工业机器人驱动方法和应用
机器人技术及应用课件项目6 ABB工业机器人
机器人技术及应用
（2）ABB标准I/O板DSQC652 DSQC652板如图6-12所示，模块接口主要提供16个数字输 入信号和16个数字输出信号的处理。 1）模块接口说明
机器人技术及应用
• 机器人开机后的示教器默认界面如图6-2所示， 单击左上角的ABB主菜单按键，示教器界面切 换为主菜单操作界面，如图6-3所示。
图6-2 开机后示教器的默认界面
图6-3 主菜单操作界面
机器人技术及应用
• 主菜单操作界面包括输入输出、手动操纵、自动生 产线窗口、程序编辑器、程序数据、备份和回复等 ，每一项都对应一定的功能，具体如表6-1所示。
机器人技术及应用
• 6.1.2 工业机器人的运行模式
• 工业机器人的运行模式有两种，分别是手动模式和自 动模式，部分工业机器人的手动模式还可以分为手动全 速模式和手动限速模式。机器人在手动限速模式下的最 高运行速度为250mm/s，在手动模式下，即可以单步运 行例行程序又可以连续运行例行程序，运行程序时，需 要一直按下使能器按钮。在手动运行模式下，可以进行 机器人程序的编写、调试，示教点的重新设置等。机器 人在示教编程的过程中，只能采用手动模式。在手动模 式下，可以有效的控制机器人的运行速度和范围。机器 人程序编写完成之后，在手动模式下例行程序调试正确 后，方可选择使用自动模式，在生产过程中，大多是采 用自动模式。
工业机器人介绍
2、健康福利服务机器人
健康福利服务机器人是指在 医院里为医生或病人提供服 务的服务机器人。图中是直 接为病人提供康复治疗的服 务机器人。他可以提供指定 负载力和行走速度的步行训 练和为腿部受伤的病人提供 术后康复训练治疗。许多研 究单位和公司正在积极开发 的各种类型的智能轮椅和智 能病床也都属于健康福利服 务机器人。
工业生产中的应用
工业机器人在工业生产中能代替人
做某些单调、频繁和重复的长时间 作业，或是危险、恶劣环境下的作 业，例如在冲压、压力铸造、热处 理、焊接、涂装、塑料制品成形、 机械加工和简单装配等工序上，以 及在原子能工业等部门中，完成对 人体有害物料的搬运或工艺操作。
构造与分类
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部 分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和 手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人 有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动 自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使 执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程 序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
间接驱动方式图例（1）：
间接驱动方式图例（2）：
3．材料的选择：
选择机器人本体的材料，应从机器人的性 能要求出发，满足机器人的设计和制造要 求。如： 机器人的臂和机器人整体是运动的，则要 求采用轻质材料。 精密机器人，则要求材料具有较好的刚性。 还要考虑材料的可加工性等。 机器人常用的材料有：碳素结构钢、铝合 金、硼纤维增强合金、陶瓷等。
二、服务机器人分类
按服务对象和应用目的不同，可以分为以下六类： 医疗服务机器人 健康福利服务机器人 公共服务机器人 家庭服务机器人 娱乐机器人 教育机器人
工业机器人原理及应用实例
工业机器人原理及应用实例一、工业机器人概念工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。
可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。
”二、组成结构工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。
大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
三、分类工业机器人按臂部的运动形式分为四种。
直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。
