工业机器人的结构与技术参数

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工业6轴机器人的主要技术参数

工业6轴机器人的主要技术参数

工业6轴机器人的主要技术参数 x
工业六轴机器人技术参数
一、基本性能参数
1.机械结构
基座:铸铁结构
臂节:铝合金结构
轴系:钢制滚动轴承结构
2.动作幅度
有效工作范围: 1500mm
肩关节范围: -90°~90°
肘关节范围: -90°~90°
腰关节范围: -90°~90°
腿关节范围: -90°~90°
脚关节范围: -90°~90°
3.噪音
工作噪音等级:≤ 75dB(A)
4.容积
机身高度:1450mm
机身宽度:1700mm
机身长度:2050mm
5.负载能力
负载范围: 0~5kg
6.运行速度
静态旋转速度: 50°/s
动态旋转速度: 100°/s
7.安全防护
机器人工作区域有安全检测装置及警告系统
二、控制系统
1.控制器
采用英文用户界面,数字I/O接口,Ethercat通讯接口,可实现运动控制和状态监测。

2.控制软件
软件采用英文,兼容Windows XP/7/8/10系统,支持IEC 61131-3标准,可使用上位机对机器人进行参数调节、运动控制等。

3.安全系统
支持机器人运动时自动检测,有故障自动停机,有故障自动报警等功能。

工业机器人组成及工作原理

工业机器人组成及工作原理
(1)工作空间(Work space) 工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定 条件下所能到达空间的位置集合。工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力 的大小。理解机器人的工作空间时,要注意以下几点:
(2)有效负载(Payload) 有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运 的物体重量或所能承受的力或力矩,用以表示操作机的负荷能力。
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。
• 位置信息:作业之间各点的坐标值,包括手爪在该 点上的姿态,通常总称为位姿(POSE)。
• 时间信息:各顺序动作所需时间,即机器人完成各 个动作的速度。
二、工业机器人的技术参数
表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、 运动精度、运动特性、动态特性等。
例:电装(DENSO)机械手
• 系统组成感知系统1感受系统由内部传感器4
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。
2
智能传感器的使用提高
了机器人的机动性、适
应性和智能化的水准。
3
智能传感器的使用提高了
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。
“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。
示教再现
– 示教-再现 即分为示教-存储-再现-操作四步进行。 • 示教:方式有两种:(1) 直接示教-手把手; (2) 间接示教-示教盒控制。 • 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。

