基于UMAC的六轴串联机器人开放式控制系统研究-硕士论文

硕士学位论文硕士学位论文 基于 UMAC 的六轴串联机器人开放式控制 系统研究 STUDY ON CONTROL SYSTEM WITH OPEN ARCHITECTURE FOR 6-DOF SERIAL ROBOT BASED ON UMAC 田贺明田贺明 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 2014 年年 12 月月 国内图书分类号：TP242.2 学校代码 ：10213 国际图书分类号：621.865.8 密级 ：公开 工学硕士学位论文工学硕士学位论文 基于 UMAC 的六轴串联机器人开放式控制 系统研究 硕 士 研 究 生 ： 田贺明 导师 ： 徐文福副教授 申请学位 ： 工学硕士 学科 ： 机械电子工程 所 在 单 位 ： 深圳研究生院 答 辩 日 期 ： 2014 年 12 月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学 Classified Index: TP242.2 U.D.C: 621.865.8 Dissertation for the Master Degree in Engineering STUDY ON CONTROL SYSTEM WITH OPEN ARCHITECTURE FOR 6-DOF SERIAL ROBOT BASED ON UMAC Candidate： Tian Heming Supervisor： Prof. Xu Wenfu Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Mechatronics Engineering Affiliation： Shenzhen Graduate School Date of Defense： December, 2014 Degree Conferring Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - I - 摘 要 随着人力成本的提升，我国大部分制造型企业面临着发展的瓶颈，工业 机器人作为“制造业皇冠顶端的明珠” ，正迎来产业发展的黄金时期。中国已 成为工业机器人需求最大的市场，但是机器人的控制器、驱动器及减速器等 核心部件基本被国外垄断，严重制约了我国工业机器人的发展。核心部件国 产化是该行业发展的关键所在。本文针对应用最广泛的六轴串联关节型机器 人，开发一套开放式的控制系统，并开展实验研究。 分析典型工业机器人对控制系统的功能和性能要求，设计一种具有开放 性、参数可配置、适用于不同负载的控制系统总体方案。针对市场上的主流 六轴工业机器人，调研了不同尺寸、载荷、精度、应用场合等，分析了各种 机器人的构型特征及对控制系统的需求。基于此，设计了控制系统的总体架 构及系统组成，以及人机协同子系统和运动控制系统的详细方案。 基于所设计的总体方案，建立了典型六轴工业机器人的运动学与动力学 模型，开发了开放式、参数可配置的轨迹规划与重力补偿算法。推导了机器 人的运动学正逆解和动力学计算方程，利用 C+语言编写了关节空间、笛卡 尔空间轨迹规划算法，以及用于前馈补偿的重力项计算算法，并在 UMAC 控 制器上实现了上述算法，满足实时性控制的要求。 为方便操作者与机器人进行交互，开发了基于 PC 机的人机交互系统。 该系统采用 MFC 进行编程，实现对工业机器人进行参数配置、状态监控、 示教和指令生成等功能，还提供机器人作业过程的 3D 实时动画仿真，形象 直观。机器人的 3D 模型采用 OpenGL 开发，嵌入到 Visual C 环境中，可由 规划数据驱动，运算效率高。 完成上述工作后，进行了工业机器人的开放式控制系统集成和调试，并 在实际工业机器人上进行了实验。经过参数的设置和调节，进行了示教、示 教再现及重力前馈补偿实验，结果表明了所开发的控制系统实现了功能和性 能指标的要求，通用性强。对于不同结构参数、不同负载能力的机器人，只 需要在人机交互子系统上进行 D-H 参数、动力学参数的配置即可实现控制目 标。 关键词：工业机器人；开放；控制系统；UMAC 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -II- Abstract With the manpower costing up, most of manufactural enterprises are facing the bottleneck of development. So the industrial robot, as the key part of manufacturing industry, is going to a gold time to develop. Our country has been the largest market for industrial robot already, but the controller, driver, reducer and other core components of the robot