工业机器人的技术指标
工业机器人技术及应用第二章答案
示 _示教器_ 。 1
2
3 4
题2图
(3) 工业机器人的运动控制主要是实现 _PTP_ 和 _CP_ 两种。当机器人进行 _CP_ 运动控制时，末端执行器既要保证运动的起点和目标点位姿，而且必 须保证机器人能沿所期望的轨迹在一定精度范围内运动。
(4) 对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相对于参 考坐标系的位姿现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
第二章 作业 1 、填空
(1) _自由度_ 通常作为机器人的技术指标，反映了机器人动作的灵活性，可 用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。
(2) 工业机器人主要由 _操作机_ 、 _控制器_ 和 _示教器_ 组成。下图中 1 表示_末端执行器_ ； 2 表示 _操作机_ ； 3 表示 _控制器_ 和的机械主体，是用于完成各种作业的执行机构。它主 要哪几部分组成？（ D）
①机械臂；②驱动装置；③传动单元；④内部传感器 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ (2) 示教器也称示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成，可由 操作者手持移动。它是机器人的人机交互接口，试问以下哪些机器人操作可通 过示教器来完成？（D ）。 ①点动机器人；②编写、测试和运行机器人程序；③设定机器人参数；④查 阅机器人状态 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④
工业机器人的基本参数和性能指标知识讲解
工业机器人的基本参数和性能指标工业机器人的基本参数和性能指标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。
(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：1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。
因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。
2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。
这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。
此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。
3)除了在工作守闻边缘，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，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。
空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。
而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。
(2)运动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。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。
工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。
机器人的自由度数目越多，功能就越强。
日前工业机器人通常具有4—6个自由度。
当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。
简述工业机器人各参数的定义
简述工业机器人各参数的定义工业机器人是现代工业生产中不可或缺的设备，能够在生产线上自动完成各种重复性、高风险或需要高精度的任务。
为了更好地理解工业机器人的工作原理和性能指标，我们需要对工业机器人各参数进行全面的定义和解释。
一、负载能力（Payload Capacity）负载能力是指工业机器人能够携带的最大负荷重量。
这是衡量机器人能够处理多重任务的重要指标之一。
通常以公斤（kg）为单位来表示。
负载能力的大小直接影响到机器人在生产线上的应用范围和效率。
二、工作半径（Work Envelope）工作半径是指机器人能够操作的空间范围。
它取决于机器人的关节数量和结构。
通常以毫米（mm）为单位。
工作半径的定义可以帮助我们确定机器人能够覆盖到达的区域，从而决定其适用范围。
三、重复定位精度（Repeatability）重复定位精度是指机器人在多次执行相同任务时能够准确回到相同位置的能力。
它通常以毫米为单位，并表示为一个标准差。
较高的重复定位精度意味着机器人可以在生产线上实现更高的精度和重复性。
四、工作速度（Speed）工作速度是指机器人完成任务的速度。
它通常以毫米/秒（mm/s）或角度/秒（deg/s）为单位来表示。
工作速度的快慢决定了机器人的生产效率和工作效能。
五、可及性（Reachability）可及性是指机器人能够到达的位置和方向。
它取决于机器人的关节数量和结构。
可及性的好坏直接影响到机器人在生产线上的应用范围和灵活性。
六、精度（Accuracy）精度是指机器人在执行任务时与预定目标之间的偏差或误差。
它通常以毫米为单位，并表示为一个标准差。
