工业机器人的技术参数课件
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工业机器人技术基础 工业机器人技术参数
O B
h
B
h
(b)
（b ）良好定位(精c) 度，很差重复定位精度
(d)
（a）合理定位精度，良好重复定位精度
（c）很差定位精度，良好重复定位精度
工业机器人工作空间
• 定义
工作空间是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合
• 参考点
手部中心、手腕中心或手指指尖 参考点不同，工作空间的大小、形状也不同
U-3
L-2
R-4 B-5 T-6
S-1
工业机器人自由度
• 工业机器人是典型机构，我们可以直接数出它的自由度。 • 组成机器人的旋转关节或移动关节，每个关节具有一个自由度! • 通常情况下，每个轴可以增加一个自由度。 • 常见的工业机器人有：4轴，6轴，7轴
工业机器人自由度
• 4自由度—SCARA机器人
• 3个旋转关节+1个移动关节 • 结构轻便、响应快 • 适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业
工业机器人自由度
• 6自由度
• 第一个关节能在水平面自由旋转 • 二、三两个关节能在垂直平面移动； • “手臂”（四关节）+两个“手腕” （五六关节）可
以拿起水平面上任意朝向的部件，以特殊的角度放入 包装产品里。还可以执行许多由熟练工人才能完成的 操作。
工业机器人工作空间
• 决定因素
行程、尺寸、角度
• 意义
工作范围的形状和大小十分重要，机器人在执 行某作业时可能会因为存在手部不能到达的作业死 区而不能完成任务。
工业机器人最大速度
• 定义
• 设计角度：工业机器人主要自由度上的最大稳定角速度，单位：rad/s或°/s • 功能角度：在各轴联动的情况下，机器人手腕中心所能达到的最大线速度，单位：
《工业机器人技术》教学课件-第1章工业机器人基本概念
❖ 欧盟：
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
工业机器人应用技术课件ppt(PPT163张)可修改文字
一、机器人控制系统的特点
(3)具有较高的重复定位精度，系统刚性好。除直角坐标机器 人外，机器人关节上的位置检测元件不能安装在末端执行器上，而 应安装在各自的驱动轴上，构成位置半闭环系统。但机器人的重复 定位精度较高，一般为±0.1 mm。此外，由于机器人运行时要求 运动平稳，不受外力干扰，为此系统应具有较好的刚性。
(5-20)
随此着外实 ，际还工要作考情虑的况各作的关不节业同之，间信可惯息以性采力存用、各哥储种氏在不力同等内的的控耦存制合中方作式用，。和重在力执负载行的影任响务，因时此，，系依统中靠还经工常业采用机一些器控人制策的略，动如重力补偿、
前馈、解耦或自适应控制等。
与在自由空间运作动再的控现制相功比能，机，器人可在重受限复空间进运行动的该控制作主业要是。增加此了外对其，作用从端操与外作界接的触角作用度力（来包看括力，矩）要的控制要求，
图5-1 机器人控制系统的分类
二、机器人控制系统的组成
图5-2 机器人控制系统组成框图
二、机器人控制系统的组成
(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，微处理器分为32位、64位等，如奔腾 系列CPU等。
(2)示教编程器。示教机器人的工作轨迹、参数设定和 所有人机交互操作拥有自己独立的CPU及存储单元，与主 计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
因而受限运动的控制一般称为力控制。
四现、场机 总器线人应智用能于求力生控控产制现制方场法，系在统微机具化测有量良控制好设备的之人间实机现双界向面多结，点数尽字量通信降，从低而对形成操了新作型者的网的络集要成求式全。分布因控制系统—— 现位场置总 控线制控部制分系的此统输，出(fieΔl多dqb1u和数s速co度情nt控ro况制l s部y要s分tem的求，输F控出CΔS制q)。2相器加，的其设和作计为机人器员人的不关节仅控要制增完量Δ成q，底用于层控伺制机服器人控的制运动器。
