工业机器人的技术指标

1、所处位置玄:课前回顾i课前回顾/工业机器人的系统由哪几部 分组成？/工业机器人的驱动方式， 常见的有哪几种？it玄章节目录2.1工业机器人的系统组成2.1.1操作机2丄2控制器2.1.3示教器2.2工业机器人的技术指标课堂认知2.3工业机器人的运动控制2.3.1机器人运动学问题 232机器人的点位运动02.3.3机器人的位置控制.yj 訂所处位置i学习目标熟悉工业机器人的常 见技术指标返回目录a能够掌握工业机器人 的技术指标的含义a能够正确识别工业机 器人的点位运动和连 续路径运动專2. 2工业机器人的技术指标机器人的技术指标反映机器人的课 堂 认 知一般都有：自由度工作空间适用范围和工作性能

2、。相关术语及性能指标一.关节(joint):即运动副，允许机器人手臂各零件之 间发生相对运动的机构。 ®血华数机器人二.连杆(link):机器人手臂上被相邻两关节分开的部分。三、刚度(stiffness):机身或臂部在外力作用下抵抗变形 的能力。它是用外力和在外力作用方向上的变形量(位移) 之比来度量。- ii一 _是不是自由度 越多越好呢？机器人的自由度越多， 就越能接近人手的动作 机能，通用性就越好； 但是自由度越多，结构 越复杂，对机器人的整 体要求就越高，这是机 器人设计中的一个矛盾。2、额定负载 也称持重。正常操作条件下，作用 于机器人手腕末端，不会使机器人性能降低的最 夫

3、载荷。目前，使用的工业机器人负载范围可从05炮直实际位賈!给定垃羞至 800kg o 3、工作精度if7/反饲尺分矫率目前,工业机器人的重复精度可达土 0.01- ±0.5mm o依据作业任务和末端持重不同，机器人 重复精度亦不同。工业机器人典型行业应用的工作精度作业任务额定负载（kg ）重复定位精度（mm）搬运5200± 0.2± 0.5码垛50-800± 0.5点焊50350± 02± 0.3弧焊320土 0.08- 土喷涂5200j± 02± 0.5装配25土 002 ±610土 0.06土10 2

4、0土 0.06土4、工作空间也称工作范围、工作行程。工业机器人执行任务时， 其手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端操作器） 所能掠过的空间，一般不包括末端操作器本身所能到达 的区域。目前，单体工业机器人本体的工作范围可达3.5 m左右。a）垂直串联多关节机器人motoman mh3fu-ajos i呗、.b）水平串联多关节机器人motoman mpp3s/s-ams |%nt icdtaxk /i1i0sao1c）并联多关节机器人motoman mys650l不同木体结构yaskawa机器人匸作范围5、工作速度机器人在工作载荷条 件下、匀速运动过程中，机械接口中 心或工具中心点在单位时间内

5、所移动的距离或转动的角度机器人的运动速度是指单关节速度；最大工作速度通常指机器人手腕中心的最大速度。这在生产中是影响生产效率的重要指标。* * *2.3工业机器人的运动控制所处位置2.3.1机器人运动学问题rr堂认知工业机器人操作机可看作是一个开链式多连杆 机构，始端连杆就是机器人的基座，末端连杆与 工具相连，相邻连杆之间用一个关节（轴）连接 在一起。对于一个6自由度工业机器人，它由6个 连杆和6个关节（轴）组成。编号时，基座称为连 杆0,不包含在这6个连杆内，连杆1与基座由关 节1相连，连杆2通过关节2与连杆1相连，依此 类推。返回目录返回目录返回目录a）实物图连杆6连杆5连杆4连杆3连杆1

6、b）机构简图返回目录工业机器人操作机返回目录2.3.1机器人运动学问题i课堂认知（1）运动学正冋题 对给定的机器人操作机, 对于参考坐标系的位姿， where 问题）。己知各关节角矢量，求末玄而执行器相 称之为正向运动学（运动学正解或机器人示教 时，机器人 控制器即逐 点进行运动 学正解运算。z a运动学疋问题（示塑返回目录（2）运动学逆问题对给定的机器人操作机，已知末端执行器在参考坐标系中 的初始位姿和目标（期望）位姿，求各关节角矢量，称之 为逆向运动学（运动学逆解或how问题）。how do i put my hand here?机器人再现时， 机器人控制器即 逐点进行运动学 逆解运算，并