较高的精度意味着机器人可以实现更高的定位和执行任务的准确性。
七、工作周期时间（Cycle Time）工作周期时间是指机器人完成一个完整任务所需的时间。
它通常以秒为单位。
通过降低工作周期时间，可以提高生产线的效率和产能。
从上述参数中，我们可以看出工业机器人的性能指标不仅仅包括负载能力和工作半径，还涵盖了重复定位精度、工作速度、可及性、精度和工作周期时间等。
《工业机器人技术及应用》课程标准
XXXX职业技术学院《工业机器人技术及应用》课程标准一、课程代码120801二、适用专业工业机器人技术、机械自动化等专业三、课程性质《工业机器人技术及应用》是我院工业机器人技术专业核心课程。
是一门综合性较强的学科，主要讲授机器人技术及应用的基本知识、基本理论和基本方法。
在工业机器人技术专业培养计划中，它起着至关重要的作用，使学生对已学知识有了更好的掌握，培养学生综合应用的能力。
对实现电气类专业人才培养目标，对工业机器人技术专业学生综合职业能力的培养和职业素养的养成起到主要的支撑作用。
《工业机器人技术及应用》的先修课程为《电工基础》、《电子技术》等。
后续课程为：《PLC技术应用》、《机器人自动线安装与调试》、《毕业设计》。
四、课程学分与时数分配《工业机器人技术及应用》课程共4学分、64学时，安排在第三学期授课，课程学分与时数分配如表1所示。
表1 课程学分与时数分配表五、课程设计思路本课程设计的思路为：1.本课程以岗位能力需求为导向，以典型实际机器人为载体，设计学习任务, 将机器人知识应用到具体生产生活服务工作中。
通过实施任务教学，提高学生的学习兴趣，有效地培养和提高学生在机器人技术方面的专业能力、方法能力和社会能力，并使学生养成良好的职业态度。
2.课程内容以学生就业所需的专业知识和操作技能为着眼点，力求提高学生的实际运用能力，使学生更好地适应社会需求。
3.教学内容按照由浅入深、循序渐进的原则进行设计安排，使学生的职业能力培养目标由低到高的方向转变。
4.以提高学生综合素质为基础，以提高学生综合职业能力为目标，组织实施任务驱动教学等行动导向的教学模式。
5.教学评价多元化，本课程为考试课程，期评成绩以平时成绩、技能考核成绩和笔试成绩按比例评定，具体分配情况为：期评成绩＝平时成绩×20%+技能考核成绩×40%+笔试成绩×40%。
六、课程总体目标（一）知识目标1.了解机器人技术发展的概况；2.了解机器人的基本构造特征及状态描述；3.了解机器人坐标系统，掌握坐标系的相互转化；4.掌握机器人位置运动学、速度运动学和动力学的相关知识；5.具有运用自动化相关理论，综合解决问题的能力。
工业机器人重复定位精度名词解释
一、概述工业机器人是现代制造业中的重要装备，它们能够执行各种任务，包括搬运、组装、焊接和加工等。
在工业机器人的操作和控制过程中，重复定位精度是一个关键的技术指标，它直接影响着机器人的稳定性和精准度。
了解和理解工业机器人重复定位精度的含义和相关概念，对于提高机器人操作的效率和质量具有重要意义。
二、重复定位精度概述重复定位精度是指工业机器人在多次执行相同位置任务时，其回到同一位置的能力。
通俗地说，就是机器人在完成一项任务后，再次回到原来的位置时，位置的偏差范围。
重复定位精度通常以毫米或微米为单位进行描述，它能够客观地反映出工业机器人在长时间运行和重复操作中的稳定性和精准度。
重复定位精度是评价工业机器人性能和品质的重要指标之一。
三、影响重复定位精度的因素1. 机械结构：工业机器人的机械结构对重复定位精度有着直接影响。
机器人的传动系统、关节结构、轴向间隙等因素都会对重复定位精度产生影响。
2. 控制系统：工业机器人的控制系统是保证其重复定位精度的重要保障。
包括编码器精度、控制算法、伺服系统性能等都会对重复定位精度产生影响。
3. 外部环境：工业机器人在执行任务时，受到的外部环境影响也是重复定位精度的重要因素，如温度、湿度、振动等。
四、重复定位精度的评价方法1. 静态测试：通过在静止状态下进行多次重复测试，测量机器人回到同一位置的偏差范围，以评价其重复定位精度。
2. 动态测试：在机器人执行实际任务的过程中，通过测量实际位置和目标位置的偏差来评价重复定位精度。
3. 工程实践验证：通过实际项目中机器人的使用情况和效果来验证其重复定位精度的实际表现。
五、提高重复定位精度的方法1. 优化机械结构：改善机器人传动系统、关节结构、减小轴向间隙等，以提高机器人的重复定位精度。
2. 提升控制系统性能：使用更精密的编码器、改进控制算法、提高伺服系统性能等，以提高机器人的重复定位精度。
3. 精心设计工作环境：控制外部环境的影响，如保持恒定的温湿度、减小振动干扰等，以提高机器人的重复定位精度。
工业机器人的技术指标和应用
工业机器人的技术指标和应用工业机器人是一种能够自动执行各种任务的机器人系统，它主要应用于生产线上的各个环节。
工业机器人的技术指标和应用十分丰富多样，下面将对其进行详细介绍。
一、技术指标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。
根据不同的应用需求，工业机器人的负载能力有所不同，一般可分为轻型、中型和重型三个等级。
2. 动作自由度：工业机器人的动作自由度是指机器人能够自由运动的维度数量。
通常情况下，工业机器人的动作自由度为6个，即可在三维空间内进行平移和旋转运动。
3. 重复定位精度：工业机器人的重复定位精度是指机器人在重复执行同一任务时，所能达到的精确度。
该指标对于生产线上的装配任务尤为重要，一般要求在毫米级别的精度范围内。
4. 控制系统：工业机器人的控制系统是指机器人的核心控制单元，用于控制机器人的运动和执行任务。
常见的控制系统有基于PC的控制系统和专用控制器，它们具有高度的实时性和可编程性。
