工业机器人的分类—按机械结构分类.ppt
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工业机器人的分类按机械结构分类介绍(共22张PPT)
球面2自由度5R对称并联机构
按照并联机构的自由度分类——三自由度并联机构
允许关节驱动器位置靠近机器人的基座或装在机器人的基座上。 门形笛卡尔式机器人也称为桁架机器人，一般在需要精确移动及负载较大的场合使用，这类机器人常常安装在顶板（天花板）上。
当水平臂或杆架（安装1）在一平垂面直三柱上自，由而度该柱并又联安机装在构一，个如旋转3-基R座P上R，机这构种。结构可称为柱坐标机器人。
按照并联机构的自由笛度分卡类尔——坐六标自由机度器并联人机也构 称为直角坐标机器人，这是一种最简单的结构， 国机际械上 臂一可直以认够其为得机不着存机械在器手全人对基的称座连五附自近杆由的按度地并方线联，性机并器越方人过式机其构工移。作动范围。内的人和障碍物。
● 手臂可伸出缩回范围R，类似于可伸缩的望远镜套筒 串联机器人——⑷多关节机器人 按照并联机构的自由度分类——三自由度并联机构 六自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，是国内外学者研究的最多的并联机构，如图1- 14所示，为六自由度并联机器人中的 一种，它们广泛应用在飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并联机床等领域。 串联机器人——⑵球坐标机器人 门形笛卡尔式机器人也称为桁架机器人，一般在需要精确移动及负载较大的场合使用，这类机器人常常安装在顶板（天花板）上。 按照并联机构的自由度分类——两自由度并联机构 六自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，是国内外学者研究的最多的并联机构，如图1- 14所示，为六自由度并联机器人中的 一种，它们广泛应用在飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并联机床等领域。
根据结构形式分类
串联机器人 并联机器人
根据结构形式分类
1.串联机器人
串联机器人是开式运动链，它是由一系列 连杆通过转动关节或移动关节串联而成。 关节由驱动器驱动，关节的相对运动导致 连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。
《工业机器人认识》PPT课件
机器人运动控制系统软件的特点 1）机器人工作任务是要求机器人的末
端执行器（例如焊接机器人的焊钳或焊 枪）进行空间点位运动或轨迹运动。 2）机器人的控制中经常使用复杂控制 技术 3）用人工智能的方法进行控制、决策、 管理和操作
.
52
1.4.4 工业机器人运动控制程序的编程方 式 1. 示教盒示教方式
工业机器人的分类
. 40
工业机器人的分类
. 41
1.2 工业机器人的类型
1. 搬运机器人
. 42
1.3 工业机器人的结构
目前的工业机器人多为6轴关节型机器人。
6轴关节型机器人有 三个“关节”：“肩关 节”、“肘关节”、“腕 关节”。而6轴是指： 转腰轴、摆臂（肩） 轴、摆肘轴、转腕轴、 摆腕轴和转手轴
34精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类35精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类36精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类五种基本坐标式机器人37精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类38精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类39精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类40精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类41精选ppt1212工业机器人的类型工业机器人的类型搬运机器人42精选ppt1313工业机器人的结构工业机器人的结构目前的工业机器人多为6轴关节型机器人
.
25
机 器 人 的 控 制 过 程
.
26
工业机器人的控制方式
1. 示教再现控制
通过示教器把作业内容变制成程序，输入到 记忆装置中。给出启动命令后，系统从存储 单元中读出信息并送到控制装置，控制装置 发出控制信号，由驱动机构控制机械手在一 定精度范围内按照存储单元中的内容完成各 种动作。
端执行器（例如焊接机器人的焊钳或焊 枪）进行空间点位运动或轨迹运动。 2）机器人的控制中经常使用复杂控制 技术 3）用人工智能的方法进行控制、决策、 管理和操作
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1.4.4 工业机器人运动控制程序的编程方 式 1. 示教盒示教方式
工业机器人的分类
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工业机器人的分类
