工业机器人概述

机器人的机械系统
圆柱坐标型(R2P）)
优点：计算简单; 直线部分可采用液压 驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式 机器内部。
缺点：它的手臂可以到达的空间受到 限制, 不能到达近立柱或近地面的空间; 直 线驱动部分难以密封、防尘; 后臂工作时, 手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。 这类操作机在水平转台上装有立柱，水平 臂可沿立柱上下运动并可在水平方向伸缩。 其工作范围较大，运动速度较高，但随着 水平臂沿水平方向伸长，其线位移分辨精 度越来越低。
人机交互系统
人机交互系统是使操作人员参与 机器人控制并与机器人进行联系的 装置。该系统归纳起来分为两类: 指令给定装置和信息显示装置。
机器人的机械系统
机器人机械系统
工业机器人的机械系统一般是由 连杆关节和其他形式的运动副组 成。机械系统通常包括机座立柱 手臂手腕末端执行器以及腰肩肘等
关节。
机器人的机械
分类
直角坐标机器人 圆柱坐标机器人 球坐标机器人 关节坐标机器人
气动 液压 电动
人工操纵机器人 固定程序机器人 可编程序机器人 重演式示教机器人
串联式 并联式
感 受 系 统
工业机器人由三大部 分六个子系统组成。 三大部分分别是机械 部分、传感部分和控 制部分。
控制 部分
人机交互系统
控制系统 驱动系统
机器人的各关节运动副和连杆构件组成了不同的坐标形式。 常见的主体结构形式有：直角坐标式、圆柱坐标式、球面 坐标式、关节坐标式。
关节坐标型
平面关节型
机器人的机械系统
直角坐标机器人
优点：很容易通过计算 机控制实现，容易达到 高精度。 缺点：妨碍工作, 且占 地面积大, 运动速度低, 密封性不好
直角坐标机器人的工作空间示意图
并联机器人
机器人的机械系统
机器人机座 机器人基座可 分为固定式和 行走式两种， 大部分为固定 式。
机器人手臂 手臂是机器人 执行机构中的 重要部件，它 的作用是将被 抓取的工件运 送到给定的位 置上。
关节坐标型
平面关节型
机器人的机械系统
手腕
机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件，作用是调节或改变工 件的方位，具有独立的自由度。为了使手部能处于空间任意方向， 要求腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z的旋转运动。这便是腕 部运动的三个自由度，分别称为翻转R（Roll）、俯仰P（Pitch）和 偏转Y（Yaw）。
机器人的机械系统
球坐标型(2RP)
特点：中心支架附 近的工作范围大,两个转 动驱动装置容易密封, 覆盖工作空间较大。 但 该坐标复杂, 难于控制, 且Biblioteka Baidu线驱动装置仍存在 密封及工作死区的问题。
机器人的机械系统
关节坐标型/拟人型(3R)
关节机器人的 关节全都是旋 转的, 类似于 人的手臂,工业 机器人中最常 见的结构。它 的工作范围较 为复杂。
关节型工业机器人
SCARA机器人
SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文译名：选 择顺应性装配机器手臂）是一种圆柱 坐标型的特殊类型的工业机器人。 SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线 相互平行，在平面内进行定位和定向。 另一个关节是移动关节，用于完成末 端件在垂直于平面的运动。手腕参考 点的位置是由两旋转关节的角位移φ1 和φ2，及移动关节的位移z决定的， 即p=f(φ1,φ2,z)，如图所示。这类机器 人的结构轻便、响应快，例如Adept1 型SCARA机器人运动速度可达10m/s， 比一般关节式机器人快数倍。它最适 用于平面定位，垂直方向进行装配的 作业。
机械部分
机械机构系统
传感部分
机器人－环境交互系统
机器人的系统构成
感受系统由内部传感器 模块和外部传感器模块 组成, 用以获取内部和 外部环境状态中有意义 的信息。智能传感器的 用提高了机器人的机动 性、适应性和智能化的 水准。
对于一些特殊的信息, 传 感器比人类的感受系统 更有效。
驱动系统
概念：要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置。
D
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工业机器人介绍 机器人基本结构
机器人机械系统 末端操作器
机器人控制系统
工业机器人应用 程序设计简介
工业机器人
按ISO8373，其定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重 复编程、多功能多用途、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内，可 编程的工业自动化设备。
工业机器人最早应用于 汽车制造业，常用于焊 接、喷漆、上下料和搬 运。可以代替人从事危 险、有毒、低温和高热 的恶劣环境中工作。工 业机器人与数控加工中 心、自动搬运小车以及 自动 检测系统可组成柔 性制造系统（FMS）和计 算机集成制造系统 （CIMS），实现生产自 动化。
作用：提供机器人各部位、各关节动作的原动力
驱动系统可以是液压传动、 气动传动、电动传 动, 或者把它们结合起来应用的综合系统; 可以是直 接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等 机械传动机构进行间接驱动。
机器人－环境交互系统
机器人-环境交互系 统是实现工业机器 人与外部环境中的 设备相互联系和协 调的系统。
机器人的机械系统
并联机构（Parallel Mechanism，简称 PM），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构。 2 特点 （1）无累积误差，精度较高； （2）驱动装置可置于定平台上或接 近定平台的位置，这样运动部分重 量轻，速度高，动态响应好； （3）结构紧凑，刚度高，承载能力 大； （4）完全对称的并联机构具有较好 的各向同性； （5）工作空间小较小； 并联机器人在需要快速响应高刚度、 高精度或者大载荷而无须很大工作 空间的领域内得到了广泛应用。
机器人的机械系统
并不是所有的手腕都必须具备三个自由度，而是根据实际使 用的工作性能要求来确定。分为单自由度手腕、二自由度手 腕和三自由度手腕
按照驱动方式可以分为 直接驱动手腕：
驱动源直接装在手腕上。 驱动性能好的驱动电机或液压马达。 远距离传动手腕： 有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装置又 不能做得足够小，同时也为了减轻手腕的重量。