新时代你必须要了解的：工业机器人基础知识

新时代你必须要了解的：工业机器人基础知识

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机器人的定义

美国国家标准局（NBS ）的定义：“机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。

国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。”

机器人具有以下特性：

（1）一种机械电子装置；

（2）动作具有类似于人或其他生物体的功能；

（3）可通过编程执行多种工作，有一定的通用性和灵活性；

（4）有一定程度的智能，能够自主地完成一些操作。

机器人的分类

按照日本工业机器人学会（JIRA）的标准，可将机器人分为六类：第一类：人工操作机器人。由操作员操作的多自由度装置；

第二类：固定顺序机器人。按预定的不变方法有步骤地依此执行任务的设备，其执行顺序难以修改；

第三类：可变顺序机器人。同第二类，但其顺序易于修改。

第四类：示教再现（playback）机器人。操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动作并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录下的信息重复执行同样的动作。

第五类：数控机器人。操作员为机器人提供运动程序，并不是手动示教执行任务。

第六类：智能机器人。机器人具有感知外部环境的能力，即使其工作环境发生变化，也能够成功地完成任务。

美国机器人学会（RIA）只将以上第三类至第六类视做机器人。

我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工

业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人。

机器人技术涉及的研究领域有：

1、传感器技术：得到与人类感觉机能相似的传感器技术；

2、人工智能计算机科学：得到与人类智能或控制机能相似能力的人工智能或计算机科学；

3、假肢技术；

4、工业机器人技术：把人类作业技能具体化的工业机器人技术；

5、移动机械技术：实现动物行走机能的行走技术；

6、生物功能：实现生物机能为目的的生物学技术

为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫于1940年提出

了“机器人三原则”：

（1）机器人不应伤害人类；

（2）机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；

（3）机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。

这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。

1959年第一台工业机器人（采用可编程控制器、圆柱坐标机械手）在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。

我国机器人的发展

有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。其实这是一种误解，在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处，它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。

我国机器人学研究起步较晚，但进步较快，已经在工业机器人、特种机器人和智能机器人各个方面区的了明显的成就，为我国机器人

学的发展打下了坚实的基础。

机器人研究的基础内容

1、空间机构学

机器人机身和臂部机构的设计、机器人手部机构设计、机器人行走机构的设计、机器人关节部机构的设计。

2、机器人运动学

研究要涉及到组成这一系统的各杆件之间以及系统与对象之间的相互关系，为此需要一种有效的数学描述方法。

3、机器人静力学

静力学主要讨论机器人手部端点力与驱动器输入力矩的关系。

4、机器人动力学

动力学方程是指作用于机器人各机构的力或力矩与其位置、速度、加速度关系的方程式。

5、机器人控制技术

主要研究的内容有机器人控制方式和机器人控制策略。

6、机器人传感器

机器人的感觉主要通过传感器来实现。外部传感器有视觉、触觉、听觉、力觉传感器，内部传感器主要有位置、姿态、速度、加速度传感器。

7、机器人语言

机器人语言分为通用计算机语言和专用机器人语言，

机器人的组成

1机械部分；

2传感器(一个或多个)；

3控制器；

4驱动源。

机器人的分类

按照机器人的控制类型分为：

(1)非伺服机器人；

(2)伺服控制机器人，又可分为点位伺服控制与连续轨迹伺服控制。

按机器人结构坐标系特点方式分类

(1)直角坐标机器人；

(2)圆柱坐标型机器人；

(3)极坐标机器人；

(4)多关节机器人。

机器人的主要技术参数

1．自由度2．工作空间3．工作速度4．工作载荷5．控制方式6．驱动方式7．精度、重复精度和分辨率

机器人机械结构的组成

1．手部

机器人为了进行作业，在手腕上配置了操作机构，有时也称为手爪或末端操作器．

2．手腕

联接手部和手臂的部分，主要作用是改变手部的空间方向和将作业载荷传递到手臂．

3．臂部

联接机身和手腕的部分，主要作用是改变手部的空间位置，满足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到机座．

4．机身

机器人的基础部分，起支承作用．对固定式机器人，直接联接在地面基础上，对移动式机器人，则安装在移动机构上．

常用的机身结构：

１）升降回转型机身结构２）俯仰型机身结构３）直移型机身结构４）类人机器人机身结构

机器人机构的运动

1．手臂的运动

1.垂直移动

2.径向移动

3.回转运动

2．手腕的运动