工业机器人技术基础课件(最全)ppt课件
右图就处于a）的奇异状态，直角下示教会报警。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
px a
p
py
b
1pz
c w
— 12 —
2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
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2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
工业机器人基础ppt课件
基坐标系 基坐标系是一个固定定义的直角坐标系，位于位于机器人基座。它是最 便 于机器人从一个位置移动到另一个位置的坐标系。
世界坐标系 世界坐标系是固定定义的直角坐标系，默认世界坐标系与基坐标系重合。 世界坐标系可定义机器人单元，所有其他的坐标系均与世界坐标系直接 或 间接相 关。它适用于微动控制、一般移动以及处理具有若干机器人或外 轴 移动机器人的工作站 和工作单元。
图4-17 工具坐标系及各轴的运动
主运动轴 腕运动轴
表4-4 工具坐标系下机器人的运动方式
轴
运动方式
六轴联动
沿 X 轴方向运动 沿 Y 轴方向运动
沿 Z 轴方向运动
末端点位置不变， 机器人分别绕 X 、Y、Z 轴转 动
5. 用户坐标系 用户坐标系是用户根据工作的需要，自行定义的坐标系，用户可根据需要 定义多个坐 标系，如图 4-19所示。用户自定义可以方便的量测工作区间中 各点的位置并加以任务安 排，且更符合人的直观。在用户坐标系下，机器 人末端轨迹沿用户自己定义的坐标轴方 向运动，其运动方式见表 4-5。
2、控制分辨率
是指位置反馈回路能 检测到的最小位移量。
当编程分辨率与控制分辨率相等时， 系统性能达到最高。
2.2.5 工业机器人的精度
机器人的精度主要体现在定位精 度和重复定位精度两个方面。
定位精度
指机器人末端操作器的实际位置 与目标位置之间的偏差，由机械误差、 控制算法误差与系统分辨率等部分组 成。
2．机器人自由度的选择
（1）一般自由度的选择
机器人的自由度是根据机器人的用途来设计的，人们希望机器人能以准确 的方位把它的末端执行部件或与它连接的工具移动到指定点。如果机器人的用 途是未知的，那么它应当具有6个自由度；机器人自由度数目越多，动作越灵 活，通用性越强，但是结构则更复杂，刚性也差；如果工具本身具有某种特别 结构，那么就可能不需要6个自由度。
世界坐标系 世界坐标系是固定定义的直角坐标系，默认世界坐标系与基坐标系重合。 世界坐标系可定义机器人单元，所有其他的坐标系均与世界坐标系直接 或 间接相 关。它适用于微动控制、一般移动以及处理具有若干机器人或外 轴 移动机器人的工作站 和工作单元。
图4-17 工具坐标系及各轴的运动
主运动轴 腕运动轴
表4-4 工具坐标系下机器人的运动方式
轴
运动方式
六轴联动
沿 X 轴方向运动 沿 Y 轴方向运动
沿 Z 轴方向运动
末端点位置不变， 机器人分别绕 X 、Y、Z 轴转 动
5. 用户坐标系 用户坐标系是用户根据工作的需要，自行定义的坐标系，用户可根据需要 定义多个坐 标系，如图 4-19所示。用户自定义可以方便的量测工作区间中 各点的位置并加以任务安 排，且更符合人的直观。在用户坐标系下，机器 人末端轨迹沿用户自己定义的坐标轴方 向运动，其运动方式见表 4-5。
2、控制分辨率
是指位置反馈回路能 检测到的最小位移量。
当编程分辨率与控制分辨率相等时， 系统性能达到最高。
2.2.5 工业机器人的精度
机器人的精度主要体现在定位精 度和重复定位精度两个方面。
定位精度
指机器人末端操作器的实际位置 与目标位置之间的偏差，由机械误差、 控制算法误差与系统分辨率等部分组 成。
2．机器人自由度的选择
（1）一般自由度的选择
机器人的自由度是根据机器人的用途来设计的，人们希望机器人能以准确 的方位把它的末端执行部件或与它连接的工具移动到指定点。如果机器人的用 途是未知的，那么它应当具有6个自由度；机器人自由度数目越多，动作越灵 活，通用性越强，但是结构则更复杂，刚性也差；如果工具本身具有某种特别 结构，那么就可能不需要6个自由度。