工业机器人的技术参数

工业机器人的技术参数

工业机器人的技术参数工业机器人是一种用于自动化生产的机器人系统,其技术参数对于机器人的性能和功能具有重要的影响。

在选择和应用工业机器人时,了解和理解这些技术参数是至关重要的。

本文将讨论工业机器人的一些重要技术参数,并分析其对机器人性能和应用领域的影响。

1. 负载能力工业机器人的负载能力是指机器人能够承受的最大重量或压力。

负载能力通常分为两种类型:额定负载和最大负载。

额定负载是机器人可以长时间运作的最大负载,而最大负载则是机器人可以短暂承受的最大负载。

工业机器人的负载能力决定了其能够完成的任务类型和工作场景。

对于承载重物或进行重型加工的应用,需要选择具有较高负载能力的机器人。

而对于装配和精细操作的应用,则可以选择负载能力较低的机器人。

2. 工作范围工作范围是指工业机器人能够自由活动的空间范围。

它通常由机器人的关节结构和关节角度限制决定。

工业机器人的工作范围需要根据具体应用需求进行选择。

工作范围的大小将直接影响机器人在生产线上的灵活性和工作效率。

对于需要覆盖大范围的应用,需要选择工作范围较大的机器人。

而对于空间有限或需要进行局部操作的应用,则可以选择工作范围较小的机器人。

3. 重复定位精度重复定位精度是工业机器人能够重复准确返回到预定义位置的能力。

它通常表示为机器人在一定时间内返回到同一位置的偏差。

重复定位精度对于精密操作和高稳定性的应用尤为重要。

工业机器人的重复定位精度取决于多种因素,包括机器人结构、控制系统和传感器等。

在选择工业机器人时,需要根据应用要求和产品质量标准来确定所需的重复定位精度。

4. 运动速度工业机器人的运动速度是指机器人在工作中的最大运动速度。

运动速度对于提高生产效率和减少生产周期非常重要。

机器人的运动速度受到结构和驱动系统的限制。

一般来说,工业机器人的运动速度越快,完成任务的时间就越短。

但是,在选择机器人时需要平衡运动速度和精度,以确保安全性和质量。

5. 动作范围和路径规划能力动作范围和路径规划能力是指机器人在工作中可以执行的不同动作和路径规划的能力。

机器人的技术参数

机器人的技术参数

机器人的技术参数机器人技术参数是指机器人在各个方面的性能指标和能力。

这些参数是评估和比较不同机器人的重要指标,也是使用者选择合适机器人的依据。

下面以工业机器人为例,介绍机器人的技术参数。

1. 负载能力:负载能力是指机器人能够承受的最大负载重量。

这个参数决定了机器人可以处理的工件的重量范围。

一般来说,工业机器人的负载能力在几十公斤到几百公斤之间。

2. 工作空间:工作空间是指机器人能够覆盖的三维空间范围。

这个参数决定了机器人可以操作的区域大小和形状,也影响机器人的灵活性和适用性。

工作空间可以通过定义机器人的关节数量、关节范围和机械结构来决定。

3. 重复定位精度:重复定位精度描述了机器人在相同任务下反复执行的精度。

这个参数反映了机器人的稳定性和精准度。

重复定位精度一般以毫米或者微米为单位。

4. 运动速度:运动速度是机器人的关节和执行器运动的速度。

高速度可以提高机器人的生产效率,但也会带来控制和安全的挑战。

运动速度一般以米/秒为单位。

5. 手臂长度:手臂长度是指机器人手臂从基座到末端执行器的长度。

手臂长度决定了机器人能够达到的物体距离,影响机器人的工作范围和运动能力。

6. 电源要求:机器人的电源要求是指机器人的电源电压和电流。

这个参数决定了机器人的电力供应方式和所需的电气设备。

7. 控制系统:控制系统是机器人的大脑,负责机器人的运动控制和任务执行。

控制系统包括硬件和软件两个方面,硬件包括控制器、传感器和执行器,软件包括控制算法和任务编程。

8. 安全功能:安全功能是机器人的保护机制,用于保障操作人员和机器人本身的安全。

常见的安全功能包括防碰撞传感器、急停按钮、安全围栏等。

9. 编程接口:编程接口是机器人与人类操作者或其他设备进行交互和通信的接口。

常见的编程接口包括图形化编程界面、编程语言接口和通信协议等。

10. 系统集成能力:系统集成能力是机器人与其他设备和系统进行协作和集成的能力。

这个参数反映了机器人的可扩展性和适应性,影响机器人在工业生产线上的应用。

工业机器人技术基础 工业机器人技术参数

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:

工业机器人技术基础 项目三-工业机器人的机械结构

工业机器人技术基础 项目三-工业机器人的机械结构
的台阶,爬坡、越沟等性能均优于轮式行走机构。
③ 履带支撑面上有履齿,不易打滑,牵引附着性能好,有利于发挥较大的牵引力。
1.3.2 移动式机座
(3)足式行走机构
车轮式行走机构只有在平坦坚硬的地面上
行驶才有理想的运动特性,如果地面凹凸
和车轮直径相当或地面很软,则它的运动
阻力将大大增加。
①可以在高低不平的地段上行走。
作用
• 移动式机座一方面支撑机器人的机身、臂部和手部,因而具有足
够的刚度和稳定性。
分类
• 机器人的行走机构按运动轨迹分为固定轨迹式行走机构和无固定
轨迹式行走机构。
1.3.2 移动式机座
1.固定轨迹式行走机构
固定轨迹一种配置形式,运动形式大多为直移式,具有占地面积小、有效
置。
1.垂直运动
工业机器人要完成空间的
运动,至少需要几个自由
2.径向运动
度进行运动呢?
3.回转运动
3.2.1 工业机器人手臂的运动
1.垂直运动
垂直运动是指机器人手臂的上下运动,这种运动通常采用液压缸机构或通过调整
机器人机身在垂直方向上的安装位置来实现。
工业机器人要
完成空间的运
动,至少需要
三个自由度的
总结
1.工业机器人的机械结构由机座、臂部、腕部、末端执行器组成。
2.固定式机器人由大臂、立柱、机座、小臂和手腕组成。
3.足式行走机构主要行走在平坦的地面上,车轮的形状和结构形式取决于地面
的性质和车辆的承载能力
4.履带行走机构由履带板、履带架、驱动链轮、导向轮、驱动轮、支重轮、托
链轮和张紧装置组成。
3.2工业机器人手臂
完成空间的运
动,至少需要