mainly monopolized by foreign, which is a huge barrier for the development of this industry. So localization of core components is the key and we determine to develop a set of control system with open architecture for 6-Dof serial robot, which is mostly widely used kind of industrial robot, and then conduct experiments on it. After the functional and performance requirements are analyzed comprehensively, the overall scheme, which is open, parameter configurable, suitable for different robot load, is designed for control system. Various 6-Dof serial robots for sales in market are investigated on inspect of size, load, accuracy requirements, and applications. The features of architecture and the requirements for control are also analyzed. Based on above analysis, we design the framework and its compositions, as well as man-machine cooperative software and subsystem plan in detail for the control system. Based on the design of the overall scheme, the kinematics and dynamics models are established for the typical 6-Dof industrial robot, and the open, parameter configurable algorithms for trajectory planning and gravity compensation are also developed. The forward and inverse kinematics solution and dynamics equations are derived. The joint space and Cartesian space trajectory planning algorithm, as well as the gravity term calculation algorithm for feed forward compensation are programmed with C+, and realized on UAMC to meet the real-time requirement. To operate the robot conveniently, the cooperative software is developed based on PC. By using the MFC, the software is developed to realize many functions, including parameter configuration, status monitoring, teaching, and command generation. Also the 3D model for robot is finished based on OpenGL to achieve the simulation of operating process . The model can be driven by planning data with high efficiency. After the above work, we carry out the integration and commissioning of the industrial robot control system and conduct experiments on an actual robot. The many testes have been done including teaching and playback, feed forward compensation of gravity. The results show that the control system can realize the function with strong