工业机器人技术3 工业机器人的基本组成及技术参数

•
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。
— 5~6500 0.2~0.5
分拣、包装 垂直串联源自文库并联 4~6 包装类
码垛
垂直串联
4~6
2~20 0.05~0.1 5~1500 0.5~1
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二、工业机器人主要技术参数
2.工作范围与承载能力
2.1 工作范围
作业范围又称作业空间，它是机器人在未安装末端执行器时，其手腕参考点所能到达的空间。工作 范围越大，机器人的作业区域也越大。作业范围的形状和大小是十分重要的，机器人在执行某作业时可 能会因存在手部不能到达的盲区而不能完成任务，因此在选择机器人执行任务时，一定要合理选择符合 当前作业范围的机器人。
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
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二、工业机器人主要技术参数
2. 部分范围作业机器人
如图所示，圆柱坐标、球坐标和垂直串联机器人 的工作范围，需要去除机器人的运动干涉区，因此只 能进行部分空间作业。圆柱坐标机器人由于摆动轴存 在运动死区，其作业范围为部分圆柱体。球坐标机器 人其摆动轴和回转轴均存在运动死区，作业范围为部 分球体。垂直串联机器人其摆动轴存在运动死区，作 业范围为不规则球体。
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二、工业机器人主要技术参数
3.4 球（极）坐标机器人的自由度 球（极）坐标机器人有5个自由度。臂 部可沿自身轴线伸缩移动，可绕机身 垂直轴线回转，并可在垂直平面内上 下摆动，构成3个自由度；另外，臂部、 腕部和末端执行器三者间采用2个转动 关节连接，构成2个自由度。
特点：灵活性好，工作空间大。
示教器是人机交互的一个接口，也称示教盒 或示教编程器，主要由液晶屏和可供触摸的 操作按键组成。 示教器上设有用于对机器人进行示教和编程 所需的操作键和按钮。一般情况下，不同机 器人厂商示教器外观各不相同，但一般都包 含中央的液晶显示区、功能按键区、急停按 钮和出入线口。
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二、工业机器人主要技术参数
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二、工业机器人主要技术参数
2.2 承载能力
承载能力是指机器人在作业范 围内的任何位姿上所能承受的最大 重量。
承载能力不仅取决于负载的重 量，而且与机器人运行的速度和加 速度的大小与方向有关。
根据承载能力的不同，工业机器人大致分为：
微型 • 承载能力为1N以下 小型 • 承载能力不超过105N 中型 • 承载能力为105-106N 大型 • 承载能力为106-107N。 重型 • 承载能力为107N以上
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视频：关于工业机器人的关节类型
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二、工业机器人主要技术参数
3.2 直角坐标机器人的自由度 直角坐标机器人臂部的3个关节都是移动关节，各关节轴线相互垂直。一共3个自由度。 主要特点是：结构刚度大，关节运动相互独立，操作灵活性差。
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视频：直角坐标机器人的自由度
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二、工业机器人主要技术参数
3.3 圆柱坐标机器人的自由度 五轴圆柱坐标机器人有5个自由度。臂部 可沿自身轴线伸缩移动、可绕机身垂直轴 线回转，以及沿机身轴线上下移动，构成 五轴圆柱坐标机器人的3个自由度；另外， 臂部、腕部和末端执行器三者间采用2个 转动关节连接，构成五轴圆柱坐标机器人 的2个自由度。
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视频：圆柱坐标机器人的自由度
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二、工业机器人主要技术参数
1.3.分类性能
工业机器人的性能与机器人的用 途、作业要求、结构形态等有关。大 致而言，对于不同用途的机器人，其 常见的结构形态以及对控制轴数（自 由度）、承载能力、重复定位精度等 主要技术指标的要求如表所示。
类别
常见形态
控制轴数
承载能力 （Kg）
重复定位精 度（mm）
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
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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。
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视频：球（极）坐标机器人的自由度
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二、工业机器人主要技术参数
3.5 关节坐标机器人的自由度 SCARA平面关节机器人 SCARA型关节机器人有4个自由 度。 六轴关节机器人
六轴关节机器人有6个自由度。
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视频：关节坐标机器人的自由度
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二、工业机器人主要技术参数
