《工业机器人机械基础与维护》课件第2章 工业机器人的机械结构和运动控制.pptx

工业机器人机械基础与维护第2章工业机器人的机械结构和运动控制2.1工业机器人的系统组成1231-操作机2-控制系统3-示教器（KUKAsmartPad）2.1工业机器人的系统组成操作机1—底座4—腰关节5—大臂6—肘关节11—小臂15—腕关节16—连接法兰18—传动带19—肩关节2、8、9、12、13、20—伺服电机3、7、10、14、17、21—减速器工业机器人操作机的基本构造2.1工业机器人的系统组成操作机末端执行器1—手指2—传动机构3—驱动装置4—支架5—工件1—吸盘2—固定环3—垫片4—支承杆5—螺母6—基板夹钳式取料手的基本构造吸附式取料手的基本构造2.1工业机器人的系统组成操作机末端执行器工业机器人专用末端执行器2.1工业机器人的系统组成操作机机械臂123行走机构4561—手腕2—小臂3—大臂4—腰部5—平衡装置6—底座2.1工业机器人的系统组成操作机驱动装置驱动方式内容液压驱动气压驱动电气驱动输出功率压力高，可获得大的输出功率气体压力低，输出功率较小，如需输出功率大时，其结构尺寸过大输出功率较小或较大控制性能油液不可压缩，压力、流量均容易控制，控制精度高，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制气体压缩性大，阻尼效果差，低速不易控制，控制精度低，不易与CPU连接。可高速，冲击较严重，精确定位困难比较容易与CPU连接，控制性能好，响应快，可精确定位，但控制系统复杂结构体积在输出力相同的情况下体积比气压驱动方式小体积较大需要减速装置，体积较小2.1工业机器人的系统组成操作机驱动装置驱动方式内容液压驱动气压驱动电气驱动密封性密封问题较大密封问题较小无密封问题安全性防爆性能较好，用液压油作传动介质，在一定条件下有火灾危险防爆性能好，高于1000kPa时，应注意设备的抗压性设备自身无爆炸和火灾的危险环境影响油液易泄漏，对环境有污染排气时有噪音无2.1工业机器人的系统组成操作机驱动装置驱动方式内容液压驱动气压驱动电气驱动维修使用维修方便，液体对温度变化敏感维修简单，能在高温、粉尘等恶劣环境中使用，泄露无影响维修使用较复杂制造成本液压元件成本较高，油路比较复杂结构简单，能源方便，成本低成本较高使用范围中、小型及重型机器人中、小型机器人高性能机器人、运动轨迹要求严格的场合2.1工业机器人的系统组成操作机驱动装置反应式步进电机步进电机驱动永磁式步进电机电气驱动混合式步进电机伺服电机驱动步进电机具有周期性位置误差而无累积误差，具有自锁力等运动特点，与伺服电动机相比，是一种精度高、控制简单、成本低廉的驱动方案。步进电动机与步进驱动器2.1工业机器人的系统组成操作机驱动装置步进电机驱动电气驱动直流伺服电机伺服电机驱动交流伺服电机伺服电机的主要特点：当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电动机与伺服驱动器2.1工业机器人的系统组成操作机驱动装置交流伺服电机的主要优点：①无电刷和换向器，工作可靠，对维护和保养要求低。②定子绕组散热比较方便。③惯量小，易于提高系统的快速性。④适应于高速大转矩工作状态。⑤同功率下有较小的体积和重量。2.1工业机器人的系统组成操作机传动单元减速器优点：1）传动链短2）间隙小3）减速比大4）刚度大5）输出扭矩高6）体积小7）质量轻8）可控性好减速器带传动工业机器人机械传动单元齿轮传动链传动常用谐波减速器和RV减速器直线运动单元2.1工业机器人的系统组成控制系统1）控制器工业计算机型PLC型2.1工业机器人的系统组成控制系统2）驱动器用于控制器的插补脉冲功率放大的装置实现驱动电机位置、速度、转矩控制伺服电机需要配套伺服驱动器，而步进电机需要使用步进驱动器全部驱动模块集成一体，电源模块可以独立或集成集成式机器人常用电源模块为公用，驱动模块独立，驱动器需要统一安装交流伺服驱动器模块式电源和驱动电路集成一体，每一轴的驱动器可独立安装和使用独立式2.1工业机器人的系统组成控制系统3）上级控制器机器人与机器人、机器人与行走装置的协同作业控制用途机器人与数控机床、机器人与其他机电一体化设备的集中控制机器人的调试、编程PC机：一般的机器人编程、调试和网络连接操作形式CNC：机器人和数控机床结合，组成柔性加工单元（FMC）PLC：自动化生产线等设备2.1工业机器人的系统组成控制系统分类封闭型日系机器人开放型开放程度混合型欧系机器人集中式控制计算机结构控制方式控制算法主从式控制分布式控制2.1工业机器人的系统组成控制系统1）集中式控制系统优点：硬件成本较低便于信息的采集和分析易于实现系统的最优控制整体性与协调性较好基于PC的系统硬件扩展较为方便缺点：系统控制缺乏灵活性控制危险容易集中出现故障，影响面广