體化產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。優(yōu)點：啟動轉(zhuǎn)矩大，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速易控制，效率高。缺點：有電刷和換向器，需要定期維修、更換電刷，電動機使用壽命短、噪聲大。2）直流伺服電機驅(qū)動在20世紀(jì)80年代以前，機器人廣泛采用3）無刷伺服電動機驅(qū)動直流電動機在結(jié)構(gòu)上存在機械換向器和電刷，使它具有一些難以克服的固有缺點，如維護(hù)困難，壽命短，轉(zhuǎn)速低（通常低于2000r/min），功率體積比不高等。將直流電動機的定子和轉(zhuǎn)子互換位置，形成無刷電動機。轉(zhuǎn)子由永磁鐵組成，定子繞有通電線圈，并安裝用于檢測轉(zhuǎn)子位置的霍爾元件、光碼盤或旋轉(zhuǎn)編碼器。無刷電動機的檢測元件檢測轉(zhuǎn)子的位置，決定電流的換向。無刷直流電動機在運行過程中要進(jìn)行轉(zhuǎn)速和換向兩種控制，控制提供給定子線圈的電流，就可以控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：在轉(zhuǎn)子到達(dá)指定位置時，霍爾元件檢測到該位置并改變定子導(dǎo)通相，實現(xiàn)定子磁場改變，從而實現(xiàn)無接觸換向。同直流電動機相比，無刷電動機具有以下優(yōu)點：無刷電動機沒有電刷，不需要定期維護(hù)，可靠性更高。沒有機械換向裝置，因而它有更高轉(zhuǎn)速。克服大電流在機械式換向器換向時易產(chǎn)生火花，電蝕，因而可以制造更大容量的電動機。3）無刷伺服電動機驅(qū)動直流電動機在結(jié)構(gòu)上存在機械換向器和電刷工業(yè)機器人認(rèn)知課件無刷直流電動機迅速推廣應(yīng)用的重要因素之一是近10多年來大功率集成電路的技術(shù)進(jìn)步，特別是無刷直流電機專用的控制集成電路出現(xiàn)，緩解了良好控制性能和昂貴成本的矛盾。近年來，在機器人中，交流伺服電電機正在取代傳統(tǒng)的直流伺服電動機。交流伺服電電機的發(fā)展速度取決于PWM控制技術(shù)，告訴運算芯片（如DSP）和先進(jìn)的控制理論，如矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制等。電機控制系統(tǒng)通過引入微處理芯片實現(xiàn)模擬控制向數(shù)字控制的轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制系統(tǒng)促進(jìn)了各種現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，非線性解耦控制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，自適應(yīng)控制、模糊控制等控制策略紛紛引入電機控制中，由于微處理器的處理速度和存儲容量都有大幅度的提高，一些復(fù)雜的算法也能實現(xiàn)，原來由硬件實現(xiàn)的任務(wù)在通過算法實現(xiàn)，不僅提高了可靠度，還降低了成本。無刷直流電動機迅速推廣應(yīng)用的重要因素之一是近10多年來大功率4）制動器許多機器人的機械臂都需要愛各關(guān)節(jié)處安裝制動器，其作用是：在機器人停止工作時，保持機械臂的位置不變，在電源發(fā)生故障時，保護(hù)機械臂和它周圍的物體不發(fā)生碰撞。例如，齒輪、諧波齒輪機構(gòu)和滾珠絲杠等元件的質(zhì)量較高，一般其摩擦力都很小，在驅(qū)動器停止工作的時候，它們是不能承受負(fù)載的。如果不采用如制動器、加緊器或止擋等裝置，一旦電源關(guān)閉，機器人的各個部件就會在重力的作用下滑落。制動器通常是按失效抱閘方式工作的，即要放松制動器就必須接通電源，否則，各關(guān)節(jié)不能產(chǎn)生相對運動。它的主要目的是在電源出現(xiàn)故障時起保護(hù)作用。其缺點是在工作期間要不斷花費電力使制動器放松。為了使關(guān)節(jié)定位準(zhǔn)確，制動器必須有足夠的定位精度，制動器應(yīng)當(dāng)盡可能地放在系統(tǒng)的驅(qū)動輸入端，這樣利用傳動鏈速比，能夠減小制動器的輕微滑動所引起的系統(tǒng)移動，保證了在承載條件下具有較多的定位精度。4）制動器許多機器人的機械臂都需要愛各關(guān)節(jié)處安裝制動器，其作5.控制系統(tǒng)圖1-12機器人控制系統(tǒng)5.控制系統(tǒng)圖1-12機器人控制系統(tǒng)機器人控制系統(tǒng)包括控制柜（電源模塊、中央處理器CPU、接口模塊、數(shù)字量模塊、模擬量模塊、位置控制模塊、通信模塊等）、伺服系統(tǒng)（伺服電機、伺服電機驅(qū)動器、編碼器）、示教器、PC機、人機交互設(shè)備（觸摸屏等）、現(xiàn)場數(shù)字量輸出設(shè)備及安防系統(tǒng)。如圖1-12所示。工業(yè)機器人的控制器在要求完成特定作業(yè)時，需要做下述幾件事：示教：通過計算機來接受機器人將要去完成什么作業(yè)。也就是給機器人的作業(yè)命令，這個命令實質(zhì)上是人發(fā)出的。機器人控制系統(tǒng)包括控制柜（電源模塊、中央處理器CPU、接口模計算：這一部分實際上就是機器人控制系統(tǒng)中的計算機來完成的，它通過獲得的示教信息要形成一個控制策略，然后再根據(jù)這個策略（也稱之為作業(yè)軌跡的規(guī)劃）細(xì)化成各軸的伺服運動的控制的策略。同時計算機還要擔(dān)負(fù)起對整個機器人系統(tǒng)的管理，采集并處理各種信息。因此，這一部分是非常重要的核心部分。伺服驅(qū)動：就是通過機器人控制器的不同的控制算法將機器人控制策略轉(zhuǎn)化為驅(qū)動信號，驅(qū)動伺服電動機，實現(xiàn)機器人的高速、高精度運動，去完成指定的作業(yè)。反饋：機器人控制中的傳感器對機器人完成作業(yè)過程中的運動狀態(tài)、位置、姿態(tài)進(jìn)行實時地反饋，把這些信息反饋給控制計算機，使控制計算機實時監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行情況，及時做出各種決策。