3.1工业机器人的组成-课件
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工业机器人的组成PPT课件
2019/9/22
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四、传感部分 2. 机器人-环境交互系统
• 机器人-环境交互系统实现工业机器人与外部环境中 的设备相互联系和协调的系统。
• 工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造 单元、多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装 置等集成为一个去执行 复杂任务的功能单元。
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用途
机器人的精确控制
检测的信息
位置、角度、速度、加速度、姿 态、方向等
内部传感器
所用传感器
微动开关、光电开关、差动变压 器、编码器、电位计、旋转变压 器、测速发电机、加速度计、陀 螺、倾角传感器、力（或力矩） 传感器
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用途
了解在工件、环境或机器人在环境中的状态、 对工件的灵活、有效的操作
• 伺服控制器控制各个关节的驱动器。
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四、传感部分 1. 感受系统
• 感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。
• 内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根 据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证 其动作符合设计要求。
• 外部检测系统检测机器人所处环境、外部 物体状态或机器人与外部物体的关系。
工业机器人的组成
Hale Waihona Puke 主要内容• 系统组成 • 机械部分 • 控制部分 • 传感部分
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一、系统组成
• 工业机器人由国际标准化组织正式定义为“自动控制的可重复编程的多功 能机械手”。
• 根据系统结构特点，工业机器人由三大部分6个子系统组成。
工业机器人课件-工业机器人的基本组成
腕部：是连接手部和手臂的部件，用以调整手部 的姿态和方位。
手臂：是支承手腕和手部的部件，由动力关节和 连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工 件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置
腰部：连接臂和基座的部件，通常是回转部件， 腰部的回转运动再加上臀部的平面运动，既能使 胸部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件， 它的创造误差、运动精度和平稳性，影响机器人 的定位精度。
其它手部:
工业机器人腕部结构
➢腕部影响手部的姿态（方位）
工业机器人臂部结构
➢臂部确定手部的位置
(2) 驱动系统。驱动系统是按照控制系统发来 的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运 动的传动装置，相当于人的肌肉、筋络。常 用的有液压、气压、电气驱动形式。
电动驱动器类型和特点
电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，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。
交流伺服电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据 反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度 决定于编码器的精度（线数）。
交流伺服电机
驱动放大器
(3) 控制系统。控制系统是机器人的大脑和小脑，支配着机 器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息(如动 作顺序、运动轨迹、运动速度等)，同时按其控制系统的信 息对执行机构发出执行指令。
是根据程序和反馈信息 控制机器人动作的中心。分 为开环系统和闭环系统。
(4) 感知系统
感知系统通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测 机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制 系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位 置。相当于人的感官和神经。
控制系统
内部传感器（位形检测）
手臂：是支承手腕和手部的部件，由动力关节和 连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工 件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置