点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。
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。
机器人技术驱动方法
机器人技术驱动方法随着科技的飞速发展，机器人技术已经深入到我们生活的各个领域，为我们的生活带来了前所未有的便利。
在这篇文章中，我们将探讨机器人技术的驱动方法，以及这些方法如何影响我们的未来。
一、电机驱动电机驱动是机器人技术中最常用的驱动方法之一。
电机驱动通过电动马达来驱动机器人的运动，可以通过调节电机的电压或电流来控制机器人的速度和方向。
这种驱动方法的优点是控制精度高，响应速度快，适用于需要高速运动的机器人。
二、液压驱动液压驱动是通过液压系统来驱动机器人的运动。
液压系统由液压泵、液压缸和控制系统组成。
液压驱动的优点是力量大、稳定性好，适用于需要高负载能力的机器人。
三、气压驱动气压驱动是通过气压系统来驱动机器人的运动。
气压系统由空气压缩机、气压缸和控制系统组成。
气压驱动的优点是速度快、响应灵敏，适用于需要快速反应的机器人。
四、电动-液压驱动电动-液压驱动结合了电机驱动和液压驱动的优点，具有高精度、高负载能力和快速响应的特点。
这种驱动方法通过电动马达来驱动液压泵，将液压油输送到液压缸中，从而驱动机器人的运动。
五、电动-气压驱动电动-气压驱动结合了电机驱动和气压驱动的优点，具有高精度、快速响应和低成本的特点。
这种驱动方法通过电动马达来驱动空气压缩机，将空气输送到气压缸中，从而驱动机器人的运动。
综上所述，机器人技术的驱动方法有多种，每种方法都有其独特的优点和适用范围。
随着技术的不断发展，我们相信未来还会有更多创新的驱动方法出现，为我们的生活带来更多的便利和可能性。
工业机器人直接电驱动技术研究引言随着工业自动化的快速发展，工业机器人已成为现代制造业的重要支柱。
在工业机器人的驱动技术中，直接电驱动技术以其高精度、高速度和高效率等优势，逐渐引起了研究人员的。
本文将重点探讨工业机器人直接电驱动技术的研究现状和应用前景。
研究现状直接电驱动技术是一种通过直接电能输入来驱动机器人运动的技术。
在工业机器人领域，直接电驱动技术主要分为以下几种类型：1、肌肉驱动肌肉驱动是一种通过模仿生物肌肉的电驱动技术。
机器人的常见驱动方式
机器人的常见驱动方式一、直流电机驱动方式直流电机是机器人中常见的一种驱动方式。
直流电机驱动方式具有结构简单、控制方便、响应速度快等优点。
直流电机驱动方式适用于需要较高速度和力矩的机器人应用，例如工业机器人、自动化生产线上的机械臂等。
直流电机的驱动方式主要包括电压控制和电流控制两种方式。
在电压控制方式下，通过改变电压信号来控制电机的转速和方向；在电流控制方式下，通过改变电流信号来控制电机的转矩和速度。
二、步进电机驱动方式步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械旋转的电机，广泛应用于机器人领域。
步进电机驱动方式具有定位精度高、运行平稳、可控性强等优点。
步进电机的驱动方式主要包括全步进驱动和半步进驱动两种方式。
全步进驱动方式下，每个电磁线圈的驱动信号为一个脉冲信号，电机转动时会按照脉冲信号的频率和方向进行步进运动；半步进驱动方式下，每个电磁线圈的驱动信号为两个相位差90度的脉冲信号，电机转动时会按照脉冲信号的频率和方向进行半步步进运动。
三、交流电机驱动方式交流电机是机器人中常见的驱动方式之一。
交流电机驱动方式具有结构简单、成本低廉、可靠性高等优点。
交流电机的驱动方式主要有两种，分别是单相交流电机驱动和三相交流电机驱动。
单相交流电机驱动方式适用于小功率的机器人应用，例如家用机器人、娱乐机器人等。
三相交流电机驱动方式适用于大功率的工业机器人应用，例如焊接机器人、装配机器人等。
交流电机的驱动方式主要通过改变电压和频率来控制电机的转速和扭矩。
四、气动驱动方式气动驱动方式是机器人中常见的一种驱动方式。
气动驱动方式具有力矩大、速度快、反应灵敏等优点。
气动驱动方式适用于需要快速执行力矩较大任务的机器人应用，例如喷涂机器人、装卸机器人等。
气动驱动方式主要通过压缩空气来驱动执行器实现机器人的运动。
气动驱动方式在机器人应用中需要配备气源供应系统、气动执行器和气动控制系统等。
五、液压驱动方式液压驱动方式是机器人中常见的一种驱动方式。
机器人的主要驱动方式及其特点.
