工业机器人的基本组成结构
一文读懂工业机器人组成结构
一文读懂工业机器人组成结构人工智能发展，机器人距离我们越来越近，涉及我们的生活也越来越多。
使用机器人使我们免于减少我们完全人为的能力的工作：将机器人整合到我们的经济中，以提高生产率，减少我们依赖采掘业，同时让人们不必花大部分时间来谋生。
机器人对我们的生活影响已经那么大，但是你知道机器人的基本组成吗?工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或者多自由度机器人，它的出现是为了解放人工劳动力、提高企业生产效率。
工业机器人的基本组成结构则是实现机器人功能的基础，下面让我们一起来看一下工业机器人的结构组成。
机器人的基本组成：机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成。
这三大部分又分成六个子系统。
分别为：驱动系统给每个关节即每个运动自由度安置传动装置，使机器人运动起来，这就是驱动系统。
机械结构系统(由机身、手臂、末端操作器三大件组成。
每一大件都有若干自由度，构成一个多自由度的机械系统)(如果机身具备行走机构便构成行走机器人，如果机身不具备行走及腰转机构，则构成单机器人臂)手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。
末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，可以是两手指或多手指的手爪，也可以是喷漆枪、焊枪等。
感受系统获取内部和外部环境状态中有意义的信息。
提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。
机器人—环境交互系统实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
人机交互系统人与机器人进行联系和参与机器人控制的装置。
控制系统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去完成规定的运动和功能。
机器人设计包括机械结构设计，检查传感系统设计等，是机械、电子、检测、控制和计算机技术的综合应用。
清楚了解机器人的基本组成，更好地应用机器人完成工作。
人工智能(AI)无疑是机器人学中最令人兴奋的领域，无疑也是最有争议的：所有人都认为，机器人可以在装配线上工作，但对于它是否可以具有智能则存在分歧。
就像“机器人”这个术语本身一样，您同样很难对“人工智能”进行定义。
工业机器人的系统组成及各部分作用
工业机器人的系统组成及各部分作用一、引言工业机器人是一种自动化操作装置，主要用于工业生产中重复性高、作业环境危险的工作。
它的出现不仅提高了生产效率，而且还减少了人力成本和劳动强度。
要了解工业机器人的系统组成及各部分作用，我们需要从整体系统结构、各部分功能和作用等方面进行深入分析。
二、系统组成1. 机械结构机械结构是工业机器人的主体框架，它由基座、臂部、手部等部分组成，用于支撑和连接其他各部分。
其中，基座是机器人的底部支撑，臂部是机器人的动作执行部分，手部是机器人的操作器具，通过各部件的灵活组合，可以完成各种工业操作任务。
2. 控制系统控制系统是工业机器人的大脑，包括传感器、控制器、执行器等组成部分。
传感器用于获取外部环境的信息，控制器用于对机器人的动作进行指令和控制，执行器则是根据控制器的指令完成各项操作任务。
三、各部分作用1. 机械结构机械结构的作用是支撑和连接机器人的各部分，使之能够进行灵活的运动和操作。
通过合理的结构设计，可以实现机器人的高效作业和灵活操作，提高生产效率。
2. 控制系统控制系统的作用是实现机器人的自动化操作，传感器用于获取外部环境信息，控制器通过对信息的处理和分析，指挥执行器完成任务。
这种自动化操作不仅可以提高生产效率，还可以降低人力成本和减少劳动强度，同时也能保证生产过程中的安全性。
四、个人观点和理解通过对工业机器人的系统组成及各部分作用进行全面分析，我们可以深刻理解工业机器人的工作原理和作用。
我认为，工业机器人的出现标志着人类生产方式的进步和自动化水平的提高，它不仅可以大幅度提高生产效率，还可以降低生产成本，实现可持续发展和智能制造。
五、总结与展望通过本文的探讨，我们对工业机器人的系统组成及各部分作用有了更深入的了解。
在未来，随着科技的发展和人工智能技术的应用，工业机器人的性能和作用将会不断提升，我们期待工业机器人能够在更多领域发挥作用，为人类生活和生产带来更多便利。
工业机器人的系统组成及各部分作用是一个复杂而又精密的系统工程，它的实现对于提高整个生产效率和改善生产环境起着至关重要的作用。
工业机器人组成及工作原理
(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。