机器人的技术参数

机器人的技术参数

机器人的技术参数机器人是一种能够执行各种任务的人工智能设备,伴随着科技的快速发展,机器人在各个领域得到了广泛应用。

为了确保机器人的功能和性能能够满足需求,制造商通常会提供各种技术参数来描述机器人的能力。

本文将介绍机器人常见的技术参数,并探讨其对机器人性能的影响。

1. 机器人尺寸与重量机器人的尺寸和重量是其物理结构的基本参数,通常以长度、宽度、高度和重量来描述。

这些参数直接决定了机器人的机动性、稳定性和可携带性。

大型机器人通常用于工业领域,需要进行重型任务,而小型机器人则广泛应用于家庭和服务领域,需要具备便携和灵活性。

2. 动力系统机器人的动力系统是其核心部件,决定了机器人的能源来源和运动方式。

常见的动力系统包括电池、燃料电池和外部电源。

机器人的移动方式可以是轮式、足式、飞行器等。

动力系统的选择直接关系到机器人的续航能力、承载能力和适应性。

3. 传感器传感器是机器人感知周围环境的重要组成部分,用于采集各种类型的数据。

常见的传感器包括摄像头、激光雷达、红外传感器等。

这些传感器为机器人提供了识别物体、感知距离、检测温度等功能。

传感器的精度和灵敏度直接决定了机器人的感知和导航能力。

4. 处理器和控制系统处理器是机器人执行计算任务和决策的核心部件。

常见的处理器包括中央处理器(CPU)、图像处理器(GPU)等。

处理器的性能和算力决定了机器人的计算速度和响应能力。

控制系统则用于指导机器人执行各种任务,使其能够实现自主决策和自主运动。

5. 功能模块机器人可以根据需要具备各种功能模块,例如语音识别、图像识别、运动控制等。

这些功能模块使机器人能够与人类进行交互,并且根据环境和任务的不同进行自适应。

功能模块的性能和准确度决定了机器人在特定应用领域的实用性。

6. 技术性能指标除了上述基本参数外,机器人的技术性能指标也是评估其实际能力的重要参考。

例如,机器人的工作精度、速度、承载能力、抓握力等。

这些指标可以根据具体应用需求来设定,并通过实验和测试来验证。

(完整版)机器人基本结构

(完整版)机器人基本结构
• 手部:手抓或末端操作器,配在手腕上,抓取物 体;
• 手腕:改变手部空间方向并将作业载荷传到手臂, 独立自由度;
• 手臂:将被抓取工件传送到给定位置,并将载荷 传递到机座;
• 机身:支撑作用,基础部分; • 移动机构:移动机器人,一定空间范围内运动, • 臂杆质量小,结构静,动态刚度高,固有频率避
控制系统
• 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程 序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人 的执行机构完成规定的运动和功能。若不具 备信息反馈特种,则为开环控制系统;具备 信息反馈特征则为闭环控制系统。根据控制 原理可分为程序控制系统,适应性控制系统, 人工智能控制系统;根据控制运动形式分为 点位控制和轨迹控制。
• 感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成, 获取内部和外部环境状态信息,确定机械部件各部 分的运行轨迹、状态、位置和速度等信息,使机械 部件各部分按预定程序和工作需要进行动作。智能 传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智 能化水平。人类感知系统对外部信息获取比较灵巧, 但一些特殊信息传感器感知更有效。
• 重复定位精度±0.2: • 不同速度、不同方位反复试
验次数越多重复定位精度评 价越准确;
工作范围
• 指手臂安装点或手腕中心所能达到的空间区 域,末端操作器形状尺寸多样,不考虑;
• 机器人工作范围的形状和大小非常 工作速度是指机器人在工作载荷条件下,匀速运 动过程中,机械接口中心或工具中心点在单位时 间内所移动的距离或转动的角度。
• 一般描述一个物体的位置和姿态需要六个自由 度;
• 机器人自由度是根据用途设计的,可多用六个 自由度,也可小于六个自由度。
• 三自由度机器人:底座水平转动,上臂弯曲, 肘弯曲;
• 自由度多通用性好,但结构复杂,矛盾。工业 机器人自由度选择与生产要求有关:批量生产 要求速度快、可靠性高,自由度可以少些;更 换产品,增加柔性,自由度可多。工业机器人 自由度一般4~6个,7个以上为冗余自由度,主 要增加避障。