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1.2 工业机器人的类型
1. 搬运机器人
. 42
1.3 工业机器人的结构
目前的工业机器人多为6轴关节型机器人。
6轴关节型机器人有 三个“关节”：“肩关 节”、“肘关节”、“腕 关节”。而6轴是指： 转腰轴、摆臂（肩） 轴、摆肘轴、转腕轴、 摆腕轴和转手轴
34精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类35精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类36精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类五种基本坐标式机器人37精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类38精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类39精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类40精选ppt工业机器人的分类工业机器人的分类41精选ppt1212工业机器人的类型工业机器人的类型搬运机器人42精选ppt1313工业机器人的结构工业机器人的结构目前的工业机器人多为6轴关节型机器人
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机 器 人 的 控 制 过 程
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工业机器人的控制方式
1. 示教再现控制
通过示教器把作业内容变制成程序，输入到 记忆装置中。给出启动命令后，系统从存储 单元中读出信息并送到控制装置，控制装置 发出控制信号，由驱动机构控制机械手在一 定精度范围内按照存储单元中的内容完成各 种动作。
第二章_机器人的机械结构分析
关节型搬运机器人
关节型焊接机器人
第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
5、平面关节型 (Selective Compliance Assembly Robot Arm ，简称SCARA) 仅平面运动有耦合性，控制较通用关节型简单。运动灵活 性更好，速度快，定位精度高，铅垂平面刚性好，适于装 配作业。
SCARA型装配机器人
有较大的作业空间，结构紧凑较复杂，定位精度较低。
极坐标型机器人模型
2018/11/2
Unimate
机器人
第二章
机ห้องสมุดไป่ตู้人的机械结构
机器人的构型
4、关节坐标型 (3R) 对作业的适应性好，工作空间大，工作灵活，结构紧凑， 通用性强，但坐标计算和控制较复杂，难以达到高精度。
2018/11/2
关节型机器人模型
2、圆柱坐标型 (R2P)
结构简单紧凑，运动直观，其运动耦合性较弱，控制也较 简单，运动灵活性稍好。但自身占据空间也较大，但转动 惯量较大，定位精度相对较低。
圆柱坐标型机器人模型
2018/11/2
Verstran 机器人
Verstran 机器人
第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
3、极坐标型（也称球面坐标型）(2RP)
• 电动式
电源方便，响应快，驱动力较大，可以采用多种灵活的控制方案。
2018/11/2
第二章
机器人的机械结构
二、机器人的分类
1.按机器人的控制方式分类 （1）非伺服机器人 非伺服机器人按照预先编好的程序顺序进行工作， 使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控制机器 人的运动。 （2）伺服控制机器人 通过传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信 号比较后，得到误差信号，经放大后用以激发机器人 的驱动装置，进而带动手部执行装置以一定规律运动， 到达规定的位置或速度等，这是一个反馈控制系统。
工业机器人的分类—按机械结构分类
2.并联机器人
并联机器人可以定义为动平 台和定平台通过至少两个独立的运 动链相连接，机构具有两个或两个 以上自由度，且以并联方式驱动的 一种闭环机器人。
2.并联机器人
按照并联机构的自由度分类： 两自由度并联机构
三自由度并联机构
四自由度并联机构
五自由度并联机构
六自由度并联机构
按照并联机构的自由度分类——两自由度并联机构
按照并联机构的自由度分类——四自由度并联机构
四自由度并联机构大多不是完全并联 机构，如2-UPS-1-RRRR机构，运动 平台通过3个支链与定平台相连，有2 个运动链是相同的，各具有1个虎克铰 U、1个移动副P，其中P和其中一个的 R是驱动副，因此这种机构不是完全 并联机构。
按照并联机构的自由度分类——五自由度并联机构
以下是按照设备的结构形式和用途对 机器人进行分类。
机械结构 （坐标形式）
用途
根据结构形式分类
串联机器人 并联机器人
1.串联机器人
根据结构形式分类
串联机器人是开式运动链，它是由一系列 连杆通过转动关节或移动关节串联而成。 关节由驱动器驱动，关节的相对运动导致 连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。