工业机器人的组成结构
工业机器人的组成结构
工业机器人一般由主构架（手臂）、手腕、驱动系统、测量系统、控制器及传感器等组成。
图1是工业机器人的典型结构。
机器人手臂具有3个自由度（运动坐标轴），机器人作业空间由手臂运动范围决定。
手腕是机器人工具（如焊枪、喷嘴、机加工刀具、夹爪）与主构架的连接机构，它具有3个自由度。
驱动系统为机器人各运动部件提供力、力矩、速度、加速度。
测量系统用于机器人运动部件的位移、速度和加速度的测量。
控制器（RC）用于控制机器人各运动部件的位置、速度和加速度，使机器人手爪或机器人工具的中心点以给定的速度沿着给定轨迹到达目标点。
通过传感器获得搬运对象和机器人本身的状态信息，如工件及其位置的识别，障碍物的识别，抓举工件的重量是否过载等。
图1 工业机器人的典型结构
工业机器人运动由主构架和手腕完成，主构架具有3个自由度，其运动由两种基本运动组成，即沿着坐标轴的直线移动和绕坐标轴的回转运动。
不同运动的组合，形成各种类型的机器人（如图2）：①直角坐标型（如图2a是三个直线坐标轴）；②圆柱坐标型（如图2b是两个直线坐标轴和一个回转轴）；③球坐标型（如图2c是一个直线坐标轴和两个回转轴）；④关节型（如图2d是三个回转轴关节和图2e是三个平面运动关节）。
a）直角坐标型 b）圆柱坐标型 c）球坐标型 d）多关节型 e）平面关节型
图2 工业机器人的基本结构形式。
工业机器人组成及分类
• 连续轨迹控制这种控制方式不仅要求机器人以一定精度达到目标点 而对运动的轨迹也有一定精度要求。运动轨迹是空间的连续曲线， 机器人在空间的整个运动过程都要控制，比较复杂。这种控制常用 于焊接、喷漆和检测等。
（二）按用途分
1、焊接机器人
2、搬运机器人
手部
手腕
执行 机构
手臂
机座
手部:又称抓取机构或夹持器，用于直接抓取工件或工具。此外，
在手部安装的某些专用工具，如:焊枪、喷枪、电钻、螺钉螺帽拧 緊器等可视为专用的特殊手部。 手腕：手腕是连接手臂和末端执行器的部件，用以调整末端执行 器的方位和姿态。 手臂：手臂是支撑手腕和末端执行器的部件。它由动力关节和连 杆组成。用以承受工件或工具载荷，改变工件或工具的空间位置， 并将它们送至预定的位置。
一、工业机器人的组成
控制系统 驱动系统 感知反馈系统
执行机构
天使之城
（一）控制系统
（1）控制系统的作用 控制系统是工业机器人的指挥中心。他控制工
业机器人按规定的程序动作。控制系统还可存储各 种指令（如动作顺序、运动轨迹、运动速度以及动 作的时间节奏等），同时还向各个执行元件发出指 令。必要时，控制系统汉对自己的行为加以监视， 一旦有越轨的行为，能自己排查出故障发生的原因 并及时发出报警信号。
驱动形式
电气
液压
气动
（三）感知反馈系统
通过速度、位置、触党、视觉等传感器检测机 器人的运动位置、运动速度和工作状态，并随时反 馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通 过控制系统进行调整，使执行系统精度达到设定的 位置状态。相当于人的感官和神经
（四）执行机构
相当于人的肢体。一种具有和人手臂相似的动 作功能，可在空间抓放物体就执行其他操作的 机械装置。 通常包括:机座、手臂、手腕和末端执行器(手 部)。
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展开全文工业机器人详解你对工业机器人有着什么样的了解？关于工业机器人，我们过去也反反复复推送了很多的文章，在这一次，我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。
关于工业机器人定义什么可以被认为是一个工业机器人?什么不能被称为工业机器人？工业机器人直到最近才能避开这种混乱。
不是在工业环境中使用的每个机电设备都可以被认为是机器人。
根据国际标准组织的定义，工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。
这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。
工业机器人自中年以来发生了什么变化？越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术，帮助在工业环境中优化工作流程的方式。
随着时代的发展和机器人技术的进步，机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。
我们经常说典型的工业机器人由工具，工业机器人手臂，控制柜，控制面板，示教器以及其他外围设备组成。
那么这些是什么？这些部分通常都在一起，控制柜类似于机器人的大脑。
控制面板和示教器构成用户环境。