工业机器人技术基础课件(最全)
设置编程语言、通信接口 、坐标系等参数
程序结构设计与实现过程
程序结构设计
注意事项
模块化设计、流程图设计、状态机设 计等
避免死锁、确保实时性、优化代码结 构等
实现过程
编写程序框架、定义变量和函数、实 现控制逻辑等
调试技巧及优化方法
01
02
03
调试技巧
单步执行、断点调试、变 量监视等
优化方法
减少计算量、优化算法、 使用高效数据结构等
03 电动驱动
精度高，响应速度快，维护方便，适用于各种负 载和行程的作业。
传感器配置与选型
01 内部传感器
检测机器人自身状态，如关节角度、电机电流等 。
02 外部传感器
检测机器人外部环境，如距离、温度、光照等。
03 选型原则
根据作业需求和机器人性能要求选择合适的传感 器类型和精度等级。
控制系统硬件架构
工业机器人技术基础 课件(最全)
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人核心技术 • 工业机器人硬件组成 • 工业机器人软件编程 • 工业机器人系统集成与应用案例 • 工业机器人维护与保养知识普及
01
工业机器人概述
定义与发展历程
定义
工业机器人是一种能自动执行工作的机器装置，靠自身 动力和控制能力来实现各种功能，可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行。
控制算法
详细讲解工业机器人控制 中常用的算法，如PID控 制、模糊控制、神经网络 控制等。
控制器设计
阐述工业机器人控制器的 设计原则和方法，包括硬 件设计和软件设计。
控制技术应用
探讨控制技术在工业机器 人中的应用，如焊接机器 人、装配机器人、喷涂机 器人等。
程序结构设计与实现过程
程序结构设计
注意事项
模块化设计、流程图设计、状态机设 计等
避免死锁、确保实时性、优化代码结 构等
实现过程
编写程序框架、定义变量和函数、实 现控制逻辑等
调试技巧及优化方法
01
02
03
调试技巧
单步执行、断点调试、变 量监视等
优化方法
减少计算量、优化算法、 使用高效数据结构等
03 电动驱动
精度高，响应速度快，维护方便，适用于各种负 载和行程的作业。
传感器配置与选型
01 内部传感器
检测机器人自身状态，如关节角度、电机电流等 。
02 外部传感器
检测机器人外部环境，如距离、温度、光照等。
03 选型原则
根据作业需求和机器人性能要求选择合适的传感 器类型和精度等级。
控制系统硬件架构
工业机器人技术基础 课件(最全)
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人核心技术 • 工业机器人硬件组成 • 工业机器人软件编程 • 工业机器人系统集成与应用案例 • 工业机器人维护与保养知识普及
01
工业机器人概述
定义与发展历程
定义
工业机器人是一种能自动执行工作的机器装置，靠自身 动力和控制能力来实现各种功能，可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行。
控制算法
详细讲解工业机器人控制 中常用的算法，如PID控 制、模糊控制、神经网络 控制等。
控制器设计
阐述工业机器人控制器的 设计原则和方法，包括硬 件设计和软件设计。
控制技术应用
探讨控制技术在工业机器 人中的应用，如焊接机器 人、装配机器人、喷涂机 器人等。
(完整版)工业机器人技术基础课件(最全)
p
py
b
1pz
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2 机器人位姿 变换
坐标轴方向的描述：
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标 来描述x、y、z轴的方向，则
X 1 0 0 0T Y 0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
1.已知机器人各关节的位置，求机器人 末端的位姿； 2.已知机器人末端的位姿，求机器人 各关节的位置.
