工业机器人驱动与控制系统
工业机器人控制系统的特点
集中示教方式就是指同时对位置、速度、操作顺序等 进行的示教方式。 分离示教方式是指在示教位置之后, 再 一边动作, 一边分别示教位置、 速度、 操作顺序等的示 教方式。
当对PTP(点位控制方式)控制的工业机器人示教时, 可 以分步编制程序,且能进行编辑、修改等工作。但是在作曲 线运动而且位置精度要求较高时,示教点数一多,示教时间 就会拉长, 且在每一个示教点都要停止和启动, 因而很难 进行速度的控制。
(5.2)
图 5.5 电动机控制系统的构成
5.4.2 电动机速度的控制
1. 直流电动机的速度与转矩的关系 直流电动机依据图5.4中表示的磁场与电枢连接方式 的不同,有他激、并激、串激和复激电动机等类型。在机 器人中， 他激电动机中采用永久磁铁的电机用得较多，所 以本节只对这种电机进行说明。
根据电机学原理,当设电动机的速度为ωm(rad／s), 电 动机电枢的电压、电流、电阻分别为U(V)、I(A)、 R(Ω),
(1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切 相关。 机器人手足的状态可以在各种坐标下进行 描述,应当根据需要选择不同的参考坐标系, 并做 适当的坐标变换。经常要求正向运动学和反向运动 学的解, 除此之外还要考虑惯性力、 外力(包括重 力)、哥氏力及向心力的影响。
(2)
一个简单的机器人至少要有3～5个自由
对需要控制连续轨迹的喷漆、电弧焊等机器人进行连续 轨迹控制的示教时, 示教操作一旦开始, 就不能中途停止,必须 不中断地进行到完, 且在示教途中很难进行局部修正。
示教方式中经常会遇到一些数据的编辑问题, 其编辑机 能有如图5.1所示的几种方法。
在图中, 要连接A与B两点时, 可以这样来做: (a) 直接连接 ; (b) 先在A与B之间指定一点x, 然后用圆弧连接; (c) 用指定 半径的圆弧连接; (d) 用平行移动的方式连接。
机器人驱动与控制及应用实例
机器人驱动与控制及应用实例机器人驱动与控制是指通过操纵机器人的机械结构、传感器和控制系统，使机器人能够按照预定的路径、速度或动作执行任务。
机器人驱动与控制是机器人技术的核心，广泛应用于各个领域，包括工业制造、农业、医疗、物流等。
本文将讨论机器人驱动与控制的原理和应用实例。
首先，机器人驱动与控制的原理主要包括机械结构、传感器和控制系统。
机器人的机械结构决定了机器人的运动能力和工作空间。
传感器主要用于获取机器人周围环境的信息，例如位置、姿态、力量等。
控制系统则根据传感器的信息和任务要求，确定机器人的控制指令，对机器人进行驱动和控制。
在工业制造中，机器人驱动与控制广泛应用于各个环节，如物料搬运、装配、焊接等。
以自动装配为例，机器人需要按照预定的路径和速度，将零件从储存位置取出，然后进行装配。
在这个过程中，机器人的驱动与控制需要根据运动规划和传感器信息实时调整机器人的位置和动作，确保装配的精度和效率。
在农业中，机器人驱动与控制可以应用于植物种植和农作物收割等任务。
例如，在大规模种植中，机器人可以根据传感器获取的土壤湿度、光照强度等信息，自动控制水培和光照系统，实现植物的精确种植。
而在农作物收割中，机器人可以使用摄像头和机器视觉技术，识别并收割成熟的农作物，提高收割效率和质量。
在医疗领域，机器人驱动与控制可以应用于手术机器人、康复机器人等设备中。
手术机器人可以通过操纵杆和传感器，实现对机械臂的精确控制，辅助医生进行微创手术。
康复机器人可以根据患者的状态和康复方案，调整机械臂的力量和运动范围，帮助患者进行康复训练。
在物流领域，机器人驱动与控制主要应用于物流仓储、快递等环节。
例如，在物流仓储中，机器人可以根据控制系统下发的指令，按照预定的路径和速度，将货物从仓库取出，并按照目的地进行分拣和打包。
在快递配送中，机器人可以使用激光雷达和导航算法，实现自主导航和快速配送，减少人工成本和提高配送效率。
除了以上领域，机器人驱动与控制还可以应用于许多其他场景中。
机器人的驱动与控制
3）控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电动机的转 速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。