工具（也称为末端执行器）是为特定任务设计的设备（例如焊接或喷涂）。
机器人手臂基本上是移动工具的东西。
但并不是每个工业机器人都像一个手臂。
不同机器人有不同类型的结构。
控制面板---操作员使用控制面板来执行一些常规任务。
（例如：改变程序或控制外围设备）。
应用“机器人工人”----什么时候应该使用工业机器人而不是人工？相信这个问题大家思考的次数并不少了。
理想情况下，这应该是双赢的。
想快速看到效果，你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。
想得最多的是那些重复的，乏味的工作，需要从工作人员那边进行大量单调的行动，这个思考是正确的，因为正是如此，例如从一个输送机到另一个输送机。
如果总是相同的任务，您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。
工厂的工作处理需要越来越灵活，在这些情况下，正确的解决方案是：可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。
工业机器人工作原理及其基本构成
工业机器人工作原理及其基本构成工业机器人工作原理现在广泛应用的焊接机器人都属于第一代工业机器人，它的基本工作原理是示教再现。
示教也称导引，即由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数＼工艺参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。
完成示教后，只需给机器人一个启动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作。
这就是示教与再现。
实现上述功能的主要工作原理，简述如下：(1) 机器人的系统结构一台通用的工业机器人，按其功能划分，一般由 3 个相互关连的部分组成：机械手总成、控制器、示教系统，如图 1 所示。
机械手总成是机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节、末端操作器、以及内部传感器等组成。
它的任务是精确地保证末端操作器所要求的位置，姿态和实现其运动。
图 1 工业机器人的基本结构控制器是机器人的神经中枢。
它由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、白保护功能软件等，它处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。
示教系统是机器人与人的交互接口，在示教过程中它将控制机器人的全部动作，并将其全部信息送入控制器的存储器中，它实质上是一个专用的智能终端。
(2) 机器人手臂运动学机器人的机械臂是由数个刚性杆体由旋转或移动的关节串连而成，是一个开环关节链，开链的一端固接在基座上，另一端是自由的，安装着末端操作器 ( 如焊枪 ) ，在机器人操作时，机器人手臂前端的末端操作器必须与被加工工件处于相适应的位置和姿态，而这些位置和姿态是由若干个臂关节的运动所合成的。
因此，机器人运动控制中，必须要知道机械臂各关节变量空间和末端操作器的位置和姿态之间的关系，这就是机器人运动学模型。
一台机器人机械臂几何结构确定后，其运动学模型即可确定，这是机器人运动控制的基础。
工业机器人运动原理
工业机器人的运动原理主要包括机械结构、传动系统和控制系统。
1. 机械结构：工业机器人的机械结构通常由基座、臂架、关节和末端执行器组成。
基座是机器人的底座，用于支撑机器人的整体结构。
臂架是连接基座和末端执行器的部分，通常由多个关节连接而成，可以实现多自由度的运动。
关节是机器人的关节连接点，通过电机和减速器驱动，实现机器人的关节运动。
末端执行器是机器人的工具或夹具，用于完成具体的任务。
2. 传动系统：工业机器人的传动系统主要包括电机、减速器和传动装置。
电机是驱动机器人运动的动力源，通常采用直流电机或交流伺服电机。
减速器用于减小电机的转速并增加扭矩，以提供足够的力矩来驱动机器人的运动。
传动装置用于将电机的旋转运动转换为机器人的线性或旋转运动，常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动和蜗轮蜗杆传动等。
3. 控制系统：工业机器人的控制系统主要包括传感器、控制器和编程系统。
传感器用于感知机器人周围的环境和工件的位置、姿态等信息，常见的传感器包括光电传感器、力传感器和视觉传感器等。
控制器是机器人的大脑，负责接收传感
器的信号并根据预设的程序和算法来控制机器人的运动。
编程系统用于编写机器人的运动轨迹和任务逻辑，通常采用离线编程或在线编程的方式。
通过机械结构、传动系统和控制系统的协同作用，工业机器人可以实现精确、高速、重复性的运动，完成各种生产任务。
