先进制造技术、工业机器人(复习题)
工业机器人的基本概念
工业机器人(Industrial Robot)是在工业生产屮应用的机器人,是一种可重复编程的、多功能的、多H由度的自动控制操作机。
其中,操作机是指机器人赖以完成作业的机械实体, 是具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。
工业机器人是--种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置;由计算机进行控制,是无人参与的自主自动化控制系统;它是可编程、具有柔性的自动化系统, 可以允许进行人机联系。
因此,工业机器人可以理解为:是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置,它可把任一物体或工具按空间位置的时变要求进行移动,从而完成某一工业生产的作业要求。
工业机器人的组成
现代工业机器人一般市机械系统(执行机构)、控制系统、驱动系统、智能系统四大部分组成
工业机器人的特点
工业机器人是机电一体化的工业生产用H动化装置,它是为工业大生产而设计的,为了适应各种不同的生产应用,其形状多种多样,但与人的外形相差茯远,它具有如下特点:
1、能高强度地、持久地在各种生产和工作环境屮从事单调重复的劳动,使人类从繁重体力劳动屮解放岀来。
2、对工作环境有很强适应能力,能代替人在有害场所从事危险工作。
3、具有很广泛的通用性,比一般白动化设备有较广的使用场合,既能满足大批量生产的需要,又能满足产品灵活多变的中、小批量的生产作业。
4、具有独特的柔性,它可以通过软件调整等手段加T多种零件,可以灵活、迅速实现多品种、小批量的生产。
5、动作准确性高,可保证产品质量的稳定性。
6、能显著地提高生产率和大幅度降低产品成木。
工业机器人的分类
1、按系统功能分类
(1)专用机器人(2)通用机器人(3)示教再现式机器人(4)智能机器人
2、按驱动方式分类
(1)气压传动机髀人(2)液压传动机器人(3)电力传动机器人
3、按控制方式分类
(I)同定程序控制机器人(2)可编程控制机器人此外还有传感器控制、非白适应控制、
自适应控制、智能控制等类型的机器人。
4、按结构形式分
(1)育角坐标型机器人(2)圆柱坐标型机器人(3)球坐标型机器人也称Z为极坐标型机器人,(4)关节型机器人此外,还可按基廉形式分为固定式和移动式机器人;按用途分为焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人以及其他用途的机器人等。
工业机器人的驱动系统
工业机器人驱动系统的类型及特点
丁•业机器人的驱动系统,按动力源可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种基木驱动类型。
工业机器人驱动系统的选用原则
工业机器人驱动系统的选用,应根据工业机器人的性能要求、控制功能、运行的功耗、应用环境及作业要求、性能价格比以及其他因素综合加以考虑。
在充分考虑各种驷动系统特点的基础上,在保证T业机器人性能规范、可行性和可靠性的前提下做出决定。
一般情况下, 各种机器人驱动系统的选用原则大致如下:1、控制方式2、作业环境要求3、操作运行速度工业机器人的控制系统与编程
机器人控制系统的功能、组成及分类
1、机器人控制系统的功能
机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于实现对操作机的控制,以完成特
定的工作任务,其基木功能如下:
(1)记忆功能存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。
(2)示教功能离线编程,在线示教,间接示教。
在线示教包括示教盒和导引示教两种。
(3)与外围设备联系功能输入和输岀接口、通信接口、网络接口、同步接口。
(4)坐标设置功能有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
(5)人机接口示教盒、操作面板、显示屏。
(6)传感器接口位置检测、视觉、触觉、力觉等。
(7)位置伺服功能机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。
(8)故障诊断安全保护功能运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。
(1)控制计算机控制计算机是控制系统的调度指挥机构。
i般为微型机、微处理器,有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