currency. For robot with different structural parameters and 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -III- load capacity, it needs only setting DH and dynamic parameters on the cooperative software to achieve the control objectives. Keywords: industry robot, open architecture, control system, UMAC 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -IV- 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题来源 . 1 1.2 研究的目的和意义 . 1 1.3 国内外研究现状 . 3 1.3.1 国内外现状 . 3 1.3.2 国内外产品及趋势分析 . 4 1.4 本课题主要研究内容 . 6 第 2 章 开放式控制系统总体方案设计 . 8 2.1 引言 . 8 2.2 需求分析 . 8 2.2.1 机械臂应用情况. 8 2.2.2 主流控制器比较. 9 2.2.3 功能要求 .11 2.3 系统组成 . 11 2.4 子系统方案 . 13 2.4.1 人机协同系统 . 13 2.4.2 运动控制卡选型. 14 2.4.3 适配的电机类型. 14 2.5 本章小结 . 15 第 3 章 可配置的轨迹规划与动力学控制算法 . 16 3.1 引言 . 16 3.2 正逆运动学求解算法实现 . 16 3.2.1 建立模型 . 16 3.2.2 求解运动学正解. 19 3.2.3 求解运动学逆解. 19 3.3 动力学补偿算法 . 21 3.3.1 重力方程推导 . 22 3.3.2 前馈补偿算法 . 23 3.4 可配置的轨迹规划算法 . 24 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -V- 3.4.1 末端齐次矩阵与笛卡尔坐标相互转换 . 24 3.4.2 笛卡尔空间圆弧插补 . 26 3.4.3 笛卡尔空间直线插补 . 30 3.4.4 关节空间规划 . 31 3.5 本章小结 . 32 第 4 章 人机协同子系统开发 . 33 4.1 引言 . 33 4.2 子系统组成及功能 . 33 4.2.1 子系统组成 . 33 4.2.2 功能简介 . 34 4.3 调用通信驱动程序 . 36 4.4 基础功能 . 36 4.4.1 位置反馈 . 36 4.4.2 Jog 运动 . 37 4.4.3 设定零点 . 38 4.4.4 关节参数设定 . 38 4.4.5 机械臂参数设定. 38 4.5 示教功能 . 38 4.6 仿真功能 . 42 4.7 本章小结 . 43 第五章 开放式控制系统的集成与实验 . 44 5.1 引言 . 44 5.2 电气接线及软件配置 . 44 5.2.1 控制系统及机械臂 . 44 5.2.2 电气接线 . 45 5.2.3 软件配置 . 47 5.3 电机 PID 调节 . 49 5.4 示教实验 . 51 5.4.1 示教 . 51 5.4.2 示教再现 . 53 5.4.3 仿真功能 . 53 5.5 重力补偿实验 . 54 5.6 本章小结 . 57 结 论 . 58 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -VI- 参考文献 . 60 哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 . 63 致 谢 . 64 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -1- 第 1 章 绪论 1.1 课题来源 课题来源于深圳市先进智能技术研究所的六轴串联机器人开放式控制系 统的研发项目。深圳市先进智能技术研究所根据自身项目经验和资源，制定 出自主研发开放式控制系统的计划，目的是研制出满足各种六轴串联机器人 需求的控制系统。这些机械臂可以具有不同的外形、尺寸和重量，其操作负 载的范围涵盖了目前大多数工业机器人的负载能力。 1.2 研究的目的和意义 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是集 机械、电子、传感器和计算机等技术为一体的自动化装备。工业机器人的应 用遍布于汽车生产装配、电子电气制造、仪器仪表检测、艺术雕刻等行业， 而且随着机器人的快速发展，应用范围也会极大地扩展1。 工业机器人在国外经过几十年的发展，技术非常成熟，而且应用范围与 数量也非常广泛和巨大，已经成为了工业自动化领域的标准装备。在世界发 达地区，已经出现了有行业影响力的大企业，例如瑞典 ABB 电气，德国库 卡，日本的安川、法兰克等，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。 