一目前机器人的主要驱动方式及其特点根据能量转换方式，将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。
在选择机器人驱动器时，除了要充分考虑机器人的工作要求，如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外，还应考虑到是否能够在较大的惯性负载条件下，提供足够的加速度以满足作业要求。
A液压驱动特点液压驱动所用的压力为5～320kgf/cm2.a）优点1能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比。
2可以把驱动油缸直接做成关节的一部分，故结构简单紧凑，刚性好。
3由于液体的不可压缩性，定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置的开停。
4液压驱动调速比较简单和平稳，能在很大调整范围内实现无级调速。
5使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生。
6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。
B）缺点1油液容易泄漏。
这不仅影响工作的稳定性与定位精度，而且会造成环境污染。
2因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应用。
3因油液中容易混入气泡、水分等，使系统的刚性降低，速度特性及定位精度变坏。
4需配备压力源及复杂的管路系统，因此成本较高。
C)适用范围液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合。
在机器人液压驱动系统中，近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。
B气压驱动的特点气压驱动在工业机械手中用的较多。
使用的压力通常在0.4-0.6Mpa，最高可达1Mpa。
a）优点1快速性好，这是因为压缩空气的黏性小，流速大，一般压缩空气在管路中流速可达180m/s，而油液在管路中的流速仅为2.5-4.5 m/s。
2气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得。
3废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作，所以比液压驱动干净而简单。
4通过调节气量可实现无级变速。
5由于空气的可压缩性，气压驱动系统具有较好的缓冲作用。
6可以把驱动器做成关节的一部分，因而结构简单、刚性好、成本低。
工业机器人的驱动系统分类及特点
工业机器人的驱动系统分类及特点
液压驱动系统是利用液体的流动和液压元件的作用实现机器人的运动。
其特点是具有较大的推力和扭矩输出，适用于重型机械臂和需要高负载、
高速度运动的场景。
液压驱动系统的优点是工作平稳，噪音小，可靠性高，但其缺点是驱动精度相对较低，成本较高。
电动驱动系统是通过电动机驱动机器人的运动。
常用的电动机包括直
流电动机、交流电动机和步进电动机等。
电动驱动系统的特点是具有较高
的驱动精度和较好的响应性能，适用于需要高精度和灵活性的场景。
电动
驱动系统的优点是体积小，重量轻，能耗低，但其缺点是输出力较小，不
适用于高负载场景。
气动驱动系统是利用气体的压缩和释放来实现机器人的运动。
其特点
是具有快速动作和较大的力矩输出，适用于需要轻量化和快速运动的场景。
气动驱动系统的优点是成本低，可靠性高，但其缺点是运动精度较低，噪
音较大，能耗较高。
除了以上三种主要的驱动系统，还有一些其他新兴的驱动技术在工业
机器人中得到应用，如直线电动机驱动系统、磁悬浮驱动系统等。
这些驱
动技术具有更高的驱动精度和响应速度，能够实现更复杂的运动轨迹和操
作方式。
综上所述，不同的驱动系统适用于不同的工业机器人应用场景。
液压
驱动系统适用于重型和高负载机器人，电动驱动系统适用于需要高精度和
灵活性的场景，气动驱动系统适用于轻量化和快速运动的场景。
随着技术
的不断发展和创新，将有更多新型的驱动系统被应用于工业机器人中，进
一步提升其性能和应用范围。
工业机器人应用与操作规范手册