所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机 和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直 接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、 高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精 度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动 机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广 泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。 工业机器人驱动系统中所采用的电动机，大致可细分为以下几种：
4）调速范围宽。能使用于1：1000～10000的调速范围。 5）体积小、质量小、轴向尺寸短。 6）能经受起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减 速运行，并能在短时间内承受过载。 目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机 在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下 的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。
3）应用计算机的机器人具有故障诊断功能，可在屏幕上指示有 故障的部分和提示排除它的方法。还可显示误操作及工作区内有无障 碍物等工况，提高了机器人的可靠性和安全性。
4）可实现机器人的群控， 使多台机器人在同一时间进行相同作 业，也可使多台机器人在同一时间各自独立进行不同的作业。
5)在现代化的计算机集成制造系统(CIMS) 中，机器人是 不少的设备，但只有计算机控制的工业机器人才便于与CIMS 联网，使其充分发挥柔性 自动化设备的特性。
工业机器人驱动方式、传动系统、传感器及控制系统
题目：1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型，比较2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型，比较3、现在机器人的控制系统、控制结构概述：机器人问世已有几十年，但没有一个统一的意见。
原因之一是机器人还在发展，另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。
也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。
美国机器人协会（RIA)：一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。
美国家标准局：一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业任务或动作的机械装置。
1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。
日本工业标准局：一种机械装置，在自动控制下，能够完成某些操作或者动作功能。
英国：貌似人的自动机，具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。
中国：我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。
尽管各国定义不同，但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点：(1) 是一种自动机械装置，可以在无人参与下，自动完成多种操作或动作功能，即具有通用性。
(2)可以再编程，程序流程可变，即具有柔性(适应性）。
机器人是20世纪人类伟大的发明，比尔•盖茨预言：机器人即将重复PC机崛起的道路，彻底改变这个时代的生活方式。
机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。
驱动方式现代工业机器人的驱动方式主要有三种：气动驱动、液压驱动和电动驱动。
气动驱动机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。
驱控一体化工业机器人控制系统研究及软件开发
一、背景和意义
三、软件功能
5、远程监控：通过无线网络连接，用户可以实时监控机器人的运行状态，并 进行远程控制。
四、使用步骤
四、使用步骤
1、安装软件：用户可以从卓一公司的官方网站下载安装包，按照提示进行安 装。
2、设备连接：将工业机器人与电脑通过专用线缆连接，并确保设备通电。
四、使用步骤