我国于 20 世纪 70 年代开始研制工业机器人，经过“七五”攻关、 “九五”攻 关和“863”计划的支持已经取得了较大的进步2，一批具有自主知识产权的 焊接、喷涂、搬运、装配、喷漆等种类的机器人产品相继问世，也涌现了一 批比较具有竞争力的企业，如沈阳新松、南京埃斯顿、芜湖埃夫特及上海新 时达等，还出现一批专注机器人核心配件的企业，如做减速器的秦川机床、 苏州绿的，有伺服技术的汇川等。在国内，工业机器人产业属于刚刚起步的 阶段，但是增长速率非常快，各地纷纷建立机器人产业园，各大上市公司也 纷纷工业机器人领域。 国内工业机器人总体水平与国外相比有非常大的差距。 首先，国内机械加工水平落后，致使机器人相关的机械零件加工和装配精度 不高； 齐次， 与工业机器人相关的核心部件基本被国外垄断， 特别是控制器、 交流伺服电机、谐波减速器等核心部件大部分依赖进口，国产部件功能和性 能上与之相比有较大差距； 最后， 机器人整机市场国内企业也难与外企竞争， 世界工业机器人行业四大巨头 ABB、 安川、 法兰克、 库卡都纷纷在中国布局， 建立子公司， 抢占市场。 加上其他国外品牌， 在国内市场占有率 90%以上3。 随着人力成本的逐渐上升和机器人价格逐渐下降，近两年工业机器人需 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -2- 求量快速增长。世界工业机器人市场前景普遍被看好。根据 IFR 统计，2011 年是工业机器人产业最蓬勃发展的一年，全球市场同比增长 37%。其中，中 国市场的增幅最大，销售量达 22577 台，较 2010 年增长 50.7%。数据还表 明，中国有望于 2014 年成为世界最大的机器人市场4。 通过市场调研发现，在所有工业机器人类型中，六轴串联机器人应用范 围最广、产品线最丰富5。表 1-1 列出几种典型的机械臂产品。通过下表可 以看出，六轴串联机器人应用范围很广，承载能力几公斤到上百公斤，机械 臂的尺寸也大小不一，主要应用场合由简单搬运重物到控制比较复杂的弧焊 和测量等。对比同一家公司的产品发现，侧重弧焊或测量的机械臂要比侧重 搬运或点焊机械臂重复定位精度高一些。同时，不同应用场合的机器人要求 的末端工具运动规划也不同，包括点位控制、直线圆弧或者其他类型的运动 规划6-8。另外一方面，机器人的工作负载由几公斤到几百公斤不等，同样的 规划算法，但由于不用的负载对轨迹精度和定位精度有较大的影响9，负载 越重，精度越差，甚至发生末端的明显的抖动10。为克服这种问题，控制器 系统最好支持动力学前馈控制，以提高轨迹和定位精度，减少重载对于目的 端精度的影响11-13。不同类型的机械臂对控制器的要求不尽相同，各家公司 的解决方法是开发专用的控制器适用于自己的机械臂类型， 出售机械臂整机， 并不单独开发控制器。 表 1-1 典型工业机器人参数 型号 公司 承载能 力（kg） 到达 半径 （m） 重复定位 精度 （mm） 应用场合 自重（kg） IRB 7600-500 ABB 500 2.55 0.08-0.09 重物搬运 2400-2450 IRB4600-60/2. 05 ABB 60 2.05 0.05-0.06 切削、点胶、 焊接 412-435 IRB 1410 ABB 5 1.44 0.05 弧焊 225 R-2000iB/250 F 法兰克 250 2.66 0.3 搬运、组装 1270 R-1000iA/80F 法兰克 80 2.23 0.2 搬运、点焊 620 Paint Mate 200iA 法兰克 6 0.704 0.2 喷涂、涂装 35 KR 500-3 库卡 500 2.825 0.08 搬运、装卸、 点焊 2375 KR 60 HA 库卡 60 2.033 0.05 激光焊接、 零部件测量 665 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -3- 表 1-1（续表） 型号 公司 承载能 力（kg） 到达 半径 （m） 重复定位 精度 （mm） 应用场合 自重（kg） KR 16 L6-2 KS 库卡 6 2.101 0.05 焊接、钎焊 245 SR210B 新松 210 2.658 0.3 点焊 1400 SR80A 新松 80 2.05 0.25 喷涂、打磨、 铸造 760 SR6C 新松 6 1.5225 0.06 焊接 150 面对世界范围内工业机器人需求快速增长的大趋势，尤其是在国内工业 机器人需求强劲，但国产机器人整机及核心部件缺乏品牌和质量的竞争力的 情况下，深圳市先进智能技术研究所规划出自主研制工业机器人控制系统的 计划，以适应时代发展的要求。未来工业机器人发展的一个重要趋势就是结 构的模块化和可重构化，并提高系统在高速重载的情况下的动态跟随精度14， 待开发的控制系统将会适应此种要求15。本课题重点研究串联式六轴工业机 器人的通用的运动学解法和高精度的动力学控制方法，开发出一款适用于不 同机械臂尺寸，不同的机机器人应用场合的高精度运动控制器系统。 1.3 国内外研究现状 1.3.1 国内外现状 在国外， 特别是在日本、 美国和欧洲， 由于其工业机器人产业起步较早， 并且较为成熟，所以工业机器人控制器的研制起步也早，产品种类多，性能 和功能方面也领先于国内。