[信息与通信]工业机器人第一次课.ppt

工 业 机?器?人?技?术? 祝尚臻 沈阳工程学院 自动控制工程系 2010.9 1.1????机器人的定义 工业机器人 汽车装配机器人 一汽红旗轿车机器人焊接线 弧焊机器人 点焊机器人 1．机器人的体系结构(1)： 从体系结构来看，机器人分为三大部分六个系统，分别是： 三大部分：机械部分（用于实现各种动作）、传感部分（用于感知内部和外部的信息）、控制部分（控制机器人完成各种动作）。 1．机器人的体系结构(2)： 六个系统： A． 驱动系统：提供机器人各部位、各关节动作的 原动力。 B．机械结构系统：完成各种动作。 C．感受系统：由内部传感器和外部传感器组成。 D．机器人-环境交互系统：实现机器人与外部设备的联系和协调并构成功能单元。 E．人机交互系统：是人与机器人联系和协调的单元。 F．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。 2．机器人的机械结构： 工业机器人一般有以下几部分构成： 机身部分（基座）：如同机床的床身结构一样，机器人机身构成机器人的基础支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构；有的机身可以绕轴线回转，构成机器人的腰。 手臂部分：分为大臂、小臂和手腕，完成各种动作。 末端操作器：可以是拟人的手掌和手指，也可以是各种作业工具，如焊枪、喷漆枪等。 关节：分为滑动关节和转动关节。实现机身、手臂各部分、末端操作器之间的相对运动。 3 工业机器人的技术参数 1.自由度——自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不应包括手爪(末端操作器)的开合自由度。在三维空间中描述一个物体的位置和姿态(简称位姿)需要六个自由度。但是,工业机器人的自由度是根据其用途而设计的,可能小于六个自由度,也可能大于六个自由度。 2．工作精度： 包括定位精度和重复定位精度。 定位精度：指机器人实际到达的位置和设计的理想位置之间的差异。 重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。 3．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： 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。 5．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质量。 机器人的外型不一定像人 4 按工业机器人的结构分类 1．五种基本坐标式机器人 　　1. 直角坐标／笛卡儿坐标／台架型(3P) 　　这种机器人由三个线性关节组成, 这三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。这种机器人在x、y、z轴上的运动是独立的, 运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此, 很容易通过计算机控制实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到高精度。但是, 它的操作范围小,手臂收缩的同时又向相反的方向伸出, 即妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。 图 1.24 直角坐标机器人的工作空间示意图 　　2. 圆柱坐标型(R2P) 　　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。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角,工作范围可以扩大,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。但是，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。 圆柱坐标机器人的工作范围呈圆柱形状, 如图1.25所示。 图 1.25 圆柱坐标机器人的工作范围 　　3. 球坐标型(2RP) 　　球坐标机器人采用球坐标系, 它用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置, 再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转, 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。 球坐标机器人的工作范围呈球缺状, 如图1.26所示。 图 1.26 球坐标机器人的工作范围 * * * 绪论 工业机器人机构（重点） 工业机器人的环境感觉技术（重点） 工业机器人控制（重点） 本 课 程 主 要 内 容： 工业机器人编程 第一章 机器人概述 机器人一词的出现：1920年、捷克作家、 Karel Capek、《Rossum’s Universal Robo