工业机器人技术 机器人末端执行器气压驱动系统
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
工业机器人是一种自动化生产设备，其主要由机械结构、控制系统、传感器和执行器等部分组成。
机械结构包括机器人臂、关节、末端执行器等，可完成各种动作。
控制系统包括控制器、编程器、软件等，可实现对机器人的运动轨迹、速度、力度等参数进行控制。
传感器可以感知机器人周围的环境和物体，为机器人提供必要的信息。
执行器则是将机器人的动作转化为物理行为，如夹紧、旋转等。
工业机器人的作用主要是替代或辅助人力完成重复性、危险或高难度的工作，提高生产效率和产品质量，降低人工成本和劳动强度。
常见的应用场景包括汽车制造、电子工业、食品加工、医疗设备生产等领域。
随着技术的不断发展，工业机器人的应用范围和功能也在不断扩展，例如人机协作机器人、移动式机器人等，将为工业生产带来更多的便利和效益。
- 1 -。
1.1工业机器人的系统组成
MMT
三种驱动方式比较：
电气驱动方式:电气驱动所用能源简单，机构速度变化范围大，效率高，速
度和位置精度都很高，且具有使用方便、噪声低和控制灵活的特点。
MMT
【背景知识】 2．机械结构系统
工业机器人的机
械结构系统是工业机 器人为完成各种运动 的机械部件。系统由 骨骼(杆件)和连接它 们的关节(运动副)构 成，具有多个自由度， 主要包括手部、腕部、 臂部、机身等部件， 如右图所示。
2MMT
机械结构系统——手腕
手腕是连接末端执 行器和手臂的部件，它的作 用是调整或改变工件的方位， 因而它具有独立的自由度， 以使机器人——手臂
手臂是机器人执行 机构中重要的部件，它的作 用是将被抓取的工件运送到 给定的位置上。
2MMT
机械结构系统——腰部和基座
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位 置，是机器人获取信息的窗口 。
MMT
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置， 是机器人获取信息的窗口 。
机器人对传感器的要求 ①精度高、重复性好； ② 稳定性和可靠性好； ③ 抗干扰能力强； ④ 质量轻、体积小、安装方便。
MMT
（1)传感器的分类 根据传感器在机器人上应用目的与使用范围的 不同，将其分成两类：内部传感器和外部传感器。 内部传感器：用于检测机器人自身的状态，如： 测量回转关节位置的轴角编码器、测量速度以控制 其运动的测速计。 外部传感器：用于检测机器人所处的环境和对 象状况，如视觉传感器，可为更高层次的机器人控 制提供大得多的适应能力，也是给工业机器人增加 了自动检测能力。外部传感器可进一步分为末端执 行器传感器和环境传感器。
工业机器人实操与应用技巧第2章
工业机器人实操与应用技巧第2章一、工业机器人的基本操作原理1.控制系统：工业机器人的控制系统主要由主控制器和控制软件组成。
主控制器是工业机器人的大脑，负责接收和传输指令、控制机器人的运动和动作。
控制软件则是控制系统的操作界面，通过软件可以对机器人进行编程和调试。
2.传感器系统：传感器系统是工业机器人的感知器官，用于感知周围环境的信息，以便机器人进行相应的动作。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
视觉传感器可以用于检测工件的位置、形状和颜色，力传感器可以用于检测机器人与工件之间的力的大小和方向，触觉传感器可以用于检测机器人与工件之间的接触。
3.执行系统：执行系统是工业机器人的执行器，用于实现机器人的运动和动作。
执行系统包括机械臂、末端执行器和驱动器。
机械臂是工业机器人的主体，用于实现机器人的运动和动作。
末端执行器是机械臂的末端装置，用于进行具体的操作，如抓取、切割、焊接等。
驱动器是机械臂的动力源，用于驱动机械臂的运动。
二、工业机器人的常见操作技巧在实际应用中，工业机器人的操作需要掌握一些基本的技巧，以确保机器人的运动和动作准确、稳定、安全。
1.坐标系的设置：坐标系是机器人进行运动和动作的基准系。
在进行编程之前，需要根据实际情况设置机器人的工作坐标系和基准坐标系。
工作坐标系是机器人的工作空间，基准坐标系是机器人与工件之间的相对位置关系。
合理设置坐标系可以提高机器人的运动和定位的精度。
2.示教模式的使用：示教模式是机器人的一种编程方式，可以通过手动操作机器人的臂架和控制器，将所需的运动和动作指令记录下来，然后保存为一个程序。
示教模式的使用可以简化编程的过程，为机器人的操作提供方便。
3.轴的控制方法：工业机器人通常具有多个关节轴，不同的轴对应机器人的不同运动方向。