国外各个大型工业机器人企业基本上都有自己独 自研发的控制器，如 ABB、库卡等。但是这些公司的控制器基本都供给到自 身公司的工业机器人产品线上，不提供给国内自己发展机器人的控制器，独 立销售的控制器产品数量极少，不开放，适用性差，非常不利于国内机器人 产业发展。另外有一些公司是运动控制系统的提供商，如 KEBA、SANYO 等。这些公司将运动控制和机器人控制结合起来，提供通用性较强的工业机 器人控制器。控制器内部将机器人运动学等控制算法开发并封装好，用户使 用时只需根据自身机器人的几何尺寸配置一下即可以直接进行示教，免去了 机器人运动控制系统的开发。但是，使用起来有严重的弊端，当用户开发机 器人扩展功能时，如抓手工具的控制等，用户很难将自己开发的功能融合到 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -4- 控制器系统本身，必须依靠外部通讯，但通讯速度非常慢16。 在国内，工业机器人运动控制器的研制开发方对落后，1999 年固高科技 有限公司在深圳成立，是国内第一家专业开发、生产工业机器人控制器产品 的公司。 固高公司相继开发出 GO、 GT、 GE、 G H 和 GU 系列运动控制器， 涵盖点位控制、连续轨迹控制和同步运动控制三中运动控制方式，目前比较 受市场认可。众为星也是国内优秀的运动控制方案提供商。其公司运动控制 产品主要是基于 PCI 或 PC104 总线的多轴运动卡， 用户用来做工业机器人控 制需要做大量的二次开发。 其产品线上也有嵌入式运动控制器， 但是种类少， 应用场合窄，在国内还没有太多市场份额。国内其他公司如新松、广州数控 和华中数控， 其自主研发的运动控制器多用于自己公司的工业机器人整机上， 基本不推出控制器产品。总体来说，机器人控制器市场国外比较成熟，占产 品市场的绝大部分份额，而国产控制器有已经有很大的进步，但是产品水平 与国外相比有很大差距，还不足以与国外竞争和抗衡。 1.3.2 国内外产品及趋势分析 1.3.2.1 产品分析 如图 1-1 所示是 SANYO 运动控制器 CP240， 它是款基于 EtherCAT 的总 线型嵌入式控制器，以 Ethernet 与 PC 进行通讯，并支持 CAN、IO 和 RS485 等通讯模块以便与其他系统信息交换17。内置 PLC 控制、运动控制、机器人 控制功能， 支持单轴到九轴的运动控制， 有各种机构的机器人用运动学例行。 使用者使用时，只需在 PC 端写好 PLC 主程序，根据配置好机器人类型和尺 寸参数即可。此款运动控制器的优点是支持多种类型机器人控制，不需要用 户开发机器人运动和控制算法，方便快捷。缺点是系统不开放18,19，当用户 需要扩展机器人功能时，如末端抓手工具控制、外部传感器检测等功能，很 难将这些控制融进机器人运动控制系统中，用户必须做出相应的独立控制系 统，然后在与控制器通信，但通信速度很慢。另外，此款产品不支持动力学 控制，动力学性能完全靠驱动器 PID 参数调节，使机器人动力学特性差。 图 1-1 CP240 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -5- 美国 Delta Tau 公司生产的 UMAC，如图 1-2 所示，是目前世界上非常先 进、功能非常强的运动控制器。该控制器在国外广泛应用于工业机器人、 数 控机床、 坐标测量机等各类自动化设备中。UMAC 控制器实际上是一台嵌 入式计算机，是以 Turbo PMAC2 为控制卡核心，在 DSP 基础上开发而成。 DSP 的强大的运算能力，能够满足实时性要求20,21。UMAC 是一款开放的控 制系统，当用做机器人控制时，用户需要自己写入运动学正逆解。控制算法 中支持典型的控制算法， 也支持用户自定义的控制算法。 输出方式有脉冲量、 模拟量和 PWM 波，支持位置控制、速度控制和转矩控制。支持多种编码器 输入，并且适用市面上主流的交流伺服电机。UMAC 总体来说是一款功能非 常强大的开发式的多轴运动控制器， 是支持高速高精度运动控制的产品22,23 。 图 1-2 UMAC 控制器 GH-800-PV-PCI 是固高公司的已经在市场出售的控制器之一，如图 1-3 所示。 该产品是以 PCI 总线的方式， 可以同时控制最大 8 个伺服或者电机24。 GH-800-PV-PCI 可以对电机以开环或者闭环的方式控制，提供了 T 型曲线、 S 型曲线、JOG、PT、PVT 和点位运动的规划功能，支持 8 轴联动的连续轨 迹规划功能，包括直线、圆弧、螺旋线、自由曲线等插补规划功能25。使用 时需要用户将其插到工控机上，并用相应的轴接口板将它与各轴电机相连。 此产品的缺点在于，它不是一款专门针对工业机器人的控制器，用户用来进 行工业机器人运动控制时需要进行大量的二次开发，对使用者的专业素养要 求很高，并且不支持转矩模式控制，不能进行动力学控制26。 