工业机器人技术3 工业机器人的基本组成及技术参数

工业机器人技术3 工业机器人的基本组成及技术参数
二、工业机器人主要技术参数
1.主要技术参数
以FANUC机器人LR Mate 200iD为例,其主要技术参数 表如表所示。
表1-3-1LR Mate 200iD 主要技术参数
知识准备
二、工业机器人主要技术参数
1.主要技术参数
1.2.作业空间和安装要求
由于垂直串联等结构的机器人工 作范围是三维空间的不规则球体,为 了便于说明,产品样本中一般需要提 供如图 所示的详细作业空间图。

运动速度影响机器人的工作效率和运动周期,它与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,机器人所承受的动载荷增大,必将承受着加减速时较大的惯性力,从而影响机器人的工作平稳性
和位置精度。

就目前的技术水平而言,通用机器人的最大直线运动速度大多在1000mm/s以下,最大回转速度一般不
超过120°/s。
讨论问题
工业机器人由哪些部分组成的? 工业机器人的主要技术参数有哪些?
小结
本堂课我们学习了工业机器人的基本组成,介绍了工业 机器人的重要基本参数,为机器人的本体结构和手部结构
的学习奠定了基础。
谢谢观看
知识准备
二、工业机器人主要技术参数
3.自由度
3.1机器人的关节
在机器人机构中,两相邻的连杆之间有一个公共
的轴线,两杆之同允许沿该轴线相对移动或绕该轴
线相对转动,构成一个关节。
机器人关节的种类决定了机器人的运动自由度,
转动关节、移动关节、球面关节和虎克铰关节是机
器人机构中经常使用的关节类型。
球这面种虎这关关克种节 节铰 关转做移对:具关节动相动移S有节有关对,关动:23节转允节,个个T:动许:移,自自R,两P动允由由,表转连距许度度它示角杆离两。允,为之为个许它θ间d连,两允,有杆这相许这3之种邻种两种间关连独相关有节杆立邻节2有绕的连有种1着相杆1相个个关对沿对自自节转关移由由轴动节动度度线,轴,。。线做相

工业机器人的主要技术参数

工业机器人的主要技术参数

工业机器人的主要技术参数工业机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况,是设计、应用机器人必须考虑的问题。

机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、工作载荷等。

一、工业机器人自由度1、工业机器人具有的独立坐标轴运动的数目。

2、工业机器人的自由度是指确定机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数目。

3、工业机器人手指的开、合,以及手指关节的自由度一般不包括在内。

4、工业机器人的自由度数一般等于关节数目。

5、工业机器人常用的自由度数一般不超过5~6个。

二、工业机器人关节(Joint):工业机器人关节即运动副,允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。

三、工业机器人工作空间机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域。

其形状取决于机器人的自由度数和各运动关节的类型与配置。

机器人的工作空间通常用图解法和解析法两种方法进行表示。

四、工业机器人工作速度机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中,机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。

五、工业机器人工作载荷工作载荷指机器人在工作范围内任何位置上所能承受的最大负载,一般用质量、力矩、惯性矩表示。

还和运行速度和加速度大小方向有关,一般规定高速运行时所能抓取的工件重量作为承载能力指标。

六、工业机器人分辨率能够实现的最小移动距离或最小转动角度七、工业机器人精度重复性或重复定位精度:指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。

或在相同的位置指令下,机器人连续重复若干次其位置的分散情况。

它是衡量一列误差值的密集程度,即重复度。

机器人技术基础教学课件第2章

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;

工业机器人组成及工作原理

工业机器人组成及工作原理

例:库卡工业机器人控制器KRC4
KRC4性能参数:
全部采用总线形式 处理器库卡(工业)PC(2.6GHZ ) 操作系统微软WINDOWS XP 控制轴数8个 AC伺服马达驱动 与外围设备通讯接口: Profinet, Profibus,Interbus,EtherCAT, Ethernet 编程及控制库卡SmartPAD
机器人关节