1.串联机器人
工业机器人的分类
机器人种类
简要解释
操作型机器人 程控型机器人 示教再现型机器人
能自动控制可重复编程，多功能，有几个自由 度，可固定或运动，用于相关自动化系统中 按预先的要求及顺序条件，依次控制机器人的 机械动作 通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输 入工作程序，机器人则自动重复进行作业
数控型机器人 感觉控制型机器人 适应控制型机器人 学习控制型机器人
1.串联机器人——⑷多关节机器人
多关节型机器人由多个旋转和摆动机构组合而成。 纯球状
工业机器人PPT_图文
机械手 机器人走迷宫
机器人举例（视频）
机器爬虫
机器恐龙
工业机器人应用
第一节 工业机器人概述
一、工业机器人的含义 二、工业机器人的组成 三、工业机器人的特点 四、工业机器人的分类 五、工业机器人发展简况及趋向
一、工业机器人的含义
工业机器人是能模仿人体某些器官的功能( 主要是动作功能)、有独立的控制系统、可以改 变工作程序和编程的多用途自动操作装置。 工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调 、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣 环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处 理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和 简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门 中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。
按照結构坐標系來分，可以分為 ：直角坐標型 、圓柱坐標型、球坐標型、全關節型。
二、焊接机器人的优點
穩定和提高焊接質量，保証其均勻性。 提高勞動生產率，一天可24小時連續生產。 改善工人勞動條件，可在有害環境下工作。 降低對工人操作技術的要求。 縮短產品改型換代的准備周期，減少相應的設
、大型结构件等喷漆生产线，以保证产
品的加工质量、提高生产效率、减轻操
作人员劳动强度。
二、特点
喷涂机器人在使用环境和动作要求上有 如下的特点:
① 工作环境包含易爆的喷涂剂蒸气; ② 沿轨迹高速运动，途经各点均为作
业点; ③ 多数和被喷涂件都搭载在传送带上
，边移动边喷涂，所以它需要一些特殊 性能。
2、机械本体
（1）机械本体的作用 机械本体用来支承手部、腕部和臂部，驱动装置及
其他装置也固定在机械本体上。 （2）行走机构
对用可以行走的工业机器人，它的机械本体是可以 移动的；否则，机械本体直接固定在基座上。行走机 构用来移动工业机器人。有的行走机构是模仿人的双 腿，有的只不过是轨道和车轮机构而已。 （3）驱动系统
第二章_机器人的机械结构
2016/6/27
第二章 机器人的机械结构
气吸式手部
真空气吸吸附手部
气流负压吸附手部
挤压排气式手
2016/6/27
第二章 机器人的机械结构
气吸式手部具有结构简单、重量轻、使用方便可 靠等优点。广泛用于非金属材料或不可有剩磁的材料 的吸附。 气吸式手部的另一个特点是对工件表面没有损伤， 且对被吸持工件预定的位置精度要求不高；但要求工 件上与吸盘接触部位光滑平整、清洁，被吸工件材质 致密，没有透气空隙。
(1)夹持类
(2)吸附类
2016/6/27
第二章 机器人的机械结构
1.夹持类 (1)夹钳式 • 手指1 • 传动机构2
• 驱动装置3
• 支架4
2016/6/27
1）手指 ①指端的形状
第二章 机器人的机械结构
V型指
平面指
尖指
2016/6/27
特形指
第二章 机器人的机械结构
②指面型式 根据工件形状、大小及其被夹持部位材质软硬、表 面性质等的不同，手指的指面有光滑指面、齿型指面 和柔性指面三种形式。 ③手指的材料 对于夹钳式手部，其手指材料可选用一般碳素钢和 合金结构钢。为使手指经久耐用，指面可镶嵌硬质合金； 高温作业的手指，可选用耐热钢；在腐蚀性气体环境下 工作的手指，可镀铬或进行搪瓷处理，也可选用耐腐蚀 的玻璃钢或聚四氟乙烯。
2016/6/27
第二章 机器人的机械结构
（2）磁吸式
磁吸式手部是利用永久磁铁或电磁铁通电后产生 的磁力来吸附材料工件的，应用较广。磁吸式手部不 会破坏被吸件表面质量。磁吸式手部比气吸式手部优 越的方面是：有较大的单位面积吸力，对工件表面光 洁度及通孔、沟槽等无特殊要求。磁吸式手部的不足 之处是：被吸工件存在剩磁，吸附头上常吸附磁性屑 （如铁屑等），影响正常工作。因此对那些不允许有 剩磁的零件要禁止使用。对钢、铁等材料制品，温度 超过723℃就会失去磁性，故在高温下无法使用磁吸式 手部。磁吸式手部按磁力来源可分为永久磁铁手部和 电磁铁手部。电磁铁手部由于供电不同又可分为交流 电磁铁和直流电磁铁手部。
工业机器人PPT模板
其他领域应用拓展
医疗行业
工业机器人在医疗领域逐渐得到应 用，如手术辅助机器人、康复机器 人等，为医疗行业带来创新和发展 。
农业领域
农业机器人也逐渐兴起，应用于播 种、施肥、除草、收割等农业生产 环节，提高农业生产效率和质量。
教育领域
工业机器人在教育领域的应用也逐 渐增多，如机器人编程教育、机器 人竞赛等，为培养创新型人才提供