腰部：连接臂和基座的部件，通常是回转部件， 腰部的回转运动再加上臀部的平面运动，既能使 胸部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件， 它的创造误差、运动精度和平稳性，影响机器人 的定位精度。
其它手部:
工业机器人腕部结构
➢腕部影响手部的姿态（方位）
工业机器人臂部结构
➢臂部确定手部的位置
(2) 驱动系统。驱动系统是按照控制系统发来 的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运 动的传动装置，相当于人的肌肉、筋络。常 用的有液压、气压、电气驱动形式。
电动驱动器类型和特点
电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，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。
交流伺服电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据 反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度 决定于编码器的精度（线数）。
交流伺服电机
驱动放大器
(3) 控制系统。控制系统是机器人的大脑和小脑，支配着机 器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息(如动 作顺序、运动轨迹、运动速度等)，同时按其控制系统的信 息对执行机构发出执行指令。
是根据程序和反馈信息 控制机器人动作的中心。分 为开环系统和闭环系统。
(4) 感知系统
感知系统通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测 机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制 系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位 置。相当于人的感官和神经。
控制系统
内部传感器（位形检测）
机器人的组成结构.描述
UTACH／MIT 多指手 双拇指手
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BH—II 三指手
四指灵巧手
最小的三指手
DLR多指手 哈工大多指手 灵巧的双手
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手指关节的设计
手指主要用于抓握动作，要求动作灵活，刚度好，具有较大 的抓握力。就其手的结构而言，传动机构有三种方式：
1) 腱传动，特点是结构简单，节省空间，具有很高的抗拉强 度和很轻的重量，但刚性差，较大的弹性，不利于控制。 MIT手、JPL手和DLR-I手都是这种方式。 2) 齿轮传动，特点是传动比可靠，但是摩擦较大，有回程间 隙，占用空间大。
3) 连杆传动，刚度好，加工制造比较简单，高精度，能较好 的实现多种运动规律和运动轨迹的要求。但是设计复杂，不 能精确地满足各种运动规律的要求。典型的如Belgrade手， NASA手等。 4）欠驱动手指关节
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5 、移动机器人
1）车轮型
两轮型
三轮型
四轮型
2） 履带式
救 援 机 器 人
3）步行式（足式行走）
5、手部机构
机器人的手部是是最重要的执行机构。 机器人手部是机器人为了进行作业，在手腕上配置的操 作机构。因此有时也称为末端操作器。 由于机器人作业内容的差异（如搬运、装配、焊接、喷 涂等）和作业对象的不同（如轴类、板类、箱类、包类物 体等）， 手部的形式多样。综合考虑手部的用途、功能和 结构持点，大致可分成以下几类： 1．卡爪式夹持器； 2．吸附式取料手； 3．专用操作器及换接器 4．仿生多指灵巧手。
手腕结构多为上述三个回转方式的组合，组合的方 式可以有多种形式如下图所示：
腕部结构的设计要满足传动灵活、结构紧 凑轻巧、避免干涉。机器人多数将腕部结构的 驱动部分安排在小臂上。首先设法使几个电动 机的运动传递到同轴旋转的心轴和多层套筒上 去。运动传入腕部后再分别实现各个动作。
工业机器人--工业机器人结构设计 ppt课件
1/3~1/2左右。
（4）运动精度高，回差小。
（5）传动效率高，一般单级传动效率为70%-90%。
（6）可向密闭空间传递运动和动力，这一点是其它任
何机械传动无法实现
PPT课件
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行星减速器的主要特点如下： （1）体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高。
由于行星齿轮传动是一种共轴线式传动形式，即具有同轴线传动 的特点。在结构上采用了对称分流传动结构，即用几个完全相同 的行星轮均匀分布在中心轮圆周来共同分担载荷，并且合理地应 用了内啮合，充分地利用了空间的容积，从而缩小了径、轴向尺 寸，使结构紧凑，而承载能力又高。因而行星齿轮传动在相同功 率和传动比的条件下，可使其外部尺寸和重量只为普通齿轮传动 的1/2-1/6。
臂部设计的基本要求 手臂的常用结构 臂部运动驱动力计算
4、手腕设计
概述 手腕分类 手腕设计举例