3、参数设置：打开软件，根据实际需要对各项参数进行设置。 4、程序编写：根据需要编写控制程序，实现对机器人的控制。
二、软件特点
2、灵活性：软件提供丰富的功能模块，用户可以根据实际需求进行选择和组 合，实现个性化的机器人控制。
二、软件特点
3、易用性：软件界面友好，操作简单，方便用户快速上手。 4、开放性：卓一工业机器人控制系统软件支持多种主流的工业机器人品牌和 型号，具有良好的兼容性。
三、软件功能
三、软件功能
驱控一体化工业机器人控制 系统研究及软件开发
01 引言
03 研究方法
目录
02 文献综述 04 参考内容
引言
引言
随着工业自动化的快速发展，工业机器人控制系统在生产过程中扮演着越来 越重要的角色。驱控一体化工业机器人控制系统作为一种先进的控制系统，将驱 动器和控制器集成在一起，具有结构紧凑、响应速度快、精度高等优点。本次演 示旨在探讨驱控
引言
一体化工业机器人控制系统的研究及软件开发，旨在提高工业机器人的性能 和可靠性。
文献综述
工业机器人的控制系统
工业机器人的控制系统工业机器人是指被广泛应用于生产线上完成重复性、繁琐、危险或高精度等工作的机器人。
它们可以根据预定程序执行动作，进行各种操作，如装配、焊接、喷涂、搬运等。
其中，控制系统是工业机器人的核心部分，对于机器人的精度、稳定性、工作效率等方面具有重要的影响。
一、工业机器人的控制系统组成工业机器人的控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分主要包括机器人主体、传感器、执行器、控制器等，而软件部分则负责控制机器人的运动、执行任务、通信和监控等。
1.机器人主体机器人主体是机器人操作的基础，包括轴系、驱动电机、关节等。
在机器人主体上安装了传感器、执行器等元件，它们之间组成了机器人的运动系统和操作系统。
2.传感器传感器在机器人运行过程中起重要作用，它们能够监测机器人的环境和状态，并将这些信息传递回来，以帮助机器人做出更精准、稳定的运动。
一般来说，机器人的传感器包括视觉传感器、力传感器、位置传感器、激光雷达等。
3.执行器执行器是机器人操作的关键元件，它们负责执行任务，完成机器人的各种动作。
通常，机器人的执行器包括电动机、气动元件、液压元件等。
4.控制器控制器是机器人控制、执行任务的中心，其控制能力决定了机器人的运动精度和稳定性等方面的表现。
目前，工业机器人的控制器主要分为离线控制器和在线控制器两种。
二、工业机器人的控制系统原理工业机器人的控制系统实现的原理主要是通过运动控制和任务控制两个部分。
运动控制主要利用在机器人主体上安装的运动控制卡来控制机器人的运动轨迹和速度，而任务控制则通过编程来实现机器人的各种操作任务。
1.运动控制机器人的运动通过各轴的精确控制来实现，控制精度越高，机器人的运动轨迹也就越精确。
因此，运动控制系统是机器人控制系统中最关键的部分之一。
运动控制系统一般由运动控制卡、运动控制软件和伺服驱动器等组成。
其中，运动控制卡接收主控制器发送的命令，通过软件来实现各轴的控制和数据交换。
伺服驱动器将信号转化为电动机的运动，以实现机器人的运动。
简述工业机器人控制系统的基本组成及其功能
简述工业机器人控制系统的基本组成及其功能一、引言工业机器人是现代制造业中不可或缺的重要设备，它能够完成各种复杂的生产操作，提高生产效率和产品质量。
而工业机器人控制系统则是机器人能够正常运作的关键，本文将对其基本组成及其功能进行详细介绍。
二、工业机器人控制系统的基本组成1. 控制器控制器是工业机器人控制系统中最核心的部分，它相当于机器人的大脑。
控制器主要由硬件和软件两部分组成，硬件包括主板、CPU、存储器等；软件则包括操作系统、编程语言等。
通过控制器，用户可以对机器人进行编程、监控和调试等操作。
2. 传感器传感器是工业机器人控制系统中非常重要的组成部分，它能够实时获取周围环境信息，并将这些信息反馈给控制器。
常见的传感器有视觉传感器、力传感器、位置传感器等。
这些传感器可以帮助机械臂更准确地抓取物体，并避免发生碰撞等意外情况。
3. 执行机构执行机构是指工业机械臂的各个关节，它们通过驱动器与控制器相连，实现机械臂的运动。
执行机构通常由电机、减速器、传动装置等组成。
4. 通信模块通信模块是工业机器人控制系统中连接各个部件的桥梁，它负责控制器和其他设备之间的数据传输。
常见的通信模块有以太网、CAN总线等。
三、工业机器人控制系统的功能1. 运动控制工业机器人控制系统能够精确地控制机械臂的运动轨迹和速度，实现各种复杂的生产操作。
通过编程或者手动操作，用户可以指定机械臂的起始位置、终止位置和运动路径等参数。
2. 传感器数据处理工业机器人控制系统能够实时获取传感器反馈的数据，并进行处理。