工业应用与操作规范手册第1章工业概述 (3)1.1 工业发展简史 (3)1.2 工业的分类与特点 (4)1.3 工业的应用领域 (4)第2章工业的基本结构 (5)2.1 的机械结构 (5)2.1.1 关节结构 (5)2.1.2 连杆与连接件 (5)2.1.3 末端执行器 (5)2.2 的驱动系统 (5)2.2.1 电动驱动 (5)2.2.2 液压驱动 (5)2.2.3 气压驱动 (5)2.3 传感器与执行器 (5)2.3.1 位置传感器 (5)2.3.2 速度传感器 (6)2.3.3 力传感器 (6)2.3.4 视觉传感器 (6)2.3.5 执行器 (6)第3章工业编程与控制 (6)3.1 编程语言与编程方法 (6)3.1.1 编程语言 (6)3.1.2 编程方法 (6)3.2 控制系统组成与原理 (7)3.2.1 控制系统组成 (7)3.2.2 控制系统原理 (7)3.3 路径规划与控制 (7)3.3.1 路径规划 (7)3.3.2 控制策略 (7)第4章工业操作规范 (8)4.1 操作前的准备工作 (8)4.1.1 熟悉设备 (8)4.1.2 培训与考核 (8)4.1.3 检查设备状态 (8)4.1.4 确认工作环境 (8)4.1.5 准备工具和备品备件 (8)4.2 安全操作规程 (8)4.2.1 操作者穿戴 (8)4.2.2 设备启动与停止 (8)4.2.3 严禁违章操作 (8)4.2.4 定期检查和维护 (8)4.3 常见操作故障与排除 (9)4.3.1 机械故障 (9)4.3.2 电气故障 (9)4.3.3 程序故障 (9)4.3.4 传感器故障 (9)4.3.5 其他故障 (9)第5章工业在制造业中的应用 (9)5.1 装配作业中的应用 (9)5.1.1 概述 (9)5.1.2 装配作业类型 (9)5.1.3 应用实例 (10)5.2 焊接作业中的应用 (10)5.2.1 概述 (10)5.2.2 焊接方法 (10)5.2.3 应用实例 (10)5.3 喷涂作业中的应用 (10)5.3.1 概述 (10)5.3.2 喷涂类型 (10)5.3.3 应用实例 (10)第6章工业在物流领域的应用 (10)6.1 自动搬运与装卸 (11)6.1.1 概述 (11)6.1.2 应用场景 (11)6.1.3 技术要点 (11)6.2 自动分拣与包装 (11)6.2.1 概述 (11)6.2.2 应用场景 (11)6.2.3 技术要点 (11)6.3 仓库管理与物流调度 (12)6.3.1 概述 (12)6.3.2 应用场景 (12)6.3.3 技术要点 (12)第7章工业在服务行业的应用 (12)7.1 医疗服务与辅助 (12)7.1.1 辅术 (12)7.1.2 康复护理 (12)7.1.3 医疗器械消毒与配送 (12)7.2 餐饮服务与配送 (12)7.2.1 餐饮制作 (12)7.2.2 餐饮配送 (13)7.2.3 餐饮服务 (13)7.3 社会服务与救援 (13)7.3.1 公共安全 (13)7.3.3 社会服务 (13)7.3.4 教育与培训 (13)第8章工业安全与防护 (13)8.1 安全标准与法规 (13)8.1.1 国际安全标准 (13)8.1.2 国家法规与标准 (14)8.1.3 企业内部安全规范 (14)8.2 安全防护装置与措施 (14)8.2.1 物理防护 (14)8.2.2 电气防护 (14)8.2.3 信号与警示 (14)8.2.4 紧急停止装置 (14)8.3 应急处理与防范 (14)8.3.1 应急处理程序 (14)8.3.2 定期培训与演练 (14)8.3.3 防范 (15)第9章工业维护与保养 (15)9.1 常规检查与维护 (15)9.1.1 检查频率 (15)9.1.2 检查内容 (15)9.1.3 维护措施 (15)9.2 关键部件的保养 (15)9.2.1 电机和驱动器 (15)9.2.2 传感器和执行器 (15)9.2.3 传动系统 (16)9.3 故障诊断与维修 (16)9.3.1 故障诊断 (16)9.3.2 维修措施 (16)第10章工业技术发展趋势 (16)10.1 智能化与自适应技术 (16)10.2 网络化与大数据应用 (16)10.3 人机协作与个性化定制 (17)第1章工业概述1.1 工业发展简史工业作为自动化技术的重要产物，其发展始于20世纪中叶。
简述工业机器人的驱动方式
简述工业机器人的驱动方式
工业机器人的驱动方式主要有以下几种：
1.电气驱动：利用各种电动机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节，以获得所需的位置、速度和加速度。