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工业机器人的系统组成及作用
工业机器人的系统组成及作用工业机器人是一种用于工业生产的自动化装置，其系统组成主要包括机械系统、电气控制系统、视觉系统、传感系统等。
在现代工业中，工业机器人已经成为生产线上不可或缺的一部分，同时也承担着高效、精确、连续等作用。
下面，我们就一起来详细了解一下工业机器人的系统组成及作用。
一、机械系统机械系统是工业机器人的主体，主要由前臂、手臂、手爪等组成。
机械系统的作用是实现机器人灵活、精确的动作，使其能够完成各种复杂的任务。
机械系统的设计、制造质量、精度都对机器人的运行效果影响很大。
二、电气控制系统电气控制系统是工业机器人的核心控制部分，主要由控制器、电机、驱动器、传感器等组成。
这些设备之间相互配合，通过传感器对机器人进行精确定位和控制，实现工业机器人的自动运行和操作。
三、视觉系统在现代工业制造中，越来越多的工业机器人使用视觉系统来辅助工作。
视觉系统具有高分辨率、高精度等优势，可以对产品质量、工件定位等进行测量和检测，大大提高生产效益和产品质量。
四、传感系统传感系统是指传感器和控制器的组合，用于感知机器人的物理状态和环境状态。
通过传感系统，工业机器人能够感知位置、力度、速度、温度等参数，从而实现精准的定位、控制和操作。
从上述介绍中不难看出，工业机器人的系统组成十分复杂，相互协作，才能实现高效、精准的生产作业。
工业机器人在现代工业生产中承担了极其重要的角色，其作用主要包括：1、提高生产效率和质量使用工业机器人可以实现生产流程的自动化、连续化，提高生产效率。
同时，由于机器人具有高精度、高稳定性等特点，在生产过程中可以大大提高产品的品质。
2、降低劳动强度在传统的生产流程中，人工操作对工人的体力、耐力要求较高，使用工业机器人能够大大减轻人工负担，使生产环境更加舒适安全。
3、降低生产成本使用工业机器人制造产品的成本要比人工操作低，且能够实现零误差生产，降低废品率。
这不仅降低了生产成本，也提高了企业的竞争力。
(完整版)机器人基本结构
• 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。
机器人本体的五大组成
机器人本体的五大组成
机器人本体包括：驱动系统、机械系统、传感系统、控制系统和系统接口五大部分组成，下面来分类讲一下机器人本体包括哪几部分。
1、机械系统：机器人的机械本体机构基本上分为两大类，一类是操作本体机构，它类似人的手臂和手腕，另一类为移动型本体结构，主要实现移动功能。
2、驱动系统：工业机器人驱动系统又叫伺服单元的作用是使驱动单元驱动关节并带动负载按预定的轨迹运动。
已广泛采用的驱动方式有：液压伺服驱动、电机伺服驱动，气动伺服驱动，市场上主流的伺服电机厂家有安川、三菱、松下等。
3、控制系统：各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出。
机器人通常采用主计算机与关节驱动伺服计算机两级计算机控制，计算机控制系统包括电机驱动软件和轨迹控制软件。
4、传感系统：除了关节伺服驱动系统的位置传感器(称作内部传感器)外，还需要搭配视觉、力觉、触觉、接近等多种类型的传感器(称作外部传感器)。
5、输出/输入系统接口：为了与周边系统及相应操作进行联机与应答，会开放各种通信接口和人机通信装置。
简述工业机器人的系统组成及各部分的功能
简述工业机器人的系统组成及各部分的功能工业机器人是现代工业生产中的重要设备，它能够完成各种复杂的生产任务，提高生产效率和产品质量。
工业机器人的系统组成包括机械结构、传感器、控制系统和人机界面等部分，每个部分都承担着不同的功能。
首先是机械结构部分。
工业机器人的机械结构由臂部、手部和关节等组成。
臂部是机器人的主要工作部分，可以实现多轴运动，具有较大的工作范围。
手部是机器人的末端执行器，可以根据需要安装不同的工具，如夹具、焊枪等，实现不同的生产任务。
关节是机械结构的连接部分，可以实现机械臂的灵活运动。
机械结构部分的主要功能是提供机器人的运动和力量支撑，使机器人能够完成各种复杂的操作任务。
其次是传感器部分。
传感器是工业机器人的“感知器官”，通过感知周围环境的信息，为机器人提供反馈和控制信号。
常用的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
视觉传感器可以实现机器人对周围环境的感知和识别，如识别产品的位置、形状和颜色等；力传感器可以测量机器人施加在工件上的力和压力，使机器人能够根据力反馈进行精确控制；触觉传感器可以模拟人类的触觉感受，实现对工件表面的触摸和感知。
传感器部分的主要功能是获取环境信息，并将其转化为机器人能够理解和处理的信号。
控制系统是工业机器人的“大脑”，负责对机器人进行控制和调度。