5. 传感器技术：工业机器人常配备各种传感器，用于感知环境和与外部物体进行交互。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、激光传感器等，它们能够使机器人更加智能化和灵活。
6. 安全技术：工业机器人的安全技术是保障生产线安全的重要手段。
包括紧急停止装置、防撞装置、安全光幕等，能够保护操作人员和机器人在工作过程中的安全。
二、应用领域1. 组装与装配：工业机器人在组装与装配领域有着广泛的应用。
通过精确的位置控制和高度灵活的操作能力，机器人可以完成各种零部件的组装和装配工作，提高生产效率和质量。
2. 上下料：工业机器人在上下料领域也有着重要的应用。
机器人可以通过视觉传感器和力传感器等技术，实现对物料的精确定位和抓取，实现自动化的上下料操作，提高生产线的效率和稳定性。
3. 焊接与切割：工业机器人在焊接与切割领域能够发挥独特的优势。
机器人具备高度的精确度和稳定性，可以实现复杂曲线的焊接和切割操作，提高生产线的自动化水平和生产质量。
(完整)工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制
第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录2。
1 工业机器人的系统组成2。
1。
1 操作机2。
1。
2 控制器2。
1.3 示教器2。
2 工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习2.3 工业机器人的运动控制2.3.1 机器人运动学问题2。
3。
2 机器人的点位运动…2。
3.3 机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人？工业机器人具有几个显著特点,分别是什么？工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。
学习目标认知目标*熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能＊了解工业机器人的运动控制能力目标＊能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知,中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。
虽然中国机器人产业经过 30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口.整个机器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑")、中游机器人本体（机器人的“身体”)和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面.课堂认知2.1 工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。
对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统,它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人系统组成2。
1.1 操作机操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。
它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成.关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
(1）机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。
工业机器人的性能评估与选择标准
工业机器人的性能评估与选择标准工业机器人作为现代制造业中不可或缺的重要设备，承担着提高生产效率、降低劳动强度和提高产品质量等重要职责。
如何评估和选择工业机器人的性能成为企业面临的重要挑战。
本文将就工业机器人的性能评估与选择标准进行详细探讨。
一、性能评估工业机器人的性能评估是为了确定其适用性和优劣程度。
以下是几个常用的性能评估指标：1. 负载能力：负载能力是指机器人能够承受的最大重量。
根据不同应用需求，选择适当负载能力的机器人非常重要。
2. 工作空间：工作空间是指机器人能够覆盖的有效范围。
根据生产线的排布和产品尺寸等因素，选择具备足够工作空间的机器人是必要的。
3. 精度和重复性：精度和重复性是机器人进行精细动作和重复动作的能力。
高精度和重复性可以确保产品质量的一致性。
4. 速度和加速度：速度和加速度是机器人执行任务所需要的时间和动力学性能。
根据生产需求，选择具备足够速度和加速度的机器人能够提高生产效率。
5. 稳定性和可靠性：稳定性和可靠性是机器人在长时间运行中的表现。
机器人应具备稳定的性能和良好的故障诊断能力，以确保生产过程的连续性。
二、选择标准在评估了机器人的性能后，根据企业的具体需求确定选择标准是非常重要的。
以下是几个常用的选择标准：1. 成本效益：成本效益是在选择机器人时需要考虑的重要指标。
除了机器人本身的价格，还需要考虑周边设备、维护成本和培训成本等因素。
2. 编程和操作：机器人的编程和操作界面需要简单易用，以降低培训成本。
同时，机器人还应支持方便灵活的编程模式，以适应不同的生产需求。
3. 可扩展性和灵活性：机器人应具备可扩展性和灵活性，以适应生产线的变化和技术的更新。
选购具备模块化设计和开放式控制系统的机器人是明智的选择。