在进行编程时，需要根据具体操作需求选择合适的轴控制方法，如点动控制、连续控制、增量控制等。
4.程序的调试和优化：在编程完成后，需要对程序进行调试和优化。
工业机器人驱动方法和应用
装配机器人
三、其他领域
机器人在其他领域应用也非常广泛，如，工业机器人可以取代人去处理一些如放射线、火灾、海洋、宇宙等环境的危险作业，如2004年1月4日美国“勇气”号火星探测机器人实现了人类登陆火星的梦想（右图为“勇气”号的图片）。
01
勇气号火星探测器
02
扫雷轮式移动机器人
无人移动侦察车
包装机器人
材料去除机器人 打保险机器人 等离子切割机器人 堆垛机器人
高温喷涂机器人
清洁机器人 设备维护机器人 涂层机器人
自动钻孔机器人
去毛刺机器人
谢谢大家！
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐述观点。
02
现在大部分机器人是电动的，当然仍有许多工业机器人带有液压驱动器。此外，对于一些需要巨大型机器人和民用服务机器人的特殊应用场合，液压驱动器仍可能是合适的选择。
03
1
2
3
4
气压驱动
液压驱动
适于搬运较重的物体 不适于高速移动 适于确定高精度位置
气压驱动
适于搬运较轻的物体 适于高速移动 不适于确定高精度位置
种类：直流力矩电机、无刷直流电机、VR式电机等。
缺点：因为没有减速机构，所以容易受载荷的影响。
பைடு நூலகம்
这是什么？
优点：不用齿轮减速器直接驱动，因此具有无间隙、摩擦小、机械刚度高等优点，可以实现高速、高精度的位置控制和微小力控制。
02
超声波电机（一种未来很有希望的电机）
”
工作原理：当给压电陶瓷施加一定方向的电压时，各部分产生的应变方向相反（在正电压作用下，+的部分伸长，-的部分压缩），+、-部分交替相接。在交流电压的作用下，压电陶瓷就会沿圆周方向产生交替的伸缩变形，定子弹性体的上下运动产生驻波。此外，由于重叠在一起的两片压电陶瓷的相位差为90O，所以，在形成驻波的同时也会在水平方向形成行波。这样，在驻波和行波的合成波的作用下，使定子作椭圆运动轨迹的振动。这样，装在定子上的转子在摩擦力的作用下就会产生旋转。同样也有直线运动的超声波电机。
国家开放大学本科机械专业《机器人技术及应用》期末复习题三
一、判断1、根据直接动力来源，机器人驱动系统可分为电气驱动系统、液压驱动系统和气压驱动系统。
正确2、气压驱动系统是利用各种电机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节。
错误3、液压驱动系统具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低和驱动效率高等优点，应用最为广泛。
错误4、气压驱动系统用压缩空气作为气源驱动直线或旋转气缸，用人工或电磁阀进行控制。
正确5、和液压驱动系统相比，气压驱动系统的功率—质量比要高得多。
错误6、永磁式步进电机步距大，起动频率高，控制功率大。
正确7、直流伺服电机稳定性好，但只能在较窄的速度范围内运行。
错误8、直流伺服电机可控性好，它具有线性调节的特性，能使转速正比于控制电压的大小。
正确9、直流伺服电机具有较小的起动转矩和较大的转动惯量。
错误10、交流伺服电机分为两种，即同步型交流伺服电机和感应型交流伺服电机。
正确11、直线电机由于不需要中间传动机械，因而使整个机械得到简化，提高了精度，减少了振动和噪声。
正确12、直线电机散热面积小，不易冷却，所以不允许较高的电磁负荷。
错误13、对机器人关节驱动的电机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。
正确14、机器人末端执行器(手爪)，应采用体积、质量尽可能大的电机。
错误15、机器人液压驱动系统又叫液压伺服驱动系统，由液压源、驱动器、伺服阀、传感器和控制回路组成。
正确16、电液比例控制的控制性能与电液伺服控制相比，精度和响应速度较高。
错误17、气压驱动系统不污染环境，偶然地或少量地泄漏气体不至于对生产产生严重的影响。
正确18、气压驱动系统与液压驱动相比，动作和反应都快。
正确19、气压驱动系统的气控信号比电子和光学控制信号要快，可以用在信号传递速度要求很高的场合。
错误20、选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。
正确二、单项选择1、具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低和驱动效率高等优点，应用最为广泛CA、液压驱动系统B、气压驱动系统C、电气驱动系统D、油压驱动系统2、在响应快、载荷大的伺服系统中往往采用，原因是其输出力与质量比最大。
工业机器人的末端执行器结构分析综述..