計算：這一部分實際上就是機器人控制系統(tǒng)中的計算機來完成的，它圖1-13機器人控制基本原理圖圖1-13機器人控制基本原理圖控制系統(tǒng)可以有四種不同分類方法：按控制運動方式、控制系統(tǒng)信號類型、控制機器人的數(shù)目以及人機的相互關(guān)系等分類。（1）、按控制運動方式進(jìn)行分類可分為程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)和組合控制系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)：絕大多數(shù)商品機器人是屬于這種控制系統(tǒng)，主要用于搬運、裝配、點焊等點位控制，以及弧焊、噴涂機器人的輪廓控制。程序控制可以使各關(guān)節(jié)的運動是連續(xù)的，也可以是離散的，通過各個關(guān)節(jié)的連續(xù)運動的合成，實現(xiàn)輪廓控制，也可用點位控制，用不連續(xù)的點位實現(xiàn)連續(xù)輪廓控制。自適應(yīng)控制系統(tǒng)：自適應(yīng)是根據(jù)環(huán)境的變化，不斷地給出后續(xù)運動軌跡的控制。環(huán)境的變化是通過傳感器來感知，也就是根據(jù)檢測到的信息來決策。這個決策是控制系統(tǒng)中的核心問題。要有很復(fù)雜的計算方法。對環(huán)境的感知是實時的，要求是高精度和高速度的運算處理。硬件邏輯復(fù)雜。這一類控制系統(tǒng)也是以程序控制為基礎(chǔ)，僅是根據(jù)外界環(huán)境的變化來及時修改原有的程序。目前對于這一類智能機器人的各種感覺的研究尚處于探索階段，特別是視覺，要求靈敏度高的視覺裝置且可對圖象處理和識別能力。組合控制系統(tǒng)：它兼有程序控制和自適應(yīng)控制兩種功能，它具有利用已知的基本上由工作性質(zhì)和環(huán)境條件決定的信息實現(xiàn)程序控制，還可以在執(zhí)行過程中根據(jù)工作條件的變化而改變控制過程并保證最佳的控制品質(zhì)。所以，這是應(yīng)用最廣的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以有四種不同分類方法：按控制運動方式、控制系統(tǒng)信號（2）、按控制系統(tǒng)的信號形式分類：可分為連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)。連續(xù)控制系統(tǒng)貫穿系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸入/輸出信號量是時間的連續(xù)函數(shù)。離散控制系統(tǒng)全部或部分信號是以離散形式出現(xiàn)和產(chǎn)生所需要的控制。通常系統(tǒng)既有連續(xù)又有離散的信息，根據(jù)一個一定的閥值來進(jìn)行兩類信號的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)這種控制。例如：a弧焊控制：對焊接電流的控制是連續(xù)控制，當(dāng)發(fā)生短路時，立刻切斷電源這又是離散控制。b生產(chǎn)線加工部件由傳送帶送到固定加工位置，同時發(fā)出到位信號，用來啟動機器人控制程序的連續(xù)控制，從而由離散到連續(xù)。一般離散信號是繼電器的動作，脈沖或數(shù)字信號。（2）、按控制系統(tǒng)的信號形式分類：可分為連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控（3）、根據(jù)控制機器人的數(shù)目分類：可分為單機系統(tǒng)和群控系統(tǒng)。單機就是指控制系統(tǒng)僅對本機進(jìn)行自主的控制。集中或分散的或兩者結(jié)合的，同時控制多個機器人的控制系統(tǒng)稱之為群控系統(tǒng)。群控系統(tǒng)也容許每個機器人有自己獨立的控制系統(tǒng)，但每一個機器人的控制系統(tǒng)要接受總的控制系統(tǒng)的命令，或在系統(tǒng)之間有通信，以便能使所有機器人協(xié)調(diào)工作。實際上群控系統(tǒng)是一個多級系統(tǒng)，每一級系統(tǒng)或者模塊要接受上一級系統(tǒng)下達(dá)的指令與任務(wù)命令，使本級機器人執(zhí)行上述的命令，并要向上一級反饋執(zhí)行的結(jié)果的信息。（3）、根據(jù)控制機器人的數(shù)目分類：可分為單機系統(tǒng)和群控系統(tǒng)。（4）、按人機關(guān)系分類：自動控制系統(tǒng)完全自治操作，操作人員不必干予。但有一些系統(tǒng)要求部分控制功能由操作人員來完成。（4）、按人機關(guān)系分類：自動控制系統(tǒng)完全自治操作，操作人員不6.位置檢測裝置控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。位置檢測裝置實時檢測機器人的運動及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機器人的動作符合預(yù)定的要求。作為檢測裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測機器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測得的信息作為反饋信號送至控制器，形成閉環(huán)控制。一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機器人的動作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動化，甚至使機器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個大的反饋回路，從而將大大提高機器人的工作精度。6.位置檢測裝置控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機7.