图 1-3 固高 GH-800-PV-PCI 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -6- 1.3.2.2 产品总结 通过以比较可知，SANYO 公司的 CP240 是一款已经开发好的控制器， 用户起来方便快捷，但是由于其机器人运动控制算法已经封装好了，用户很 难改变其控制系统，功能扩展性不强，且不支持转矩模式，进而不能做动力 学控制；Delta Tau 的 UMAC 是开发型的运动控制系统，用户可以方便地进 行二次开发，而且支持转矩模式，可以做动力学控制，但是使用者要进行工 作量很大的二次开发，其中有好多工作如机器人运动学正逆解等都是重复性 劳动， 这样会使开发效率降低， 项目开发周期变长， 而且稳定性也很难保证； 固高科技的 GH-800-PV-PCI 控制器，用户同样需要大量的二次开发，而且它 只能脉冲量输出，不能进行转矩控制。但是此产品属于国内产品，价格上有 绝对的优势。 1.3.2.3 趋势分析 开发出专门应用到六轴串联工业机器人上且构架开放的控制器系统有很 现实的意义。首先，六轴串联机器人应用范围最广、产品线最丰富，而且我 国机器人市场规模巨大， 但是比较好的控制器系统基本掌握在国外企业手中， 机器人的最大的价值在于将其应用到系统集成，而没有掌握控制器技术会造 成巨大的应用障碍，进也不会占领市场份额27,28；齐次，机器人的控制系统 开发任务中，有许多通用性的开发任务，如运动学动力正解、轨迹规划、仿 真等，这些任务应该集中精力开发完成，当具体应用时直接调用即可，这样 就避免了工程人员对共性问题的大量的重复性的二次开发工作，且稳定性也 会有保证29,30。最后，工业机器人的控制器系统的构架要开放，这样在做机 器人的系统集成时，面对出现的具体问题，如要添加独特的传感器、视觉等 功能，可以比较方便的进行开发，以实现更加优秀的系统集成31,32。 1.4 本课题主要研究内容 本课题的研究目的是针对六轴串联关节型机器人，开发出一套开发式的 运动控制系统，主要研究内容包括以下方面。 （1）对主流工业机器人进行调研，分析其对控制系统的要求，提出控制 系统的总体方案。针对市场上的六轴工业机器人，根据不同尺寸、载荷、精 度、应用场合等，分析各种机器人的构型特征及对对控制系统的需求。基于 调研和分析的结果，设计的总体方案，包括系统组成、软硬件框架等； （2）根据总体方案设计结构，开发开放性、参数可配置的六轴串联型机 器人的轨迹规划与动力学控制算法。推导机器人的运动学正逆解和动力学计 算方程，利用 C+语言编写了关节空间、笛卡尔空间轨迹规划算法，以及用 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -7- 于前馈补偿的重力项计算算法，并在 UMAC 控制器上实现上述算法； （3） 开发基于 PC 机的人机交互系统， 实现对工业机器人进行参数配置、 状态监控、示教、指令生成及 3D 动画仿真等功能。采用 Visual C 和 OpenGL 相结合，提供人与机器人交互的窗口和平台，并对作业过程进行实时动画仿 真。机器人的 3D 模型采用 OpenGL 开发，嵌入到 Visual C 环境中，可由规 划数据或实时反馈数据驱动； （4）进行工业机器人开放式控制系统的集成和调试，并在实际工业机器 人上进行了实验验证。选择典型的工业机器人，进行示教、示教再现及重力 前馈补偿等实验，验证对于不同结构参数、不同负载能力的机器人，只需要 在人机交互子系统上进行 D-H 参数、动力学参数的配置即可实现控制目标。 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -8- 第 2 章 开放式控制系统总体方案设计 2.1 引言 六轴串联型机器人构型相同，但是尺寸和载荷情况各异，完成的工作任 务也不尽相同。另外市面主流控制器或是没有开发过的多轴控制卡，需要大 量重复开发工作，或是以开发好的控制器，但是系统十分封闭，开发受限。 针对以上情况，我们进行开放式控制系统的开发。本章通过总结机械臂的应 用情况，分析需求，并借鉴主流控制器功能，设计出控制系统的总体方案。 2.2 需求分析 2.2.1 机械臂应用情况 在工业机器人家族中，六轴串联机器人是应用范围最广、产品线最丰富 的。其分类方法很多，按照用途可分为下面几种。 （1）搬运码垛机械臂。这种机械臂用途很广，一般只需点位控制，即被 搬运物品无严格的运动轨迹要求，只要求定位准确，此类机械臂多用于生产 线上用的上下料，工件的码垛与拆垛，或与注塑机配套使用。 （2）喷涂机械臂。这种机械臂多用于喷漆或点胶生产线上，要求重复位 姿精度和轨迹精度要求一般。由于漆雾易燃，一般采用液压驱动或交流伺服 电机驱动。 （3）焊接机械臂。这是目前使用最多的一类机械臂，它又可分为点焊和 弧焊两类，焊接机器臂对位姿的重定位精度和轨迹精度要求较高。 （4）装配机械臂。这类机器臂要求有较高的位姿精度，且手腕要具有较 大的柔性。目前大多用于机电产品的装配作业。 （5）专门用途的机械。如医用护理机械臂、航天用机械臂、探海用机械 臂以及排险作业机械臂以及测量等。 由第 1 章表 1-1 可以看出，机械臂的负载由 6kg 到 500kg 不等，由此大 致可以分为轻负荷、中负荷、高负荷及重载机械臂。与此同时，尽管机械臂 的构型一致，但其的尺寸不尽相同。 控制系统是机械臂控制的核心，以上对机械臂分析可知，机械臂的控制 系统需要有点位