2)常开式夹持器：一般采用液压夹紧、弹簧松开的方式，在不工作时处于松开状态。这种夹持器的结构与常闭式夹持器相似，不同的是弹簧和液压缸使卡瓦产生的运动方向与常闭式相反。夹持器靠液压缸的推力产生夹持力，油压的下降将直接引起夹持力的下降，一般需在油路上设置性能可靠的液压锁来保持油压[6]。
(1).液压夹持器的分类和特点
1)常闭式夹持器：依靠弹簧的预紧力夹紧钻具，液压松开。在不工作时，处于夹紧钻具状态。常用在钻进大角度倾斜孔的钻机上。其基本结构为一组经过预压缩的弹簧作用在斜面或杠杆等增力机构上，使卡瓦座产生轴向移动，带动卡瓦径向移动，夹紧钻具；高压油进入卡瓦座与外壳形成的液压缸，进一步压缩弹簧，使卡瓦座和卡瓦产生反向运动，松开钻具。此类夹持器结构紧凑，工作可靠。夹持力大小取决于弹簧预紧力，不受油压变化的影响，而且可在突然停电时实现快速、可靠地夹紧钻具，防止跑钻事故。本文设计的夹持器即属于此种类型。
关键词：末端执行器，夹持器，结构分析，结构特性分类
中图分类号：文献标识码：A
Review of End-effectors Structure of industrial robot Analysis
Jiang Chu feng，Pan Chuan-qi，Ma Ye，Wang Lei，Zhang Zhi-hu
如前所述，要扩大机器人应用领域,要提高机器人效率,要解决机器人的通用性与专用性矛盾,首先要加强新型夹持器机构的研究，并且把常见结构的要素和优点结合起来，开发出实用和经济的末端执行器。
下面介绍一种爪型的机、电、传感器结合的新型夹持器。该机构的结构如图1所示。它是由锥形螺杆2、爪指9及爪指滑动导槽10三者组成一螺旋机构。其工作原理是:当电机驱动锥形螺杆顺时针转动时,与之旋合的爪指沿其导槽所在的半径方向
工业机器人系统操作员考试题及答案
工业机器人系统操作员考试题及答案一、单选题（共79题，每题1分，共79分）1.（）指总工作空间边界上的点所对应的机器人的位置和姿态。
A、末端执行器B、TCPC、工作空间D、奇异形位正确答案：D2.下列工业机器人手腕关节结构中，具有最少自由度的是（）。
A、BBRB、BBBC、BRRD、RRR正确答案：B3.工业机器人每次通电时不需要校准的编码器是（），一通电就能知道关节的实际位置。
A、相对型光电编码器B、旋转编码器C、绝对型光电编码器D、测速发电机正确答案：C4.ISO9000 族标准与 TQC 的差别在于：ISO9000 族标准是从（）立场上所规定的质量保证。
A、设计者B、采购者C、供应者D、操作者正确答案：B5.谐波减速器的波发生器由一个（）和一个薄壁的柔性轴承组成。
柔性轴承的外环很薄，容易产生径向变形。
A、椭圆环形刚轮B、椭圆形刚轮C、圆形刚轮D、圆环形刚轮正确答案：B6.正确选用电气元件应遵循的两个基本原则是安全原则和（）原则。
A、效率B、经济C、美观D、品牌正确答案：B7.在设置排气管本地原点时,将本地原点设置在（）将排气管安装到变位机法兰盘上。
A、排气管中间B、排气管前端C、排气管末端D、随便哪里正确答案：C8.（）型机器人通过沿三个互相垂直的轴线的移动来实现机器人手部空间位置的改变。
A、直角坐标B、极坐标C、圆柱坐标D、关节正确答案：A9.在变径轮与变形车轮的设计中，借鉴了（）的设计，使得车轮可以主动变形进行越障。
A、滑块机构B、杠杆机构C、曲轴机构D、放缩机构正确答案：D10.用来表征机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力的参数是（）。
A、速度B、重复定位精度C、定位精度D、工作范围正确答案：B11.（）是指每次机器人定位一个位置所产生的误差。
A、重复精度B、工作精度C、工作速度D、工作负荷正确答案：B12.特种作业人员必须年满（）周岁。
A、18B、20C、19D、15正确答案：A13.工业机器人的手部也称末端执行器，由（）和手指三部分组成，是一个独立的部件。
工业机器人应用与操作规范手册
工业应用与操作规范手册第1章工业概述 (3)1.1 工业发展简史 (3)1.2 工业的分类与特点 (4)1.3 工业的应用领域 (4)第2章工业的基本结构 (5)2.1 的机械结构 (5)2.1.1 关节结构 (5)2.1.2 连杆与连接件 (5)2.1.3 末端执行器 (5)2.2 的驱动系统 (5)2.2.1 电动驱动 (5)2.2.2 液压驱动 (5)2.2.3 气压驱动 (5)2.3 传感器与执行器 (5)2.3.1 位置传感器 (5)2.3.2 速度传感器 (6)2.3.3 力传感器 (6)2.3.4 视觉传感器 (6)2.3.5 执行器 (6)第3章工业编程与控制 (6)3.1 编程语言与编程方法 (6)3.1.1 编程语言 (6)3.1.2 编程方法 (6)3.2 控制系统组成与原理 (7)3.2.1 控制系统组成 (7)3.2.2 控制系统原理 (7)3.3 路径规划与控制 (7)3.3.1 路径规划 (7)3.3.2 控制策略 (7)第4章工业操作规范 (8)4.1 操作前的准备工作 (8)4.1.1 熟悉设备 (8)4.1.2 培训与考核 (8)4.1.3 检查设备状态 (8)4.1.4 确认工作环境 (8)4.1.5 准备工具和备品备件 (8)4.2 安全操作规程 (8)4.2.1 操作者穿戴 (8)4.2.2 设备启动与停止 (8)4.2.3 严禁违章操作 (8)4.2.4 