这种驱动方式具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低、驱动效率高等优点，应用最为广泛。
其中，交流伺服电机驱动具有大的转矩质量比和转矩体积比，没有直流打击的电刷和整流子，因而可靠性高，运行时几乎不需要维护，可用在防爆场合，因此在现代机器人中广泛应用。
2.液压驱动：利用液压泵将动力源的机械能转换为压力能，然后通过液压缸和液压马达将压力能转换为机械能，以驱动机器人关节。
3.气动驱动：利用气动泵将气体压力能转换为机械能，然后通过气缸和气马达将机械能转换为驱动力，以驱动机器人关节。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，请查阅专业书籍或咨询专业人士。
工业机器人基础及应用编程技术
工业机器人基础及应用编程技术工业机器人是指用于工业生产中的自动化设备，通过编程技术控制机器人的运动和操作，实现生产过程的自动化。
工业机器人基础及应用编程技术是指对工业机器人的基础知识和编程技术进行学习和应用。
本文将从工业机器人的基础知识、编程技术以及应用方面进行介绍。
工业机器人的基础知识包括机器人的分类、结构和工作原理。
根据机器人的结构，可以将工业机器人分为固定式和移动式两种。
固定式机器人通常用于固定工作区域，而移动式机器人可以在工厂内自由移动。
根据机器人的工作原理，可分为基于电机驱动和液压驱动两种。
电机驱动的机器人具有精度高、速度快的特点，而液压驱动的机器人则具有承载能力强的特点。
工业机器人的编程技术是指通过编写程序，控制机器人的动作和操作。
编程技术可以分为离线编程和在线编程两种。
离线编程是在计算机上编写程序，然后将程序下载到机器人控制器中执行。
在线编程是通过机器人控制器进行实时编程和控制。
编程语言常用的有Rapid、Karel、C等。
编写程序时，需要考虑机器人的动作、路径规划、传感器反馈等因素，确保机器人可以按照预定的路径和动作完成任务。
工业机器人的应用包括生产线上的装配、焊接、喷涂等工作，以及物料搬运、包装等工作。
机器人的应用可以提高生产效率、降低成本、减少人工操作中的错误和安全风险。
在装配过程中，机器人可以根据预定的程序进行零部件的拾取和组装。
在焊接过程中，机器人可以根据预定的程序进行焊接操作，提高焊接质量和效率。
在物料搬运和包装过程中，机器人可以根据预定的路径和动作完成物料的搬运和包装任务。
工业机器人的基础及应用编程技术对于工业生产具有重要意义。
通过学习和应用机器人的基础知识和编程技术，可以实现生产过程的自动化，提高生产效率和质量。
此外，工业机器人的应用还可以减少人工操作中的错误和安全风险，降低劳动强度，改善工作环境。
因此，掌握工业机器人的基础知识和应用编程技术对于工业生产企业和从业人员来说是非常重要的。
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
工业机器人的设计和应用
工业机器人的设计和应用工业机器人是一种自动化设备，它通常被用于完成重复性高、危险性大、精确度要求高的工作。
随着科技的不断发展，工业机器人已成为现代制造业的重要组成部分。
本文将介绍工业机器人的设计和应用。
工业机器人的设计工业机器人的设计主要包括机械结构、控制系统、感应器、执行器和电源等几个方面。
机械结构：机械结构是工业机器人最重要的组成部分之一。
机械结构的设计应该考虑到机器人的尺寸、质量和载荷等参数，确保机器人能够完成所需的工作。
同时，机械结构的设计也需要考虑到机器人的运动方式，例如比较常见的关节式和平移式机器人等。
此外，机械结构的设计也需要考虑到机器人的可靠性和可维护性，以便在需要时进行维护和修理。
控制系统：控制系统是工业机器人的中枢神经系统，负责控制机器人的运动和行为。
控制系统的设计需要考虑到控制算法、控制器和控制界面等因素。
其中，控制算法是控制系统的核心，主要是根据机器人的位置、姿态和运动状态等信息，计算出下一步的运动轨迹和动作。
控制器是控制系统的外围设备，负责执行控制算法，驱动机器人运动。
控制界面是指机器人与人类交互的接口，主要是通过显示屏和按钮等设备进行操作。
感应器：感应器是工业机器人进行交互和监测的设备，可以用于检测机器人的位置、姿态、力和靠近物体等参数。
感应器的类型很多，例如光电传感器、磁敏传感器和力传感器等。