伺服系統(tǒng)（1）伺服系統(tǒng)的作用一是以小功率指令信號去控制大功率負(fù)載；二是在沒有機械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠(yuǎn)處的輸出軸，實現(xiàn)遠(yuǎn)距同步傳動；三是使輸出機械位移精確地跟蹤電信號，如記錄和指示儀表等。（2）伺服系統(tǒng)分類從系統(tǒng)組成元件的性質(zhì)來看，有電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和電氣-液壓伺服系統(tǒng)及電氣-電氣伺服系統(tǒng)等。從系統(tǒng)輸出量的物理性質(zhì)來看，有速度或加速度伺服系統(tǒng)和位置伺服系統(tǒng)等；從系統(tǒng)中所包含的元件特性和信號作用特點來看，有模擬式伺服系統(tǒng)和數(shù)字式伺服系統(tǒng)；從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點來看，有單回伺服系統(tǒng)、多回伺服系統(tǒng)和開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)按其驅(qū)動元件劃分，有步進(jìn)式伺服系統(tǒng)、直流電動機（簡稱直流電機）伺服系統(tǒng)、交流電動機（簡稱交流電機）伺服系統(tǒng)。按控制方式劃分，有開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)等。7.伺服系統(tǒng)（1）伺服系統(tǒng)的作用（3）伺服系統(tǒng)基本要求對伺服系統(tǒng)的基本要求有穩(wěn)定性、精度和快速響應(yīng)性。穩(wěn)定性好：作用在系統(tǒng)上的擾動消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)下運行或者在輸入指令信號作用下，系統(tǒng)能夠達(dá)到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力，在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后到達(dá)新的或者回復(fù)到原有平衡狀態(tài)；精度高：伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度?？焖夙憫?yīng)性好：有兩方面含義，一是指動態(tài)響應(yīng)過程中，輸出量隨輸入指令信號變化的迅速程度，二是指動態(tài)響應(yīng)過程結(jié)束的迅速程度?？焖夙憫?yīng)性是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，一方面要求過渡過程時間短，一般在200ms以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒；另一方面，為滿足超調(diào)要求，要求過渡過程的前沿陡，即上升率要大。節(jié)能高：由于伺服系統(tǒng)的快速相應(yīng)，能夠根據(jù)自身的需要對供給進(jìn)行快速的調(diào)整，能夠有效提高機器人的電能的利用率，從而達(dá)到高效節(jié)能。（3）伺服系統(tǒng)基本要求（4）伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)主要由三部分組成：控制器，功率驅(qū)動裝置，反饋裝置和電動機?？刂破靼凑諜C器人系統(tǒng)的給定值和通過反饋裝置檢測的實際運行值的差，調(diào)節(jié)控制量；功率驅(qū)動裝置作為系統(tǒng)的主回路，一方面按控制量的大小將電網(wǎng)中的電能作用到電動機之上，調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)矩的大小，另一方面按電動機的要求把恒壓恒頻的電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)換為電動機所需的交流電或直流電；電動機則按供電大小拖動機械運轉(zhuǎn)。（4）伺服系統(tǒng)的組成8．機器人傳動系統(tǒng)（１）驅(qū)動器與傳動裝置的連接機器人操作機有兩種運動關(guān)節(jié)——轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移（直）動關(guān)節(jié)。對電動系統(tǒng)來說，常見的驅(qū)動—傳動形式如圖1-14所示。8．機器人傳動系統(tǒng)（１）驅(qū)動器與傳動裝置的連接a一轉(zhuǎn)動系統(tǒng)b一移（直）動系統(tǒng)1一碼盤2一測速機3一電機4一聯(lián)軸器5—傳動裝量6一轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)7一桿8一電機9一聯(lián)軸器10一螺旋副11—移動關(guān)節(jié)，12一電位器（或光柵尺）圖1-14驅(qū)動-傳動系統(tǒng)的組成圖1-14驅(qū)動-傳動系統(tǒng)的組成在系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過聯(lián)軸器帶動傳動裝置(一般為減速器)，再通過關(guān)節(jié)軸帶動桿件運動。為了進(jìn)行使置和速度控制，驅(qū)動系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測元件。檢測元件類型很多，但都要求有合適的精度、連接方式以及有利于控制的輸出方式。對于伺服電機，檢測元件常與電機直接相聯(lián)；對于液壓驅(qū)動，則常通過聯(lián)軸器或銷軸與被驅(qū)動的桿件相聯(lián)。在系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過聯(lián)軸器帶動傳動裝置(一般為減速器)，再通（２）機器人專用減速器１）諧波傳動諧波傳動是利用一個構(gòu)件的可控制的彈性變形來實現(xiàn)機械運動的傳遞。