7、将 矢量分解到操作 机各关节。2.3.2机器人的点位运动和连续路径运动(1) 点位运动(point to point, ptp ) ptp运动只关心机器人末 i端执行器运动的起点和目标点位姿，不关心这两点之间的运动轨迹。课 堂 认 知工业机器人ptp运动和cp运动亠 ilsfibfinbiifiilifemmiibiambiihiiti adhfimbmiiifeitiriiiiami(2) 连续路径运动(continuous path, cp ) cp运动不仅关心机 器人末端执行器达到目标点的精度，而且必须保证机器人能沿 所期望的轨迹在一定精度范围内重复运动。232机器人的点位运动和连续路径

8、运动所处位置i课堂认知机器人cp运动的实现是以点到点运动为基础,通过在相邻两点之间采用满足精度要求的直线或 圆弧轨迹插补运算即可实现轨迹的连续化。机器人再现时主控制器（上位机从）存储器中逐点取 出各示教点空间位姿坐标值，通过对其进行直线 或圆弧或插补运算，生成相应路径规划，然后把各插补点的位姿坐标值通过运动学逆解运算转换成关节角度值，分送机器人各关节或关节控制器 （下位机）。轨迹 示教点位姿工业机器人的连续路径运动听处位置2.3.3机器人的位置控制实现机器人的位置控制是工业机器人的基本控制任务。 关节控制器（下位机）是执行计算机，负责伺服电机的闭环 控制及实现所有关节的动作协调。位置调节器速度

9、调节器转矩调节器功率放大关节控制器.一 r, r 厂.+令丁电流反馈期望¥7光电码盘位置反馈速度反馈所处位置i扩展与提高机器人的核心技术是运动控制技术，目前工业机器人采用 的电气驱动主要有步进电动机和伺服电动机两类。1步连电动机系统步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环 控制精密驱动元彳牛，分为反应式弟进电机*永磁式步建电 机和混合式步进电机三种，其中混合式步进电机的应用最为 广泛，是一种精度高、控制简单、成本低廉的驱动方案。:*匕迓一一二y匡么-9 .上产“伺服电机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收 到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出，可分为 直流和交

10、流伺服电机两大类。特点：当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增 加而匀速下降。优点：无电刷和换向器，工作可靠，对维护和保养要求低; 定子绕组散热比较方便； 惯量小，易于提高系统的快速性； 适应于高速大力矩工作状态；一何一服电机与何服驱动器 同功率下有较小的体积和重量。所处位置代本章小结i本章小结工业机器人的机械结构部分称为操作机。通常用自由度、 工作空间、额定负载、定位精度、重复定位精度和最大工作速 度等技术指标来表征工业机器人操作机的性能。工业机器人通常由操作机、控制器和示教器三部分组成。操 作机是机器人赖以完成各种作业的主体部分，一般由机械臂、驱 动-传动装置以及内部传感器等组成。控

11、制器是完成机器人控制 功能的结构实现，一般由控制计算机和伺服控制器组成。示教器 是机器人的人机交互接口，主要由显示屏和按键组成。工业机器人的运动控制是指工业机器人的末端执行器从 一点移动到另一点的过程中，常采用点位(ptp)控制和连 续路径(cp )控制两种方式。所处位置(1) 通常作为机器人的技术指标，反映了机器人动作的灵活性，w用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。(2) 工业机器人主要由、和组成。下图中1表i思考练习题2图示 ；2表示； 3表示和4表示(3) 工业机器人的运动控制主要是实现和两种。当机器人进行运动控制时，末端执行器既要保证运动的起点和目标点位姿，而且必须保证机器人能

12、沿所期望的轨迹在一定精度范围内运动。(4) 对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相对于参 考坐标系的位姿，称之为运动学。2、选择旳处位置(1) 操作机是工业机器人的机械主体，是用于完成各种作业的执行机构。它主 要哪几部分组成？()机械臂；驱动装置；传动单元；内部传感器a.b.c.d.i田心考纷习(2) 示教器也称示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成，可由 操作者手持移动。它是机器人的人机交互接口，试问以下哪些机器人操作可通 过示教器来完成？()。点动机器人；编写、测试和运行机器人程序；设定机器人参数；查 阅机器人状态a.b.c.d.3、判断(1) 机器人手臂是连接机身和手腕的部分。它是执行结构中的主要运动部件，主 要用于改变手腕和末端执行器的空间位置，满足机器人的作业空间，并将各种载 荷传递到机座。()(2) 除个别运动精度不高、重负载或有防爆要求的机器人采用液压、气压驱动外, 工业机器人冃前