第四章_工业机器人(2新).pptVIP

?2=90°，z3为关节3沿Z3 轴方向的直线运动量。 五、工业机器人的轨迹解析 当作业动作功能所要求机器人末端执行器的运动轨迹已知，即作业功能位姿短阵[0Tm]已知，由式(4-11)可知，运动矩阵[T0，m]就确定了。通过解位姿运动方程式(4-10)，可求出各关节的运动量。 由机器人的末端执行器的位姿求关节运动量称为机器人的逆运动学解析，其解往往不是唯一的。各关节运动量的计算是机器人控制程序设计必需的。 机械制造装备设计 ? 文章资源：工业机器人 第四章 工业机器人的设计 (一)机器人的定义 机器人是二十世纪出现的新名词，可以广义地把机器人理解为模仿人的机器。随着机器人的发展，其模仿人的能力逐步在提高。 工业机器人是用于生产的机器人。本世纪20年代出现了一种附属在自动机、自动线上，代替人传递和装卸工件的机械手。40年代出现了由作业者直接控制的半自动化操作机，60年代出现了可以自动控制的实现多种操作的工业机器人。 工业机器人发展非常迅速，模仿人的能力越来越强，已经开始出现具有学习和推理能力的智能机器人。 4.1.1 工业机器人及工作原理 从模仿能力意义上来看，也可以把机械手、操作机和工业机器人统称为“工业机器人”。 目前世界各国对机器人还没有一个统一的定义。 我国国家标准GB／T12643—90将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业”。 将操作机定义为“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它操作的机械装置” (二) 工业机器人的基本工作原理 基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。 1)二者的末端执行器都有位姿变化要求，如机床在加工过程中，刀具相对工件有位姿变化要求，机器人的手部在作业过程中相对机座也有位姿变化要求； 2)二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。 3)机床以按直角坐标形式运动为主，而机器人以按关节形式运动为主； 4)机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低。 4.1.2工业机器人的构成 (1)操作机 操作机是机器人的机械本体，也可称为主机 通常由末端执行器及机座组成。 操作机具有和人手臂相似的动作功能，其运动功能与机床一样，一般也是由各个运动单元串联组成。 (2)驱动单元 由驱动装置(如电动机、液压或气压装置)、减速器和内部检测元件等组成，为操作机各运动部件提供动力和运动。 (3)控制装置 由检测和控制两部分组成，用来控制驱动单元，检测其运动参数并进行反馈。 2．工业机器人的组成 一般由执行机构、控制系统、驱动系统三部分组成： ⑴ 执行机构 执行机构是一种具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或执行其他操作的机械装置，通常包括机座、手臂、手腕和末端执行器。 ① 末端执行器 末端执行器（或称手部）是机器人直接执行工作的装置，可安装夹持器、工具、传感器等。夹持器可分为机械夹紧、真空抽吸、液压夹紧、磁力吸附等。 ② 手腕 手腕是联接手臂与末端执行器的部件，用以调整末端执行器的方位和姿态。 ③ 手臂 手臂是支承手腕与末端执行器的部件。它由动力关节和连杆组成，用来改变末端执行器的空间位置。 ④ 机座 机座是工业机器人的基础部件，并承受相应的载荷，机座分为固定式和移动式。 ⑵ 控制系统 控制系统用来控制工业机器人按规定要求动作。可分为开环控制系统和闭环控制系统。大多数工业机器人采用计算机控制，这类控制系统分为决策级、策略级和执行级三级：决策级的功能是识别环境、建立模型、将作业任务分解为基本动作序列；策略级将基本动作变为关节坐标协调变化的规律，分配给各关节的伺服系统；执行级给出各关节伺服系统的具体指令。 ⑶ 驱动系统 驱动系统是按照控制系统发出的控制指令将信号放大，驱动执行机构运动的传动装置。 除此之外，机器人可以配置多种传感器（如位置、力、触角、视觉等传感器），用以检测其运动位置和工作状态。 4.1.3 工业机器人的分类 1.按机械结构类型分类 (1)关节型机器人(图a) 所谓关节就是运动副，由于关节型机器人的动作类似人的关节动作，故将其运动副称为关节。 一般的关节指回转运动副，但关节型机器人中有时也包含有移动运动副，为了方便，可统称为关节，包括回转运动关节和直线运动关节。 关节型机器人的特点是灵活性好，工作空间范围大(同样占地面积情况下)，但刚度和精度较低。 (2)球坐标型机器人(图b) 又称极坐标型，按球坐标形式动作(运动)。 其特点是灵活性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差。 (3