3学机器人工运业动机器人基础知识
为什么要研究运动学：机器人的运动无非有两种：PTP(点到点) 及CP(连续运动)
3学机器人工运业动机器人基础知识
运动学的实用方式：
位置反 馈
3 机器人运动
学
D-H参数：
关节 坐标
系
两个关节轴线沿公垂线的距离an，称为连杆长度；另一个是 垂直于an的平面内两个轴线的夹角αn，称为连杆扭角，这两 个参数为连杆的尺寸参数；是沿关节n轴线两个公垂线的距离，
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。 令n、o、a分别为X′、y ′、z ′坐标轴的单位 方向矢量，每个单位方向矢量在固定坐标系上的 分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐 标形式的(4×1)列阵分别表示为：
2 机器人位姿 变换
刚体的位姿可用下面(4×4)矩
阵来描述：
nx ox ax xo
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即 已经到达工作范围边界。
c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
右图就处于a）的奇异状态，直角下示 教会报警。
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
机器人技术基础教学课件第2章
Tii Too
Ti ——输入力矩（N·m）；
To ——输出力矩（N·m）；
i ——输入齿轮角位移；
o ——输出齿轮角位移；
机器人技术基础
第二节 机器人的驱动机构
1．齿轮机构
Ti ,i
啮合齿轮转过的总的圆周距离相等，可以 得到齿轮半径与角位移之间的关系：
Rii Roo
TO ,O
Ri ——输入轴上的齿轮半径（m）； R0 ——输出轴上的齿轮半径（m）。
第一节 工业机器人的结构
（3）连杆杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fpc
2b tan a
连杆杠杆式回转型夹持器 1—杆；2—-连杆；3—-摆动钳爪；4—-调整垫片
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（4）齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp R
Fp c
2b sin
楔块杠杆式回转型夹持器 1—-杠杆；2—弹簧；3—滚子；4—楔块；5—气缸
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（2）滑槽杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp a 2b cos2
a
滑槽杠杆式回转型夹持器 1—支架；2—杆；3—圆柱销；4—-杠杆；
机器人技术基础
1．液压驱动
液压隧道凿岩机器人 机器人技术基础
液压混凝土破碎切割机器人
第二节 机器人的驱动机构
2．气压驱动
优点：
缺点：
（1）容易达到高速（1m/s）；
（1）压缩空气压力低；
（2）对环境无污染，使用安全；
（2）实现精确位置控制难度大；
Ti ——输入力矩（N·m）；
To ——输出力矩（N·m）；
i ——输入齿轮角位移；
o ——输出齿轮角位移；
机器人技术基础
第二节 机器人的驱动机构
1．齿轮机构
Ti ,i
啮合齿轮转过的总的圆周距离相等，可以 得到齿轮半径与角位移之间的关系：
Rii Roo
TO ,O
Ri ——输入轴上的齿轮半径（m）； R0 ——输出轴上的齿轮半径（m）。
第一节 工业机器人的结构
（3）连杆杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fpc
2b tan a
连杆杠杆式回转型夹持器 1—杆；2—-连杆；3—-摆动钳爪；4—-调整垫片
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（4）齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp R
Fp c
2b sin
楔块杠杆式回转型夹持器 1—-杠杆；2—弹簧；3—滚子；4—楔块；5—气缸
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（2）滑槽杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp a 2b cos2
a
滑槽杠杆式回转型夹持器 1—支架；2—杆；3—圆柱销；4—-杠杆；
机器人技术基础
1．液压驱动
液压隧道凿岩机器人 机器人技术基础
液压混凝土破碎切割机器人
第二节 机器人的驱动机构
2．气压驱动
优点：
缺点：
（1）容易达到高速（1m/s）；
（1）压缩空气压力低；
（2）对环境无污染，使用安全；
（2）实现精确位置控制难度大；
工业机器人的基本组成与技术参数
55°至205°
280（°）/s
Axis4 手腕 Axis5 弯曲
230°至230° 120°至125°
560（°）/s 420（°）/s
Axis6 翻转
400°至400°
750（°）/s
工业机器人基础