定期检查和维护 (8)4.3 常见操作故障与排除 (9)4.3.1 机械故障 (9)4.3.2 电气故障 (9)4.3.3 程序故障 (9)4.3.4 传感器故障 (9)4.3.5 其他故障 (9)第5章工业在制造业中的应用 (9)5.1 装配作业中的应用 (9)5.1.1 概述 (9)5.1.2 装配作业类型 (9)5.1.3 应用实例 (10)5.2 焊接作业中的应用 (10)5.2.1 概述 (10)5.2.2 焊接方法 (10)5.2.3 应用实例 (10)5.3 喷涂作业中的应用 (10)5.3.1 概述 (10)5.3.2 喷涂类型 (10)5.3.3 应用实例 (10)第6章工业在物流领域的应用 (10)6.1 自动搬运与装卸 (11)6.1.1 概述 (11)6.1.2 应用场景 (11)6.1.3 技术要点 (11)6.2 自动分拣与包装 (11)6.2.1 概述 (11)6.2.2 应用场景 (11)6.2.3 技术要点 (11)6.3 仓库管理与物流调度 (12)6.3.1 概述 (12)6.3.2 应用场景 (12)6.3.3 技术要点 (12)第7章工业在服务行业的应用 (12)7.1 医疗服务与辅助 (12)7.1.1 辅术 (12)7.1.2 康复护理 (12)7.1.3 医疗器械消毒与配送 (12)7.2 餐饮服务与配送 (12)7.2.1 餐饮制作 (12)7.2.2 餐饮配送 (13)7.2.3 餐饮服务 (13)7.3 社会服务与救援 (13)7.3.1 公共安全 (13)7.3.3 社会服务 (13)7.3.4 教育与培训 (13)第8章工业安全与防护 (13)8.1 安全标准与法规 (13)8.1.1 国际安全标准 (13)8.1.2 国家法规与标准 (14)8.1.3 企业内部安全规范 (14)8.2 安全防护装置与措施 (14)8.2.1 物理防护 (14)8.2.2 电气防护 (14)8.2.3 信号与警示 (14)8.2.4 紧急停止装置 (14)8.3 应急处理与防范 (14)8.3.1 应急处理程序 (14)8.3.2 定期培训与演练 (14)8.3.3 防范 (15)第9章工业维护与保养 (15)9.1 常规检查与维护 (15)9.1.1 检查频率 (15)9.1.2 检查内容 (15)9.1.3 维护措施 (15)9.2 关键部件的保养 (15)9.2.1 电机和驱动器 (15)9.2.2 传感器和执行器 (15)9.2.3 传动系统 (16)9.3 故障诊断与维修 (16)9.3.1 故障诊断 (16)9.3.2 维修措施 (16)第10章工业技术发展趋势 (16)10.1 智能化与自适应技术 (16)10.2 网络化与大数据应用 (16)10.3 人机协作与个性化定制 (17)第1章工业概述1.1 工业发展简史工业作为自动化技术的重要产物，其发展始于20世纪中叶。
工业机器人 气压式夹持末端执行器
2）单气缸夹持机 构：
在夹持体积重 量较小的工件时， 夹持机构可由一个 气缸推动（如右 图）。
活塞1向上运 动时，通过齿轮齿 条机构带动左右齿 轮3分别逆时针和 顺时针旋转，再通 过连杆机构4带动 左右夹爪5向里收 拢。
任务实施
5.同步机构
如右图，齿轮转速n(r/min)，齿条直线运动速度V1,V2。
工业机器人末端执行器 的结构与特点
任务二
项目三 工业机器人末端执行 器的结构与特点
气压式夹持末端执行器
导入
气压式夹持末端执行器的特点是什么？ 气压式夹持末端执行器由哪些部分组成？
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 掌握典型气压式夹持末端执行器的工作原理 2 掌握典型气压式夹持末端执行器的结构
二、气压式夹持末端执行器组成
2、机械结构
机械结构负责将动力源产生的运动传递到系统的执行 元件最终实现工件的抓取。常用的机械结构有： 齿轮传动、连杆机构、导向机构、同步运动机构等
知识准备
二、气压式夹持末端执行器组成
3、执行元件
末端执行器中直接参与定位夹持工件 的部分称为执行元件。
这类元件通常有V块、滑块、电磁铁、 真空吸盘、电磁吸盘、电永磁吸盘、三爪 卡盘、自适应机构、双臂并联操作等，另 外也可以尽情发挥想象力。
应用最多的是往复直线 运动气缸。 3）典型气缸：
右上图是标准气缸，单 活塞杆，产生往复直线运动。
右下图是双杆气缸，由 于有两根活塞杆，因此直线 运动的导向性好，用于要求 推送位置精确的场合。 4）锁紧螺母：
拧紧该螺母，将活塞杆 与夹爪紧固在一起。
任务实施
工业机器人的工作原理
工业机器人的工作原理
工业机器人的工作原理基于其核心技术，包括传感器、控制系统和执行器等关键组件。
1. 传感器：工业机器人通常搭载各种传感器，如视觉传感器、力量传感器、接触传感器等。
这些传感器用于感知周围环境和工件的位置、形状、力量等信息。
2. 控制系统：工业机器人的控制系统是其大脑，通常由计算机和软件组成。
控制系统接收传感器提供的数据，并根据预先设定的程序和算法进行计算和决策，控制机器人的各个动作。
3. 执行器：执行器是工业机器人实现各种动作的关键部件，包括电动机、液压装置、气压装置等。
执行器接收控制系统发出的指令，通过产生力或转动力矩，将机器人的关节或末端执行器移动到指定位置，实现各种操作任务。
工业机器人的工作原理可以简单概括为感知-计算-执行的闭环过程。