机器人控制器
控制器是根据指令以及传感器信息控制机器人完成一定动作或作业任务的 装置,是决定机器人功能和性能的主要因素,也是机器人系统中更新和发展 最快的部分。 其基本功能有:示教、记忆、位置伺服、坐标设定。 开发程度:封闭型、开放性和混合型。
【目前基本上都是封闭型系统(如日系)或混合型系统(如欧系)】 控制方式:集中式控制和分布式控制。
机器人的工作原理是一个比较复杂的问题。简单地说,机器人的原理 就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。从控制的角 度,机器人可以通过如下四种方式来达到这一目标。
“示教再现”方式:它通过“示教盒”或人“手把手”两种方 式教机械手如何动作,控制器将示教过程记忆下来,然后机器 人就按照记忆周而复始地重复示教动作,如喷涂机器人。
• 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。
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。
• 位置信息:作业之间各点的坐标值,包括手爪在该点上的姿态, 通常总称为位姿(POSE)。
• 时间信息:各顺序动作所需时间,即机器人完成各个动作的速 度。
二、工业机器人的技术参数
表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、 运动精度、运动特性、动态特性等。

工业机器人主要技术参数

工业机器人主要技术参数

工业机器人主要技术参数
工业机器人的主要技术参数包括以下几个方面:
1. 负载能力:表示机器人能够承载的最大负荷重量,一般以千克(kg)为单位。

负载能力决定了机器人能够处理的工件的尺寸和重量范围。

2. 动作范围:表示机器人能够在工作空间内进行的运动范围。

动作范围通常用关节角或笛卡尔坐标来描述,决定了机器人能够覆盖的工作区域。

3. 重复定位精度:表示机器人在连续进行相同动作时的定位精度,即重复性误差。

重复定位精度决定了机器人在进行高精度任务时的可靠性。

4. 运动速度:表示机器人在各个轴向上的最大运动速度,一般以米/秒(m/s)或度/秒(°/s)为单位。

运动速度决定了机器人在工作过程中的效率和生产能力。

5. 控制精度:表示机器人在进行轨迹控制时的精度,即控制误差。

控制精度决定了机器人能够执行精确的工作任务的能力。

6. 自动化程度:表示机器人的自动化程度,包括是否具有自动化装置、自动识别和调整功能等。

自动化程度越高,机器人能够独立完成更多的工作。

7. 安全性能:表示机器人的安全性能,包括是否具有安全保护
装置、碰撞检测和紧急停止功能等。

安全性能决定了机器人在工作过程中是否能够保障操作人员的安全。

这些技术参数可以根据具体的机器人类型和应用场景进行选择和调整,以满足不同的工业生产需求。

工业机器人的基本组成与技术参数

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。

工业机器人的主要技术参数

工业机器人的主要技术参数

工业机器人的主要技术参数1.载荷能力:工业机器人的载荷能力是指它可以承受的最大重量。

根据不同的应用需求,工业机器人的载荷能力可以在几千克到几十吨之间。

这个参数决定了机器人可以处理的工件的最大重量。

2.工作空间:工业机器人的工作空间是指它可以操作的空间范围。

一般情况下,工业机器人的工作空间是通过多个自由度的运动来实现的。

工业机器人可以在水平、垂直和前后方向上进行移动。

工作空间的大小取决于机器人的结构和应用需求。

3.准确度:工业机器人的准确度是指它能够达到的位置和姿态的精度。

高精度机器人可以实现非常精确的运动和定位,适用于需要高精度操作的应用,如组装、检测和精密加工。

4.重复性:重复性是指工业机器人在相同任务下的位置和姿态重复性能。

它可以衡量机器人的稳定性和一致性。

对于一些要求高度重复性操作的应用,如焊接和涂装,重复性是一个重要的技术参数。

5.速度:速度是指工业机器人在执行任务时的移动速度。

速度的选择取决于任务的性质和生产效率的要求。

通常情况下,工业机器人的速度可以调节和控制,以适应生产线的变化需求。

6.灵活性:灵活性是指工业机器人在不同任务之间的转换能力。

高度灵活的机器人可以通过更换工具、程序和夹具等来适应不同的工作要求。

灵活性是提高生产线效率的一个关键因素。

7.可靠性:可靠性是指工业机器人在长时间运行中的稳定性和可信度。

可靠的机器人能够保持一致的性能,减少故障和停机时间,提高生产效率。

8.安全性:工业机器人的安全性是确保人员和设备的安全的重要因素。

工业机器人通常配备有安全传感器和系统,可以检测并避免与人员或其他物体的碰撞。