諧波傳動通常由三個基本構(gòu)件(俗稱三大件)組成，如圖1-15所示，包括一個有內(nèi)齒的剛輪，一個工作時可產(chǎn)生徑向彈性變形并帶有外齒的柔輪和一個裝在柔輪內(nèi)部、呈橢圓形、外圈帶有滾動軸承的波發(fā)生器。柔輪的外齒Zg少于剛輪的內(nèi)齒Zb。在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時，相應(yīng)于長軸方向的柔輪外齒正好完全嚙入剛輪的內(nèi)齒；在短軸方向，則外齒全脫開內(nèi)齒。當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時，柔輪的外齒將依次嚙入和嚙出剛輪的內(nèi)齒，柔輪齒圈上的任一點的徑向位移將呈近似于余弦波形的變化，所以這種傳動稱作諧波傳動。（２）機器人專用減速器１）諧波傳動圖1-15諧波傳動圖1-15諧波傳動可以看出，由于Zg＜Zb，故當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)過一周時，柔輪相對剛輪反方向轉(zhuǎn)過△Z／Zg周(△Z＝Zg—Zb)。如果波發(fā)生器與主動軸(電機)相聯(lián)，柔輪與從動軸相連，在剛輪固定時，就可得到減速比為i＝△Z／Zg的減速傳動，由于△Z很小(通常為2，4)，故i很大，一般為50~300，減速效果可與少齒行星傳動相媲美。若柔輪固定，剛輪主動，則波發(fā)生器可得到i＝Zb／△Z的同向增速運動。同樣，若剛輪固定，柔輪主動，波發(fā)生器也可得到增速運動，但增速運動常需一個最小的轉(zhuǎn)動力矩。這一轉(zhuǎn)矩與構(gòu)件之間的摩擦以及三大件和輪齒的幾何參數(shù)有關(guān)。只有參數(shù)適當(dāng)，且很好地跑合之后才能降低這一轉(zhuǎn)矩。對于手把手示教的機器人，必須充分注意這一特性，如果最小的反力距太大，就很難實現(xiàn)手把手示教?？梢钥闯?，由于Zg＜Zb，故當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)過一周時，柔輪相對剛在商品化生產(chǎn)中，還有用三大件制成的各類減速器，有單級、雙級；臥式、立式等，供設(shè)計者選用。與一股齒輪傳動相比，諧波傳動有如下主要特點。傳動比大，單叔傳動比可為50~300，雙級傳動比可達(dá)2×106。②傳動乎穩(wěn)，承載能力高。在傳動時同時參與嚙合的齒數(shù)多，故傳動平穩(wěn)，承載能力高，傳遞單位扭矩的體積和重量小。在相同的工作條件下，體積可減小20~50％。③齒面磨損小而均勻，傳動效率高。若正確選擇嚙合參數(shù)，則齒面的相對滑動速度很低，因此磨損小、效率高。當(dāng)結(jié)構(gòu)合理，潤滑良好時，對i＝100的傳動，效率η可達(dá)0.85；對i＝75的傳動，效率η可達(dá)0.92。傳動效率隨著扭矩的增加而增加。而當(dāng)傳遞的扭矩比額定值小20％時，效率很快降低。④傳動精度高。在制造精度相同的情況下，諧波傳動的精度可比普通齒輪傳動高一級。若齒面經(jīng)過很好的研磨，則諧波齒輪傳動的傳動精度要比普通齒輪傳動高4倍。⑤回差小。精密諧波傳動的回差一般可小于3’~1’，甚至可以實現(xiàn)無回差傳動。⑥可以通過密封壁傳遞運動。當(dāng)采用長杯式柔輪固定傳動時，可實現(xiàn)向密封箱內(nèi)傳遞運動，這是其他傳動機構(gòu)很難實現(xiàn)的。⑦諧波傳動不能獲得中間輸出，并且杯式柔輪剛度較低。在商品化生產(chǎn)中，還有用三大件制成的各類減速器，有單級、雙級；2）RV擺線針輪傳動RV減速機由一個行星齒輪減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級組成，RV減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，以及在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械，是最常用的減速機之一而且振動小，噪音低，能耗低。如圖1-17所示。RV傳動是新興起的一種傳動，它是在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，不僅克服了一般針擺傳動的缺點，而且因為具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩(wěn)定、效率高、傳動平穩(wěn)等一系列優(yōu)點。日益受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。RV減速器是由擺線針輪和行星支架組成以其體積小，抗沖擊力強，扭矩大，定位精度高，振動小，減速比大等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人，機床，醫(yī)療檢測設(shè)備，衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領(lǐng)域。它較機器人中常用的諧波傳動具有高得多的疲勞強度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動那樣隨著使用時間增長運動精度就會顯著降低，故世界上許多國家高精度機器人傳動多采用RV減速器，因此，該種RV減速器在先進(jìn)機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢。2）RV擺線針輪傳動RV減速機由一個行星齒輪減速機的前級和一圖1-16RV減速器圖1-16RV減速器RV減速機的傳動裝置是由第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機構(gòu)和第二級擺線針輪行星減速機構(gòu)兩部分組成，為一封閉差動輪系如圖1-17為其結(jié)構(gòu)示意圖。主動的太陽輪1與輸入軸相連，如果漸開線中心輪1順時針方向旋轉(zhuǎn)，它將帶動三個呈120°布置的行星輪2在繞中心輪軸心公轉(zhuǎn)的同時還有逆時針方向自轉(zhuǎn)，三個曲柄軸3與行星輪2相固連而同速轉(zhuǎn)動，兩片相位差180°的擺線輪4鉸接在三個曲柄軸上，并與固定的針輪相嚙合，在其軸線繞針輪軸線公轉(zhuǎn)的同時，還將反方向自轉(zhuǎn)，即順時針轉(zhuǎn)動。輸出機構(gòu)(即行星架)6由裝在其上的三對曲柄軸支撐軸承來推動，把擺線輪上的自轉(zhuǎn)矢量以1:1的速比傳遞出來。RV減速機的傳動裝置是由第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機構(gòu)和第圖1-17RV加速器結(jié)構(gòu)示意圖圖1-17RV加速器結(jié)構(gòu)示意圖3）滾動螺旋傳動