机器人首先通过传感器感知工作环境和工件的状态，然后将感知到的信息传输给控制系统。
控制系统根据预先设定的程序和算法对感知信息进行处理和分析，并做出相应的决策与控制指令。
执行器根据控制指令产生相应的动力输出，将机器人移动到指定位置，完成各种操作任务。
总的来说，工业机器人的工作原理依赖于传感器的感知、控制系统的计算和决策，以及执行器的动力输出，通过这些组件的协作实现机器人的复杂操作。
工业机器人驱动系统
工业机器人驱动系统
1工业机器人驱动系统的分类
工业机器人驱动系统，按动力源可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种基本驱动类型。
根据需要，可采用由这三种基本驱动类型的一种，或合成式驱动系统。
这三种基本驱动系统的主要特点见下表。
手臂的速度是由电压控制，不随转动惯量的变化而改变，当手臂上的受力变化时，其输出力矩会增加或减少，来保持其运动速度不变。
因此，能够控制手臂以缓慢的速度接近目标。
当它遇到障碍时会增加输出电流来力伏力矩，试图保持运动速度，这时就会破坏阻碍物体，或者机器人的控制电流超负荷使保险丝熔断。
工业机器人的驱动方式
电磁驱动利用了电流在磁场中受到力的作用 原理，通过改变电流的方向或大小，可以控 制磁场的方向或强度，从而实现机器人的关 节运动。这种驱动方式具有响应速度快、控 制精度高、驱动力大等优点，因此在工业机 器人中得到了广泛应用。
压电陶瓷驱动
总结词
压电陶瓷驱动是一种利用压电陶瓷材料产生形变的驱动方式，具有结构简单、响应速度 快、精度高等优点。
液压缸驱动
总结词
利用液压缸的直线运动来驱动机器人的关节或末端执行器进 行动作。
详细描述
液压缸是液压系统中的执行元件，其作用是将液压泵输出的 压力能转化为机械能，推动机器人实现直线运动。液压缸由 缸体、活塞杆和密封件等组成，通过活塞杆在缸体内的往复 运动来实现机器人的动作。
液压阀驱动
总结词
通过控制液压阀的开度和方向来调节液 体的流量和压力，从而控制机器人的运 动速度和方向。
气压缸通常由缸体、活塞和密封 圈等组成，通过压缩空气推动活 塞在缸体内部运动，从而带动机
器人关节运动。
气压缸驱动具有结构简单、可靠 性高、寿命长等优点，但同时也 存在体积较大、重量较重等缺点。
气压阀驱动
1
气压阀驱动是一种利用气压阀来控制压缩空气流 向和压力的驱动方式。
2
气压阀通常由阀体、阀芯和弹簧等组成，通过控 制阀芯的位置来控制压缩空气的流向和压力，从 而控制机器人的运动。
• 液压驱动：利用液压油作为动力源，通过液压缸或液压马达驱动机器人关节或 末端执行器。液压驱动具有大扭矩、高刚度、高精度等优点，但需要复杂的液 压系统和较高的维护成本，且对环境温度和清洁度要求较高。
• 人工肌肉驱动：利用人工肌肉材料或仿生结构作为驱动器，模拟生物肌肉的收 缩和舒张，驱动机器人关节或末端执行器。人工肌肉驱动具有生物相容性好、 能量密度高、柔韧性好等优点，但目前仍处于研究和发展阶段，尚未广泛应用 。
工业机器人的基本组成与技术参数
55°至205°
280（°）/s
Axis4 手腕 Axis5 弯曲
230°至230° 120°至125°
560（°）/s 420（°）/s
Axis6 翻转
400°至400°
750（°）/s
工业机器人基础
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，如计算机的标 准终端、信息显示板、指令控制台、危险信号报警器等。该系统归纳起来可分为指令给定 装置和信息显示装置两大类。
2）控制系统
通过对工业机器人驱动系统的控制，使执行机构按照规定的要求进行工 作。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及再现， 在其他环境状态（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，使各杆按一定 的速度、加速度和位置要求进行运动。
（2）说明书上提供的工作范围往往要小于运动学意义上的最大空间。
（3）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 作范围的内部也存在着臂端不能到达的区域，这类区域称为空洞或空腔。
2．自由度
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。
4．运动速度
运动速度影响工业机器人的工作效率和运动周期，它与工业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，工业机器人所承受的动载荷会增大，所承受的 加减速时的惯性力也会增大，这会影响工业机器人的工作平稳性和位置精度。以目前的 技术水平而言，一般工业机器人的最大直线运动速度大多在1 000 mm/s以下，最大回转速 度一般不超过120（°）/s。
工业机器人技术基础5.1工业机器人的末端执行器
主要内容
• 一、末端操作器的分类
• 二、夹钳式末端操作器
一、末端操作器的分类
1. 根据用途分类
• 根据用途，末端操作器可分为手爪和工具。
一、末端操作器的分类
2. 根据工作原理分类
根据工作原理，末端操作器可分为手指式和吸附式。
一、末端操作器的分类
3. 根据夹持方式分类
根据夹持方式，末端操作器可分为外夹式、内撑式和内外夹持式。
2 1
6—喷嘴套
三、吸附式末端操作器
