一体化083 一体化083
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谢泳华梁江锋 谢泳华梁江锋 夏家华李练川 夏家华李练川 夏旭全黄茂添
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1.4 工业机器人的基本组成及技术参数
机器人的组成部分 机器人的组成 机器人的组成系统
机械部分 传感部分 控制部分 驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
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 关节坐标型/拟人型 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.
机器人系统组成
感 受 系 统 控制系统 人机交互系统
驱动系统
机 机 系统
机器人
交互统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
1,驱动系统 , 概念: 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 作用:提供机器人各部位,各关节动作的原动力
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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.
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, 加机器人的灵活性,躲避障 碍物和改善动力性能. 碍物和改善动力性能.人 的手臂(大臂 小臂, 手腕) 大臂, 的手臂 大臂,小臂, 手腕 共有七个自由度, 共有七个自由度 所以工 作起来很灵巧,手部可回 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. 同一个目的点.
指机器人重复到达某一目标位置 的差异程度. 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. 分散情况 . 它是衡量一列误差值的密 集程度,即重复度. 集程度,即重复度.
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工作空间( ):机器人 工作空间(Working space):机器人 ): 手腕参考点或末端操作器安装点( 手腕参考点或末端操作器安装点(不 包括末端操作器) 包括末端操作器)所能到达的所有空 间区域, 间区域,一般不包括末端操作器本身 所能到达的区域. 所能到达的区域.
2. 圆柱坐标型 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 球坐标型(2RP)
定位精度( 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. 所需要到达的理想位置之间的差距.
可以用精密度,正确度,和准确度 可以用 重复性( 精密度,正确度,和准确度三个参数来衡量. ) 或重复精度 : 重复性 ( Repeatability) 或重复精度:三个参数来衡量.
图 1.17 PUMA 562工业机器人
1.4.3 工业机器人的坐标 工业机器人的坐标
1. 直角坐标/笛卡儿坐标/台架型 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
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
关节坐标型
平面关节型
工业机器人的几种坐标形式
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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. 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.
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机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
4,机器人-环境交互系统
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 1 互联系和协调的系统. 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.
3.工作范围: .工作范围
指机器人末端操作器所能到达的区 域.
4.工作速度: .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.
机器人的主要技术参数 5.表1.3 PUMA 562机器人的主要技术参数 .承载能力: 承载能力:
指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大 指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量.
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
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.
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
关节 手臂部分 末端操作器
机身部分
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
3,感受系统
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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.
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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.
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
2,机械结构系统
机身部分: 机身部分:如同机床的 末端操作器: 末端操作器: 手臂部分: 手臂部分: 关节: 关节:分为滑动关 床身结构一样, 床身结构一样 可以是拟人的手掌 分为大臂,,机器人 分为大臂,小臂 节和转动关节.实 机身构成机器人的基础 和手指, 完成各 和手指,也可以是 和手腕, 和手腕, 现机身,手臂各部 支撑. 支撑.有的机身底部安 各种作业工具, 各种作业工具,如 种动作. 种动作. 分,末端操作器之 装有机器人行走机构; 焊枪,喷漆枪等. 焊枪,喷漆枪等. 间的相对运动. 有的机身可以绕轴线回 转,构成机器人的腰. 构成机器人的腰.