在工业机器人的设计中，感应器的选择和安装位置等因素都需要考虑到机器人的工作环境和任务需求。
执行器：执行器是工业机器人进行运动和动作的设备，主要包括电动驱动器和液压/气动执行器等。
执行器的选择和设计需要考虑到机器人的尺寸、载荷和速度等参数。
电动驱动器可以提供高速、高精度的控制效果，因此常用于精密加工和测试等工作中。
液压/气动执行器则可以提供大力量、高速度的运动效果，更适合于重载和弯曲等工作中。
电源：工业机器人的电源是保证机器人正常工作的关键之一。
电源的设计需要考虑到机器人的功率和电压等参数，以及机器人工作环境的特殊需求。
09-10第二章工业机器人的驱动系统(2.5 工业机器人的驱动系统)
MESSI
2.5.2 驱动方式 MESSI
后冷却器：安装在空气压缩机出口处的管道上，它的作用是使压缩 空气降温。因为一般工作压力为8kgf/cm2的空气压缩机排气温度高达 140~170℃，压缩空气中所含的水和油（气缸润滑油混入压缩空气）均 为气态。经后冷却器降温至40~50℃后，水汽和油汽凝聚成水滴和油滴， 再经油水分离器析出。
MESSI
2.5.2 驱动方式
MESSI
3）压缩空气的工作压力较低，因此对气动元件的材质和 制造精度要求可以降低。一般说来，往复运动推力在2t （19620N）以下时，用气动经济性较好。
4）与液压传动相比，它的动作和反应较快，这是气动的 突出优点之一。
5）空气介质清洁，亦不会变质，管路不易堵塞。 6）可安全地应用在易燃、易爆和粉尘大的场合，便于实 现过载自动保护。
机械手一般小于30kg。
2）滞后现象小，反应较灵敏，传动平稳。与空气相比，油液的压缩
性极小，故传动的滞后现象小，传动平稳。气动传动碎易得到较大速度
（1m/s以上），但空气黏性比较低，传动冲击较大，不利于精确定位。
MESSI
2.5.2 驱动方式
MESSI
3）输出力和运动速度控制较容易。输出力和运动速度在一定 的液压缸结构尺寸下，主要取决于传动液的压力和流量，通过调节 相应的压力和流量控制阀，能比较方便地控制输出功率。
能差，惯性大，适用于中型或重型机器人。伺服电动机和步进电动机输
出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中
小型机器人。交、直流伺服电动机异步用于闭环控制系统，而步进电动
机主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。
MESSI
电动驱动系统
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特点：超声波电机具有体积小，重 量轻，不用制动器，速度和位置控 制灵敏度高，转子惯性小，响应性 能好，没有电磁噪声等普通电机不 具备的优点。
机器人对关节驱动电机的要求
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1、快速性，电动机从获得指令信号到完成指令所要求的 工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服 系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电 动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的 性能。 2、调速范围宽，能使用于1：1000～10000的调速范围。 3、体积小、质量小、轴向尺寸短。 4、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。 5、能经受得起苛刻的运行条件，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。 6、起动转矩惯量比大，在驱动负载的情况下，要求机 器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。
气压驱动
• 气压驱动器在原理上与液压驱动器相同；
• 由于气动装置的工作压强低，和液压系统相比，功率—— 重量比低得多；
• 由于空气的可压缩性，在负载作用下会压缩和变形，控制 气缸的精确位置很难。因此气动装置通常仅用于插入操作 或1/2自由度关节上； • 结构简单，安全可靠，价格便宜；
液压驱动与气压驱动之对比