以上是工业机器人的主要技术参数。

随着科技的不断发展,工业机器人的功能和性能将会进一步提升,为各个行业带来更高效、更安全的生产方式。

工业机器人内部结构及基本组成原理详解

工业机器人内部结构及基本组成原理详解

工业机器人内部结构及基本组成原理详解一、工业机器人的内部结构1.机械结构:工业机器人的机械结构是支撑和传输力量的基础,它由臂体、关节和末端执行器组成。

臂体是机器人的主要结构,一般由相互连接的柔性关节组成。

关节是进行转动的连接部件,通过电机和减速器实现驱动力。

末端执行器是机器人的工具,根据不同的任务可以配备不同的执行器,如夹持器、焊接枪、喷涂枪等。

2.控制系统:工业机器人的控制系统是实现机器人自动操作和运动能力的核心部分,它由控制器、电机和传动系统组成。

控制器是机器人的大脑,负责接收和处理传感器的信号,生成控制指令,并通过电机和传动系统实现机械结构的运动。

电机是驱动机械结构运动的动力源,通常使用伺服电机配合减速器实现精确控制。

传动系统是将电机的旋转运动转换为机械结构的线性运动的装置,常见的传动方式包括齿轮传动、皮带传动和丝杆传动等。

3.传感器:工业机器人的传感器用于感知和监测外部环境和机器人内部状态,以实现自适应和高精度的操作。

常见的传感器包括力传感器、视觉传感器、触觉传感器、温度传感器等。

力传感器用于测量机器人与周围环境之间的力量和力矩,以保证机器人操作的稳定性和安全性。

视觉传感器用于识别和定位目标物体,实现机器人的视觉引导和视觉跟踪。

触觉传感器用于模拟人类手的触摸感应能力,实现机器人的触觉控制和力适应操作。

温度传感器用于监测机器人的工作温度,以确保机器人的运行稳定和安全。

二、工业机器人的基本组成原理1.位置控制:工业机器人的位置控制是确定机器人末端执行器的位置和姿态,以实现精确的定位和操作。

位置控制通常采用正逆运动学的方法,正运动学是指已知机械结构的运动参数,通过计算得到末端执行器的位置和姿态;逆运动学是指已知末端执行器的位置和姿态,通过求解逆运动方程得到机械结构的运动参数。

2.路径规划:工业机器人的路径规划是确定机器人从初始位置到目标位置的最优路径,以实现高效的运动和操作。

路径规划通常采用离散采样的方法,将机器人的可行空间细分为多个离散的点,通过算法找到最短路径。

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工业机器人的结构与技术参数工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。

自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。

广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。

和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

一、常用运动学构形1、笛卡尔操作臂优点: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。

①焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、(软仿型)喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。

②特别适用于多品种,便批量的柔性化作业,对于稳定,提高产品质量,提高劳动生产率,改善劳动条件和产品的快速更新换代有着十分重要的作用。

2、铰链型操作臂(关节型)关节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。

①汽车零配件、模具、钣金件、塑料制品、运动器材、玻璃制品、陶瓷、航空等的快速检测及产品开发。

②车身装配、通用机械装配等制造质量控制等的三坐标测量及误差检测。

③古董、艺术品、雕塑、卡通人物造型、人像制品等的快速原型制作。

④汽车整车现场测量和检测。

⑤人体形状测量、骨骼等医疗器材制作、人体外形制作、医学整容等。

3、SCARA操作臂SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有很强的刚性, 所以, 它具有选择性的柔性。

这种机器人在装配作业中获得了较好的应用。

①大量用于装配印刷电路板和电子零部件②搬动和取放物件,如集成电路板等③广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域.④搬取零件和装配工作。

4、球面坐标型操作臂特点: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,且直线驱动装置存在密封的问题。