控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括控制器、电机和驱动器等。
控制器是控制系统的核心，负责接收传感器信号、计算控制指令和控制机械结构的运动；电机是机械结构的驱动装置，负责提供动力和力矩；驱动器是控制电机运动的设备。
软件部分包括编程语言、控制算法和路径规划等。
编程语言是编写机器人控制程序的工具，控制算法是实现机器人控制的方法，路径规划是确定机器人运动轨迹的过程。
控制系统的主要功能是实现机器人的精确控制和运动规划。
人机界面是工业机器人与操作人员进行交互的界面。
人机界面通常包括显示器、键盘和触摸屏等设备，操作人员可以通过这些设备与机器人进行信息交流和指令输入。
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。
工业机器人的基本组成结构
工业机器人的基本组成结构1.机械结构：机械结构是工业机器人的骨架，支撑和保护其他组件。
它通常由铝合金、钢材等材料制成，并具有足够的刚度和强度。
机械结构包括机器人的臂、手和底座等部分。
-臂：机器人的臂是由多个关节连接而成，类似于人的手臂。
每个关节可以执行旋转或者移动操作，使机器人能够在三维空间内实现多个自由度的运动。
-手：机器人的手是用来抓取、操作和处理工件的部分。
手的结构和数量根据具体的任务需求而定，有些机器人的手是用来紧握工件的爪子，而有些则是专为特定任务设计的工具。
-底座：机器人的底座是连接机械臂和其它部分的基座，在一些情况下也可以作为机器人的移动平台。
底座通常具有旋转功能，以便使机器人能够在工作空间内转动。
2.控制系统：控制系统是工业机器人的大脑，负责指挥和控制机器人的运行。
控制系统由硬件和软件两部分组成。
-硬件：控制系统的硬件包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出接口、传感器接口等。
它们协同工作，使得机器人能够接收指令、处理数据并控制运动。
-软件：控制系统的软件是机器人操作的核心。
它包括机器人的操作系统、运动控制算法、路径规划算法等。
软件可以使机器人自动执行预先编程的任务，也可以响应外部输入进行实时调整。
3.传感器：传感器是工业机器人获取外部信息的重要组件，它可以使机器人感知和反馈环境信息，从而实现自主决策和适应性处理。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器、温度传感器等。
-视觉传感器：通过摄像头或激光传感器等录取影像信息，用于实现目标识别、测量、定位等任务。
-力传感器：测量和记录机器人在与外部物体交互时的力和压力，用于力控制、力学分析等应用。
-触觉传感器：用于检测机器人的接触感知，例如检测机器人手指是否碰触了物体以及物体的质地、形状等。
4.执行机构：执行机构是工业机器人的动力源，它通过驱动机械结构实现机器人的运动。
执行机构通常由电动机、减速器、传动机构等组成。
-电动机：提供动力以驱动机器人的运动。
工业机器人
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视频4.16为水生产线终端的五加仑桶装水码垛机器人。 视频4.17为啤酒生产线终端的周转箱码箱垛机（机器人）。 视频4.18为啤酒灌装生产线终端的全自动纸箱成型包装机（机器人）。 视频4.19为将成品瓶装酒直接抓放装入已成型的纸箱中的装箱机（机器人）
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视频4.20为自动吹瓶机系统（机器人系统）。 视频4.21为热收缩薄膜包装机（机器人）的工作过程。
视频4.20
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视频4.21
思考与练习题
1. 试述工业机械手的组成及分类。 2．工业机械手的手爪有哪几种类型？分析其结构并说明工作原理。 3．真空吸盘手型爪有哪几种形式？试分别叙述其工作原理。 4．如何选用机械手的手腕？ 5．试分析机械手手臂的典型结构。 6．试述工业机器人的组成及分类。 7．试述你见过的机械手或者机器人的应用情况。 8．你对我国工业机器人的应用状况和前景有何认识？
图4.23 精密插入装配机器人
1—直角坐标机器人 2—手腕 3—小轴供料机构 4—圆柱坐标机器人 5—轴套供料机构 6—基座供料机构 7—基座零件
如图4.24为堆垛搬运Байду номын сангаас器 人，该系统由机器人3、 板式输送机1、滚轴输送 机4等组成。
视频4.12为啤酒饮料等液 体灌装行业的码箱垛机 （机器人）工作情况。
视频4.12
图4.24 堆垛搬运机器人 1—板式输送机 2—货板 3—机器人