5、手部设计
概述 手部分类 手爪设计和选用的要求 普通手爪设计 6、机身及行走机构设计 机身设计 行走机构设计
PPT课件
3
一 工业机器人总体设计
工业机器人 机械系统设计
PPT课件
1
主 要 内 容
1、工业机器人总体设计
主体结构设计
传动方式选择
模块化结构设计
材料选择
平衡系统设计
2、传动部件设计
移动关节导轨及转动关节轴承
传动件的定位及消隙
谐波传动
丝杠螺母副及其滚珠丝杠传动
其它传PP动T课件
2
主要内容
3、臂部设计
6
一 工业机器人总体设计
材料的选择
材料选择的基本要求
强度高
最新机器人的组成结构描述PPT课件
1．卡爪式夹持器； 2．吸附式取料手； 3．专用操作器及换接器 4．仿生多指灵巧手。
卡爪式夹持器
卡爪式夹持器通常有两个夹爪，分为回转型和平移型两种 类型。 1）弹力夹持器
几种弹力抓手
34
2） 回转型夹持器 开合占用空间 较小 夹持中心变化
35
3）平移型夹持器 开合占用空 间较大 夹持中心保 持不变
• 伸缩是指运动机构产生直线运动。
2.2机械手的坐标形式和自由度
（1）根据单元动作组合方式的 不同，机械手的动作形态一 般归纳为以下四种坐标类型： ①直角坐标型(图7．2—2)； ②圆柱坐标型(图7．2—3)； ③极坐标型(图7．2—4)；④ 多关节型(图7．2—5)。
• 直角坐标型机械手可以在三 个互相垂直的方向上作直线 伸缩运动，这类机械手各个 方向的运动是独立的，计算 和控制比较方便，但占地面 积大，限于特定的应用场合
气吸附取料手是利用吸盘内气压与大气压之间的压力差而 工作的。具有结构简单，重量轻，吸附力分布均匀等优点。
按形成压力的方法，可分成真空气吸、气流负压气吸、挤 压排气负压气吸式儿种。
真空气吸盘
气流负压气吸盘
挤压排气吸盘 41
2）磁吸附取料手
42
专用操作器及换接器
43
仿生多指灵巧手
人手是最灵巧的夹持器，如果模拟人手结构，就能制造 出结构最优的夹持器。但由于人手自由度较多（20个）， 驱动和控制都十分复杂，迄今为止，只是制造出了一些原 理样机，离工业应用还有一定的差距。
机座式：机身设计成机 座式，这种机器人可以 是独立的、自成系统的 完整装置，可以随意安 放和搬动。也可以具有 行走机构，如沿地面上 的专用轨道移动，以扩 大其活动范围。各种运 动形式均可设计成机座 式。
卡爪式夹持器
卡爪式夹持器通常有两个夹爪，分为回转型和平移型两种 类型。 1）弹力夹持器
几种弹力抓手
34
2） 回转型夹持器 开合占用空间 较小 夹持中心变化
35
3）平移型夹持器 开合占用空 间较大 夹持中心保 持不变
• 伸缩是指运动机构产生直线运动。
2.2机械手的坐标形式和自由度
（1）根据单元动作组合方式的 不同，机械手的动作形态一 般归纳为以下四种坐标类型： ①直角坐标型(图7．2—2)； ②圆柱坐标型(图7．2—3)； ③极坐标型(图7．2—4)；④ 多关节型(图7．2—5)。
• 直角坐标型机械手可以在三 个互相垂直的方向上作直线 伸缩运动，这类机械手各个 方向的运动是独立的，计算 和控制比较方便，但占地面 积大，限于特定的应用场合
气吸附取料手是利用吸盘内气压与大气压之间的压力差而 工作的。具有结构简单，重量轻，吸附力分布均匀等优点。
按形成压力的方法，可分成真空气吸、气流负压气吸、挤 压排气负压气吸式儿种。
真空气吸盘
气流负压气吸盘
挤压排气吸盘 41
2）磁吸附取料手
42
专用操作器及换接器
43
仿生多指灵巧手
人手是最灵巧的夹持器，如果模拟人手结构，就能制造 出结构最优的夹持器。但由于人手自由度较多（20个）， 驱动和控制都十分复杂，迄今为止，只是制造出了一些原 理样机，离工业应用还有一定的差距。
机座式：机身设计成机 座式，这种机器人可以 是独立的、自成系统的 完整装置，可以随意安 放和搬动。也可以具有 行走机构，如沿地面上 的专用轨道移动，以扩 大其活动范围。各种运 动形式均可设计成机座 式。
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
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
工业机器人系统组成课件
成本与维护
工业机器人的制造成本和维护成本较高，对于中小型企业 来说是一大负担。需要进一步降低成本，提高可靠性和可 维护性。
安全与隐私
随着工业机器人技术的不断发展，安全和隐私问题也日益 突出，需要加强技术研发和法律法规的制定，确保工业机 器人的安全和隐私保护。
未来应用场景
智能制造
工业机器人将在智能制造领域发挥重要作用，实现自动化生产、 智能物流和智能仓储等功能。
工业机器人系统组成 课件
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人硬件系统 • 工业机器人软件系统 • 工业机器人技术发展 • 工业机器人未来展望
01
工业机器人概述
定义与分类
定义
工业机器人是一种能够自动执行 任务的机器系统，通常用于工业 生产线上，能够实现高效、精准 、快速的生产作业。
分类
根据不同的分类标准，工业机器 人可以分为多种类型，如按功能 、应用领域、机械结构等。
医疗保健
未来工业机器人有望在医疗保健领域得到广泛应用，如手术助手、 康复训练和医疗服务等。
农业领域
在农业领域，工业机器人将应用于种植、采摘、收割和农产品加工 等方面，提高农业生产效率和农产品质量。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03
