必威体育精装版工业机器人技术.ppt

4. 速度(Speed) 速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。说明书中通常提供了主要运动自由度的最大稳定速度,但在实际应用中单纯考虑最大稳定速度是不够的。所以, 考虑机器人运动特性时, 除注意最大稳定速度外, 还应注意其最大允许的加减速度。 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 5. 承载能力(Payload) 承载能力是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。承载能力不仅决定于负载的质量, 而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见, 承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。 通常, 承载能力不仅指负载, 而且还包括了机器人末端操作器的质量。 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 机器人有效负载的大小除受到驱动器功率的限制外, 还受到杆件材料极限应力的限制, 因而, 它又和环境条件(如地心引力)、运动参数(如运动速度、 加速度以及它们的方向)有关。 如加拿大手臂, 它的额定可搬运质量为14 500 kg, 在运动速度较低时能达到29 500 kg。然而，这种负荷能力只是在太空中失重条件下才有可能达到， 在地球上,该手臂本身的重量达410 kg, 它连自重引起的臂杆变形都无法承受, 更谈不上搬运质量了。 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 图 1.21 三菱装配机器人不带电动手爪时的承载能力 图 1.22 三菱装配机器人带电动手爪时的承载能力 （三）工业机器人的坐标 工业机器人的坐标形式有直角坐标型、 圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型，如图1.23所示, 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 图 1.23 工业机器人的几种坐标形式 1.直角坐标／笛卡儿坐标／台架型(3P) 机器人是通过沿x-y-z三个互相垂直的直角坐标的移动来实现末端执行器（手部）空间位置的改变，即沿x轴的纵向移动，沿y轴的横向移动和沿z轴的升降移动，如图1.24虚线所示工作空间示意图。 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 图 1.24 直角坐标机器人的工作空间示意图 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 直线坐标机器人由3个线性关节组成，这3个关节用来确定末端操作器的位置，通常还带有附加的旋转关节，用来确定末端操作器的姿态。 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 2.圆柱坐标型(R2P) 机器人是通过两个移动和一个转动来实现末端执行器空间位置的改变，如图1.25虚线所示工作空间示意图。 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 图 1.25 圆柱坐标机器人的工作空间示意图 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置，再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。 优点： 工作范围扩大且计算简单；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： 手臂可以到达的空间受到限制，不能达到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他物体 3.球坐标型(2RP) 又称极坐标式。机器人手臂运动由一个直线移动和两个转动所组成，即沿x轴方向的伸缩，绕y轴的俯仰和绕z轴的回转，如图1.26虚线所示工作空间示意图。 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 图 1.26 球坐标机器人的工作空间示意图 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 球坐标机器人用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置，再用一个附加旋转关节来确定部件的姿态。 优点： 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 缺点： 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(3R) 关节坐标机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂, 是工业机器人中最常见的结构。它的工作范围较为复杂, 图1.19所示为PUMA机器人的工作范围 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 图 1.19 PUMA机器人工作范围 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 优点： 结构紧凑，工作范围大而安装占地面积小；具有很高的可达性，可进入狭小的封闭区域内部工作；没有移动关节，不需要导轨，转动关节容易密封，轴承件是大量生产的标准件，摩擦小，惯量小，可靠性好；所需关节驱动力矩小，能量消耗较小 缺点： 当关节完全展开时，机器人的结构刚度比较低；机器人手部在工作范围边界上工作时有运动学上的退化行为 5.平面关节型(2RP) 看做是关节坐标式机器人的特例, 它只有平行的肩关节和肘关节,关节轴线共面，使机器人在水平面上运动, 再用一个附加的滑动关节做垂直运动。如图1.27虚线所示工作空间示意图。 1.3