• 3) 挤压排气吸附式取料手
3 拉杆 2 弹簧
1 橡胶吸盘
三、吸附式末端操作器
• 2. 磁吸附式取料手
手 臂 滚 动 轴 承 座 圈 电 磁 式 吸 盘 钢板 电 磁 式 吸 盘 齿轮 电磁式吸盘
手 部 电 磁 式 吸 盘
多孔钢板
a)吸附滚动轴承底座 b)吸取钢板
c) 尖指
d) 特形指
二、夹钳式末端操作器
• V型手指
a) 固定V型
b) 滚柱V型
c) 自定位式V型
二、夹钳式末端操作器
• 手指面a) 光滑指Fra bibliotekb) 齿形指面
c) 柔性指面
工业机器人的手部 ——末端执行器_2
主要内容
• 三、吸附式末端操作器
• 四、专用末端操作器
• 五、工具快换装置
三、吸附式末端操作器
c)吸取齿轮
d)吸附多孔钢板
四、专用末端操作器
• 工业机器人是一种通用性很强的自动化设备，配上各种专用的末端操作器 后，就能完成各种任务。
五、工具快换装置
五、工具快换装置
电缆线插针
定位销孔
水路 通信线插针
定位销孔 气路
关于机器人气动驱动系统描述
关于机器人气动驱动系统描述机器人气动驱动系统是指利用气体流动产生动力驱动机器人运动的一种系统。
它可以将气体能量转化为机械能，实现机器人的运动和工作。
本文将从气动驱动系统的原理、应用和发展前景等方面进行详细描述。
一、气动驱动系统的原理气动驱动系统的原理是利用气体流动产生的压力差来驱动机器人的运动。
通常情况下，气动驱动系统包括压缩空气源、气动执行器和控制系统三个主要组成部分。
1. 压缩空气源：压缩空气源是气动驱动系统的能量来源，通常使用压缩机将空气压缩到一定的压力，然后通过管道输送到气动执行器。
2. 气动执行器：气动执行器是气动驱动系统的关键部件，它能够将气体能量转化为机械能，驱动机器人的运动。
常见的气动执行器有气缸、气动马达等。
3. 控制系统：控制系统是气动驱动系统的核心，它负责监测和控制气体流量、压力等参数，以实现对机器人的精确控制。
控制系统通常包括传感器、电气元件和控制器等。
二、气动驱动系统的应用气动驱动系统广泛应用于各个领域的机器人中，具有以下几个优势：1. 高效可靠：气动驱动系统具有响应速度快、动力输出大、负载能力强等特点，能够满足快速、高效的运动要求。
此外，气动驱动系统的结构简单，维护成本低，具有较高的可靠性。
2. 环境适应性强：气动驱动系统能够适应各种恶劣的环境条件，如高温、高湿、易爆等。
这使得气动驱动系统在某些特殊领域具有独特的优势，如矿山、化工、冶金等行业。
3. 安全性高：相比于电动驱动系统，气动驱动系统不会因为过载、短路等问题而引发火灾或电击等安全隐患，具有较高的安全性。
根据不同的应用需求，气动驱动系统在机器人领域有着广泛的应用。
例如，在工业生产中，气动驱动系统常被应用于装配线、搬运机械臂等设备中，能够实现高速、高效的生产作业。
此外，气动驱动系统还被应用于医疗机器人、救援机器人等特殊领域，发挥着重要的作用。
三、气动驱动系统的发展前景随着工业自动化程度的提高和机器人技术的不断进步，气动驱动系统作为一种高效、环保、安全的驱动方式，具有广阔的发展前景。
工业机器人技术-练习C卷
《工业机器人技术》练习 C 卷一．填空题1.工业机器人主要有机械结构、感知系统、驱动装置、控制系统等组成。
2.工业机器人的末端执行器主要有吸盘式、夹爪式、气囊式等类型。
3.工业机器人的驱动形式包括电驱动、液压驱动、和气压驱动。
4.abb工业机器人的示教器只能用触摸笔和手指进行操作。
5.机器人在空间中进行运动主要是四种方式，关节运动（MOVEJ），线性运动（MOVEL），圆弧运动（MOVEC）和绝对位置运动（MOVEABSJ）。
6.实操采用的机器人型号是 IRB-120 型ABB工业机器人。
7.abb工业机器人的手动操纵时运动模式包括单轴运动、线性运动、和重定位三种方式。
二．判断题1.工业机器人调姿态时主要使用手动线性的运动模式。
（×）2.用六点法设置工具坐标系时第4个点需要工具垂直于参考点。
（√）3.工件坐标的设置只需要三个点就可以了。
（√）4.在编写程序时需要选择合适的工具坐标和工件坐标。
（√）5.在手动操作时会出现某关节到达极限位置的情况。
（√）6.在需要对机器人位置进行微调的时候可以采用增量模式。
（√）7.使用对准功能可以很快的将工具调整到和某坐标系垂直的姿态。
（√）8.在操作机器人的时候机器人的本体是不会相互碰撞的。
（√）9.通过调整机器人各关节的姿态可以扩大机器人的工作范围。
（×）10.Abb机器人六轴法兰盘的工具数据tool0是不允许改变的。
（√）三．选择题1．以下哪个不是机器人示教器上的组件( D )（A）触摸屏（B）摇杆（C）快捷按键（D）启动按钮2．在RS软件中要实现手动线性操作下面哪个步骤是必须的( B ) （A）打开虚拟示教器（B）建立机器人系统（C）建立工件模块（D）建立工具某块3．工具数据设置精度不高可能的原因是以下( C )（A）工具重量设置错误（B）工具重心设置错误（C）工具坐标设置方法选择错误（D）工具尺寸设置错误4．工具数据设置的方法是( B )（A）三点法（B）六点法（C）右手定则（D）左手定则5．以下哪个不是ABB机器人的坐标系( C )（A）工件坐标（B）工具坐标（C）用户坐标（D）基坐标6．以下哪个点在设置工件坐标系时不需要设置( C )（A） X1 （B） X2（C） Y1 （D） Y27．