任务2工业机器人机械结构地认知

工业机器人技术基础一体化教学

教学过程

备注一、组织教学

清点人数，师生相互问好，强调课堂纪律二、旧知回顾

工业机器人分类及应用

1、按臂部的运动形式分

（1）直角坐标型：臂部可沿三个直角坐标移动；

（2）关节型：臂部有多个转动关节；

（3）圆柱坐标型：臂部可作升降、回转和伸缩动作；

（4）组合结构：可以实现直线、旋转、回转、伸缩；

（5）球坐标型：臂部能回转、俯仰和伸缩。

2、按执行机构运动的控制机能分：点位型、连续轨迹型

3、按程序输入方式分：离线输入型、示教输入型

4、按应用领域分类：可分为搬运机器人、装配机器人、上下料机器人、焊接机器人、码垛机器人、喷涂机器人等。

工业机器人的安全使用

（1）安全注意事项

（2）安全操作规程

（3）安全使用规则

（4）操作注意事项三、新课导入及分析

在前两节课中，我们已经学习了工业机器人的定义，发展以及有关机器人的分类和应用。通过学习，让我们知道了机器人是一种复杂的机械装置，但是这种机械装置能实现强大的功能作用。那么，这机器人到底是什么样的呢？它们的结构又是怎样的呢？怀着这些疑问，让我们走进工业机器人的世界，去学习工业机器人的机械结构。

四、新课授学（教师讲解、观看视频）

工业机器人的机械结构是机器人的主要基础理论和关键技术，你是现代

机械原理研究的主要内容，机器人一般由驱动系统、执行机构、控制系统3

个基本系统，以及一些复杂的机械结构组成。通常用自由度、工作空间、额定负载、定位精度、重复精度和最大工作速度等技术指标来描述机器人的性能。

本任务主要内容是通过学习，了解有关工业机器人系统的基本组成、技术参数及运动控制，能够熟练进行机器人坐标和运动轴的选择，并能熟练的描述工业机器人的结构。

一机器人结构运动简图

机器人结构运动简图是指用结构与运动符号表示机器人臂部、腕部和手

指等结构及结构间的运动形式的简易图形符号。机器人结构运动简图能够更好的分析和记录机器人的各种运动和运动组合，可简单清晰的表明机器人的运动状态，有利于对机器人的设计方案进行鲜明的对比。

1.移动结构

注：b）是a ）的侧向图形符号3.回转结构

二 工业机器人的运动自由度 1.自由度的概念

描述物体相对于坐标系进行独立运动的数目称为自由度。

间有6个自由度，如图所示。 777777777777

物体在三维空

2.工业机器人的自由度

机器人的自由度是指描述机器人本体（不含末端执行器）相对于基坐标系（机器人坐标系）进行独立运动的数目。机器人的自由度表示机器人动作灵活的尺度，一般以轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。

机器人常用关节类型：

移动关节一一用字母P表示，它允许两相邻连杆沿关节轴线做相对移动，这种关节具有1个自由度，如图所示。

转动关节用字母R表示，它允许两相邻连杆绕关节轴线做相对转动，这种关节具有1个自由度，如图所示。

球面关节一一用字母S表示，它允许两连杆之间有三个独立的相对转动，这种关节具有3个自由度,如图所示。

虎克铰关节一一用字母T表示，它允许两连杆之间有二个相对转动，这种关节具有2个自由度,如图所示。

1）直角坐标机器人的自由度

如图所示为直角坐标机器人，臂部具有3个自由度。

特点：结构刚度大，关节运动相互独立，操作灵活性差。

2）圆柱坐标机器人的自由度

如图所示为五轴圆柱坐标机器人，有5个自由度。

特点：结构紧凑，易于控制。

3）球（极）坐标机器人的自由度

如图所示为球（极）坐标机器人，具有5个自由度。

R3

右P

P

R4

坤R

特点：灵活性好，工作空间大。

4）关节机器人

（1）SCAR/型关节机器人

SCAR風关节机器人有4个自由度，如图所示。

特点：适用于平面定位，在垂直方向进行装配作业

（2）六轴关节机器人

六轴关节机器人有6个自由度，如图所示。

雅询戻节

特点：动作灵活、结构紧凑

5）并联机器人的自由度

并联机器人是由并联方式驱动的闭环机构组成的机器人。如图所示， Gough-Stewart 并联机构和由此机构构成的机器人是典型的并联机器人。与 开链式工业机器人的自由度不同，并联机器人不能通过结构关节自由度的个 数明显数出，可通过以下公式计算其自由度数。

n

F 6(1 n 1)

特点：无累计误差，精度较高，刚度大，承载能力强，速度高，动态响应好, 结构紧凑，工作空间较小。

三工业机器人的坐标系

工业机器人的坐标系主要包括：基坐标系、关节坐标系、工件坐标系及

工具坐标系，如图所示。

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