4. 供应商支持：供应商的支持对于机器人的选择与后期维护非常重要。
选择具备良好售后服务和及时技术支持的供应商可以避免潜在的风险。
5. 安全性：在选择机器人时，安全性是一个不可忽视的因素。
简述工业机器人的四种不同定义 -回复
简述工业机器人的四种不同定义-回复四种不同定义的工业机器人工业机器人是指专门用于进行工业生产和制造操作的自动化机器人。
它具有多种功能和优势，能够提高生产效率、产品质量和人员安全性。
然而，不同的人和组织对工业机器人的定义可能会有所不同。
本文将从技术、应用、功能和性能四个方面来逐步回答这个问题，以突出工业机器人的多样性和多功能性。
1. 技术定义：工业机器人可以根据其技术特征来进行定义。
根据技术标准化组织ISO 8373的定义，工业机器人是由可编程控制和有多个关节的可编程执行器组成的多自由度机器人系统。
这一定义强调了工业机器人的可编程性和灵活性，以及其关节和自由度。
工业机器人通常由各种传感器、执行器和控制系统组成，以实现对物体的抓取、搬运、加工和装配等操作。
2. 应用定义：工业机器人也可以根据其应用领域来进行定义。
根据国际工业机器人联合会（IARF）的定义，工业机器人是用于工业生产领域的自动化机器人。
工业机器人广泛应用于汽车制造、电子设备制造、航空航天、医疗器械、食品加工等各个行业。
每个行业的工业机器人都会根据其具体的应用要求而有所不同，但它们的共同目标是提高生产效率和质量，减少生产成本和人员风险。
3. 功能定义：工业机器人的功能定义主要是根据其能够完成的任务来进行的。
根据工业机器人制造商ABB的定义，工业机器人是一种可以模仿和执行人类动作的机器人系统。
工业机器人通常具有抓取、搬运、加工、装配等多种功能，可以根据特定任务的需求来进行编程和控制。
例如，一台用于汽车制造的工业机器人可以完成车身焊接、喷涂、装配和检测等操作，而一台用于食品加工的工业机器人可以完成食品包装、分拣和标记等任务。
4. 性能定义：工业机器人的性能定义主要是根据其操作能力和技术指标来进行的。
通常，工业机器人的性能可以通过以下指标来评估：负载能力、工作空间、精度和速度。
负载能力是指机器人可以携带和操作的最大重量。
工作空间是指机器人能够覆盖的工作区域。
工业机器人常见的技术指标
工业机器人常见的技术指标工业机器人是现代制造业中的重要设备，其常见的技术指标包括以下几个方面。
一、负载能力工业机器人的负载能力是指其能够承载的最大重量。
负载能力是衡量机器人使用范围的重要参数，不同的应用场景需要不同负载能力的机器人来完成任务。
通常，工业机器人的负载能力从几十克到几吨不等。
二、工作范围工业机器人的工作范围是指其工作空间内的可及范围。
这个范围通常由机器人的关节结构和机械臂长度决定。
工作范围对于机器人的灵活性和适用性非常重要，不同的工作环境和任务需求会对工作范围提出不同的要求。
三、重复定位精度重复定位精度是指工业机器人在多次执行同一任务时，其终点位置的精确度。
这个指标直接影响到机器人的工作稳定性和精度，对于要求高精度操作的场景尤为重要。
工业机器人的重复定位精度通常在几个毫米到几十个微米之间。
四、运动速度工业机器人的运动速度是指其在工作空间内移动的速度。
运动速度直接影响机器人的生产效率和工作效能，不同的任务对运动速度提出不同的要求。
工业机器人的运动速度通常从几毫米/秒到几米/秒之间。
五、安全性能工业机器人的安全性能是指其在工作过程中对操作人员和周围环境的安全保障能力。
安全性能包括机器人的防护装置、碰撞检测和紧急停止功能等。
工业机器人的安全性能直接关系到作业人员的身体安全和生产环境的稳定性。
六、自动化程度工业机器人的自动化程度是指其在工作过程中是否需要人工干预和监控。
高度自动化的机器人可以根据预设程序和传感器反馈实现自主操作，而低自动化的机器人则需要人工指导和干预。
自动化程度的高低影响着机器人的智能程度和生产效率。
七、控制系统工业机器人的控制系统是指其用于控制和管理机器人运动和工作过程的软件和硬件系统。
控制系统的稳定性和可靠性直接影响机器人的工作效果和操作便利性。
现代工业机器人通常采用先进的控制系统，如基于PLC的控制系统或者基于ROS的开源控制系统。
工业机器人的技术指标涵盖了负载能力、工作范围、重复定位精度、运动速度、安全性能、自动化程度和控制系统等多个方面。
工业机器人的技术参数
O B
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
精选ppt
21
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。
Z
θ1
A
θ2
B X
Y
精选ppt
10
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
T3
T2
T1
R2 y
x R1 笛卡尔坐标系
精选ppt
Hale Waihona Puke 11•。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。
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）。
精选ppt
27
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
精选ppt
1
安川MH6型工业机器人
项目
技术参数
控制轴 负荷能力 重复精度
最大动作范围
最大速度 重量
周围条件 工作范围 功率
6
6kg
+0.08mm
S
+170°
L
+155°~ -90°
工业机器人技术3 工业机器人的基本组成及技术参数