例如，在抓取物体时，视觉传感器可以帮助机械臂判断物体位置和形状；力传感器则可以检测抓取力度是否合适。
3. 编程与调试工业机器人控制系统提供了多种编程语言和开发环境，用户可以根据需要进行编程。
同时，系统还提供了丰富的调试工具，帮助用户快速定位和解决问题。
4. 远程监控工业机器人控制系统支持远程监控和管理，用户可以通过网络连接到机器人进行实时监测和操作。
工业机器人控制系统的组成
工业控制系统的组成工业控制系统的组成：一：引言工业是一种可编程、多功能的自动化设备，广泛应用于制造业中。
工业的控制系统起到对的控制和管理作用，是实现自动化运行的核心组成部分。
二：控制系统概述工业的控制系统通常包括以下几个主要组成部分：1. 控制器：控制器是控制系统的核心，负责接收外部指令、进行数据处理和算法运算，以及输出控制信号控制的运动和操作。
2. 传感器：传感器用于获取环境信息，如位置、速度、力量等参数，以便控制系统进行实时监控和调整。
3. 执行机构：执行机构包括的电动驱动装置，如电机、减速器等，负责将控制系统输出的指令转化为的实际动作。
4. 通信接口：通信接口用于实现控制系统与外部设备或上位机的数据交换和通信，如以太网、串口等。
三：控制系统细化1. 控制器a. 主控板：主控板是控制器的核心芯片，负责数据处理和算法运算，并指导的运动和操作。
b. 存储器：存储器用于存储的程序和数据，包括控制算法、操作指令、运动轨迹等。
c. 输入/输出模块：输入/输出模块用于与外部设备的数据交换，如控制信号的输入和传感器数据的输出。
d. 电源模块：电源模块为控制器提供电力供应。
2. 传感器a. 位置传感器：位置传感器用于测量的位置，常见的有码盘、编码器等。
b. 力量传感器：力量传感器用于测量的受力情况，常见的有力敏电阻、负载细胞等。
c. 视觉传感器：视觉传感器用于获取环境中的图像信息，常见的有摄像头、激光传感器等。
d. 光电开关：光电开关用于检测物体的存在和位置，常用于的安全保护。
3. 执行机构a. 电动驱动装置：电动驱动装置负责将控制系统输出的指令转化为的运动和操作，常见的有伺服电机、步进电机等。
b. 机械结构：机械结构包括的关节、连杆等部件，用于实现的各项动作。
4. 通信接口a. 以太网接口：以太网接口用于实现控制系统与计算机、外部设备之间的数据通信和远程操作。
b. 串口接口：串口接口用于与外部设备进行数据交换，如传感器的连接和数据采集。
简述工业机器人驱控一体化系统的构成
简述工业机器人驱控一体化系统的构成工业机器人驱控一体化系统是当代自动化技术发展的产物，它能够将机器人的驱动和控制技术以及计算机的编程技术集成在一起，全面地实现机器人运行的控制。
工业机器人驱控一体化系统的构成包括机器人控制系统、机器人驱动系统和机器人编程系统三大部分。
首先，机器人控制系统是工业机器人驱控一体化系统的核心，它的功能是控制整个机器人的运行状态。
该系统可通过PLC（可编程控制器）来实现，PLC可接收来自操作台的指令，并依次将指令转换为电气信号控制机器人的运动，从而实现机器人自主控制。
另外，机器人控制系统还可使机器人自动执行数字编程控制、数据控制和参数控制等功能，从而满足不同应用需求。
其次，机器人驱动系统是指将机器人的几何数据和运动控制参数相结合，使机器人的运动得到实际控制的一种技术。
它能帮助机器人实现低功耗、定位精度高、定时正确、运动响应快等特点，从而有效提高机器人的生产效率。
机器人驱动系统通过专用控制器来实现，控制器通过传感器采集机器人的几何数据，然后将数据输入驱动系统，最终实现机器人的准确定位控制。
最后，机器人编程系统是运用计算机科学的原理来编程控制机器人运动的一种技术，主要是实现机器人各轴的控制指令、动态模型的合成和监控模型的改变以及路径规划下发的功能。
机器人编程系统可以实现机器人的复杂动作，其中最重要的组成部分是机器人编程软件，该软件能够接收用户输入指令，并将其翻译为相应的机器人操作指令，实现机器人的动作控制。
综上所述，工业机器人驱控一体化系统的构成主要由机器人控制系统、机器人驱动系统和机器人编程系统三部分构成，这也是当前工业机器人驱动技术发展到高度自动化的标志。
它可以将机器人的驱动和控制技术以及计算机编程技术有机结合，使机器人具有更好的性能，节省人力时间，满足当今工业自动化发展的要求。
工业机器人基本构成
工业机器人基本构成工业机器人是指在工业生产中用于执行各种任务的机器人。
它是由多个组成部分构成的复杂系统。
下面将详细介绍工业机器人的基本构成。
1. 机械结构：工业机器人的机械结构通常由臂部、关节、手腕等组成。
臂部是机器人的主体部分，可以用于执行各种动作。
关节是连接臂部的关节，通过关节的转动使机器人能够完成各种姿势的变化。