4. 直流电机的特点
优点：调速方便（可无级调速），调速范围宽，低速性能好 （启动转矩大，启动电流小），运行平稳，转矩和转速容易控制。 缺点：换相器需经常维护，电刷极易磨损，必须经常更换，
噪音比交流电机大。
书籍是进步的阶梯
交流电机驱动
AC servomotor
1. 工作原理
同步电机：定子是永磁体，所谓同步是指转子速度与定子 磁场速度相同。
• 装配机器人
三、其他领域
• 机器人在其他领域应用也 非常广泛，如，工业机器 人可以取代人去处理一些 如放射线、火灾、海洋、 宇宙等环境的危险作业， 如2004年1月4日美国“勇 气”号火星探测机器人实 现了人类登陆火星的梦想 （右图为“勇气”号的图 片）。
勇气号火星探测器
扫雷轮式移动机器人
无人移动侦察车
的问题；
2、高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转； 3、抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负 载波动和要求快速起动的场合特别适用； 4、低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进
运行现象。适用于有高速响应要求的场合；
5、电机加减速的动态相响应间短，一般在几十毫秒之内； 6、发热和噪音明显降低。
工业机器人驱动方法和应用
工业机器人驱动方法
液压驱动 气压驱动 直流电机驱动 交流电机驱动 步进电机驱动 超声波电机驱动
液压驱动
• 把油压泵产生的工作油的压力能．转变成机械能的装置称 为液压执行器。在驱功液压执行器时，作为外围设备，包 括： (1)形成液压的液压泵；
(2)供给工作油的导管；
(3)控制工作油流动的液压控制阀； (4)控制控制阀的控制回路， • 根据液压执行器输出量的形式的不同，大致可以把它们区 分为作直线运动的油压缸和作旋转运动的油压马达。
1－操作机 2－识别装置 3－外起动 4－喷漆工件 5－示教手把 6－喷枪 7－漆罐 8－外同步控制 9－生产线停线控制 10－控制系统 11－遥控急停开关 12－油源
喷漆工业机器人系统示意图
焊接机器人
• 汽车行业的发展水平，代表了一个国家的综合技术水平， 汽车工业的发展将会带动其他行业的发展。各厂商为了在 日渐激烈的竞争中立于不败之地，必须率先实现焊接自动 化，因此，今后除了如汽车、摩托车这样的大批量生产行 业，一些产品多样化的企业，为了提高焊接质量，也将会 考虑使用焊接机器人，如钢结构等行业，与此同时，对焊 接机器人的要求也必然会逐步提高，比如说对焊道的自动 跟踪系统的需求会逐步加大等。
• 搬运机器人
装配机器人
• 在国内外各大汽车公司装配生产线上被广泛采用的装配机 器人。一方面使汽车装配自动化水平大大提高，目前，国 外某些大批量生产的轿车的装配自动化程度已达到 50%~65%。另一方面，有效地减轻了工人的劳动强度，提 高了装配质量，并明显地提高了生产率。在汽车整车装配 中，机器人不仅用于挡风玻璃的密封及涂覆、安装和车轮 备胎、仪表盘总成、后悬梁、车门、蓄电池等部件的安装， 也用于发动机动力总成等大件的安装。
来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制
脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机有三种：永磁式PM（permanent magnet）；反应式 （也称可变磁阻式）VR（variable reluctance），在欧美等发达 国家80年代已被淘汰；混合式 HB（hybrid），混合式是指混合了 永磁式和反应式的优点，混合式步进电机的应用最为广泛。
2. 矩频特性曲线：电流控制曲线和电压控制曲
线。
其中，KE为电
动势常数， KT 为转矩常数。
3. 直流电机的控制方式
改变电压或电流控制转速和转距。 脉冲宽度调制PWM是利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时间进 行控制，将直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电机的电枢两端， 通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变电枢两端的平均电压达到调节电机转速的 目的。