滾動螺旋傳動是在具有螺旋槽的絲杠與螺母之間放入適當(dāng)?shù)臐L珠。使絲杠與螺母之間由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的一種螺旋傳動，如圖1-18所示。滾珠在工作過程中順螺旋槽(滾道)滾動，故必須設(shè)置滾珠的返回通道，才能循環(huán)使用。內(nèi)循環(huán)是在螺母體內(nèi)返回，外循環(huán)最常見的。3）滾動螺旋傳動滾動螺旋傳動是在具有螺旋槽的絲杠與螺母之間圖1-18外循環(huán)滾珠絲杠圖1-18外循環(huán)滾珠絲杠滾動螺旋傳動主要有以下一些特點。①摩擦小、效率高。一般情況下，滾動螺旋傳動的效率在90％以上。在同樣的負(fù)荷下，驅(qū)動權(quán)矩較滑動螺旋傳動減少2／3~3／4。滾動螺旋傳動的逆?zhèn)鲃有室埠芨撸咏谡齻鲃有?，故可作為直線運動變旋轉(zhuǎn)運動的傳動裝置。也正是這—原因，該種傳動不能自鎖，必須有防止逆轉(zhuǎn)的制動或自鎖機構(gòu)才能安全地用于有自重下降的場合。②靈敏度高，傳動乎穩(wěn)。由于是滾動摩擦，動、靜摩擦系數(shù)相差極小，無論是靜止，還是高、低速傳動，摩擦權(quán)矩幾乎不變，故靈敏度高、傳動乎穩(wěn)。③磨損少、壽命長。滾珠螺旋副中的主要零件均經(jīng)熱處理，并有很高的表面光潔度，再加上滾動摩擦的磨損很小，因而有良好的耐磨性，④可消除油向間隙，提高鈾向剛度。由于該種傳動效率高，預(yù)緊后仍能輕快地工作，所以可以通過預(yù)緊完全消除間隙，使反向時無空行程，并可通過預(yù)緊施加一定的預(yù)應(yīng)力來提高傳動剛度。波動螺旋傳動最怕落入灰塵、鐵屑、砂粒。通常，螺母兩端必須密封，絲杠的外露部分必須用“風(fēng)箱”套或鋼帶卷套加以密封。滾動螺旋傳動主要有以下一些特點。①摩擦小、效率高。一般情況(3)驅(qū)動-傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性驅(qū)動—傳動系統(tǒng)是驅(qū)動器和傳動裝置兩子系統(tǒng)的合成。下面分別討論其動態(tài)特性。(1)電驅(qū)動器的動態(tài)特性電動操作機的每個主動關(guān)節(jié)都有伺服電機驅(qū)動?，F(xiàn)以直流水磁電機為例進(jìn)行討論。該類電機的特點是；1)力矩—功率比高，平滑，低速運轉(zhuǎn)，力矩—速度持性是線性的，時間常數(shù)??；2)采用永磁磁場和直流供電，能以最小的輸入功率提供最大的力矩；3)電機電感很小，電氣時間常數(shù)很低。(3)驅(qū)動-傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性驅(qū)動—傳動系統(tǒng)是驅(qū)動器和傳動裝(2)液壓驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)特性1962年比現(xiàn)的第一臺工業(yè)機器人就是采用液壓驅(qū)動的。由于液壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單(省去了各種減速傳動裝置)，便于控制，在機器人發(fā)展的最初年代里，液壓驅(qū)動系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。后來，由于隨著直、交流伺服系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，才使液壓驅(qū)動系統(tǒng)在工業(yè)機器人中處于次要地位。但目前液壓驅(qū)動在大負(fù)荷的操作機以及噴涂作業(yè)用機器人中仍占有較大的比例。工業(yè)機器人用液壓驅(qū)動系統(tǒng)有點位程序控制和電—液伺服控制兩大類別。前者多用于簡單的搬運機器人或某些專用機器人中；后者用于既要點位控制又要連續(xù)軌跡控制功能的機器人，特別是大負(fù)荷(≥5000N)機器人。(2)液壓驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)特性1962年比現(xiàn)的第一臺工業(yè)機器9.機器人主要部件及成本工業(yè)機器人成本結(jié)構(gòu)大致如下：本體22％、伺服系統(tǒng)25％、減速器38％、控制系統(tǒng)10％、其他5％。簡單拆分國內(nèi)6軸工業(yè)機器人成本（總成本25萬元），可以看出減速器和伺服電機兩項成本接近13萬元。9.機器人主要部件及成本工業(yè)機器人成本結(jié)構(gòu)大致如下：本體2210.工業(yè)機器人的分類按工業(yè)機器人按臂部的運動形式（圖1-19所示）分為四種。直角坐標(biāo)型。臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動。圓柱坐標(biāo)型。臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作。球坐標(biāo)型。臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮。關(guān)節(jié)型。臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。（2）按工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型：只控制執(zhí)行機構(gòu)由一點到另一點的準(zhǔn)確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè)。10.