手腕是机器人的末端，可以用于抓取、放置物体等操作。
机械结构的设计直接影响机器人的灵活性和精度。
2. 传感器系统：工业机器人通常配备有各种传感器，用于感知周围环境和工作对象的状态。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
视觉传感器可以用于识别和定位物体，力传感器可以用于测量机器人与物体之间的力，触觉传感器可以模拟人手的触感。
传感器系统为机器人提供了实时的环境信息，使其能够根据需要做出相应的动作。
3. 控制系统：工业机器人的控制系统是整个系统的核心部分，用于控制机器人的运动和执行任务。
控制系统通常由控制器、编码器和驱动器等组成。
控制器是机器人的大脑，负责接收传感器的信号并做出相应的决策，编码器用于测量机器人的位置和速度，驱动器用于控制机器人的电机和执行器。
控制系统的设计和优化是确保机器人运动精度和稳定性的关键。
4. 电源与供电系统：工业机器人需要稳定的电源来提供动力。
电源系统通常由电源装置和供电线路组成。
电源装置负责将外部电源的电能转换为机器人所需的电能，并提供稳定的电压和电流。
供电线路用于将电能传输到机器人的各个部分。
电源与供电系统的设计需要考虑到机器人的功率需求和供电的可靠性。
5. 程序与算法：工业机器人的操作需要事先编写好的程序和算法。
程序用于描述机器人的动作和任务流程，算法用于实现机器人的自主决策和路径规划。
程序和算法的设计需要考虑到机器人的任务需求和工作环境的特点。
优化的程序和算法可以提高机器人的工作效率和精度。
工业机器人的基本构成包括机械结构、传感器系统、控制系统、电源与供电系统以及程序与算法。
简述工业机器人驱控一体化系统的构成
简述工业机器人驱控一体化系统的构成随着科技的迅猛发展，在工业自动化领域，机器人驱动一体化系统是一种新型的技术，它把一组机器人组成的驱动和控制系统结合到一起，以实现工作效率的提高。
机器人驱动一体化系统是由机器人控制系统、驱动系统、仪器仪表和传感器等构成的。
首先，机器人控制系统是机器人驱动一体化系统的核心部分，它的主要功能是控制机器人工作的步骤，包括抓取、拖动、转动等。
由安装在机器人上的传感器和计算机控制系统组成，由控制系统的计算机控制程序来实现机器人的精准控制。
其次，驱动系统是机器人一体化系统的重要组成部分，其主要功能是将控制系统指令转换为实际机器人操作所需的机械动力。
包括步进电机、伺服电机、齿轮箱等，由安装在机器人上的控制系统驱动，实现精确的运动控制。
再次，仪器仪表是机器人驱控一体化系统的重要组成部分，其主要功能是将机器人运动结果及时反馈给控制系统，使控制系统的操作更加准确。
它包括晶体管、电容、光电耦合器等，可以获得多种信号，实现机器人的控制及数据采集。
最后，机器人驱控一体化系统还必须有传感器，其主要功能是感知机器人运动路径的参数，以保证机器人运动的精确性。
包括激光测距传感器、光电传感器、触摸传感器等，它们可以实时监测机器人的运动轨迹，以及环境参数，实现机器人操作的精确控制。
综上所述，机器人驱控一体化系统的构成主要包括机器人控制系统、驱动系统、仪器仪表和传感器。
机器人控制系统的主要功能是控制机器人工作的步骤；驱动系统的主要功能是将控制系统指令转换为实际机器人操作所需的机械动力；仪器仪表的主要功能是将机器人运动结果及时反馈给控制系统；传感器的主要功能是感知机器人运动路径的参数，以保证机器人运动的精确性。
机器人驱控一体化系统的出现，不仅提高了机器人的工作效率，而且可以大大减少人工操作，实现高效、多变的生产加工过程。
工业机器人技术基础-第四章-机器人控制与驱动
任务四 认识工业机器人的控制与驱动系统
4.传感器位置反馈
在点位控制方式中,单靠提高伺服系统的性能来保证精度要求有 时是比较困难的。但是,可以在程序控制的基础上,再用一个位置传感 器进一步消除误差。位置传感器可以是简单的传感器,其感知范围也 可以较小。这种系统虽然硬件上有所增加,但软件的工作量却可以大 大减少,称为传感器闭环系统或大环伺服系统。
任务四 认识工业机器人的控制与驱动系统
图1-4-1 机器人控制系统的硬件组成 正文
任务四 认识工业机器人的控制与驱动系统
(1)控制计算机 控制计算机是控制系统的调度指挥机构,一般为微型机, 微处理器有32位、64位等。 (2)示教器 示教器用于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。它拥有自己独立的CPU以及存储单元,与控制计算机之间 以总线通信方式实现信息交互。 (3)操作面板 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)硬盘和软盘存储器 硬盘和软盘存储器用于存储机器人工作程序的 外围存储器。