高刚度与轻量化
采用高强度材料和结构优 化，实现高刚度与轻量化 的平衡。
精密传动系统
采用高精度齿轮、滚珠丝 杠等传动元件，确保机器 人运动精度。
传感器与感知技术
位置传感器
检测机器人关节角度和位置，实现精 确运动控制。
视觉传感器
通过图像处理技术，识别目标物体和 场景信息。
力/力矩传感器
实时监测机器人受力情况，实现力控 制策略。
05
工业机器人安装调试与维护保养
安装调试流程规范
机械安装
按照图纸要求组装机器人本体 ，确保各部件位置正确、紧固 可靠。
软件调试
配置机器人控制软件，设置相 关参数，测试各功能模块正常 运行。
准备工作
确认机器人型号、规格及配件 齐全，熟悉安装图纸和说明书 。
电气连接
根据电气图纸连接机器人控制 系统及外围设备，检查接线无 误。
智能制造与数字化工厂
智能制造将成为产业升级的重要方向，工业机器人将实现与数字化 工厂的深度融合，提高生产效率和质量。
绿色制造与可持续发展
环保和可持续发展日益受到重视，工业机器人需要实现绿色制造， 降低能耗和排放，提高资源利用效率。
政策法规影响分析
政府支持与引导
政府将加大对工业机器人的支持力度，通过政策引导和资金支持， 推动工业机器人的研发和应用。
工业机器人的组成ppt课件
部运动。
腰部：立柱，是 支撑手臂的部件，
其作用是带动臂 7
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
工业机器人的驱动系统包括驱动器和传动 机构两部分，它们通常与执行机构连成机 器人驱本动体系统。
驱动器 传动机构
8
二、机械部分
2. 驱动—传动装置 工业机器人
驱动器通常有：
➢ 电机驱动：直流伺服电机、 步进电机、交流伺服电机。
传动机构常用的有：谐波减速器、滚珠丝 杆、链、带以及各种齿轮系。
传动机构 谐波传动 螺旋传动 链传动 带传动 齿轮传动
12
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
- 由谐波发生器（椭圆形凸轮 及薄壁轴承）、柔轮（在柔 性材料上切制齿形）以及与 它们啮合的钢轮构成的传动 机构
13
三、控制部分 1. 人机交互系统
驱动器
➢ 液压驱动； ➢ 气动驱动。
各种电、液、气装置
9
驱动器
直动 气缸
气动
气动 马达
气爪
液压
液压 液压 马达 缸
直流 伺服 电动 机
电动
交流 伺服 电动 机
步进 电动 机
电液 气综 合驱 动
10
直流伺服电机与驱动放大器
交流伺服电机
驱动放大器
直流无刷电机
步进电机
直驱电机
11
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
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四、传感部分 2. 机器人-环境交互系统
机器人-环境交互系统实现工业机器人与 外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造单元、多台机器人、多台机床或 设备、多个零件存储装置等集成为一个去执 行 复杂任务的功能单元。
工业机器人技术-PPT课件
QF1 L1 L2 L3 ON/OFF单元 CN601 CN602 CN555 电源模块 CN557 驱动模块 S轴 L轴 U轴 R轴 CN509 示教器 X81 安全单元 CN201 DC24V I/O信号 CN304 DC24V IR控制器 I/F模块 CPU 机架 CN5 CN159 CN157 CN158 I/O单元 CN305 CN156 CN200 CN154 CN151 AC200V DC24V DC24V 电源单元 DC24V DC24V DC24V DC5V CN153 CN403 CN155 B轴 T轴 制动电阻
变速原理
标准结构
1—芯轴 2—端盖 3—输出轴承 4—壳体（针轮） 5—密封圈 6—输出法兰（输出轴） 7—定位销 8—行星齿轮 9—曲轴组件 10—滚针轴承 11—RV齿轮 12—针齿销
安装要点
（a）正确
（b）错误
第5章 工业机器人控制系统
5.1 控制系统结构
5.2 控制系统连接 —电源
2—手腕单元
3—上臂 4—下臂
3.2 SCARA及Delta结构
SCARA结构
（a）执行器升降（前驱）
（b）手臂升降（后驱）
Delta结构
（a）回转驱动型
（b）直线驱动型
3.3 安川MH6机器人结构
基座 1—基座体 2—RV减速器 3、6、8—螺钉 4—润滑管 5—盖 7—管线盒
腰
第一代机器人
第一代机器人一般是指 能通过离线编程或示教 操作生成程序，并再现 动作的机器人。 第一代机器人没有分析 和推理能力，无智能性, 称示教再现机器人。 第一代机器人现已实用 和普及
第二代机器人
第二代机器人装备有一定 数量的传感器，能获取简 单信息，作出简单的推理， 并适当调整自身的动作和 行为。 第二代机器人已具备一定 程度上的智能，故称感知 机器人或低级智能机器人。
变速原理
标准结构
1—芯轴 2—端盖 3—输出轴承 4—壳体（针轮） 5—密封圈 6—输出法兰（输出轴） 7—定位销 8—行星齿轮 9—曲轴组件 10—滚针轴承 11—RV齿轮 12—针齿销
安装要点
（a）正确
（b）错误
第5章 工业机器人控制系统
5.1 控制系统结构
5.2 控制系统连接 —电源
2—手腕单元