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。
工业机器人的基本参数和性能指标
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。
(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：1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。
因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。
2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。
这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。
此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。
3)除了在工作守闻边缘，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，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。
空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。
而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。
(2)运动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。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。
工业机器人往往是个开式连杆系，每个尖节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其尖节数。
机器人的自由度数目越多，功能就越强。
日前工业机器人通常具有4— 6个自由度。
当机器人的尖节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。
工业机器人机械基础与维护-工业机器人的机械结构和运动控制
结构体积
在输出力相同的情况下体 积比气压驱动方式小
体积较大
需要减速装置，体 积较小
2.1 工业机器人的系统组成
操作机
驱动装置
驱动 方式 内容
密封性
液压驱动 密封问题较大
气压驱动 密封问题较小
电气驱动 无密封问题
安全性
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 时，应注意设备的抗压性
已知末端执行器在参考坐标系中的 初始位姿和目标位姿，求各关节角矢量， 称为逆向运动学，又称为运动学逆解。
机器人再现时，机器人控制器逐点 进行运动学逆解运算，并将矢量分解到 操作机各关节。
2.3 工业机器人的运动控制
奇异点
在运动学逆解时，如果得不到唯一解时，即 方程为无解或多解时，就是一个奇异点位置。
动器需要统一安装
独立式
电源和驱动电路集成一体，每一轴的 驱动器可独立安装和使用
2.1 工业机器人的系统组成
控制系统
3）上级控制器
用途
机器人与机器人、机器人与行走装置的协同作业控制 机器人与数控机床、机器人与其他机电一体化设备的集中控制 机器人的调试、编程
形式
PC机：一般的机器人编程、调试和网络连接操作 CNC：机器人和数控机床结合，组成柔性加工单元（FMC） PLC：自动化生产线等设备
缺点：
系统控制缺乏灵活性 控制危险容易集中 出现故障，影响面广，后果严重 系统实时性差 连线复杂，会降低系统的可靠性
2.1 工业机器人的系统组成
控制系统
2）主从式控制系统
主从控制方式是采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能。主CPU实 现管理、坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等；从CPU实现所有关节的动作控制。
整理机器人技术
1.工业机器人:是种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。
2.机器人主要技术参数:一般有自由度、精度、分辨率、工作范围、承载能力及最大速度等。
3.自由度:机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪(末端执行器)的开合自由度。
4.定位精度:机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。
5.重复定位精度:机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力。
6.分辨率:机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角度。
7.承载能力:机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
8.简述工业机器人的定义，并说明其主要特征有哪些?答:工业机器人:是种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。
其主要特征如下: 1)机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官(肢体、感官等)的功能。
2)机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。