任务四 认识工业机器人的控制与驱动系统
一、工业机器人的控制系统概述
1.工业机器人控制系统的特点
工业机器人的控制技术是在传统机械系统的控制技术基础上发展起 来的,因此两者之间并无根本的不同,但工业机器人控制系统有其独到之处。
任务四 认识工业机器人的控制与驱动系统
工业机器人控制系统有以下特点:
1)工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。工业机器人手部的状态可 以在各种坐标下描述,应当根据需要选择不同的基准坐标系,并进行适当的坐标变 换。经常要求解运动学的正问题和逆问题。除此之外还要考虑惯性力、外力(包 括重力)及哥氏力、向心力等对机器人控制的影响。
超前控制与前馈控制的区别是:前者是指控制量在时间上提前,后者是指控 制信号的流向是向前的。
工业机器人驱动与控制系统课件
05
CATALOGUE
工业机器人典型案例分析
搬运机器人
总结词
搬运机器人是一种常见的工业机器人， 主要用于自动化生产线上的物料搬运。
VS
详细描述
搬运机器人通常配备有高精度的搬运装置 ，如夹具、吸盘等，能够实现快速、准确 的物料搬运。它们通常采用伺服电机驱动 ，具有较高的定位精度和运动控制精度。 搬运机器人的控制系统通常采用运动控制 器或PLC，能够实现复杂的搬运轨迹和动 作。
03
CATALOGUE
工业机器人控制系统
控制系统硬件组成
控制器
工业机器人控制系统的 核心，负责接收指令并
控制机器人的运动。
伺服驱动器
连接控制器和电机，接 收控制器的指令，驱动
电机运动。
传感器
检测机器人运动过程中 的位置、速度、力等参
数，反馈给控制器。
I/O接口
连接机器人与外部设备 ，实现信号的输入输出
位姿传感器
总结词
用于检测机器人的位置和姿态信息。
详细描述
位姿传感器可以检测机器人的位置、 姿态、速度等运动参数，帮助机器人 实现精确的运动控制和轨迹规划，提 高机器人的稳定性和精度。
其他传感器
总结词
包括听觉、嗅觉、味觉等其他类型的传感器。
详细描述
除了触觉、视觉和位姿传感器外，还有一些其他类型的传感器，如听觉、嗅觉、味觉等，这些传感器 能够提供更丰富的环境信息，帮助机器人更好地适应复杂的工作环境。
等，并分析其工作原理。
电动机维护与保养
提供电动机的日常维护和保养 建议，以确保其正常运行和使
用寿命。
液压驱动
液压系统组成
介绍液压系统的基本组成，包 括液压泵、液压缸、液压阀等
1-2工业机器人的机械结构与控制系统的特点
1 六轴工业机器人的机械结构
下面以SA1400型六轴工业机器人本体为例进行学习。机器人各轴说明如 图所示。
三轴（J3）
四轴（J4）
五轴（J5） 六轴（J6）
一轴（J1）
二轴（J2）
2 工业机器人的伺服驱动系统
工业机器人驱动系统，按动力源可分为液压驱动、气动驱动和电气驱动 三种基本驱动类型。本书所述工业机器人（以下简称机器人）的驱动系统采 用电气驱动。电气驱动是利用电机产生的力矩和力，直接或经过机械传动驱 动执行结构，以获得机器人的各种运动。电气驱动大致可分为普通电机驱动、 直流伺服电机驱动、交流伺服电机驱动和步进电机驱动等。近年来，交流伺 服电机在机器人驱动系统中已大量应用。
工业机器人维护与维修 工业机器人的机械结构
1. 工业机器人的机械结构 2.工业机器人的驱动系统
1 六轴工业机器人的机械结构
工业机器人本体，是工业机器人的支承基础和执行机构。机器人本体是 机器人系统的重要部分，所有的计算、分析和编程最终要通过本体的运动和 动作来完成特定的任务。工业机器人的机械主体是用来完成各种作业的执行 机构，执行机构本质上是一个拟人手臂的机构，一端固定在基座上，另一端 可自由运动，通常由杆件和关节组成。最广泛应用的工业机器人是六轴串联 机器人。
I/O通信模块、逻辑安全板、伺服驱动器、隔离变压器、电阻、信12
7
8
4
5
1
9
11
10
1- 旋转开关 2-主断路器、控制回路断路器 3-主接触器 4-滤波器 5-开关电源 6-控制器 7- I/O通信模块 8逻辑安全板 9-伺服驱动器 10-隔离变压器 11-抱闸制动电阻 12-门禁开关 13-信号指示灯和开关
工业机器人控制系统的特点
工业机器人的基本工作原理
工业机器人的基本工作原理工业机器人的基本工作原理是通过将计算机控制与机械技术相结合，实现对机器人的动作、力量和位置的精确控制。
工业机器人通常由以下几个主要部分组成：1. 机械结构：包括机器人的臂部、关节、连接件和末端执行器等机械部件。
这些部件通常由金属材料制成，具有较高的刚性和稳定性，能够承受机器人的运动和负载。