工業(yè)機器人的分類按工業(yè)機器人按臂部的運動形式（圖1-圖1-19機械手運動連續(xù)軌跡型：可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。圖1-19機械手運動連續(xù)軌跡型：可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運（3）按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類編程輸入型是將計算機上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機器人控制柜。示教輸入型的示教方法有兩種，一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構(gòu)按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機構(gòu)，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中。在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機構(gòu)，使執(zhí)行機構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。（3）按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類編程輸入(4)按機械臂的關(guān)系分為串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人串聯(lián)機器人就像人的一個手拿東西（如圖1-19），而并聯(lián)機器人（如圖1-20）就相當(dāng)于兩個手一起端東西。串聯(lián)機器人研究得較為成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制簡單，運動空間大等優(yōu)點，已成功應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如各種機床，裝配車間等。并聯(lián)機器人的研究與串聯(lián)機器人相比起步較晚，還有很多理論問題沒有解決。但由于并聯(lián)機器人具有剛度大，承載能力強，精度高，末端件慣性小等優(yōu)點，在高速，大承載能力的場合，與串聯(lián)機器人相比具有明顯優(yōu)勢。已有很多成功應(yīng)用的案例。比如運動模擬器、delta機器人、ABB的裝配機器人YU-MI等。(4)按機械臂的關(guān)系分為串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人串聯(lián)機器人圖1-20并聯(lián)機器人圖1-20并聯(lián)機器人五、工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)及選擇工業(yè)機器人的應(yīng)用，從材料搬運到機器維護(hù)，從焊接到切割。在今天，工業(yè)機器人制造商開發(fā)了適用于各種應(yīng)用的機器人產(chǎn)品。你需要做的是確定你想要你的機器人干什么以及在種類眾多的機器人選擇合適的一款。五、工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)及選擇工業(yè)機器人的應(yīng)用，從材料搬1.機器人負(fù)載負(fù)載是指機器人在工作時能夠承受的最大載重。如果你需要將零件從一臺機器處搬至另外一處，你需要將零件的重量和機器人抓手的重量計算在負(fù)載內(nèi)。1.機器人負(fù)載2.自由度（軸數(shù)）機器人軸的數(shù)量決定了其自由度。如果只是進(jìn)行一些簡單的應(yīng)用，例如在傳送帶之間拾取放置零件，那么4軸的機器人就足夠了。如果機器人需要在一個狹小的空間內(nèi)工作，而且機械臂需要扭曲反轉(zhuǎn)，6軸或者7軸的機器人是最好的選擇。軸的數(shù)量選擇通常取決于具體的應(yīng)用。需要注意的是，軸數(shù)多一點并不只為靈活性。事實上，如果你在想把機器人還用于其它的應(yīng)用，你可能需要更多的軸，“軸”到用時方恨少。不過軸多了的也有缺點，如果一個6軸的機器人你只需要其中的4軸，你還是得為剩下的那2個軸編程。機器人制造商傾向于用稍微有區(qū)別的名字為軸或者關(guān)節(jié)命名。一般來說，最靠近機器人基座的關(guān)節(jié)為J1，接下來是J2，J3，J4以此類推，直到腕部。還有一些廠商像安川莫托曼則使用字母為軸命名。2.自由度（軸數(shù)）3.最大運動范圍在選擇機器人的時候，你需要了解機器人要到達(dá)的最大距離。選擇機器人不單要關(guān)注負(fù)載，還要關(guān)注其最大運動范圍。每一個公司都會給出機器人的運動范圍，你可以從中看出是否符合你應(yīng)用的需要。最大垂直運動范圍是指機器人腕部能夠到達(dá)的最低點（通常低于機器人的基座）與最高點之間的范圍。最大水平運動范圍是指機器人腕部能水平到達(dá)的最遠(yuǎn)點與機器人基座中心線的距離。你還需要參考最大動作范圍（用度表示）。這些規(guī)格不同的機器人區(qū)別很大，對某些特定的應(yīng)用存在限制。3.最大運動范圍4.重復(fù)精度這個參數(shù)的選擇也取決于應(yīng)用。重復(fù)精度是機器人在完成每一個循環(huán)后，到達(dá)同一位置的精確度（差異度）。通常來說，機器人可以達(dá)到0.5mm以內(nèi)的精度，甚至更高。例如，如果機器人是用于制造電路板，你就需要一臺超高重復(fù)精度的機器人。如果所從事的應(yīng)用精度要求不高，那么機器人的重復(fù)精度也可以不用那么高。精度在2D視圖中通常用“±”表示。實際上，由于機器人并不是線性的，其可以在公差半徑內(nèi)的任何位置。4.重復(fù)精度5.速度速度對于不同的用戶需求也不同。它取決于工作需要完成的時間。規(guī)格表上通常只是給出最大速度，機器人能提供的速度介于0和最大速度之間。其單位通常為度/秒。一些機器人制造商還給出了最大加速度。機器人重量機器人重量對于設(shè)計機器人單元也是一個重要的參數(shù)。