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，如计算机的标 准终端、信息显示板、指令控制台、危险信号报警器等。该系统归纳起来可分为指令给定 装置和信息显示装置两大类。
2）控制系统
通过对工业机器人驱动系统的控制，使执行机构按照规定的要求进行工 作。工业机器人的控制系统一般由控制计算机和伺服控制器组成。控制计算 机不仅发出指令，协调各关节驱动之间的运动，同时要完成编程示教及再现， 在其他环境状态（传感器信息）、工艺要求、外部相关设备（如电焊机）之 间传递信息和协调工作。伺服控制器控制各个关节的驱动器，使各杆按一定 的速度、加速度和位置要求进行运动。
（2）说明书上提供的工作范围往往要小于运动学意义上的最大空间。
（3）实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工 作范围的内部也存在着臂端不能到达的区域，这类区域称为空洞或空腔。
2．自由度
自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活 程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
4．运动速度
运动速度影响工业机器人的工作效率和运动周期，它与工业机器人所提取的重力和位 置精度均有密切的关系。运动速度提高，工业机器人所承受的动载荷会增大，所承受的 加减速时的惯性力也会增大，这会影响工业机器人的工作平稳性和位置精度。以目前的 技术水平而言，一般工业机器人的最大直线运动速度大多在1 000 mm/s以下，最大回转速 度一般不超过120（°）/s。
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。
工业机器人组成及工作原理ppt课件
• 存储：保存示教信息。 • 再现：根据需要，读出存储的示教信息向机器人发出重复动作
的命令。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按动作先 后顺序的设定、检测等。
±(0.01 ±(0.01 ±(0.2~ ~0.5) ~0.5) 0.5)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
分辨率
是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动 角度。精度和分辨率不一定相关。
“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以 到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机 器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
控制系统的组成 工业机器人的控制系统一般分为上、下两个控制层次：
下上级—实组时织控级制级
动前轨运它其迹动根任或情据务适况机是当，器将的综人期操合动望作出力的，适学任并当特务随的性转时命及化检令机为测，器运机驱人动当 器机人器各人部机分构的完运成动指及定工的作运情动况和，操处作理。 意外事件。
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经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
的命令。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按动作先 后顺序的设定、检测等。
±(0.01 ±(0.01 ±(0.2~ ~0.5) ~0.5) 0.5)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
分辨率
是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动 角度。精度和分辨率不一定相关。
“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以 到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机 器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
控制系统的组成 工业机器人的控制系统一般分为上、下两个控制层次：
下上级—实组时织控级制级
动前轨运它其迹动根任或情据务适况机是当，器将的综人期操合动望作出力的，适学任并当特务随的性转时命及化检令机为测，器运机驱人动当 器机人器各人部机分构的完运成动指及定工的作运情动况和，操处作理。 意外事件。
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经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
工业机器人技术基础ppt-课件
再现操作盒 控制柜
示教编程器
16
（3） 焊接系统
焊接系统是焊接机器 人完成作业的核心装备，主 要由焊枪、焊接控制器及水 、电、气等辅助部分组成。 焊接控制器是由微处理器及 部分外围接口芯片组成的控 制系统，它可根据预定的焊 接监控程序，完成焊接参数 输入、焊接程序控制及焊接 系统故障自诊断，并实现与 本地计算机及手控盒的通讯 联系。
12
1.3 弧焊机器人系统的构成