5、圆柱面坐标型操作臂优点:且计算简单;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。

6、冗余机构通常空间定位需要6个自由度,利用附加的关节可以帮助机构避开奇异位形。

下图为7自由度操作臂位形7、闭环结构闭环结构可以提高机构刚度,但会减小关节运动范围,工作空间有一定减小。

①运动模拟器;②并联机床;③微操作机器人;④力传感器;⑤生物医学工程中的细胞操作机器人、可实现细胞的注射和分割;⑥微外科手术机器人;⑦大型射电天文望远镜的姿态调整装置;⑧混联装备等,如SMT公司的Tricept混联机械手模块是基于并联机构单元的模块化设计的成功典范。

工业机器人的几种常用结构形式(图)二、机器人的主要技术参数机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况,是设计、应用机器人必须考虑的问题。

机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、工作载荷等。

1、自由度机器人具有的独立坐标轴运动的数目。

机器人的自由度是指确定机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数目。

手指的开、合,以及手指关节的自由度一般不包括在内。

.机器人的自由度数一般等于关节数目。

机器人常用的自由度数一般不超过5~6个。

2、关节(Joint)即运动副,允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。

3、工作空间机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域。

其形状取决于机器人的自由度数和各运动关节的类型与配置。

机器人的工作空间通常用图解法和解析法两种方法进行表示。

4、工作速度机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中,机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。

5、工作载荷指机器人在工作范围内任何位置上所能承受的最大负载,一般用质量、力矩、惯性矩表示。

还和运行速度和加速度大小方向有关,一般规定高速运行时所能抓取的工件重量作为承载能力指标。

6、分辨率能够实现的最小移动距离或最小转动角度。

7、精度重复性或重复定位精度:指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。

或在相同的位置指令下,机器人连续重复若干次其位置的分散情况。

它是衡量一列误差值的密集程度,即重复度。

三、机器人常用材料1)碳素结构钢和合金结构钢这类材料强度好,特别是合金结构钢,其强度增大了4~5倍,弹性模量E大,抗变形能力强,是应用最广泛的材料。

2)铝、铝合金及其他轻合金材料这类材料的共同特点是重量轻,弹性模量E并不大,但是材料密度小,故E/ρ之比仍可与钢材相比。

有些稀贵铝合金的品质得到了更明显的改善,例如添加3.2%(重量百分比)锂的铝合金,弹性模量增加了14%,E/ρ比增加了16%。

3)纤维增强合金这类合金如硼纤维增强铝合金、石墨纤维增强镁合金等,其E/ρ比分别达到11.4×107和8.9×107。

这种纤维增强金属材料具有非常高的E/ρ比,但价格昂贵。

4)陶瓷陶瓷材料具有良好的品质,但是脆性大,不易加工,日本已经试制了在小型高精度机器人上使用的陶瓷机器人臂样品。

5)纤维增强复合材料这类材料具有极好的E/ρ比,而且还具有十分突出的大阻尼的优点。

传统金属材料不可能具有这么大的阻尼,所以在高速机器人上应用复合材料的实例越来越多。

6)粘弹性大阻尼材料增大机器人连杆件的阻尼是改善机器人动态特性的有效方法。

目前有许多方法用来增加结构件材料的阻尼,其中最适合机器人采用的一种方法是用粘弹性大阻尼材料对原构件进行约束层阻尼处理。

四、机器人主要结构㈠、机器人驱动装置概念: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。

1、电动驱动装置电动驱动装置的能源简单,速度变化范围大,效率高,速度和位置精度都很高。

但它们多与减速装置相联,直接驱动比较困难。

电动驱动装置又可分为直流(DC)、交流(AC)伺服电机驱动和步进电机驱动。

直流伺服电机电刷易磨损,且易形成火花。

无刷直流电机也得到了越来越广泛的应用。

步进电机驱动多为开环控制,控制简单但功率不大,多用于低精度小功率机器人系统。

电动上电运行前要作如下检查:1)电源电压是否合适(过压很可能造成驱动模块的损坏); 对于直流输入的+/-极性一定不能接错,驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适(开始时不要太大);2)控制信号线接牢靠,工业现场最好要考虑屏蔽问题(如采用双绞线);3)不要开始时就把需要接的线全接上,只连成最基本的系统,运行良好后,再逐步连接。