ABB机器人示教器快捷键不包括( C )（A）动作模式切换（B）轴切换（C）坐标切换（D）增量模式切换8．机器人常用控制器不包括( D )（A）单片机（B） PLC（C）工控计算机（D） PC9．ABB机器人程序中代表速度的参数是( C )（A） movej （B） v100（C） Z10 （D） tool010．ABB机器人中的程序是以以下哪种方式存在( A ) （A）程序模块（B）例行程序（C）程序指令（D）程序指针11．工业机器人运动自由度数，一般( C )（A）小于等于2个（B）小于等于4个（C）小于等于6个（D）大于6个12．步行机器人的行走机构多为( C )（A）滚轮（B）履带（D）连杆机构（D）齿轮机构13．ABB机器人编程运行时( B )（A）需要注意程序指针的位置（B）要在自动模式下进行（C）需要建立例行程序（D）需要建立程序模块14．ABB机器人线性操作时( B )（A）可以使用对准功能（B）可以自动运行（B）可以控制方向（D）可以控制速度15．机器人的工具数据不包括( D )（A）工具坐标系（B）工具重量（C）工具重心（D）工具形状16．机器人的建模功能中不能设置模型的( A )（A）重量（B）形状（C）位置（D）颜色17．机器人示教器的语言变换必须要在( A )模式下进行。
工业机器人的分类
国家标准GB/T12643－90将工业机器人定义为：工业机器是一种能自动定位控制，可重复编程的，多功能的、多自由度的操作机。
能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。
工业机器人不同于机械手。
工业机器人具有独立的控制系统，可以通过编程实现动作程序的变化；而机械手只能完成简单的搬运、抓取及上下料工作，它一般作为自动机或自动线上的附属装置，工作程序固定不变。
一、工业机器人的组成和分类（一）工业机器人的组成工业机器人一般由操作机、驱动装置和控制系统三部分组成。
1.操作机。
操作机也称执行机构，由末端执行器、手腕、手臂和机座组成。
末端执行器又称手部，是操作机直接执行操作的装置。
其上可安装夹持器、工具、传感器等。
夹持器分为机械夹紧、磁力夹紧、液压张紧和真空抽吸四种。
手腕是连接手臂与末端执行器的部件，用来支承末端执行器并调整其资态。
手腕一般有2～3个回转自由度，可扩大手臂的工作范围。
手臂用于支承和调整手腕和末端执行器。
它由连接杆件和关节组成，包括肘关节和肩关节。
手臂与机座间通过关节边接，从而可扩大末端执行器姿态的动动范围。
机座是承力部件，在机器人中相对固定。
有固定式机座和移动式机座。
移动式机座下部的行走机构可以是滚轮或履带。
步行机器人的行走机构多为连杆机构。
2.驱动装置。
驱动装置为操作机工作提供动力。
按所采用的动力源分为电动、液动和气动三种类型。
其执行部件（伺服电动机、液压缸或所缸）可以与操作机直接相连，也可以通过齿轮、链条和谐波减速器与操作机连接。
3.控制系统。
控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统，其功能是控制工业机器人按照要求动作。
目前，工业机器人多采用计算机控制。
计算机控制系统一般分为三级：决策级--识别环境，建立模型，将作业任务分解为基本动作序列；策略级--将基本动作转变为关节坐标协调变化的规律，分配给各关节的伺服系统；执行级--将基本动作转变为关节坐标协调变化的规律，分配给各关节的伺服系统；（二）工业机器人的分类1.按坐标形式分。
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知识准备
一、典型气压驱动系统
2.电磁阀
1） 单控电磁阀 是两位三通阀，当线圈得电时，压缩空气经
过该阀去往真空发生器，由真空发生器产生真空 ；当线圈失电时，真空发生器通过该阀通大气， 不产生真空。 2）双控电磁阀
是两位五通阀，两侧线圈必须一侧得电，同 时另一侧失电。比如，当左侧线圈得电，右侧线 圈失电时，压缩空气通往双指气缸的一侧，双指 气缸另一侧通大气，双指张开，为抓取做工件准 备；反之，气缸内活塞反向运动，双指收拢，抓 取工件。
知识准备
一、典型气压驱Βιβλιοθήκη 系统3. 控制信号单控、双控电磁阀线圈的得、失电由机 器人控制系统的数字输出信号DO控制：
DO(1)=ON时，单控电磁阀得电； DO(2)=ON时，双控电磁阀左侧得电； DO(3)=ON时，双控电磁阀右侧得电；
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二、气压驱动系统主要部件的结构原理
1. 真空发生装置
1）真空泵 真空泵和真空罐组成的真空发生装置中，真空泵可按需要选用标准市售产品，真空罐经常处于真空状
典型气压驱动系统工作原理
知识准备
一、典型气压驱动系统
一、典型气压驱动系统
1. 管路连接
首先由空压机产生压缩空气，经过 减压阀之后分成两路：
1. 经过单控电磁阀去往真空发生器 ，由真空发生器产生的真空度，一路去 压力表，另一路去真空吸盘，用来吸附 工件；
2. 去往双控电磁阀，从双控电磁阀 出来的压缩空气，一路去双指气缸的一 侧，一路去双指气缸的另一侧。
真空发生器的缺点是，只能用在所需的抽气 量小,真空度要求不高且为间歇工作的场合。
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
2.真空吸盘 真空吸盘包括吸盘和吸盘座两部分.