1.机器人操作机 日本安川（YASKAWA）公司：MOTOMAN-UP20型 2.机器人控制器 YASNAC XRC UP20型 3.焊接电源 MOTOWELD-S350型弧焊电源 4.辅助系统 送丝机构、焊丝、焊接保护气体等
13
14
（1）机器人操作机
机器人操作机是焊接机器人 系统的执行机构，它由驱动器、传动 机构、机器人臂、关节以及内部传感 器（编码器）等组成。它的任务是精 确的保证末端操作器所要求的位置、 姿态和实现其运动。由于具有六个旋 转关节的铰接开链式机器人操作机从 运动学上已被证明能以最小的结构尺 寸为代价获取最大的工作空间，并且 能以较高的位置精度和最优路径到达 指定位置，因此这种类型的机器人操 作机在焊接领域得到广泛的应用。
成具有大批量、高质量要求的工作，如自动化
生产线中的点焊、弧焊
、喷漆、切割、
电子装配及物流系统的搬运 、包装、码垛
等作业的机器人。此外，机器人也可用于软质
材料的切削加工，如陶泥，泡沫，石蜡 ，有机
玻璃等。
3
1、Motoman机器人简介
• 焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度 、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对自 动化对于其工艺的自动化、机械化的要求极为 迫切，实现机器人焊接代替人工操作成为焊接 工作者追求的目标。
工业机器人技术基础
量： 决定机器人的自
由度
02
机器人工作范围： 机器人可到达的
工作空间
03
机器人负载能力： 机器人可承受的
最大负载
04
机器人精度：机 器人执行任务的
精确度
05
机器人速度：机 器人执行任务的
速度
06
机器人重复定位 精度：机器人重 复执行任务的精
确度
07
机器人防护等级： 机器人工作环境
的防护等级
工业机器人的应用领域
汽车制造业：
1 用于焊接、 喷漆、装配 等环节
电子行业：
2 用于电路板 组装、芯片 封装等环节
食品行业：
3 用于包装、 分拣、码垛 等环节
物流行业：
4 用于仓储、 分拣、配送 等环节
医疗行业：
5 用于手术辅 助、康复治 疗等环节
航空航天：
6 用于精密零 件加工、装 配等环节
机械结构参数
演讲人
目录
01. 工业机器人技术概述 02. 工业机器人技术参数 03. 工业机器人技术基础课件
工业机器人的定义
工业机器人是一 种可编程、多功
能的自动化设备 1
工业机器人广泛 4
应用于制造业、 物流、医疗、服
务等行业
主要用于执行重 复性、危险性、
2 高精度的工作任
务
3 工业机器人通常
由机械本体、控 制系统、驱动系 统和传感器组成
通信接口：指机 器人与其他设备 之间的通信方式
硬件配置：指机 器人所使用的硬
件设备
响应速度：指机 器人对指令的响
应速度
编程语言：指机 器人使用的编程
语言
扩展性：指机器 人可扩展的功能
和接口
由度
02
机器人工作范围： 机器人可到达的
工作空间
03
机器人负载能力： 机器人可承受的
最大负载
04
机器人精度：机 器人执行任务的
精确度
05
机器人速度：机 器人执行任务的
速度
06
机器人重复定位 精度：机器人重 复执行任务的精
确度
07
机器人防护等级： 机器人工作环境
的防护等级
工业机器人的应用领域
汽车制造业：
1 用于焊接、 喷漆、装配 等环节
电子行业：
2 用于电路板 组装、芯片 封装等环节
食品行业：
3 用于包装、 分拣、码垛 等环节
物流行业：
4 用于仓储、 分拣、配送 等环节
医疗行业：
5 用于手术辅 助、康复治 疗等环节
航空航天：
6 用于精密零 件加工、装 配等环节
机械结构参数
演讲人
目录
01. 工业机器人技术概述 02. 工业机器人技术参数 03. 工业机器人技术基础课件
工业机器人的定义
工业机器人是一 种可编程、多功
能的自动化设备 1
工业机器人广泛 4
应用于制造业、 物流、医疗、服
务等行业
主要用于执行重 复性、危险性、
2 高精度的工作任
务
3 工业机器人通常
由机械本体、控 制系统、驱动系 统和传感器组成
通信接口：指机 器人与其他设备 之间的通信方式
硬件配置：指机 器人所使用的硬
件设备
响应速度：指机 器人对指令的响
应速度
编程语言：指机 器人使用的编程
语言
扩展性：指机器 人可扩展的功能
和接口
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分辨率
? 分辨率指能够由执行器完成的 最小增量距离 。 ? 分辨率不仅与关节位置编码器的分辨率，或
伺服电动机和传动装置的步长有关，还受系 统摩擦、扭曲、齿隙游移和运动的配置的影 响。
? 多节点串联连接机械臂的有效分辨率不如其 单个关节的分辨率。
? 利用冗余的自由度可以增加机器人的灵活性， 躲避障碍物和改善动力性能。
ABB1410机器人
自由度（Degree of freedom）
? 它是衡量机器人适应性和灵活性的重要指标。 自由度越高， 机器 人的灵活性也是相应的增加 ，功能也是会相应增加，但是自由度 越高，控制越复杂， 而且随着关节的增加，调试的复杂程度也会 相应增加，系统潜在的机械共振点也不成比例的增加。
A
θ2
B X
Y
自由度（Degree of freedom）
? 自由度又称坐标轴数（轴数），是 指描述物体运动所需要的独立坐标 数。
z R3 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3
T2 T1
R2 y