2. 传感器：机器人通常配备各种传感器，如视觉传感器、力传感器和位置传感器等。
这些传感器能够捕捉到机器人周围环境的信息，并将其转化为电信号，供控制系统使用。
3. 控制系统：机器人的控制系统通常由计算机、控制器和软件组成。
计算机负责对机器人的运动和操作进行精确的计算和控制，控制器用于指挥和控制机器人的各个动作，软件则用于编程和调整机器人的功能和性能。
4. 电动驱动系统：机器人通常使用电动驱动系统实现各个关节的运动。
这些驱动系统通常由电机、减速器和传动装置组成，能够提供足够的动力和速度来驱动机器人进行各种任务。
基于以上部分，机器人的工作原理可以简单描述为：1. 通过传感器获取环境信息：机器人通过搭载的传感器获取周围环境的信息，比如物体位置、形状、力量等。
2. 处理和解析信息：机器人的控制系统接收到传感器传来的信息，计算和解析这些信息，确定下一步操作的方式和路径。
3. 调整关节和执行器：机器人根据控制系统的指令，调整各个关节和执行器的位置和力量，以实现预定的任务，如抓取、移动、组装等。
4. 反馈系统：机器人通过传感器和控制系统之间的反馈系统，将当前的工作状态信息反馈给控制系统，实现机器人的闭环控制，以确保工作的准确性和稳定性。
总的来说，工业机器人通过传感器获取环境信息，通过控制系统按照预定义的程序完成各种任务，实现了高精度、高效率的自动化生产。
机器人的控制系统
传感器物理特征的选择
尺寸和重量：影响机器人的运动性能，应该减小 或减轻
输出形式：最好是数字式电压信号，便于计算机 直接进行处理
可插接性：影响传感器使用的方便程度和机器人 结构的复杂程度（进而影响到成本），应设计通 用接口，传感器输出信号的大小和形式应能与其 他外设相匹配
机器人内部传感器
电位器式位移传感器 光电编码器（最简单的数字式位置/移传
传感器类型的选择
机器人的控制需要传感器
内部传感器： 位置传感器：位置反馈 速度传感器：速度控制，动力学计算需要 加速度传感器：动力学计算需要
传感器类型的选择
有些辅助工作需要传感器的帮助
产品检验：需要视觉 零件分类：需要视觉，对零件进行识别
需要触觉，判断是否接触到零件 需要力觉，判断零件是否放置到位
智能机器人的控制机多为计算机，处理的信息量大，控制算法复杂。 同时配备了多种内部、外部传感器，不但能感知内部关节运行速度及 力的大小，还能对外部的环境信息进行感知、反馈和处理。
5.1 机器人传感器
机器人传感器的特点和要求 机器人内部传感器 机器人外部传感器
机器人传感器的选择要求
传感器类型的选择 机器人应具备什么感觉?
传感器性能指标的确定 机器人传感器应达到什么样的性能要求?
传感器物理特征的选择 尺寸和重量、输出形式、可插接性
传感器类型的选择
选择什么类型的传感器得看机器人的需要
简单触觉：确定工作对象是否存在 复机合器触人觉对：传确感定器工的作一对般象要是求否：存在以及它的尺
寸和形（状1）精度高，重复性好 简单力（觉2：）稳沿定一性个好方，向可测靠性量高力 复合力（觉3：）抗测干量扰多能个力方强向的力 接近觉（：4对）重工量作轻对，象体的积非小，接安触装探方测便可靠 视觉：（识5别）价工格作便对宜象
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
运动 控制
卡
端子 板
驱动 器
数字 计算
机
图像 采集
卡
A/D
执行装置（电 机、液压等）
执行机构 （臂、手等）
传感器（视 觉、触觉等）
环境 （控制 对象）
机电工程学院 2020/1/13
6
三种基本驱动系统的主要性能特点
机电工程学院 2020/1ห้องสมุดไป่ตู้13
13
4.1.3 工业机器人主要的驱动系统
工业机器人主要的驱动系统：电液伺服驱动系统、 气动驱动系统、电动驱动系统。
早期的机械手和机器人中，其操作机多应用连杆 机构中的导杆、滑块、曲柄，多采用液压(气压) 活塞缸(或回转缸)来实现其直线和旋转运动。
随着控制技术的发展，对机器人操作机各部分动 作要求的不断提高，电动机驱动在机器人中应用 日益广泛。
内容
液压驱动
气动驱动
电动驱动
很大, 输出功率 压力范围为:
50～1400N/cm2,
液体的不可压缩性
控制精度较高，
控制性能
可无级调速， 反应灵敏，
可实现连续轨迹控制
大 压力范围为
40～60N/cm2，
最大可达100N/cm2
气体压缩性大， 精度低， 阻尼效果差， 低速不易控制， 难以实现伺服控制
较大
机电工程学院 2020/1/13
11
4.1.2 驱动系统设计的选用原则
一般情况下，各种机器人驱动系统的设计选用原 则：
1）控制方式 2）作业环境要求 3）操作运行速度