3)机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等4)机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
9.机器人技术参数有哪些?各参数的意义是什么?答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力。
1)自由度:是指机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪(末端执行器)的开合自由度。
在三维空间里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。
但是，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，也可能小于六个自由度，也可能大于六个自由度。
2)精度:工业机器人的精度是指定位精度和重复定位精度。
定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。
重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度(即重复度)3)工作范围: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，也叫工作区域。
工业机器人知识点
机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。
三大部分：机械部分（用于实现各种动作）、传感部分（用于感知内部和外部的信息）、控制部分（控制机器人完成各种动作）。
六个系统：A．驱动系统：提供机器人各部位、各关节动作的原动力。
B．机械结构系统：完成各种动作。
C．感受系统：由内部传感器和外部传感器组成。
D．机器人-环境交互系统：实现机器人与外部设备的联系和协调并构成功能单元。
E．人机交互系统：是人与机器人联系和协调的单元。
F．控制系统：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。
工业机器人构成：机身部分（基座）：如同机床的床身结构一样，机器人机身构成机器人的基础支撑。
有的机身底部安装有机器人行走机构；有的机身可以绕轴线回转，构成机器人的腰。
手臂部分：分为大臂、小臂和手腕，完成各种动作。
末端操作器：可以是拟人的手掌和手指，也可以是各种作业工具，如焊枪、喷漆枪等。
关节：分为滑动关节和转动关节。
实现机身、手臂各部分、末端操作器之间的相对运动。
自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不应包括手爪(末端操作器)开合自由度。
工作精度：包括定位精度和重复定位精度。
定位精度：指机器人实际到达的位置和设计的理想位置之间的差异。
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。
工作范围：指机器人末端操作器所能到达的区域。
工作速度：指机器人各个方向的移动速度或转动速度。
这些速度可以相同，可以不同。
承载能力：指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
工业机器人的参考坐标系:全局参考坐标系,关节参考坐标系,工具参考坐标系为什么要发展机器人?一：提高生产效率降低人的劳动强度。
二：机器人做人不愿意做或做不好的事。
三：机器人做人做不了的事情。
工业机器人末端操作器分为以下几类: (1) 夹钳式取料手； (2) 吸附式取料手； (3) 专用操作器及转换器； (4) 仿生多指灵巧手。
- 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)。
三、刚度（Stiffness）：机身或臂部在外力作用下抵抗变形 的能力。它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）
之比来度量。
工业机器人的技术指标 1、自由度（Degree of freedom） ：或者称坐标轴数，是指描 述物体运动所需要的独立坐标数。手指的开、合，以及手指 关节的自由度一般不包括在内。 通常作为机器人的技术指标，反映机器人动作的灵活性， 可用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。 目前，焊接和涂装作业机器人多为 6 或 7 自由度，而搬运、 码垛和装配机器人多为 4~6 自由度。
是不是自由度 越多越好呢？ 机器人的自由度越多， 就越能接近人手的动作 机能，通用性就越好； 但是自由度越多，结构 越复杂，对机器人的整 体要求就越高，这是机 器人设计中的一个矛盾。
2、额定负载 也称持重。正常操作条件下，作用 于机器人手腕末端，不会使机器人性能降低的最 大载荷。 目前，使用的工业机器人负载范围可从 0.5kg直 至 800kg 。 3、工作精度
思考练习
2.3 工业机器人的运动控制
2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动 …
2.3.3 机器人的位置控制
学习目标
所 处 位 置 ——— — 【 学 习 目 标 】
熟悉工业机器人的常 见技术指标 了解工业机器人的运 动控制
能够掌握工业机器人 的技术指标的含义 能够正确识别工业机 器人的点位运动和连 续路径运动
课 堂 认 知 】
机器人示教 时，机器人 控制器即逐 点进行运动 学正解运算。
Where is my hand?
