工業(yè)機(jī)器人基本組成構(gòu)造及系統(tǒng)應(yīng)用

機(jī)器人分類機(jī)器人分類機(jī)器人分類機(jī)器人分類機(jī)器人分類機(jī)器人分類機(jī)器人分類機(jī)器人構(gòu)造機(jī)器人構(gòu)造

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)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)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)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)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)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)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)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)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)2、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)身部分機(jī)身部分：如同機(jī)床的床身結(jié)構(gòu)一樣，機(jī)器人機(jī)身構(gòu)成機(jī)器人的基礎(chǔ)支撐。有的機(jī)身底部安裝有機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)；有的機(jī)身可以繞軸線回轉(zhuǎn)，構(gòu)成機(jī)器人的腰。手臂部分手臂部分：分為大臂、小臂和手腕，完成各種動(dòng)作。末端操作器末端操作器：可以是擬人的手掌和手指，也可以是各種作業(yè)工具，如焊槍、噴漆槍等。關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)：分為滑動(dòng)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。實(shí)現(xiàn)機(jī)身、手臂各部分、末端操作器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)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)3、感受系統(tǒng)1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。2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)。3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)。4對(duì)于一些特殊的信息,傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)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)1、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)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)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、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)分為兩大類:指令給定裝置和信息顯示裝置。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)組成分析機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)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)第三部分—國(guó)際上的主要機(jī)器人生產(chǎn)廠家MotomanUP500有效載荷500kg，最大可達(dá)長(zhǎng)度2542mm，6軸驅(qū)動(dòng)，高可靠性52000小時(shí)MTBF，重復(fù)定位精度±0.5mmABBIRB340專為快速的拾取和放置動(dòng)作而設(shè)計(jì)，適用于包裝工業(yè)中快速而準(zhǔn)確地移動(dòng)物體6、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)。

冗余自由度機(jī)器人

利用冗余自由度可以增加機(jī)器人的靈活性、躲避障礙物和改善動(dòng)力性能。人的手臂(大臂、小臂、手腕)共有七個(gè)自由度,所以工作起來(lái)很靈巧,手部可回避障礙而從不同方向到達(dá)同一個(gè)目的點(diǎn)。

可以用精密度、正確度、和準(zhǔn)確度三個(gè)參數(shù)來(lái)衡量。包括定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度（Positioningaccuracy）：指機(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。重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度：指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)某一目標(biāo)位置的差異程度?；蛟谙嗤奈恢弥噶钕?，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集程度，即重復(fù)度。oo3．工作范圍:指機(jī)器人末端操作器所能到達(dá)的區(qū)域。工作空間（Workingspace）：機(jī)器人手腕參考點(diǎn)或末端操作器安裝點(diǎn)（不包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。4．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。5．承載能力：

指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。表1.3PUMA562機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)

圖

1.17PUMA562工業(yè)機(jī)器人

1.4.3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(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。直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間示意圖

機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域Tricept1005機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖固定平臺(tái)（框架）萬(wàn)向鉸鏈伸縮桿動(dòng)平臺(tái)高速銑頭機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖框架Tricept1005

機(jī)器人及主軸部件高速銑頭伸縮桿伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)器人的分類串聯(lián)機(jī)器人——水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)器人的分類并聯(lián)機(jī)器人2.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。3.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。4.關(guān)節(jié)坐標(biāo)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,類似于人的手臂,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5.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

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)型機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域清潔