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
2.真空吸盘 1）吸盘
吸盘由优质硅橡胶制成，具有很好的弹性，吸盘唇口能够与工件紧密贴合。吸盘主要尺寸参数有外径D 、总高H 、唇口直径d和安装孔直径S。总高H是未吸附，自由状态下的高度；唇口直径d要小于被吸附的工 件上平面尺寸；
态,用以迅速在真空夹具内腔中产生真空,其容积应为夹具内腔的15~20倍。真空泵、真空罐如图所示。
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
1. 真空发生装置
2）双活塞式气缸 当夹具中真空腔容积总量不大时,也可不用真空泵,以
压缩空气为动力的双活塞式气缸来代替。 两个活塞1共同装在活塞杆2上,管接头3、4与气源相
通,管接头5与真空夹具相连。夹具开始工作前,压缩空气 经分配阀从管接头4进人气缸B腔,活塞向上移动,将C腔中 空气压入大气中。真空夹具工作时,压缩空气由管接头3 进入A腔,活塞向下移动,于是C腔抽成真空。这种装置真 空度低,但可满足一般要求。
图3 真空传动用双活塞式气缸 1-两个活塞 2-活塞杆 3、4、5-管接头
安装孔直径S是配合尺寸，负公差-0.5～0mm，即安装孔直径S小于真空吸盘座安装轴颈的外径，保证真 空气密性，确保工件被吸附牢固。
a 吸盘
b 吸盘主要尺寸参数
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
2.真空吸盘 2）吸盘座
吸盘座安装轴颈与吸盘安装孔的配合尺寸 是S， 两者为过盈配合。通过吸盘橡胶材料在 配合部位的弹性变形，保证两者紧密贴合。
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
1. 真空发生装置
3）真空发生器 真空发生器是利用正压气源产生负压的一种
新型、高效、清洁、经济、小型的真空元器件,这 使得在有压缩空气的地方,或在一个气动系统中同 时需要正负压的地方，获得负压变得十分容易和 方便。
真空发生器广泛应用在工业自动化中机械,电 子,包装,印刷,塑料及机器人等领域，传统用途是 与吸盘配合,进行各种物料的吸附,搬运,尤其适合 于吸附易碎,柔软,薄的或曲面物体。
比较典型的有两指气缸、 三指气缸 。三指气缸主要用于夹持圆形工件。目 前，一般气缸都实现了双向进、排气， 也就是可以完成向内夹紧和向外撑开的 两种夹持动作。
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
4.气缸 ——磁性开关
气缸壳体表面凹槽中可以安装磁性 开关，其作用是，当活塞运动到极限位 置时，发出信号给控制器，说明夹爪已 经完全合拢，即抓空，没有抓到工件， 磁性开关如图所示。
当左侧线圈得电时，活塞向右移， 1与4接通，向活塞另一侧供气，活塞对 面一侧气室通过2与3接通，连通大气， 活塞反方向运动。
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
4.气缸 ——标准气缸
气缸是气压传动中将压缩气体的 压力能转换为机械能的气动执行元件 。应用最多的是往复直线运动气缸。 比较典型的气缸是标准气缸和双杆气 缸。
小结
完成本任务学习后，掌握了机器人末端执行器气压驱动 机构的组成及工作原理，为在后面任务中，学习机器人编 程及系统集成奠定了基础。
谢谢观看
工业机器人技术与应用
任务三
项目四 工业机器人的控制系统
机器人末端执行器气压驱动系统
导入
机器人末端执行器气压驱动系统有哪些部分组成？ 典型气压驱动系统工作原理？
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 末端执行器气压驱动系统组成 2 典型气压驱动系统工作原理
学习重点
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
5. 辅助部件 气动系统的辅助部件包括管路、接头、压力表及
消声器等,主要起连接、测量、降低气流噪声等作用。
任务实施
学习视频， 完成工作页内容
视频1 完成气压驱动系统各部件名 称标注、管路、电路连接
视频2 气压驱动系统的执行过程
主题讨论
讨论问题
单控电磁阀和双控电磁阀有何区别？ 气缸有哪些种类，各自特点是什么？
整个真空吸盘及吸盘座部件通过其安装座 和安装螺母固定在夹具的吸盘安装板上。安装 座为中空套筒，吸盘座导管从中间穿过。在吸 盘导管和安装座之间有缓冲弹簧，保证机器人 向下移动距离较大时，不至于碰伤吸盘。吸盘 座导管的上端是气管接头，其外缘为倒刺形状 ，防止连接的气管在气压作用下脱出。倒刺段 下缘旋有螺母，拆下该螺母后，整个吸盘座部 件可以分解。
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
3. 气动换向阀 ——以2位5通双控电磁阀为例，
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
3. 气动换向阀 2位5通双控电磁阀中，1为空气入
口，接气源，3、5为排气口，4、2分别 接气缸活塞两侧气室。
当右侧线圈得电时，活塞向左移， 1与2接通，向活塞一侧气室供气，活塞 另一侧气室通过4与5接通，连通大气；
单活塞杆是标准气缸，可以产生 往复直线运动；双杆气缸，由于有两 根活塞杆，因此直线运动的导向性好 ，用于要求推送位置精确的场合。
知识准备
二、气压驱动系统主要部件的结构原理
4.气缸 ——集成式气缸
集成式气缸是工程上用的比较多一 种气缸，这类气缸是将气压夹持式末端 执行器的各组成部分（气缸、夹持、同 步、导向机构等）集成在一个很小的壳 体中，只有夹爪部分露在壳体外面，体 积小、安装简便，高度集成化使得执行 器的故障率低，成本下降。