智能制造装备与集成 课件 04 机器人技术及智能生产中的应用.pptx

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高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成智能制造装备与集成INTELLIGENTMANUFACTURINGEQUIPMENTANDINTEGRATION

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成4.1工业机器人现状4.2工业机器人技术4.3工业机器人操作4.4工业机器人案例应用第四章机器人技术及智能生产中的应用

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成4.1工业机器人现状国家标准GB/T12643-90定义工业机器人为: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。美国机器人协会(RIA)曾把机器人定义为一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的,通过可编程序动作来执行种种任务的,并具有编程能力的多功能机械手。日本工业机器人协会(JIRA)把工业机器人定义为一种装备有记忆装置和末端执行器(endeffector)的,能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。机器人的概念:

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成4.1.1工业机器人分类工业机器人按照机械结构方式可以分为串联机器人和并联机器人两大类。1.串联机器人串联机器人是一种开式运动链机器人,它是由一系列连杆通过转动关节或移动关节串联形成的,一个轴的运动会改变另一个轴的坐标状态。2.并联机器人并联机器人是一种封闭式运动链机器人,一般由上下运动平台和两条或者两条以上运动支链构成,一个轴的运动不会改变另一个轴的坐标状态。

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成1、串联机器人根据自由度数不同,目前市场上串联机器人主要分为6-DOF串联机器人和4-DOF串联机器人。6-DOF串联机器人主要结构形式为6关节机械臂。该机器人可以实现末端6个维度的运动,分别为:沿X、Y、Z轴的平移和绕X、Y、Z轴的旋转。4-DOF串联机器人主要结构形式为SCARA机器人。该种机器人可以实现末端4个维度的运动,分别为:沿X、Y、Z轴的平移和绕Z轴的旋转。6-DOF串联机械臂4-DOF串联机械臂图4-1串联机器人

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成2、并联机器人根据自由度数不同,并联机器人同样可以分为6-DOF串联机器人和4-DOF串联机器人。6-DOF并联机器人主要结构形式如图所示,可以实现上运动平台6个维度的运动,分别为:沿X、Y、Z轴的平移和绕X、Y、Z轴的旋转。4-DOF并联机器人主要结构形式为DELTA机器人,如图4-2(b)所示。可以实现下运动平台4个维度的运动,分别为:沿X、Y、Z轴的平移和绕Z轴的6-DOF并联机械臂4-DOF并联机械臂图4-2并联机器人

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成串联和并联机器人的特点:类别串联机器人并联机器人工作空间大小刚度较高高负载能力大较大位置精度误差累计误差平均化速度较低较高加速度较低较高惯量大小承载力单杆限制多杆积累运动学正解容易困难运动学反解困难容易奇异性问题不多较多由于串联与并联机器人各自特点的不同,主要应用的行业领域也有所不同。串联机器人由于结构串联,导致机构的运动性能相互叠加,运动误差依次累计,所以串联机器人的运动速度、加速度及精度较并联机器人都较低。但是串联结构会带来工作空间大、工作空间内运动灵活的优势,加上合理的结构设计,串联机器人可以实现挂载较重的负载,所以串联机器人广泛应用于搬运、焊接、喷涂等领域,市场占有率较高。表4-1串联机器人与并联机器人的区别

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成3、混联机器人随着技术的发展,近代衍生出一种新的机器人结构,将串联型机器人和并联型机器人的优点相结合,组成混联机器人。混联机器人在操作空间内拥有灵活多角度的操作,又兼具高速高精度的特性,刚度高,承载能力强。右图为天津大学研发的6自由度的混联机器人,主要应用于航空航天特种加工领域。图4-3混联机器人

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成4.1.2工业机器人组成从工作原理角度出发,工业机器人整个系统主要执行机构、控制系统、驱动系统和检测系统由四部分组成。各组成部分相互配合形成闭环控制系统,工作原理如图所示。图4-4机器人工作原理图

高等学校智能制造工程专业系列教材-智能制造装备与集成4.1.3工业机器人技术指标工业机器人主要技术参数包括:自由度、重复定位精度、工作范围、最大工作速度和承载能力等。自由度:自由度是衡量机器人动作灵活性的重要指标。工作精度:机器人的工作精度主要指绝对定位精度和重复定位精度。它是衡量机器人工作精细程度的重要指标。工作范围:工作范围又称为工作空间、工作行程,它是衡量机器人作业空间能力的重要指标。额

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