工业机器人软件系统
操作系统
实时操作系统
用于控制机器人的实时性行为，确保机器人在多任务环境中 的稳定运行。
非实时操作系统
用于机器人应用程序的开发和调试，提供良好的开发环境。
编程语言
01
C/C用于机器人底层驱动和控制 程序的编写，具有高效和灵活的 特点。
02
Python：用于机器人高级应用程 序的编写，易于学习和使用，支 持多种库和框架。
工业机器人的制造成本和维护成本较高，对于中小型企业 来说是一大负担。需要进一步降低成本，提高可靠性和可 维护性。
安全与隐私
随着工业机器人技术的不断发展，安全和隐私问题也日益 突出，需要加强技术研发和法律法规的制定，确保工业机 器人的安全和隐私保护。
未来应用场景
智能制造
工业机器人将在智能制造领域发挥重要作用，实现自动化生产、 智能物流和智能仓储等功能。
工业机器人系统组成 课件
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人硬件系统 • 工业机器人软件系统 • 工业机器人技术发展 • 工业机器人未来展望
01
工业机器人概述
定义与分类
定义
工业机器人是一种能够自动执行 任务的机器系统，通常用于工业 生产线上，能够实现高效、精准 、快速的生产作业。
分类
根据不同的分类标准，工业机器 人可以分为多种类型，如按功能 、应用领域、机械结构等。
医疗保健
未来工业机器人有望在医疗保健领域得到广泛应用，如手术助手、 康复训练和医疗服务等。
农业领域
在农业领域，工业机器人将应用于种植、采摘、收割和农产品加工 等方面，提高农业生产效率和农产品质量。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03
工业机器人软件系统
操作系统
实时操作系统
用于控制机器人的实时性行为，确保机器人在多任务环境中 的稳定运行。
非实时操作系统
用于机器人应用程序的开发和调试，提供良好的开发环境。
编程语言
01
C/C用于机器人底层驱动和控制 程序的编写，具有高效和灵活的 特点。
02
Python：用于机器人高级应用程 序的编写，易于学习和使用，支 持多种库和框架。
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。
工业机器人技术第3章
3.1
垂直串联机器人
图3.1-5 RV减速器
3.1Biblioteka 垂直串联机器人3.1.2 机身结构与传动系统
2．传动系统 （1）腰回转S轴。采用RV减速器的垂直串联机器人腰回转轴S的传动系统 参考结构如图3.1-6所示。 （2）上/下臂摆动L/U轴。采用RV减速器的垂直串联机器人上/下臂摆动轴 L/U的传动系统参考结构如图3.1-7所示。
3.1
垂直串联机器人
图3.1-6 S轴传动系统 1—基座 2—CRB轴承 3—腰体 4—驱动电机 5—RV减速器
图3.1-7 L/S轴机械传动系统结构 1—支承部件 2—RV减速器 3—驱动电机 4—回转部件 5—减速器壳体（针轮） 6—减速器输出轴 7—减速器输入轴
3.1
垂直串联机器人
3.1.3 手腕的基本形式
3
工业机器人机械结构
3.1
垂直串联机器人
3.1.1 本体基本结构
1．基本结构 垂直串联结构是工业机器人最常见的结构形态，它被广泛用于加工、搬 运、装配、包装等场合。虽然垂直串联工业机器人的形式多样，但是总体 而言，它都是由关节和连杆依次串联而成的，而每一关节都由一台伺服电 机驱动，因此，如将机器人分解，它便是由若干台伺服电机经减速器减速 后，驱动运动部件的机械运动机构的叠加和组合。 常用的小规格、轻量6轴垂直串联机器人的外观和参考结构如图3.1-1所示。
3.1
垂直串联机器人
图3.1-9 谐波减速器
3.1
垂直串联机器人
3.1.3 手腕的基本形式
2．手腕结构形式 垂直串联机器人的手腕结构形式主要有图3.1-10所示的3种。图中的回转 轴（Roll）能够在4象限进行360°或接近360°的回转，称R型轴；摆动轴 （Bend）一般只能在3象限以下进行小于270°的回转，称B型轴。
工业机器人技术-工业机器人机械结构ppt课件
上臂
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
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
工业机器人的结构及技术参数PPT课件
关节型工业机器人
精选PPT课件
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5. 平面关节型
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。
平面关节精机选器PPT人课件的工作空间
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小结
关节坐标型
精选PPT课件
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3. 球坐标型(2RP)
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, 且直线驱动装置仍存在 密封及工作死区的问题。
精选PPT课件
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4. 关节坐标型/拟人型(3R)