3—上臂 4—下臂
3.2 SCARA及Delta结构
SCARA结构
（a）执行器升降（前驱）
（b）手臂升降（后驱）
Delta结构
（a）回转驱动型
（b）直线驱动型
3.3 安川MH6机器人结构
基座 1—基座体 2—RV减速器 3、6、8—螺钉 4—润滑管 5—盖 7—管线盒
腰
第一代机器人
第一代机器人一般是指 能通过离线编程或示教 操作生成程序，并再现 动作的机器人。 第一代机器人没有分析 和推理能力，无智能性, 称示教再现机器人。 第一代机器人现已实用 和普及
第二代机器人
第二代机器人装备有一定 数量的传感器，能获取简 单信息，作出简单的推理， 并适当调整自身的动作和 行为。 第二代机器人已具备一定 程度上的智能，故称感知 机器人或低级智能机器人。
工业机器人技术-工业机器人机械结构ppt课件
上臂
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
工业机器人ppt
3
二、组成与分类
4
组成
控制系统
驱动系统
主主体体
5
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕 部和手部，有的机器人还有行走机构。
6
相用力 应以装 的使置 驱 动执和 动 作行传 系
机动统 构机包 产构括 生，动
7
控制系统是按照输入的程序对驱动系统 和执行机构发出指令信号，并进行控制。
8
2、分类
（1）按系统分类：专用机器人、通用机器人、 示教再现式机器人、智能机器人；
（2）按驱动方式分类：气压传动机器人、液压 传动机器人、电气传动机器人；
（3）按结构形式分类：直角坐标机器人、圆柱 坐标机器人、球坐标机器人、关节机器人。
9
Pay Attetion：
自由度是衡量机器人 技术水平的主要指标
10
三、控制技术
11
控制系统是机器人的重要组成部分，是 机器人按照指令去完成所希望的作业任务。
12
控制系统的分类
❖ ①按控制回路 开环系统和闭环系统； ❖ ②按控制硬件 机械、液压、射流等； ❖ ③按编程方式 物理、示教、高线等； ❖ ④按自动化控制 顺序、程序、自适应控制
系统及人工智能系统； ❖ ⑤按运动轨迹 点位、连续轮廓控制。
13
机 ❖ 示教盒 ❖ 操作面板 ❖ 硬盘和软盘存储存 ❖ 数字和模拟量输入输出 ❖ 网络接口
❖ 打印机接口 ❖ 传感器接口 ❖ 轴控制器 ❖ 辅助设备控制 ❖ 通信接口
14
位置伺服控制
关节伺服控制
坐标伺服控制
15
机器人的应用领域
弧焊机器人
磨销机器人
点焊机器人
去毛刺机器人
16
清洁机器人
机器人的应用领域
二、组成与分类
4
组成
控制系统
驱动系统
主主体体
5
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕 部和手部，有的机器人还有行走机构。
6
相用力 应以装 的使置 驱 动执和 动 作行传 系
机动统 构机包 产构括 生，动
7
控制系统是按照输入的程序对驱动系统 和执行机构发出指令信号，并进行控制。
8
2、分类
（1）按系统分类：专用机器人、通用机器人、 示教再现式机器人、智能机器人；
（2）按驱动方式分类：气压传动机器人、液压 传动机器人、电气传动机器人；
（3）按结构形式分类：直角坐标机器人、圆柱 坐标机器人、球坐标机器人、关节机器人。
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Pay Attetion：
自由度是衡量机器人 技术水平的主要指标
10
三、控制技术
11
控制系统是机器人的重要组成部分，是 机器人按照指令去完成所希望的作业任务。
12
控制系统的分类
❖ ①按控制回路 开环系统和闭环系统； ❖ ②按控制硬件 机械、液压、射流等； ❖ ③按编程方式 物理、示教、高线等； ❖ ④按自动化控制 顺序、程序、自适应控制
系统及人工智能系统； ❖ ⑤按运动轨迹 点位、连续轮廓控制。
13
机 ❖ 示教盒 ❖ 操作面板 ❖ 硬盘和软盘存储存 ❖ 数字和模拟量输入输出 ❖ 网络接口
❖ 打印机接口 ❖ 传感器接口 ❖ 轴控制器 ❖ 辅助设备控制 ❖ 通信接口
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位置伺服控制
关节伺服控制
坐标伺服控制
15
机器人的应用领域
弧焊机器人
磨销机器人
点焊机器人
去毛刺机器人
16
清洁机器人
机器人的应用领域
第三讲工业机器人的机械结构
第三讲工业机器人的机械结构工业机器人的机械结构是指由各种零部件组成的机器人的主要机械部分，主要包括机械臂、关节和末端执行器等。
1.机械臂：机械臂是工业机器人的核心部件，通常由多个关节构成，类似于人的手臂。
机械臂的关节可分为旋转关节和滑动关节两种。
旋转关节可使机械臂在水平和垂直方向上进行旋转运动，而滑动关节则使机械臂能够进行伸缩和折叠运动，从而实现更灵活的操作。
机械臂的关节通常通过电机、减速器和传动机构来驱动。
2.关节：关节是机械臂各个部分的连接点，是机械臂关节运动的关键部件。
关节通常由关节轴承、驱动装置和连接机构组成。
关节轴承用于支持和旋转机械臂的部分，使其能够自由地在空间中进行运动。
驱动装置则通过电机或液压系统等方式提供动力，使关节能够实现旋转或伸缩运动。
连接机构则用于将关节与机械臂的其他部分连接在一起。