如果工業(yè)機器人需要安裝在定制的工作臺甚至軌道上，你需要知道它的重量并設(shè)計相應(yīng)的支撐。5.速度6.制動和慣性力矩機器人制造商一般都會給出制動系統(tǒng)的相關(guān)信息。一些機器人會給出所有軸的制動信息。為在工作空間內(nèi)確定精準(zhǔn)和可重復(fù)的位置，你需要足夠數(shù)量的制動。機器人特定部位的慣性力矩可以向制造商索取。這對于機器人的安全至關(guān)重要。同時還應(yīng)該關(guān)注各軸的允許力矩。例如你的應(yīng)用需要一定的力矩去完成時，就需要檢查該軸的允許力矩能否滿足要求。如果不能，機器人很可能會因為超負(fù)載而故障。6.制動和慣性力矩7.防護(hù)等級這個也取決于機器人的應(yīng)用時所需要的防護(hù)等級。機器人與食品相關(guān)的產(chǎn)品、實驗室儀器、醫(yī)療儀器一起工作或者處在易燃的環(huán)境中，其所需的防護(hù)等級各有不同。這是一個國際標(biāo)準(zhǔn)，需要區(qū)分實際應(yīng)用所需的防護(hù)等級，或者按照當(dāng)?shù)氐囊?guī)范選擇。一些制造商會根據(jù)機器人工作的環(huán)境不同而為同型號的機器人提供不同的防護(hù)等級。7.防護(hù)等級工業(yè)機器人認(rèn)知工業(yè)機器人技術(shù)王建博微信：WANGJIANBOXX電話業(yè)機器人認(rèn)知工業(yè)機器人技術(shù)要求1、可以帶早飯，但是不能在教室吃2、座位第一排開始坐滿，不夠后邊往前補3、可以請假，以輔導(dǎo)員為準(zhǔn)。不能遲到早退4、手機！左邊第一、二列（手機專用位）5、上課帶筆記本！這門課，不需要課本6、我想到再補充（游戲規(guī)則，必須遵守）要求1、可以帶早飯，但是不能在教室吃學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握機器人的特征和分類；2.了解機器人的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展；3.熟悉工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)和原理；4.了解工業(yè)機器人工作過程，能進(jìn)行示教基本操作；5.了解工業(yè)機器人編程方式和語言特征。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握機器人的特征和分類；一、工業(yè)機器人的基本概念

機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、軍事，甚至日常生活等領(lǐng)域中均等有重要用途。機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。一、工業(yè)機器人的基本概念

機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，二、工業(yè)機器人的特點

1.可編程。生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性自動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。2.擬人化。工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。二、工業(yè)機器人的特點

1.可編程。生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔3.通用性。除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。4.工業(yè)機器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合，也就是機電一體化技術(shù)。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。3.通用性。除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人三、工業(yè)機器人的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展

1.機器人發(fā)展的歷史機器人的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個成長階段，也即三個時代。第一代為簡單個體機器人，第二代為群體勞動機器人，第三代為類似人類的智能機器人，它的未來發(fā)展方向是有知覺、有思維、能與人對話。第一代機器人屬于示教再現(xiàn)型,第二代則具備了感覺能力,第三代機器人是智能機器人,它不僅具有感覺能力,而且還具有獨立判斷和行動的能力。三、工業(yè)機器人的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展

1.機器人發(fā)展的歷史1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機器人，機器人的歷史才真正開始。英格伯格在大學(xué)攻讀伺服理論，這是一種研究運動機構(gòu)如何才能更好地跟蹤控制信號的理論。德沃爾曾于1946年發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機器的運動。1954年,德沃爾又獲得可編程機械手專利，這種機械手臂按程序進(jìn)行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性，英格伯格和德沃爾都在研究機器人，認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機器人干活，因為是用重型機器進(jìn)行工作，生產(chǎn)過程較為穩(wěn)定。此后英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅遜”公司，興辦了世界上第一家機器人制造工廠。第一批工業(yè)機器人被稱為“尤尼梅特”，意思是“萬能自動”。他們因此被稱為機器人之父。1962年美國機械與鑄造公司也制造出工業(yè)機器人，稱為“沃爾薩特蘭”，意思是“萬能搬動”。”尤尼梅特”和“沃爾薩特蘭”就成為世界上最早的、至今仍在使用的工業(yè)機器人。英格伯格和德沃爾制造的工業(yè)機器人是第一代機器人，屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用“示教控制盒”發(fā)出指令，讓機器人的機械手臂運動，一步步完成它應(yīng)當(dāng)完成的各個動作。