4—滚轴输送机 5—控制系统
1.4 工业机器人在轻工行业的应用
液体灌装生产线始端的卸瓶垛机（机器人），视频4.13。 液体灌装生产线始端的卸箱垛机（机器人），视频4.14。 液体灌装生产线上的卸箱机（机器人），视频4.15。
如表4.3所示，机器人分为工业机器人、服务机器人两大类。 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。 服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，可以分为专业领 域服务机器人和个人/家庭服务机器人，服务机器人的应用范围 很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、 监护等工作。
工业机器人组成及工作原理.. 共43页
“可编程控制”方式：工作人员事先根据机器人的工作任务和运 动轨迹编制控制程序，然后将控制程序输入给机器人的控制器， 起动控制程序，机器人就按照程序所规定的动作一步一步地去 完成，如果任务变更，只要修改或重新编写控制程序，非常灵 活方便。大多数工业机器人都是按照前两种方式工作的。
“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。
(3)运动精度(Accurucy) 机器人机械系统的精度主要涉及位姿精度、重复 位姿精度、轨迹精度、重复轨迹精度等。
(4)运动特性（Sped） 速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。
(5)动态特性 结构动态参数主要包括质量、惯性矩、刚度、阻尼系数、固 有频率和振动模态。
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。
(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。
机械结构简图
●S 轴（回旋） ●L 轴（下臂倾动） ●U 轴（上臂倾动） ●R 轴（手臂横摆） ●B 轴（手腕俯仰） ●T 轴（手腕回旋）
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。
第三讲工业机器人的机械结构
第三讲工业机器人的机械结构工业机器人的机械结构是指由各种零部件组成的机器人的主要机械部分，主要包括机械臂、关节和末端执行器等。
1.机械臂：机械臂是工业机器人的核心部件，通常由多个关节构成，类似于人的手臂。
机械臂的关节可分为旋转关节和滑动关节两种。
旋转关节可使机械臂在水平和垂直方向上进行旋转运动，而滑动关节则使机械臂能够进行伸缩和折叠运动，从而实现更灵活的操作。
机械臂的关节通常通过电机、减速器和传动机构来驱动。
2.关节：关节是机械臂各个部分的连接点，是机械臂关节运动的关键部件。
关节通常由关节轴承、驱动装置和连接机构组成。
关节轴承用于支持和旋转机械臂的部分，使其能够自由地在空间中进行运动。
驱动装置则通过电机或液压系统等方式提供动力，使关节能够实现旋转或伸缩运动。
连接机构则用于将关节与机械臂的其他部分连接在一起。
3.末端执行器：末端执行器是机械臂的“手”，负责和外界物体进行接触或操作。
末端执行器的种类多样，常见的有夹子、夹具和吸盘等。
夹子主要用于抓取和握住物体，夹具则用于固定工件，而吸盘则适用于平面物体的吸附。
除了上述三个主要部分，工业机器人的机械结构还包括连接件、支撑结构和保护装置等。
连接件用于连接各个零部件，常见的连接方式有螺纹连接、焊接和固定连接等。
支撑结构用于支撑机器人的整体重量和保持稳定性，在设计上通常考虑到机器人的负载能力和运动范围等因素。
保护装置用于保护机器人免受外部环境和不良因素的影响，例如防尘罩、防撞装置和安全护栏等。
工业机器人的机械结构在设计上需要考虑机器人的负载能力、运动范围、工作精度和可靠性等因素。
随着技术的不断发展，机械结构也在不断改进，尤其是在机械臂的柔性和精度方面。
近年来，出现了一些新的机械结构设计，如平行机构和柔性臂等，以满足不同的应用需求。
总之，工业机器人的机械结构是机器人的骨架和关键部件，其设计直接影响着机器人的运动和操作能力。
随着技术的进步，机械结构也在不断发展和创新，以满足不同领域的自动化需求。
简述工业机器人的基本组成及作用
工业机器人是一种能够自动完成工业生产任务的智能化设备，具有高度的灵活性和精准性，被广泛应用于汽车制造、电子设备生产、化工生产等各个行业。
工业机器人的基本组成以及其作用是非常重要的，下面我们将对工业机器人的基本组成及作用进行简要的介绍。
一、基本组成1. 机械结构：工业机器人的机械结构包括机械臂、关节、执行器等部件。
机械臂是工业机器人的主体，它具有多个关节，可以实现自由度的运动。