3.末端执行器：末端执行器是机械臂的“手”，负责和外界物体进行接触或操作。
末端执行器的种类多样，常见的有夹子、夹具和吸盘等。
夹子主要用于抓取和握住物体，夹具则用于固定工件，而吸盘则适用于平面物体的吸附。
除了上述三个主要部分，工业机器人的机械结构还包括连接件、支撑结构和保护装置等。
连接件用于连接各个零部件，常见的连接方式有螺纹连接、焊接和固定连接等。
支撑结构用于支撑机器人的整体重量和保持稳定性，在设计上通常考虑到机器人的负载能力和运动范围等因素。
保护装置用于保护机器人免受外部环境和不良因素的影响，例如防尘罩、防撞装置和安全护栏等。
工业机器人的机械结构在设计上需要考虑机器人的负载能力、运动范围、工作精度和可靠性等因素。
随着技术的不断发展，机械结构也在不断改进，尤其是在机械臂的柔性和精度方面。
近年来，出现了一些新的机械结构设计，如平行机构和柔性臂等，以满足不同的应用需求。
总之，工业机器人的机械结构是机器人的骨架和关键部件，其设计直接影响着机器人的运动和操作能力。
随着技术的进步，机械结构也在不断发展和创新，以满足不同领域的自动化需求。
工业机器人分类
工业机器人分类工业机器人是自动化生产中不可或缺的重要设备，可以帮助企业提高生产效率、降低生产成本、减少人力劳动强度，是现代工业生产领域的重要组成部分。
按照功能和性能的不同，工业机器人可以分为多种不同类型，本篇文章将对工业机器人的常见分类进行介绍。
按照机械臂结构分类1. SCARA机器人SCARA机器人（Selective Compliance Assembly Robot Arm）属于平面机器人，可实现在X-Y平面工作的自由度，具有高速度、高精度和良好的重复定位精度等优点。
适用于电子加工、装配、喷涂、封装等应用场景。
2. 悬臂式机器人悬臂式机器人主要由机械臂和基础座构成，机械臂上下状态的运动能够完成物料的装卸及组合等工作。
悬臂式机器人结构简单、体积小，具有广泛的应用领域。
3. 立轴机器人立轴机器人由基础、垂直旋转轴和伸缩臂等部分组成。
通过垂直旋转轴的转动和伸缩臂移动来完成操作。
应用场景包括：汽车零部件组装、数控加工、冲压、气动式压力印刷、注塑成型等。
4. 并联机器人并联机器人（Parallel Robot）是计算机和机械技术应用到机器人上的代表作之一，具有快速、高精度、大力矩的特点。
广泛应用于电子行业、制药行业和食品加工等领域。
按照使用场景分类1. 焊接机器人焊接机器人是工业机器人中应用最广泛的一种类别，其使用场景包括汽车工业、建筑业、航空制造业等领域。
初期的焊接机器人多用于对平面产品的焊接处理，现在的焊接机器人已经广泛应用于三维复杂结构件的自动化焊接。
2. 搬运机器人搬运机器人主要负责重物的搬运、装卸和运输等工作，应用场景涉及到物流、仓储、制造业等领域，如食品、汽车工业、医药行业、电子行业等。
3. 涂装机器人涂装机器人广泛应用于汽车行业的喷漆和涂装工作，良好的喷涂质量可以有效提高汽车制造的质量和效率。
除了应用于汽车工业外，涂装机器人也适用于家具、玩具、电子产品等领域。
4. 组装机器人组装机器人主要用于产品的组装、表面粘合、紧固、铆接、添加粘合材料等工作。
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不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机 器人根据示教后的信息进行作业
利用传感器获取的信息控制机器人的动作 机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动 机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学” 的经验用于工作中 以人工智能决定其行动的机器人
工业机器人的分类
以下是按照设备的结构形式和用途对机器人进行分类。
1.串联机器人——⑵球坐标机器人
球坐标机器人的空间位置分别由旋转、摆动和 平移3个自由度确定。由于机械和驱动连线的 限制，机器人的工作包络范围是球体的一部分。
其工作特点如下： ● 手臂可伸出缩回范围R，类似于可伸缩的望 远镜套筒 ● 在垂直面内绕β轴旋转 ● 在基座水平内转动角度为θ
1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人
②平行四边形球状
优点： • 允许关节驱动器位置靠近机器人的基座或装在机
器人的基座上。 • 这种结构的机器人刚度比其它大多数机械手大。
缺点： • 平行四边形结构的机器人与相应的球状关节坐标
机器人的工作范围相比，受到较大限制。
1.串联机器人——⑷多关节机器人
③圆柱状
优点： • 机器人精密且快速。
缺点： • 一般垂直作用范围有限（Z方向）。
按照并联机构的自由度分类——四自由度并联机构
四自由度并联机构大多不是完全并联 机构，如2-UPS-1-RRRR机构，运动平 台通过3个支链与定平台相连，有2个 运动链是相同的，各具有1个虎克铰U、 1个移动副P，其中P和其中一个的R是 驱动副，因此这种机构不是完全并联 机构。
按照并联机构的自由度分类——五自由度并联机构
由5个转动副首尾相连，5个转 动副的轴线汇交于一点（转动 中心），这种机构的输出参考 点具有沿球面移动的2个自由度。
球面2自由度5R对称并联机构
按照并联机构的自由度分类——三自由度并联机构