机器人用于零件装配
二、汽车制造领域
• 汽车制造生产线中的点焊和喷漆工作量极大，且要求有较 高的精度和质量，由于采用传送带流水作业，速度快，上 下工序要求严格，所以采用焊接机器人和喷漆机器人作业
可保证质量和提高效率。其次，我们还在汽车制造领域使
用了搬运机器人，装配机器人
喷漆工业机器人
• 喷涂机器人在汽车制造业中可喷涂形态复杂的汽车工件， 而且生产效率和很高。多用于汽车车体的喷涂作业，如 喷漆、喷釉等
工业机器人的应用
• 现有工业机器人主要用于机械制造、汽车工业、金属加工、 电子工业、塑料成型等行业。从功能上看，这些应用领域 涉及机械加工、搬用、工件及工夹具装卸、焊接、喷漆、
装配、检验和抛光修正等。主要目的是提高生产能力、改
善工件条件、提高制造系统的自动化水平和柔性。
一、机械制造领域
• 机械制造企业的柔性制造系统采用搬运机器人搬运物料、工件和 工具，装配机器人完成设备的零件装配，测量机器人进行在线或 离线测量。 如左图所示是两台机器人 用于自动装配的情况，主 机器人是一台具有3个自由 度，且带有触觉传感器的 直角坐标机器人，它抓取 第1号零件，并完成装配动 作，辅助机器人仅有一个 回转自由度，它抓取第2号 零件，1号和2号零件装配 完成后，再由主机械手完 成与3号零件的装配工作。
液压驱动系统
• 功率——重量比高，低速时出力大（无论直线驱动还是旋转驱 动）, 适合微处理器及电子控制，可用于极端恶劣的外部环境。 • 由于液压系统中存在不可避免的泄漏、噪声和低速不稳定等问 题，以及功率单元非常笨重和昂贵，目前已不多使用它们。 • 现在大部分机器人是电动的，当然仍有许多工业机器人带有液 压驱动器。此外，对于一些需要巨大型机器人和民用服务机器 人的特殊应用场合，液压驱动器仍可能是合适的选择。
异步电机：转子和定子上都有绕组，所谓异步是指转子磁 场和定子间存在速度差（不是角度差）。
2.矩频特性曲线
3.交流电机的特点
特点：无电刷和换向器，无产生火花的危险；比直流电机的 驱动电路复杂、价格高。
同步电机的特点：体积小。用途：要求响应速度快的中等速 度以下的工业机器人；机床领域。
异步电机的特点：转子惯量很小，响应速度很快。用途：中 等功率以上的伺服系统。
液压驱动 • 适于搬运较重的物体 • 不适于高速移动 • 适于确定高精度位置
气压驱动 • 适于搬运较轻的物体 • 适于高速移动 • 不适于确定高精度位置
直流电机驱动
1. 直流电机工作原理
电刷
直流电动机通过
左 手 定 则
换向器将直流转
换成电枢绕组中 的交流，从而使
电枢产生一个恒
定方向的电磁转 矩。
换向器 T=BILr
• 工业机器人具有重复定位精度高，可靠性高，生产柔性化， 自动化程度高等突出的优势：与人工相比，能够大幅度提 高生产效率和产品质量；与专机相比，具有可实现生产的 柔性化，投资规模小等特点。机器人智能化自动搬运系统 作为减速器壳体加工的重要生产环节，虽然已经在国内重 型汽车厂内取得成功的应用，但依然尚未普及。在国家经 济建设飞速发展的进程中，重型载重汽车的生产能力及生 产力水平亟待有一个质的飞跃，而工业机器人即是提升生 产力水平的强力推进器。
2. 运行矩频特性
起动曲线 运行曲线
在这个输出转矩 区间，步进电机 启动时的输入脉 冲频率必须缓慢 增加
3. 步进电机驱动的特点
控制系统简单可靠，成本低；控制精度受步距角限制，高 负载或高速度时易失步，低速运行时会产生步进运行现象。
伺服电机与步进电机比较
伺服电机的优势： 1、实现了位置，速度和力矩的闭环
优点：不用齿轮减速器直接驱动，因此具有无间隙、摩擦小、 机械刚度高等优点，可以实现高速、高精度的位置控制和微小力 控制。 缺点：因为没有减速机构，所以容易受载荷的影响。 种类：直流力矩电机、无刷直流电机、VR式电机等。
这是 什么？
超声波电机（一种未来很有希望的电机）
工作原理：当给压电陶瓷施加一 定方向的电压时，各部分产生的 应变方向相反（在正电压作用下， +的部分伸长，-的部分压缩）， +、-部分交替相接。在交流电压 的作用下，压电陶瓷就会沿圆周 方向产生交替的伸缩变形，定子 弹性体的上下运动产生驻波。此 外，由于重叠在一起的两片压电 陶瓷的相位差为90O，所以，在 形成驻波的同时也会在水平方向 形成行波。这样，在驻波和行波 的合成波的作用下，使定子作椭 圆运动轨迹的振动。这样，装在 定子上的转子在摩擦力的作用下 就会产生旋转。同样也有直线运 动的超声波电机。