(2)示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有白己独立的CPU以及存储单元,与主计算机Z间以串行通信方式实现信息交互。
(3)操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。
(4)硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。
(5)数字和模拟量输入输出备种状态和控制命令的输入或输出。
(6)打印机接口记录需要输出的备种信息。
(7)传感器接口用于信息的白动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。
(8)轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
(9)辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。
(10)通信接口实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。
(11)网络接口
3、机器人控制系统的分类
(1)按驱动方式分类
可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种。
(2)按运动方式分类
点位式轨迹式
(3)按控制总线分类
1)国际标准总线控制系统
2)白定义总线控制系统
(4)按编程方式分类
1)物理设置编程系统
2)在线编程系统
3)离线编程系统
(5)按控制方式分类
1)稈序控制系统
2)白适应控制系统
3)人工智能系统
机器人控制系统设计原则
根据不同的控制要求,可有不同的设计方式,但一般应遵循以下原则:
1、采用国际标准总线结构
这样系统易于扩展,可与通用微机兼容,可支持高级语言和运行众多应用软件, 易于在已建立的平台上进行软件开发。
2、实时中断和响应能力
软件屮任务切换时间和屮断延误时间要尽量短。
特别对于安全系统的屮断,一般应给予较高的优先级。
3、可靠性设计和可靠性措施
首先应按照可靠性工程方法对系统进行认真分析、分类、设计,其次要考虑软硬件任务的分配和选择接地、隔离、屏蔽以及工艺性等方面。
4、良好的开发环境
例如使用的开发工具尽量利用已有的仪器设备,应在成熟的软件平台上进行软件开发,利用高级语言、实时操作系统及已开发或应用的软件资源。
5、结构简单,工艺性合理,易于现场维护,更换备品备件时间要尽量短。
6、系统要标准化、模块化,开放性好,易于扩展及与其他外部设备通信或联网, 便于用户使用。
工业机器人编程
用机器人代替人进行作业时,必须预先对机器人发出指示,规定机器人迹行应该完成的动作和作业的具体内容,这个过程就称为对机器人的编程。
(一)编程方法
1、示教法
2、离线编程法
(二)机器人的编程语言
1、微机指令级语言
2、点位控制级语言
3、初始动作级语言
4、结构化编程语言
5、面向作业级语言
工业机器人技术的发展趋势
一、机器人的智能化
二、机器人的多机协调化
三、机器人的标准化
四、机器人的模块化
五、机器人的微型化
2)白定义总线控制系统
(4)按编程方式分类
1)物理设置编程系统
2)在线编程系统
3)离线编程系统
(5)按控制方式分类
1)稈序控制系统
2)白适应控制系统
3)人工智能系统
机器人控制系统设计原则
根据不同的控制要求,可有不同的设计方式,但一般应遵循以下原则:
1、采用国际标准总线结构
这样系统易于扩展,可与通用微机兼容,可支持高级语言和运行众多应用软件, 易于在已建立的平台上进行软件开发。
2、实时中断和响应能力
软件屮任务切换时间和屮断延误时间要尽量短。
特别对于安全系统的屮断,一般应给予较高的优先级。
3、可靠性设计和可靠性措施
首先应按照可靠性工程方法对系统进行认真分析、分类、设计,其次要考虑软硬件任务的分配和选择接地、隔离、屏蔽以及工艺性等方面。
4、良好的开发环境
例如使用的开发工具尽量利用已有的仪器设备,应在成熟的软件平台上进行软件开发,利用高级语言、实时操作系统及已开发或应用的软件资源。
5、结构简单,工艺性合理,易于现场维护,更换备品备件时间要尽量短。
6、系统要标准化、模块化,开放性好,易于扩展及与其他外部设备通信或联网, 便于用户使用。
工业机器人编程
用机器人代替人进行作业时,必须预先对机器人发出指示,规定机器人迹行应该完成的动作和作业的具体内容,这个过程就称为对机器人的编程。
(一)编程方法
1、示教法
2、离线编程法
(二)机器人的编程语言
1、微机指令级语言
2、点位控制级语言
3、初始动作级语言
4、结构化编程语言
5、面向作业级语言
工业机器人技术的发展趋势
一、机器人的智能化
二、机器人的多机协调化
三、机器人的标准化
四、机器人的模块化
五、机器人的微型化。