先进制造技术 工业机器人 复习题.doc

先进制造技术、工业机器人（复习题）

工业机器人的基本概念

工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产屮应用的机器人，是一种可重复编程的、多功能的、多H由度的自动控制操作机。其中，操作机是指机器人赖以完成作业的机械实体, 是具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。

工业机器人是--种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机进行控制，是无人参与的自主自动化控制系统；它是可编程、具有柔性的自动化系统, 可以允许进行人机联系。

因此，工业机器人可以理解为：是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置，它可把任一物体或工具按空间位置的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。工业机器人的组成

现代工业机器人一般市机械系统（执行机构）、控制系统、驱动系统、智能系统四大部分组成

工业机器人的特点

工业机器人是机电一体化的工业生产用H动化装置，它是为工业大生产而设计的，为了适应各种不同的生产应用，其形状多种多样，但与人的外形相差茯远，它具有如下特点：

1、能高强度地、持久地在各种生产和工作环境屮从事单调重复的劳动，使人类从繁重体力劳动屮解放岀来。

2、对工作环境有很强适应能力，能代替人在有害场所从事危险工作。

3、具有很广泛的通用性，比一般白动化设备有较广的使用场合，既能满足大批量生产的需要，又能满足产品灵活多变的中、小批量的生产作业。

4、具有独特的柔性，它可以通过软件调整等手段加T多种零件，可以灵活、迅速实现多品种、小批量的生产。

5、动作准确性高，可保证产品质量的稳定性。

6、能显著地提高生产率和大幅度降低产品成木。

工业机器人的分类

1、按系统功能分类

（1）专用机器人（2）通用机器人（3）示教再现式机器人（4）智能机器人

2、按驱动方式分类

（1）气压传动机髀人（2）液压传动机器人（3）电力传动机器人

3、按控制方式分类

（I）同定程序控制机器人（2）可编程控制机器人此外还有传感器控制、非白适应控制、

自适应控制、智能控制等类型的机器人。

4、按结构形式分

（1）育角坐标型机器人（2）圆柱坐标型机器人（3）球坐标型机器人也称Z为极坐标型机器人，（4）关节型机器人此外，还可按基廉形式分为固定式和移动式机器人；按用途分为焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人以及其他用途的机器人等。

工业机器人的驱动系统

工业机器人驱动系统的类型及特点

丁•业机器人的驱动系统，按动力源可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种基木驱动类型。

工业机器人驱动系统的选用原则

工业机器人驱动系统的选用，应根据工业机器人的性能要求、控制功能、运行的功耗、应用环境及作业要求、性能价格比以及其他因素综合加以考虑。在充分考虑各种驷动系统特点的基础上，在保证T业机器人性能规范、可行性和可靠性的前提下做出决定。一般情况下, 各种机器人驱动系统的选用原则大致如下：1、控制方式2、作业环境要求3、操作运行速度工业机器人的控制系统与编程

机器人控制系统的功能、组成及分类

1、机器人控制系统的功能

机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于实现对操作机的控制，以完成特

定的工作任务，其基木功能如下：

（1）记忆功能存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。

（2）示教功能离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。

（3）与外围设备联系功能输入和输岀接口、通信接口、网络接口、同步接口。

（4）坐标设置功能有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。

（5）人机接口示教盒、操作面板、显示屏。

（6）传感器接口位置检测、视觉、触觉、力觉等。

（7）位置伺服功能机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。

（8）故障诊断安全保护功能运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。

（1）控制计算机控制计算机是控制系统的调度指挥机构。i般为微型机、微处理器，有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。

（2）示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有白己独立的CPU以及存储单元，与主计算机Z间以串行通信方式实现信息交互。

（3）操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。

（4）硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。

（5）数字和模拟量输入输出备种状态和控制命令的输入或输出。

（6）打印机接口记录需要输出的备种信息。

（7）传感器接口用于信息的白动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。

（8）轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。

（9）辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。

（10）通信接口实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。

（11）网络接口

3、机器人控制系统的分类

（1）按驱动方式分类

可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种。

（2）按运动方式分类

点位式轨迹式

（3）按控制总线分类

1）国际标准总线控制系统

2）白定义总线控制系统

（4）按编程方式分类

1）物理设置编程系统

2）在线编程系统

3）离线编程系统

（5）按控制方式分类

1）稈序控制系统

2）白适应控制系统

3）人工智能系统

机器人控制系统设计原则

根据不同的控制要求，可有不同的设计方式，但一般应遵循以下原则：

1、采用国际标准总线结构

这样系统易于扩展，可与通用微机兼容，可支持高级语言和运行众多应用软件, 易于在已建立的平台上进行软件开发。

2、实时中断和响应能力

软件屮任务切换时间和屮断延误时间要尽量短。特别对于安全系统的屮断，一般应给予较高的优先级。

3、可靠性设计和可靠性措施

首先应按照可靠性工程方法对系统进行认真分析、分类、设计，其次要考虑软硬件任务的分配和选择接地、隔离、屏蔽以及工艺性等方面。

4、良好的开发环境

例如使用的开发工具尽量利用已有的仪器设备，应在成熟的软件平台上进行软件开发，利用高级语言、实时操作系统及已开发或应用的软件资源。

5、结构简单，工艺性合理，易于现场维护，更换备品备件时间要尽量短。

6、系统要标准化、模块化，开放性好，易于扩展及与其他外部设备通信或联网, 便于用户使用。

工业机器人编程

用机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指示，规定机器人迹行应该完成的动作和作业的具体内容，这个过程就称为对机器人的编程。

（一）编程方法

1、示教法

2、离线编程法

（二）机器人的编程语言

1、微机指令级语言

2、点位控制级语言

3、初始动作级语言

4、结构化编程语言

5、面向作业级语言