返回 目录
运动学正问题（示教）
(2) 运动学逆问题 对给定的机器人操作机，已知末端执行器在参考坐标系中 的初始位姿和目标（期望）位姿，求各关节角矢量，称之 为逆向运动学 （运动学逆解或 How 问题）。 机器人再现时， 机器人控制器即 逐点进行运动学 逆解运算，并将 矢量分解到操作 机各关节。
How do I put my hand here?
运动学逆问题（再现）
2.3.2 机器人的点位运动和连续路径运动 (1) 点位运动（ Point to Point, PTP ） PTP 运动只关心机器人末 所 处 端执行器运动的起点和目标点位姿，不关心这两点之间的运 位 置 动轨迹。 ——— — (2) 连续路径运动（ Continuous Path, CP ） CP 运动不仅关心机 【 器人末端执行器达到目标点的精度，而且必须保证机器人能沿 课 堂 所期望的轨迹在一定精度范围内重复运动。 认
关节控制器
给定 +
位置 -
位置调节器
+
-
速度调节器
+
-
转矩调节器 功率放大
期望
位置
M
电流反馈
光电 码盘
位置反馈
速度反馈
工业机器人的位置控制
运动控制电机及驱动
所 处 位 置 ——— — 【 扩 展 与 提 高 】
机器人的核心技术是运动控制技术，目前工业机器人采用 的电气驱动主要有 步进电动机和伺服电动机 两类。 1 ．步进电动机系统 步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环 控制精密驱动元件 ，分为 反应式步进电机、永磁式步进电 机和混合式步进电机 三种，其中混合式步进电机的应用最为 广泛，是一种精度高、控制简单、成本低廉的驱动方案。
返回 目录
所 处 位 置 ——— — 【 课 堂 认 知
2.2 工业机器人的技术指标
机器人的技术指标反映机器人的 适用范围和工作性能。 一般都有： 自由度 工作空间 额定负载 工作精度 最大工作速度
相关术语及性能指标
一、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。
二、连杆（Link）：机器人手臂上被相邻两关节分开的部分。
所 处 位 置 ——— — 【 课 前 回 顾 】
课前回顾
工业机器人的系统由哪几部 分组成？ 工业机器人的驱动方式， 常见的有哪几种？
章节目录 2.1 工业机器人的系统组成
2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器
2.2 工业机器人的技术指标
学习目标 导入案例 课堂认知 扩展与提高 本章小结
所 处 位 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】 a) 垂直串联多关节机器人 MOTOMAN MH3F b) 水平串联多关节机器人 MOTOMAN MPP3S
c) 并联多关节机器人 MOTOMAN MYS650L 不同本体结构 YASKAWA 机器人工作范围
返回 目录
20/30
5、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 机器人的运动速度是指单关节速度； 最大工作速度通常指机器人手腕中心 的最大速度。这在生产中是影响生产 效率的重要指标。
伺服电机与伺服驱动器
所 处 位 置 ——— — 【 本 章 小 结 】
本章小结
工业机器人的机械结构部分称为操作机。通常用自由度、 工作空间、额定负载、定位精度、重复定位精度和最大工作速 度等技术指标来表征工业机器人操作机的性能。
工业机器人通常由操作机、控制器和示教器三部分组成。操 作机是机器人赖以完成各种作业的主体部分，一般由机械臂、驱 动 - 传动装置以及内部传感器等组成。控制器是完成机器人控制 功能的结构实现，一般由控制计算机和伺服控制器组成。示教器 是机器人的人机交互接口，主要由显示屏和按键组成。 工业机器人的运动控制是指工业机器人的末端执行器从 一点移动到另一点的过程中，常采用点位（ PTP ）控制和连 续路径（ CP ）控制两种方式。
(3) 工业机器人的腕部传动多采用 RV 减速器，臂部则采用谐波减速器。（ ） 返回
30/30
（1）定位精度
也称绝对精度。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。
