第5章_工业机器人+(1).ppt

第5章工业机器人,5.5.1工业机器人概述,5.5.1工业机器人的定义及特点文章资源：工业机器人“机器人”一词出自捷克文，意为劳役或苦工。1920年，捷克斯洛伐克小说家、剧作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧罗素姆万能机器人中第一次使用了机器人一词，此后该词被欧洲各国语言所吸收而成为专有名词。,变形金刚迷乱,终结者,机器人是机器进化过程的产物，是工业以及非产业界重要生产和服务设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。工业机器人（IndustrialRobot）是在工业应用的机器人。由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程的机电一体化自动化生产设备。,1987年国际标准化组织(ISO)的定义:工业机器人是一种具有自动操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。我国GB/T126431997的定义：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。,通俗的理解：机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和智能，它以传统的（自动机或自动系统）的区别在于有更大的机动性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。人类研究机器人的最终目的：为创造一种能综合人的所有动作和智能特征，延伸人的活动范围，使其具有通用性、柔性和灵活性的自动控制机械。,机器人技术是一种综合性技术,控制工程计算机科学人工智能机构学其它学科,工业机器人(通用及专用)一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造，某些家电产品(电视机、电冰箱、洗衣机)、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配，以及物流系统的搬运、包装、堆垛等作业的机器人。,机器人(a)搬运机器人；(b)喷涂机器人；(c)焊接机器人,工业机器人的特点,可编程。是柔性制造系统的一部分拟人化。动作、生物传感器通用性。可执行不同的作业任务机电一体化。人工智能,5.1.2工业机器人的发展状况,第一代机器人：1962年美国UNINATION公司出售的第一台数控机械手。具有记忆存储功能的示教再现式机器人；第二代机器人：20世纪70年代，出现了配备有感觉传感器的机器人；主要特征:带有传感系统，可以离线编程。机器人具有视觉、触觉等功能，可以完成最精密的元件检测、装配、物料的装卸等。第三代机器人：20世纪80年代开始研制，不仅具有感知功能和简单的自适应功能，而且还具有灵活的思维功能和自冶能力。,工业机器人的发展方向,提高运动速度和动作精度，减轻重量和减少占用空间；研发新型机器人结构：微型机器人；多关节、多自由度；行走机构自适应能力：感官传感器（触觉、视觉和测距），专家系统机器人仿真技术和离线编程,5.1.3机器人的分类,按系统功能分,换刀机械手,记忆功能,感官功能,5.5.2机器人的分类,按驱动方式分,5.5.2机器人的分类,按结构形式分类,P159,按使用行业、用途分工业机器人锻压、焊接、喷涂、装卸、装配、检测采掘机器人：海洋探矿军事用途机器人服务机器人：医疗机器人、家用、教学机器人,5.1.4工业机器人的组成,三大部分：机械部分、传感部分和控制部分,P160,5.2工业机器人的机械结构,5.2.1工业机器人的臂部结构大臂：回转、升降或摆动小臂：伸缩运动1.手臂直线运动机构气缸、齿轮齿条、丝杠螺母、连杆2.手臂回转运动机构叶片式回转缸、齿轮传动机、链传动、活塞缸,5.1.2工业机器人的腕部结构,对空间三个坐标轴的转动，即翻转（R）、俯仰（P）和偏转（Y）。翻转（R）：拧水阀俯仰（P）：钉钉子偏转（Y）：扇扇子单自由度手腕二自由度手腕三自由度手腕,5.1.3工业机器人的手部结构,末端执行器：夹持式、勾托式、吸附式、拟手指式,5.2.4工业机器人的基本参数和性能特征-影响机器人的工作效率和可靠性,1.运动自由度定义:所谓机器人的运动自由度是指确定一个机器人操作机位置时所需的独立运动参数的数目,它是表示机器人动作灵活度的参数。自由度越多，机器人可以完成的动作越复杂，通用性越强，应用范围也越广，但相应带来的技术难度也越大。一般情况下，通用机器人有36个自由度。,2.工作空间,指机器人运用手爪进行工作的空间范围。机器人的工作空间取决于机器人的结构形式和每个关节的运动范围。工作空间是选用机器人时应考虑的一个重要参数。,3.承载能力,微型机器人：提重在10以下；小型机器人：提重为1050；中型机器人：提重为50300；大型机器人：提重为300500；重型机器人：提重为500以下。,4.运动速度,运动速度影响机器人的运动周期和工作效率,他与机器人所提取的重力和位置都有密切的关系。国内外通用机器有的最大直线运动速度大多在1000mm/s以内，最大回转运动速度一般不超过120/s。,5.位置精度,位置精度是衡量机器人工作质量的又一项重要指标位置精度的高低取决于位置控制方式以及机器人运动部件本身的精度和刚度，此外还与提取重量和运动速度等因素有密切的关系。典型工业机器人的定位精度一般在.025mm的范围内。,5.3机器人的控制与驱动,工业机器人控制系统的特点注重本体与操作对象的关系由计算机实现多伺服系统的协调非线性模型，要求位置闭环、速度和加速度闭环机构运动学，复杂的坐标变化最优控制求解示教再现,机器人控制系统从基本工作原理和系统结构可分为:,控制系统的控制方式点位控制方式（PTP）指标：定位精度和时间连续轨迹控制方式（CP）要求：按照示教的轨迹和速度运动力/力矩控制方式智能控制方式,5.3.2工业机器人的驱动,1.驱动方法液压驱动气压驱动电动驱动2.驱动机构直线驱动机构：齿轮、丝杠、液压、气压旋转驱动结构齿轮链、同步带、谐波齿轮,5.4工业机器人的编程语言,程序描述语言AL语言AML语言MCL语言SERF语言SIGLA语言,5.5机器人的应用,恶劣工作环境及危险工作核工厂、军事领域特殊作业场合和极限作业火山探险、海底采矿自动化生产领域上下料、点焊和喷漆,焊接机器人喷漆机器人搬运机器人装配机器人,六自由度机器人ERCRUP20RALL(日本),在FMS的应用,在汽车上的应用,在输送系统,2007年11月29日日本东京国际。展出服务业机器人、工业用机器人和相关的