工业机器人的基本组成及技术参数.ppt

1.4 工业机器人的基本组成及技术参数 机器人的组成 机器人的组成部分 机械部分 传感部分 控制部分 机器人的组成系统 驱动系统 机械结构系统 人机交互系统 感受系统 机器人环境交互系统 控制系统 机器人系统组成 人机交互系统 控制系统 驱动系统 机械机构系统 机器人环境交互系统 感受系统 驱动系统 机器人系统组成分析 机械结构系统机械结构系统 控制系统 人机交互系统 机器人环境交互系统 感受系统 概念：要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置 1、驱动系统 作用：提供机器人各部位、各关节动作的原动力 驱动系统可以是液压传动、 气动传 动、电动传动, 或者把它们结合起来应 用的综合系统; 可以是直接驱动或者是 通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等 机械传动机构进行间接驱动。 驱动系统 机器人系统组成分析 机械结构系统机械结构系统 控制系统 人机交互系统 机器人环境交互系统 感受系统 2 2、机械结构系统、机械结构系统 机身部分 机身部分：机身部分：如同机床的如同机床的 床身结构一样，机器人床身结构一样，机器人 机身构成机器人的基础机身构成机器人的基础 支撑。有的机身底部安支撑。有的机身底部安 装有机器人行走机构；装有机器人行走机构； 有的机身可以绕轴线回有的机身可以绕轴线回 转，构成机器人的腰。转，构成机器人的腰。 手臂部分 手臂部分：手臂部分： 分为大臂、小臂分为大臂、小臂 和手腕，完成各和手腕，完成各 种动作。种动作。 末端操作器 末端操作器：末端操作器： 可以是拟人的手掌可以是拟人的手掌 和手指，也可以是和手指，也可以是 各种作业工具，如各种作业工具，如 焊枪、喷漆枪等。焊枪、喷漆枪等。 关节 关节：关节：分为滑动关分为滑动关 节和转动关节。实节和转动关节。实 现机身、手臂各部现机身、手臂各部 分、末端操作器之分、末端操作器之 间的相对运动。间的相对运动。 驱动系统 机器人系统组成分析 机械结构系统机械结构系统 控制系统 人机交互系统 机器人环境交互系统 感受系统 3、感受系统 1 1 感受系统由内部传感器 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 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 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。 4 4 对于一些特殊的信息, 传 感器比人类的感受系统 更有效。 驱动系统 机器人系统组成分析 机械结构系统机械结构系统 控制系统 人机交互系统 机器人环境交互系统 感受系统 1、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。 2、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、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成 为一个去执行复杂任务的功能单元。 4、机器人环境交互系统 驱动系统 机器人系统组成分析 机械结构系统机械结构系统 控制系统 人机交互系统 机器人环境交互系统 感受系统 5、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。 该系统归纳起来分为两 大类: 指令给定装置和信息 显示装置。 驱动系统 机器人系统组成分析 机械结构系统机械结构系统 控制系统 人机交互系统 机器人环境交互系统 感受系统 6、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。 机器人工机器人工 作原理作原理 机器人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； 冗余自由度机器人 利用冗余自由度可以增 加机器人的灵活性、躲避障 碍物和改善动力性能。人 的手臂(大臂、小臂、 手腕) 共有七个自由度, 所以工 作起来很灵巧,手部可回 避障碍而从不同方向到达 同一个目的点。 可以用可以用精密度、正确度、和准确度精密度、正确度、和准确度三个参数来衡量三个参数来衡量 。 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。 重复性（Repeatability）或重复精度 ：指机器人重复到达某一目标位指机器人重复到达某一目标位 置的差异程度。或置的差异程度。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。 oo 3工作范围: 指机器人末端操作器所能到达的指机器人末端操作器所能到达的区区 域域。 工作空间（Working space）：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。 4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。 5承载能力： 指机器人在工作范围内的指机器人在工作范围内的任何位姿任何位姿上所能承受的最大上所能承受的最大质量质量。 表1.3 PUMA 562机器人的主要技术参数 图 1.17 PUMA 562工业机器人 1.4.3 工业机器人的坐标 1. 直角坐标笛卡儿坐标台架型(3P) 优点：很容易通过计算 机控制实现，容易达到 高精度。 缺点：妨碍工作, 且占地 面积大, 运动速度低, 密封 性不好。 直角坐标机器人的工作空间示意图 2. 圆柱坐标型(R2P) 优点：且计算简单; 直 线部分可采用液压驱动,可 输出较大的动力; 能够伸入 型腔式机器内部。 缺点：它的手臂可以到达的空间 受到限制, 不能到达近立柱或近地面 的空间; 直线驱动部分难以密封、防 尘; 后臂工作时, 手臂后端会碰到工作 范围内的其它物体。 3. 球坐标型(2RP) 特点：中心支架附 近的工作范围大,两个转 动驱动装置容易密封, 覆盖工作空间较大。 但 该坐标复杂, 难于控制, 且直线驱动装置仍存在 密封及工作死区的问题。 4. 关节坐标型/拟人型(3R) 关节机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂,工业机 器人中最常见的结构。它的工作范围较为复杂。 关节型工业机器人 5. 平面关节型 SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们 在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有很强 的刚性, 所以, 它具有选择性的柔性。这种机器人在装 配作业中获得了较好的应用。 平面关节机器人的工作空间 小结 工业机器人的几种坐标形式 关节坐标型 平面关节型 结构形式 直角坐标式雕刻、搬运 、装配 关节坐标式喷涂、焊接 平面关节式搬运、装配 圆柱坐标式专用搬运 球坐标式专用 不常用 工业机器人应用举例 APP1-COBRA800搬运 APP4-SAM1搬运 APP2-ASSEMBLY-ABSBRC装配 APP6-MS装配 APP3-IMPULSE视觉搬运 APP5-DISPNSEM涂胶 ONRLEG_HOPPING TWOLEG_HOPPING 注意：不同的书上，运动简图的符号表示可能不一样。 （a）表示手指（末端执行器）； （b）表示垂直、升降运动； （c）表示水平伸缩运动； （d）表示回转运动； （e）表示俯仰运动。 附：工业机器人的结构 机构运动简图机构运动简图 直角坐标式 圆柱坐标式 球坐标式 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 关节坐标式 （a）直接驱动型（b）平行连杆型 （c）偏置型 （d）平面型 习 题 1. 简述工业机器人的定义。 2. 简述工业机器人的主要应用场合。 这些场合有什么特 点？ 3. 说明