在腐蚀性、易燃易爆气体、 放射性物质环境中工作的移 动机器人，一般采用交流伺 服驱动。 如要求在洁净环境中使用， 则多要求采用直接驱动(Direct Drive—DD)电动机驱动系统。
要求具有较高的位 置控制精度，速度 较高的机器人。如 AC 伺 服 喷 涂 机 器 人、点焊机器人、 弧焊机器人、装配
动夹具
机器人等
机电工程学院 2020/1/13
9
4.1.2 驱动系统设计的选用原则
一般情况下，各种机器人驱动系统的设计选用原 则：
1）控制方式 2）作业环境要求 3）操作运行速度
低速重负载时可选用液压驱 动系统； 中等负载时可选用电动驱动 系统； 轻负载时可选用电动驱动系 统； 轻负载、高速时可选用气动 驱动系统
基本驱动类型
机电工程学院 2020/1/13
2
由一般的发动机带动液压泵，液压泵转动形成高压液 流（也就是动力），液压管路将高压液体（一般是液 压油）接到液压马达，是液压马达转动，形成驱动力。
液压驱动
机电工程学院 2020/1/13
3
与液压驱动相似，传动介质不同。利用气 体的抗挤压力来实现力的传递。
气动执行装置的种类：气缸、气动马达。
气动驱动
机电工程学院 2020/1/13
4
电动驱动是一种将电信号转换成角位移或线位 移的驱动方法。比如步进电动机是将电脉冲信号 转化为位移或者是角位移的驱动方法。
电动驱动
机电工程学院 2020/1/13
5
新型执行装置：
压电执行装置：利用在压电陶瓷等材料上施加电压而产生变 形的压电效应。
控制精度高，能精 确定位，反应灵敏。 可实现高速、高精 度的连续轨迹控制， 伺服特性好，控制 系统复杂
机电工程学院 2020/1/13
7
三种基本驱动系统的主要性能特点
内容
液压驱动
气动驱动
电动驱动
响应速度 结构性能 及体积
安全性
很高
较高
很高
执行 机构可标准 化、 执行机构可标准化、伺服电动机易于标
模块化，易实现直接 模块化、易实现直 准化。结构性能好，
驱动,
接驱动
噪声低。电动机一
功率／质量比大， 功率／质量比较大，般需配置减速装置。
体积小，结构紧凑， 体积小，结构紧凑，除 DD 电 动 机 外 ，
密封问题较大
密封问题较小
难以进行直接驱动，
结构紧凑，无密封
问题。
防爆性能较好，用液 压油作传动介质，在 一定条件下有火灾危 险
防爆性能好，高于 1000kPa(10 个 大 气 压)时应注意设备的 抗压性
4.1 工业机器人驱动系统 4.2 工业机器人控制系统 4.3 工业机器人典型控制方法 4.4 工业机器人控制系统构成 4.5 工业机器人使用的传感器
机电工程学院 2020/1/13
1
4.1 工业机器人驱动系统
4.1.1 驱动系统分类
按动力源划分
液压驱动系统 气动驱动系统 电动驱动系统 复合式驱动系统 新型驱动系统
机电工程学院 2020/1/13
12
4.1.2 驱动系统设计的选用原则
一般情况下，各种机器人驱动系统的设计选用原 则：
1）控制方式 2）作业环境要求 3）操作运行速度
要求其有较高的点位重复精 度和较高的运行速度，通常 在速度相对较低(≤4.5m／s) 情 况下，可采用AC、DC或步进 电动机伺服驱动系统； 在速度、精度要求均很高的 条件下，多采用直接驱动(DD) 电动机驱动系统。
机电工程学院 2020/1/13
10
4.1.2 驱动系统设计的选用原则
一般情况下，各种机器人驱动系统的设计选用原 则：
1）控制方式 2）作业环境要求 3）操作运行速度
从事喷涂作业的工业机器人， 由于工作环境需要防爆，考 虑到其防爆性能，多采用电 液伺服驱动系统和具有本征 防爆的交流电动伺服驱动系 统。
设备自身无爆炸和 火灾危险。直流有 刷电动机换向时有 火花，对环境的防 爆性能较差
机电工程学院 2020/1/13
8
三种基本驱动系统的主要性能特点
内容
液压驱动
气动驱动
电动驱动
对环境的影 响
泄漏对环境有污染
排气时有噪声
很小
效率与成本
效率中等(0.3～0.6)， 液压元件成本较高
效 气 单，源率成方低本便(0低.、15结～构0.简2) ，效成本率高为O.5左右，
机电工程学院 2020/1/13
14
1、电液伺服驱动系统
电液伺服驱动控制系统是由电气信号处理单元与 液压功率输出单元组成的闭环控制系统。
具有控制精度高、响应速度快、信号处理灵活、 输出功率大、结构紧凑、功率质量比大等特点， 在机器人驱动系统中得到广泛应用。
维修及使用
方便，但油液对环境 温度有一定要求
方便
较复杂
适用于中小负载， 适用于中小负载，
在工业机器 人中
应用范围
适用于重载、低速驱 动，电液伺服系统适 用于喷涂机器人、重 载点焊机器人和搬运 机器人
快速驱动，精度要 求较低的有限点位 程序控制机器人。 如冲压机器人、机 器人本体的气动平 衡及装配机器人气