4)一定要搞清楚接地方法,还是采用浮空不接。

5)开始运行的半小时内要密切观察电机的状态,如运动是否正常,声音和温升情况,发现问题立即停机调整。

2、液压驱动通过高精度的缸体和活塞来完成,通过缸体和活塞杆的相对运动实现直线运动。

优点:功率大,可省去减速装置直接与被驱动的杆件相连,结构紧凑,刚度好,响应快,伺服驱动具有较高的精度。

缺点:需要增设液压源,易产生液体泄漏,不适合高、低温场合,故液压驱动目前多用于特大功率的机器人系统。

选择适合的液压油。

防止固体杂质混入液压系统,防止空气和水入侵液压系统。

机械作业要柔和平顺机械作业应避免粗暴,否则必然产生冲击负荷,使机械故障频发,大大缩短使用寿命。

要注意气蚀和溢流噪声。

作业中要时刻注意液压泵和溢流阀的声音,如果液压泵出现“气蚀”噪声,经排气后不能消除,应查明原因排除故障后才能使用。

保持适宜的油温。

液压系统的工作温度一般控制在30~80℃之间为宜。

3、气压驱动气压驱动的结构简单,清洁,动作灵敏,具有缓冲作用。

.但与液压驱动装置相比,功率较小,刚度差,噪音大,速度不易控制,所以多用于精度不高的点位控制机器人。

(1)具有速度快、系统结构简单,维修方便、价格低等特点。

适于在中、小负荷的机器人中采用。

但因难于实现伺服控制,多用于程序控制的机械人中,如在上、下料和冲压机器人中应用较多。

(2)在多数情况下是用于实现两位式的或有限点位控制的中、小机器人中的。

(3)控制装置目前多数选用可编程控制器(PLC控制器)。

在易燃、易爆场合下可采用气动逻辑元件组成控制装置。

㈡、直线传动机构。

传动装置是连接动力源和运动连杆的关键部分,根据关节形式,常用的传动机构形式有直线传动和旋转传动机构。

直线传动方式可用于直角坐标机器人的X、Y、Z向驱动,圆柱坐标结构的径向驱动和垂直升降驱动,以及球坐标结构的径向伸缩驱动。

直线运动可以通过齿轮齿条、丝杠螺母等传动元件将旋转运动转换成直线运动,也可以有直线驱动电机驱动,也可以直接由气缸或液压缸的活塞产生。

1、齿轮齿条装置通常齿条是固定的。

齿轮的旋转运动转换成托板的直线运动。

优点:结构简单。

缺点:回差较大。

2、滚珠丝杠在丝杠和螺母的螺旋槽内嵌入滚珠,并通过螺母中的导向槽使滚珠能连续循环。

优点:摩擦力小,传动效率高,无爬行,精度高缺点:制造成本高,结构复杂。

自锁问题:理论上滚珠丝杠副也可以自锁,但是实际应用上没有使用这个自锁的,原因主要是:可靠性很差,或加工成本很高;因为直径与导程比非常大,一般都是再加一套蜗轮蜗杆之类的自锁装置。

㈢、旋转传动机构采用旋转传动机构的目的是将电机的驱动源输出的较高转速转换成较低转速,并获得较大的力矩。

机器人中应用较多的旋转传动机构有齿轮链、同步皮带和谐波齿轮。

1、齿轮链(1)转速关系(2)力矩关系2、同步皮带同步带是具有许多型齿的皮带,它与同样具有型齿的同步皮带轮相啮合。

工作时相当于柔软的齿轮。

优点:无滑动,柔性好,价格便宜,重复定位精度高。

缺点:具有一定的弹性变形。

3、谐波齿轮谐波齿轮由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件组成,一般刚性齿轮固定,谐波发生器驱动柔性齿轮旋转。

主要特点:(1)、传动比大,单级为50—300。

(2)、传动平稳,承载能力高。

(3)、传动效率高,可达70%—90%。

(4)、传动精度高,比普通齿轮传动高3—4倍。

(5)、回差小,可小于3’。

(6)、不能获得中间输出,柔轮刚度较低。

谐波传动装置在机器人技术比较先进的国家已得到了广泛的应用。

仅就日本来说,机器人驱动装置的60%都采用了谐波传动。

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