（2）重复定位精度
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。
o
o
_______ 。
1 2
3 4
题2图
(3) 工业机器人的运动控制主要是实现 _____ 和 _____ 两种。当机器人进行 ______ 运动控制时，末端执行器既要保证运动的起点和目标点位姿，而且必 须保证机器人能沿所期望的轨迹在一定精度范围内运动。 (4) 对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相对于参 考坐标系的位姿，称之为 _____ 运动学。 29/30
2.3 工业机器人的运动控制
所 处 位 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】
2.3.1 机器人运动学问题 工业机器人操作机可看作是一个开链式多连杆 机构 ，始 端连杆就是机器人的基座 ， 末端连杆与 工具相连 ， 相邻连杆之间用一个关节（轴）连接 在一起 。对于一个 6 自由度工业机器人，它由 6 个 连杆和 6 个关节（轴）组成。编号时，基座称为连 杆 0 ，不包含在这 6 个连杆内，连杆 1 与基座由关 节 1 相连，连杆 2 通过关节 2 与连杆 1 相连，依此 类推。
返回 目录
连杆 6 连杆 5 连杆 4
连杆 3
关节 6
关节 5
关节 4
关节 3
连杆 2
关节 2 连杆 1 关节 1 连杆 0
a) 实物图
b) 机构简图
工业题 所 (1) 运动学正问题 处 位 对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相 置 ——— 对于参考坐标系的位姿，称之为正向运动学 （运动学正解或 — Where 问题）。 【
知 】
Z
X Y ①②
A ③
D
E
B C
工业机器人 PTP 运动和 CP 运动
2.3.2 机器人的点位运动和连续路径运动
所 处 位 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】
机器人 CP 运动的实现是以点到点运动为基础， 通过在相邻两点之间采用满足精度要求的直线或 圆弧轨迹插补运算即可实现轨迹的连续化。 机器 人再现时主控制器（上位机从）存储器中逐点取 出各示教点空间位姿坐标值，通过对其进行直线 或圆弧或插补运算，生成相应路径规划，然后把 各插补点的位姿坐标值通过运动学逆解运算转换 成关节角度值，分送机器人各关节或关节控制器 （下位机）。
思考练习
2 、选择
所 处 位 置 ——— — 【 思 考 练 习 】
(1) 操作机是工业机器人的机械主体，是用于完成各种作业的执行机构。它主 要哪几部分组成？（ ） ①机械臂；②驱动装置；③传动单元；④内部传感器 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ (2) 示教器也称示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成，可由 操作者手持移动。它是机器人的人机交互接口，试问以下哪些机器人操作可通 过示教器来完成？（ ）。 ①点动机器人；②编写、测试和运行机器人程序；③设定机器人参数；④查 阅机器人状态 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④
码垛
点焊 弧焊 喷涂
± 0.5
± 0.2~ ± 0.3 ± 0.08~ ± 0.1 ± 0.2~ ± 0.5 ± 0.02~ ± 0.03 ± 0.06~ ± 0.08 ± 0.06~ ± 0.1
19/30
装配
6~10 10~20
4、工作空间 也称工作范围、工作行程。工业机器人执行任务时， 其手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端操作器） 所能掠过的空间，一般不包括末端操作器本身所能到达 的区域。 目前，单体工业机器人本体的工作范围可达3.5 m 左右。
机器人主控制器 （上位机）
关节控制器 1 （下位机）
轨迹
示教点位姿 中间位姿
机器人关节 角度值 θ i
关节控制器 2 （下位机）
直线 / 圆弧插补