1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機器人，圖1-1尤尼梅特圖1-1尤尼梅特第二代是有感覺的機器人，它們對外界環(huán)境有一定感知能力，并具有聽覺、視覺、觸覺等功能。機器人工作時，根據(jù)感覺器官（傳感器）獲得的信息，靈活調(diào)整自己的工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。如：有觸覺的機械手可輕松自如地抓取雞蛋，具有嗅覺的機器人能分辨出不同飲料和酒類。排爆機器人屬于第二代機器人。20世紀(jì)70年代，第二代機器人開始有了較大發(fā)展，第二代機器人則對外界環(huán)境實用階段，并開始普及。2007年9月28日，在西班牙的巴塞羅那，第二代“阿西莫”雙腳步行機器人亮相并表演踢足球和上樓梯。第二代是有感覺的機器人，它們對外界環(huán)境有一定感知能力，并具有圖1-2排爆機器人圖1-2排爆機器人圖1-3阿西莫圖1-3阿西莫

第三代機器人是智能機器人，它不僅具有感覺能力，而且還具有獨立判斷和行動的能力，并具有記憶、推理和決策的能力，因而能夠完成更加復(fù)雜的動作，如機器人下棋。第三代機器人的中央電腦控制手臂和行走裝置，使機器人的手完成作業(yè)，腳完成移動，機器人能夠用自然語言與人對話。智能機器人在發(fā)生故障時，通過自我診斷裝置能自我診斷出故障部位，并能自我修復(fù)。今天，智能機器人的應(yīng)用范圍大大地擴展了，除工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，機器人應(yīng)用到各行各業(yè)，機器人已具備了人類的特點。機器人向著智能化、擬人化方向發(fā)展的道路，是沒有止境的。

第三代機器人是智能機器人，它不僅具有感覺能力，而且還圖1-4機器人下棋圖1-4機器人下棋機器人雖然外表可能不像人，也不以人類的方式操作，但可以代替人力自動工作的機器。從機器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機器人和民用機器人。當(dāng)今工業(yè)機器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。智能機器人的功能與人更接近了，但是它與人相比還相差很遠(yuǎn)。人有智力、情感和意識。目前最高級機器人的智力也只相當(dāng)于小孩子的智力，但沒有感情和意識。有的機器人有表情，但還沒有感情。機器人雖然外表可能不像人，也不以人類的方式操作，但可以代替人2.工業(yè)機器人應(yīng)用現(xiàn)狀

目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機器人大多還是第一代機器人。有資料顯示我國在用的工業(yè)機器人的比例分配如圖1-5所示。全球工業(yè)機器人的四大家族是ABB、庫卡（KUKA，德國）、發(fā)那科（FANUC，日本）和安川電機（YASKAWA，日本）。此外還有松下（Panasonic，日本）、川崎（Kawasakirobot，日本）、那智不二越（NACHI，日本）、現(xiàn)代（HYUNDAI，韓國）、史陶比爾（STAUBIL，法國）、艾默生（Emerson，美國）、優(yōu)傲（UniversalRobots，丹麥）等國外機器人具有較高的知名度。ABB(AseaBrownBoveri)，是一家瑞士-瑞典的跨國公司，專長于重電機、能源、自動化等領(lǐng)域。在全球一百多國設(shè)有分公司或辦事處?？偣驹O(shè)于瑞士的蘇黎世。ABB的股票分別在蘇黎世、斯德哥爾摩及紐約的股票市場上上市買賣。ABB是機器人技術(shù)的開拓者和領(lǐng)導(dǎo)者。ABB擁有當(dāng)今最多種類的機器人產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)。目前，ABB機器人業(yè)務(wù)部的全球裝機量已超過16萬臺，是全球裝機量最大的工業(yè)機器人供應(yīng)商。德國的庫卡公司1973年公司研發(fā)了其名為FAMULUS第一臺工業(yè)機器人。2.工業(yè)機器人應(yīng)用現(xiàn)狀

目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機器人大多還是第1995年庫卡機器人技術(shù)脫離庫卡焊接及機器人有限公司獨立成立有限公司。現(xiàn)今庫卡專注于向工業(yè)生產(chǎn)過程提供先進(jìn)的自動化解決方案。庫卡機器人可用于物料搬運、加工、堆垛、點焊和弧焊，涉及到自動化、金屬加工、食品和塑料等行業(yè)。庫卡工業(yè)機器人的用戶包括：通用汽車、克萊斯勒、福特、保時捷、寶馬、奧迪、奔馳、大眾、法拉利、哈雷戴維森、一汽-大眾、波音、西門子、宜家、施華洛世奇、沃爾瑪、百威啤酒、BSNMedical、可口可樂等等。1995年庫卡機器人技術(shù)脫離庫卡焊接及機器人有限公司獨立成立中國制造2025策略中十大領(lǐng)域包括高檔數(shù)控機床和工業(yè)機器人領(lǐng)域。近幾年國內(nèi)的機器人產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展。新松機器人機器人產(chǎn)品線涵蓋工業(yè)機器人、潔凈（真空）機器人、移動機器人、特種機器人及智能服務(wù)機器人五大系列，其中工業(yè)機器人產(chǎn)品填補多項國內(nèi)空白，創(chuàng)造了中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上88項第一的突破；潔凈（真空）機器人多次打破國外技術(shù)壟斷與封鎖，大量