通过执行器，机械臂可以完成抓取、移动、旋转等动作。
2. 传感器系统：工业机器人的传感器系统包括视觉系统、力传感器、接触传感器等。
视觉系统可以帮助机器人感知周围的环境，识别物体的位置和形状；力传感器和接触传感器则可以帮助机器人控制力度，避免因外力变化而产生意外伤害。
3. 控制系统：工业机器人的控制系统由计算机、控制器、编码器等组成。
计算机为机器人提供智能化的控制能力，控制器负责传输指令、监控系统运行情况，编码器则用于监测机械臂的位置和角度。
4. 末端执行器：末端执行器是工业机器人的“手”，用于实现与物体的接触和操作。
末端执行器的类型多种多样，包括夹爪、吸盘、焊枪等，根据具体的生产任务选择合适的末端执行器。
二、作用1. 自动化生产：工业机器人能够根据预先设定的程序自动完成各种生产任务，如搬运、装配、焊接、喷涂等。
它们可以持续、准确地执行任务，提高生产效率，降低生产成本。
2. 灵活适应：工业机器人具有较强的灵活性，可以根据生产需求进行快速、精准的调整。
不同类型的机器人可以根据需要更换末端执行器，实现不同的生产任务。
3. 人机协作：部分工业机器人能够支持人机协作，通过传感器系统感知人体位置，避让人员或与人员共同完成生产任务，提高生产效率的同时保障工人的安全。
4. 数据处理：工业机器人通过传感器系统获取大量的生产数据，可以实时监控生产过程，对生产参数进行调整，实现智能化的生产管理。
工业机器人作为现代工业生产的重要设备，具有复杂的机械结构和多样化的功能，其基本组成和作用对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。
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控制部分相当于机器人的大脑部分，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制，控制部分也可以分为两个系统：
（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，例如，计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号警报器、示教盒等。简单来说该系统可以分为两大部分：指令给定系统和信息显示装置。
（2）控制系统
控制系统主要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的执行机构去完成规定的运动和功能。根据控制原理，控制系统可以分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统三种。根据运动形式，控制系统可以分为点为控制系统和轨迹控制系统两大类。
通过这三大部分六大系统的协调作业，使工业机器人成为一台高精密度的机械设备，具备工作精度高、稳定性强、工受系统
感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用于获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器可以提高机器人的机动性、适应性和智能化的水准。对于一些特殊的信息，传感器的灵敏度甚至可以超越人类的感觉系统。
（2）机器人-环境交互系统
机器人-环境交互系统是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、焊接单元、装配单元等。也可以是多台机器人、多台机床设备或者多个零件存储装置集成为一个能执行复杂任务的功能单元。
（2）机械结构系统
工业机器人机械结构主要由四大部分构成：机身、臂部、腕部和手部，每一个部分具有若干的自由度，构成一个多自由的机械系统。末端操作器是直接安装在手腕上的一个重要部件，它可以是多手指的手爪，也可以是喷漆枪或者焊具等作业工具。
2.感受部分
感受部分就好比人类的五官，为机器人工作提供感觉，帮助机器人工作过程更加精确。这部分主要可以分为两个系统：
机械部分是机器人的血肉组成部分，也就是我们常说的机器人本体部分。这部分主要可以分为两个系统：
（1）驱动系统
要使机器人运行起来，需要各个关节安装传感装置和传动专治，这就是驱动系统。它的作用是提供机器人各部分、各关节动作的原动力。驱动系统传动部分可以是液压传动系统、电动传动系统、气动传动系统，或者是几种系统结合起来的综合传动系统。
工业机器人的基本组成结构
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或者多自由度机器人，它的出现是为了解放人工劳动力、提高企业生产效率。工业机器人的基本组成结构则是实现机器人功能的基础，下面一起来看一下工业机器人的结构组成。工业机器人，现代工业机器人大部分都是由三大部分和六大系统组成。
1.机械部分