关节机器人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。
精选PPT课件
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２．气压驱动
不足：
1)压缩空气常用压力为0.4~0.6MPa，若要获得较大 的力，其结构就要相对增大；
2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难， 要达到准确的位置控制很困难；
3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理 不当会使钢类零件生锈，导致机器人失灵。此外， 排气还会造成噪声污染。
2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度 和质量，故造价较高；
3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严 格的滤油装置，否则会引起故障。
精选PPT课件
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２．气压驱动
与液压驱动相比，气压驱动的特点： 1)压缩空气粘度小，容易达到高速(1m/s)； 2)利用工厂集中的空气压缩机站供气，不必添加动力 设备； 3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于 高温作业； 4)气动元件工作压力低，故制造要求比液压元件低。
3.1机器人的机械结构
柔顺装配技术
机器人进行精密作业，被装配零件大小不 一致，工件的定位夹具或机器人定位精度不满 足要求，装配困难，需要柔顺装配技术 主动柔顺装配：利用传感器测量反馈，边校正 边装配，价格贵，速度慢 被动柔顺装配：有机械柔顺环节，价格低，结 构简单，速度快，但轴孔间隙不能太小
3.3机器人臂部设计
3、专用的末端操作器与换接器
如：在通用机器人上安装焊枪成为焊接机器人；
在通用机器人上安装拧螺母机成为装配机器人；
不用的手部对手腕的要求不一样，需要换接器
换接器包括插座和插头，分别装在手腕和手部上
4、仿人机器人手
能进行复杂作业，如装配、维修、操作设备等 ♣柔性手：可对不同外形物体抓取，物体受力均匀
3.重量要轻 为提高机器人的运动速度，要尽量减小臂 部运动部分的重量，以减小整个手臂对回转轴 的转动惯量。 4.运动要平稳、定位精度要高 由于臂部运动速度越高，惯性力引起的定 位前的冲击也就越大，运动既不平稳，定位精 度也不高。因此，除了臂部设计上要力求结构 紧凑、重量轻外，同时要采用一定形式的缓冲 措施。
2.回转与俯仰机身 机器人手臂的俯仰运动，一般采用活塞油(气)缸 与连杆机构来实现的。手臂俯仰运动用的活塞缸位于 手臂的下方，其活塞杆和手臂用铰链连接，缸体采用 尾部耳环或中部销轴等方式与立柱连接，图所示。此 外还有采用无杆活塞缸驱动齿条齿轮或四连杆机构实 现手臂的俯仰运动。
机器人机身和臂部的配臵形式（4种）
一、手部的典型结构
1. 夹钳类
2. 吸附类
3. 专用操作器 4. 仿人机器人手部
1、夹钳类
① 夹钳式：常用结构
包括手指、传动机构、驱动装臵、支架
手指：两指、多指； 指端形状：V形、平面、尖指、特形指
工业机器人培训课件工业机器人的组成
各系统的配合
控制系统：“往哪里打？使多大劲？” 驱动系统：快速消耗能量，使动作更迅速 检测系统：“打没打死？手疼不疼？” 执行机构：听控制系统的
工业机器人系统组成实例
控制系统 驱动系统
执行机构
检测系统
工业机器人系统组成实例
工业机器人系统组成实例
总结
• 掌握工业机器人系统的组成及各部分作用 • 掌握工业机器人系统各组成部分的分类 • 通过对实例的学习，掌握工业机器人系统各组成部分配合的原理
驱动系统
驱动器
• 电机驱动 • 液压驱动 • 气动驱动
传动机构
• 减速器 • 链传动 • 齿轮系 • ……
控制系统
• 控制系统是通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作。
控制计算机
伺服驱动器
检测系统
• 检测系统的作用就是通过各种检测器、传感器检测执行机构的运动状况， 根据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保 证其动作符合设计要求。
工业机器人的组成
工业机器人的组成
主要内容
• 掌握工业机器人系统的组成及各部分作用 • 掌握工业机器人系统各组成部分的分类 • 掌握工业机器人系统各组成部分配合的原理
工业机器人组成
工 执行机构
业 机
控制系统
器 驱动也称操作机， 使机器人赖以完成工作 任务的实体，通常由杆 件和关节组成。
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直流伺服电机与驱动放大器
交流伺服电机
驱动放大器
直流无刷电机
步进电机
直驱电机
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
• 传动机构常用的有：谐波减速器、滚珠丝杆、链、带以及各种齿轮系。
传动机构 谐波传动 螺旋传动 链传动 带传动 齿轮传动
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