x R1 笛卡尔坐标系
?。
自由度（Degree of freedom）
? 手指的开、合，以及手指关节的自由度一般不包括在内。 ? 一般根据机器人的作业任务决定其自由度数。
连杆
? 关注的重点是在弯曲和扭转时的连杆刚度。为了提供一定刚度， 机器人的连杆常 设计成梁或壳（单体壳）的结构 。
连杆
? 特殊实用材料和几何学都被用于减少连接结构的质量 。 ? 要减小那些与旋转关节相连的 连杆的横断截面积和璧厚 ，从而减
少相关的惯性负载 。
关节
? 关节（Joint）：在机器人机构中，两相邻的连杆之间有一个公共 的轴线，两杆之间允许沿该轴线相对移动或绕该轴线相对转动， 构成的一个 运动副。
重复定位精度（Repeatability）
? 工业机器人在同一条件下用同一方法操作时，重复 n次所测得的 位置与姿态的 一致程度。往复运动的物体， 每次停止的位置与设 定次数取得的平均值之间角度或长度的差值 ，差值越小，精度越 高。
重复定位精度（Repeatability）
? 从同样的初始位置开始，采用同样的程序，载荷和安装设定，机 械臂能够回到初始位置时的距离。
工作空间（Working space）
? 机器人关节长度和其构型的函数 ? 几何法
最大速度
? 在各轴联动的情况下，机器人 手腕中心所能达到的 最大线速度 。 ? 对于更长距离的运动，最大速度受伺服电动机的总线电压或最大
允许的电动机转速所限制。 ? 对于大型机器人，典型的
末端执行器峰值速度可高 达20m/s。
工业机器人的技术参数 之二
主要内容
定位精度
重复定位精度
工作范围
最大速度
加速度 承载能力
刚度 分辨率
定位精度（Positioning accuracy）
? 指机器人末端参考点实际到达的位置与所需要到达的理想位置之 间的差距。
? 该指标对于非重复型的任务非常重要，与机器人制造工艺、驱动 器的分辨率和反馈装置有关。
加速度
? 加速度既影响总体运动时间，也影响运行周期时间（总体运动时 间加稳定时间）。
? 能够承受更大加速度的机械臂 往往是刚性好的机械臂。在高 性能机械臂上，比起速度或负 载能力来说， 加速和稳定时间 是更重要的设计参数。
承载能力
? 承载能力是指机器人在工作范围内 的任何位置上所能承受的 最大质量 。
关节
? 安川MH6型工业机器人的旋转（转动）关节。
? 移动关节由 直线运动机构 和 在整个运动范围内起直线导向作用 的直线导轨部分组成。
关节
? 串联机器人常用 旋转关节（常用R表示）和移动关节 （用P表示）。
A
B X
B A
X
关节
? 并联机器人常用球面关节、旋转关节、移动关节、虎克铰关节。
Z
θ1
1.5m/s
重量
温度
130kg 0-45 °
周围条件
湿度 振动
20%~80% 4.9m/S 2
工作范围 功率
最小 381mm
最大 1422mm
1.5kw
主要内容
连杆 关节 自由度 定位精度
重复定位精度
工作范围 最大速度 加速度 承载能力
刚度 分辨率
连杆
? 连杆指机器人手臂上被相邻两关节分开的刚性杆件，其两端分别 与主动和从动构件铰接以传递运动和力。
h
B
h
(b)
(c)
O B
h (d)
? （a）重复定位精度的测定；（b）合理定位精度，良好重复定位精度； ? （c）良好定位精度，很差重复定位精度；（d）很差定位精度，良好
重复定位精度
工作空间（Working space）
? 工作空间指机器人手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端 操作器）所能到达的所有空间区域，一般不包括末端操作器本身 所能到达的区域。
工业机器人的技术参数 之一
安川MH6型工业机器人
项目
技术参数
控制轴
6
负荷能力
6kg
重复精度
+0.08mm
S
+170 °
L
+155 °~ -90°
U
+250 °~ -175°
最大动作范围
R
+180 o~ -180o
B
+225 o~ -45°
最大速度
T 9000cm/min
+360 o~ -360o
线速度
3
3
3
2
2
2
2
C
C
1
1
1
1
要定位 的球体
要定位 的球体
3
4
45
5
要定位的 要定位的 旋转钻头 旋转钻头
(a)
(a)
(b) (b)
自由度（Degree of freedom）
? 工业机器人的自由度是根据其用途而设计的， 可能小于6个自由度，也可能大于 6个自由度。
? 冗余自由度机器人：在完成某一特定作业时具 有多余自由度的机器人，亦简称冗余度机器人。
? 不仅决定于负载的质量， 还必须将 末端执行器的质量和惯性力 列入考 虑范围。
? 承载能力这一技术指标是指 高速运行时 的承载能力。
刚度（Stiffness）
? 刚度指机身或臂部在外力作用下 抵抗弹性 变形的能力 。
? 刚度 = 外力：变形量（位移） ? 零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所
需的力或力矩 来表示，刚度的大小取决于 零件的几何形状 和材料种类（即材料的弹 性模量）。
? 盲装配
重复定位精度（Repeatability）
? 一般情况下，重复定位精度是呈正态分布的。 ? 描述方式：± 0.08mm。 ? 与机器人驱动器的分辨率及反馈装置有关，受到进给系统的间
隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。
重复定位精度（Repeatability）
定位精度？ 重复定位精度？
A
O B