（1）平面三自由度并联机构，如3-RPR机构。 （2）球面三自由度并联机构，如3-RRR球面机构、 3-UPS-1-S球面机构。 （3）三自由度移动并联机构，如Star Like并联机 构、T阿斯并联机构和DELTA机构 （4）空间三自由度并联机构，如典型的3-RPS机构 （5）还有一类是增加辅助杆件和运动副的空间机 构，如德国汉诺威大学研制的并联机床采用的3UPS-1-PU球坐标式三自由度并联机构
国际上一直认为不存在全对称五自由度并联机器人机构。相对而言，非对称五自 由度并联机构比较容易综合。Lee和Park在1999年提出一种结构复杂的双层5自由 度并联机构，Jin等在2001年综合出具有三个移动自由度和两个转动自由度的非对 称5自由度并联机构，高峰等在2002年通过给六自由度并联机构添加一个五自由 度约束分支的方法，综合出两种5自由度并联机构。
笛卡尔坐标机器人也称为直角坐标机器人，这是一种最简单的结构， 其机械手的连杆按线性方式移动。
1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人
①悬臂笛卡尔式机器人
这种机器人的机械手构件受到约束，只在平行于笛 卡尔坐标轴X、Y、Z的方向上移动
1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人
②门形笛卡尔式机器人
门形笛卡尔式机器人也称为桁架机器人，一般在需 要精确移动及负载较大的场合使用，这类机器人常 常安装在顶板（天花板）上。
工业Байду номын сангаас器人的分类
机器人种类
操作型机器人 程控型机器人 示教再现型机器人
数控型机器人 感觉控制型机器人 适应控制型机器人 学习控制型机器人
智能机器人
简要解释
能自动控制可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运 动，用于相关自动化系统中
按预先的要求及顺序条件，依次控制机器人的机械动作 通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机 器人则自动重复进行作业
柱坐标机器 人
球坐标机器 人
笛卡尔坐标 机器人
多关节型机 器人
1.串联机器人——⑴柱坐标机器人
当水平臂或杆架安装在一垂直柱上，而该柱又安装在 一个旋转基座上，这种结构可称为柱坐标机器人。
其运动特点如下： ● 手臂可伸缩（沿r方向） ● 滑动架（或托板）可沿柱上下移动（z轴方向） ● 水平臂和滑动架组合件可作为基座上的一个整体而 旋转（绕z轴）
2.并联机器人
并联机器人可以定义为动平台 和定平台通过至少两个独立的运动 链相连接，机构具有两个或两个以 上自由度，且以并联方式驱动的一 种闭环机器人。
2.并联机器人
按照并联机构的自由度分类：
两自由度并联机 构
三自由度并联机 构
四自由度并联机 构
五自由度并联机 构
六自由度并联机 构
按照并联机构的自由度分类——两自由度并联机构
机械结构（坐 标形式）
用途
根据结构形式分类
串联机器人 并联机器人
根据结构形式分类
1.串联机器人
串联机器人是开式运动链，它是由一系列 连杆通过转动关节或移动关节串联而成。 关节由驱动器驱动，关节的相对运动导致 连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。
1.串联机器人
串联机器人的机构运 动特征是用其坐标特 性来描述的。
1.串联机器人——⑷多关节机器人
多关节型机器人由多个旋转和摆动机构组合而成。 纯球状
平行四边形球状 圆柱状
1.串联机器人——⑷多关节机器人
①纯球状
这类结构的机器人的工作包络范围大体上是球状的。
优点： 机械臂可以够得着机器人基座附近的地方，并越过 其工作范围内的人和障碍物。
1.串联机器人——⑷多关节机器人
总结
通过对工业机器人的分类及功能的学习，了解常用机 器人的分类方法及适用领域。
按照并联机构的自由度分类——六自由度并联机构
六自由度并联机构是并联机器人机构中 的一大类，是国内外学者研究的最多的 并联机构，如图1- 14所示，为六自由度 并联机器人中的一种，它们广泛应用在 飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并 联机床等领域。但这类机构有很多关键 性技术没有或没有完全得到解决，比如 其运动学正解、动力学模型的建立以及 并联机床的精度标定等。
利用传感器获取的信息控制机器人的动作 机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动 机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学” 的经验用于工作中 以人工智能决定其行动的机器人
工业机器人的分类
以下是按照设备的结构形式和用途对机器人进行分类。
1.串联机器人——⑵球坐标机器人
球坐标机器人的空间位置分别由旋转、摆动和 平移3个自由度确定。由于机械和驱动连线的 限制，机器人的工作包络范围是球体的一部分。
其工作特点如下： ● 手臂可伸出缩回范围R，类似于可伸缩的望 远镜套筒 ● 在垂直面内绕β轴旋转 ● 在基座水平内转动角度为θ
1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人
②平行四边形球状
优点： • 允许关节驱动器位置靠近机器人的基座或装在机