- 由谐波发生器（椭圆形凸轮 及薄壁轴承）、柔轮（在柔 性材料上切制齿形）以及与 它们啮合的钢轮构成的传动 机构
传感部分 机器人-环境交 机械结构系统 驱动系统 控制系统 人机交互系统 感受系统 互系统 触视 运 示 电 编 手 腕 臂 腰 基 觉觉 力 动 教 液 码 部 部 部 部 座 装装 传 控 再 气 器 置置 感 制 现 装 器 装 置 置
机械部分
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。
四、传感部分 1. 感受系统
• 感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。
• 内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根 据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证 其动作符合设计要求。 • 外部检测系统检测机器人所处环境、外部 物体状态或机器人与外部物体的关系。
驱动系统 驱动器 传动机构
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
• 驱动器通常有：
电机驱动：直流伺服电机、步进电机、交流伺服电 机。 液压驱动；
工业机器人
气动驱动。
驱动器
各种电、液、气装置
驱动器 电液 气爪 液压 气综 液压 直流 交流 直动 气动 合驱 马达 缸 伺服 气缸 马达 步进 伺服 动 电动 电动 电动 机 机 机 气动 液压 电动
工业机器人的组成
主要内容
• 系统组成
• 机械部分 • 控制部分
• 传感部分
一、系统组成
• 工业机器人由国际标准化组织正式定义为“自动控制的可重复编程的多功 能机械手”。
• 根据系统结构特点，工业机器人由三大部分6个子系统组成。
外围系统控制柜 机器人本体 传送带 控制柜 (控制模块与驱动模块)
示教器
四、传感部分 2. 机器人-环境交互系统
•
机器人-环境交互系统实现工业机器人与外部环境中
的设备相互联系和协调的系统。
• 工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造 单元、多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装 置等集成为一个去执行 复杂任务的功能单元。
五、工业机器人的组成——总结 工业机器人 控制部分
• 腰部：立柱，是支撑手臂的部件， 其作用是带动臂部运动，与臂部 运动结合，把腕部传递到需到的 工作位置。 • 机座（行走机构）：机座是机器 人的支持部分，有固定式和移动 式两种，该部件必须具有足够的 刚度、强度和稳定性。
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
• 工业机器人的驱动系统包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机 构连成机器人本体。
用途
机器人的精确控制 位置、角度、速度、加速度、姿 态、方向等
检测的信息
内部传感器
微动开关、光电开关、差动变压 器、编码器、电位计、旋转变压 所用传感器 器、测速发电机、加速度计、陀 螺、倾角传感器、力（或力矩） 传感器
用途
了解在工件、环境或机器人在环境中的状态、 对工件的灵活、有效的操作
工件和环境：形状、位置、范围、质量、姿态、 运动、速度等 检测的信 机器人与环境：位置、速度、加速度、姿态等 外部传感 息 对工件的操作：非接触（间隔、位置、姿态 器 等）、接触（障碍检测、碰撞检测等）、触觉 （接触觉、压觉、滑觉）、夹持力等 视觉传感器、光学测距传感器、超声测距传感 所用的传 器、触觉传感器、电容传感器、电磁感应传感 感器 器、限位传感器、压敏导电橡胶、弹性体加应 变片等。
• 工业机器人的机械结构又称执行机构，也称操作机，通常由杆件和关节组 成。 肘
• 从功能角度，执行机构可分为：
肩 臂
腰
腕
机 座
二、机械部分 1.机械结构部：手臂，用以连接腰部和腕 部，用以带动腕部运动。
手部 腕部 臂部 腰部 机座
手部：末端执行器，其作用是直接抓取和 放置物件。 腕部：连接手部和臂部的部件，其作用是 调整或改变手部的姿态。
三、控制部分 1. 人机交互系统
•
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。
• 该系统归纳起来分为两大类: 指令
给定装置和信息显示装置。
三、控制部分 2. 控制系统
• 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/再现，在其
人机交互系统 指令给定装置(示教器) 与信息显示装置等 控制系统 处理器、关节伺服控 制器
控制部分
传感部分
外 内 感 部 部 受 传 传 系 感 感 统 器 器
驱动系统 液压、气动、电动、 机械传动机构 机械结构系统 手部、腕部、臂部、 腰部、机座 工作对象 机器人—环境交互系统
机械部分
二、机械部分 1.机械结构系统
网络服务器 电脑
u盘
一、系统组成
• 机械部分：用于实现各种动作，包括：机械结构和驱动系统；
• 传感部分：用于感知内部和外部的信息，包括：感受系统和机器人——环 境交互系统； • 控制部分：控制机器人完成各种动作，人机交互系统和控制系统。
一、系统组成
• 工业机器人的组成系统之 间关系及与工作对象的关 系