4.运动速度
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二、工业机器人主要技术参数
3.自由度
机器人的自由度(degree of freedom）是描述物体运动所需要的独立坐标数，机器人的自由度是表 示机器人动作灵活的尺度。 包括：
机器人的关节类型 直角坐标机器人的自由度 圆柱坐标机器人的自由度 球（极）坐标机器人的自由度 关节坐标机器人的自由度
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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
工业机器人技术与应用
任务三
项目一 工业机器人概述
工业机器人的基本组成及技术参数
导入
你知道工业机器人的基本组成吗？ 工业机器人的技术参数有哪些？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1 了解工业机器人的基本组成 2 了解工业机器人的技术参数
学习重点
工业机器人的技术参数
指机器人末端执行器的实际位置与目标位置之间 的偏差，由机械误差、控制算法与系统分辨率等部分 组成。 重复定位精度：
指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一 命令之下，机器人连续重复运动若干次时，其位置的
分散情况，是关于精度的统计数据组成。
任务实施
请同学们根据资料、视频内容填写相关工作页！
主题讨论
• 注意：
• 运动速度越快，机器人的工作平稳性和位置精度越差。
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二、工业机器人主要技术参数
5.分辨率
分辨率是指机器人每个关节所能实现的最小移动距离或最小转动角度。 工业机器人的分辨率分编程分辨率和控制分辨率两种。 编程分辨率： • 指控制程序中可以设定的最小距离，又称基准分辨率。当机器人某关节电动机转动0.1度，机器
作业范围的大小不仅与机器人各连杆的尺寸有关，而且与机器人的总体结构形式有关。对于常见的 典型结构机器人，其作业空间如下。
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二、工业机器人主要技术参数
1. 全范围作业机器人
不同结构形态的机器人中，如图所示，直角坐标机器 人、并联机器人、水平串联（SCARA）机器人通常无运动 干涉区，机器人能够在整个工作范围内进行作业。直角坐 标机器人的作业空间为实心立方体；并联机器人的作业空 间为锥底圆柱体；水平串联（SCARA）机器人的作业空间 为圆柱体。
1.主要技术参数
1.1基本参数
基
由于机器人的结构、用途和要求
本
不同，机器人的性能也有所不同。
参
一般而言，机器人样本和说明书中
数
所给出的主要技术参数如表所示。
控制轴数（自由度）
承载能力 工作范围（作业空间） 运动速度 位置精度 安装方式 防护等级 环境要求 供电电源要求 机器人外形尺寸与重量
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一、工业机器人的基本组成
2.控制器及控制系统
控制系统是构成工业机器人的神经中枢，由 计算机硬件、软件和一些专用电路、控制器、 驱动器等构成。工作时，根据编写的指令以 及传感信息控制机器人本体完成一定的动作 或路径，主要用于处理机器人工作的全部信 息。
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一、工业机器人的基本组成
3.示教器
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一、工业机器人的基本组成
工业机器人是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置。一台通用的工业机器人从体系结构来 看，可以分为三大部分：机器人本体、控制柜以及示教器。
1.示教器 2.控制柜 3.机器人本体
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一、工业机器人的基本组成
1.机器人本体
机器人本体是工业机器人的主体，是完成各种 作业的执行机构。一般包含互相连接的机械臂、 驱动与传动装置以及各种内外部传感器。工作 时通过末端执行器实现机器人对工作目标的动 作。
LR Mate 200iD/7C的作业空间
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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
机器人的安装方式与规格、结构形态等有关。一 般而言，大中型机器人通常需要采用底面（Floor）安 装；并联机器人则多数为倒置安装；水平串联 （SCARA）和小型垂直串联机器人则可采用底面 （Floor）、壁挂（Wall）、倒置（Inverted）、框架 （Shelf）、倾斜（Tilted）等多种方式安装。
人关节端点移动距离为0.01mm,其基准分辨率即为0.01mm。 控制分辨率： • 是系统位置反馈回路所能检测到的最小位移，即与机器人关节电动机同轴安装的编码盘发出单个
脉冲电动机转过的角度。
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二、工业机器人主要技术参数
6.定位精度和重复定位精度
定位精度和重复定位精度是机器人的两个精度指标。 定位精度：
弧焊、切割 加工类
点焊
通用装配
装配类 电子装配
涂装
搬运类
装卸 输送
垂直串联
垂直串联 垂直串联 SCARA 垂直串联 垂直串联
AGV
6~7 3~20 0.05~0.1
6~7 50~350 0.2~0.3
4~6 2~20 0.05~0.1
4~5
1~5 0.05~0.1
6~7 5~30 0.2~0.5
4~6 5~200 0.1~0.3