器人的基座上。 • 这种结构的机器人刚度比其它大多数机械手大。
缺点： • 平行四边形结构的机器人与相应的球状关节坐标
机器人的工作范围相比，受到较大限制。
1.串联机器人——⑷多关节机器人
③圆柱状
优点： • 机器人精密且快速。
缺点： • 一般垂直作用范围有限（Z方向）。
按照并联机构的自由度分类——四自由度并联机构
四自由度并联机构大多不是完全并联 机构，如2-UPS-1-RRRR机构，运动平 台通过3个支链与定平台相连，有2个 运动链是相同的，各具有1个虎克铰U、 1个移动副P，其中P和其中一个的R是 驱动副，因此这种机构不是完全并联 机构。
按照并联机构的自由度分类——五自由度并联机构
由5个转动副首尾相连，5个转 动副的轴线汇交于一点（转动 中心），这种机构的输出参考 点具有沿球面移动的2个自由度。
球面2自由度5R对称并联机构
按照并联机构的自由度分类——三自由度并联机构
（1）平面三自由度并联机构，如3-RPR机构。 （2）球面三自由度并联机构，如3-RRR球面机构、 3-UPS-1-S球面机构。 （3）三自由度移动并联机构，如Star Like并联机 构、T阿斯并联机构和DELTA机构 （4）空间三自由度并联机构，如典型的3-RPS机构 （5）还有一类是增加辅助杆件和运动副的空间机 构，如德国汉诺威大学研制的并联机床采用的3UPS-1-PU球坐标式三自由度并联机构
国际上一直认为不存在全对称五自由度并联机器人机构。相对而言，非对称五自 由度并联机构比较容易综合。Lee和Park在1999年提出一种结构复杂的双层5自由 度并联机构，Jin等在2001年综合出具有三个移动自由度和两个转动自由度的非对 称5自由度并联机构，高峰等在2002年通过给六自由度并联机构添加一个五自由 度约束分支的方法，综合出两种5自由度并联机构。
笛卡尔坐标机器人也称为直角坐标机器人，这是一种最简单的结构， 其机械手的连杆按线性方式移动。
1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人
①悬臂笛卡尔式机器人
这种机器人的机械手构件受到约束，只在平行于笛 卡尔坐标轴X、Y、Z的方向上移动
1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人
②门形笛卡尔式机器人
门形笛卡尔式机器人也称为桁架机器人，一般在需 要精确移动及负载较大的场合使用，这类机器人常 常安装在顶板（天花板）上。
工业Байду номын сангаас器人的分类
机器人种类
操作型机器人 程控型机器人 示教再现型机器人
数控型机器人 感觉控制型机器人 适应控制型机器人 学习控制型机器人
智能机器人
简要解释
能自动控制可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运 动，用于相关自动化系统中
按预先的要求及顺序条件，依次控制机器人的机械动作 通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机 器人则自动重复进行作业
柱坐标机器 人
球坐标机器 人
笛卡尔坐标 机器人
多关节型机 器人
1.串联机器人——⑴柱坐标机器人
当水平臂或杆架安装在一垂直柱上，而该柱又安装在 一个旋转基座上，这种结构可称为柱坐标机器人。
其运动特点如下： ● 手臂可伸缩（沿r方向） ● 滑动架（或托板）可沿柱上下移动（z轴方向） ● 水平臂和滑动架组合件可作为基座上的一个整体而 旋转（绕z轴）
2.并联机器人
并联机器人可以定义为动平台 和定平台通过至少两个独立的运动 链相连接，机构具有两个或两个以 上自由度，且以并联方式驱动的一 种闭环机器人。
2.并联机器人
按照并联机构的自由度分类：
两自由度并联机 构
三自由度并联机 构
四自由度并联机 构
五自由度并联机 构
六自由度并联机 构
按照并联机构的自由度分类——两自由度并联机构
机械结构（坐 标形式）
用途
根据结构形式分类
串联机器人 并联机器人
根据结构形式分类
1.串联机器人
串联机器人是开式运动链，它是由一系列 连杆通过转动关节或移动关节串联而成。 关节由驱动器驱动，关节的相对运动导致 连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。
1.串联机器人
串联机器人的机构运 动特征是用其坐标特 性来描述的。
1.串联机器人——⑷多关节机器人
多关节型机器人由多个旋转和摆动机构组合而成。 纯球状
平行四边形球状 圆柱状
1.串联机器人——⑷多关节机器人
①纯球状
这类结构的机器人的工作包络范围大体上是球状的。
优点： 机械臂可以够得着机器人基座附近的地方，并越过 其工作范围内的人和障碍物。
1.串联机器人——⑷多关节机器人
总结
通过对工业机器人的分类及功能的学习，了解常用机 器人的分类方法及适用领域。
按照并联机构的自由度分类——六自由度并联机构
六自由度并联机构是并联机器人机构中 的一大类，是国内外学者研究的最多的 并联机构，如图1- 14所示，为六自由度 并联机器人中的一种，它们广泛应用在 飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并 联机床等领域。但这类机构有很多关键 性技术没有或没有完全得到解决，比如 其运动学正解、动力学模型的建立以及 并联机床的精度标定等。