机械制造装备教案(8.9章)

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1、第八章工业机器人8.1概述工业机器人是一种集机械、电子、气动、液压、自动控制、传感与计算机等技术为一体的机、电、液、气、光一体化产品。一、工业机器人的定义与工作原理1、定义：（RIA)是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机。(GB/T12640-90)是一种自动控制、可重新编成、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。2、工作原理：由控制装置控制操作机上的执行机构实现各种所需的动作和提供动力。二、工业机器人的组成与机械结构（一）工业机器人的基本组成通常操作机、驱动单元、控制系统以及检测元件等组成

2、。1、操作机是机器人完成作业的机械本体，它具有何人四肢相似的动作功能，时刻在空间抓取物体或金星其他操作的机械装置。通常有以下部分组成。（1）末端执行器，又称手部，是操作机直接执行任务，并直接与工作对象接触已完成抓取物体的机构。（2)手腕(wrist）是支撑和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围厂一般具有2-3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。有些专用机器人也可以没有手腕而直接将执行器安装在手臂的端部。(3)手臂(arm)是用于支撑和调整手腕和末端执行器位置的部件。由操作机的动力关节和连接杆件等构成。

3、(4)机座(seat)是用来支撑手臂，并安装驱动装置和其他装置的基础部件。可分固定式和移动式两类，移动式机座下部安装了移动机构，它可以扩大机器人的活动范围。2.驱动系统驱动系统(drivesystem)由驱动器、减速器、检测元件等组成。是用来为操作机各部件提供动力和运动的组件。驱动系统的传动方式有四种：液压式、气压式、电气式和机械式。它是将电能或流体能等转换成机械能的动力装置。3.控制系统控制系统(controlsystem)是工业机器人的指挥系统。它的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号，控制驱动系统去支配执行机构完成规定

4、的动作和功能。若工业机器人不具备信息反馈功能，则为开环控制统；若具备信息反馈功能，则为闭环控制统。根据控制运动的形式可分为点位控制和轨迹控制。4.检测装显检测装置(inspectsettings)主要是对执行机构的位置、速度和力等信息进行检测，根据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后，对执行机构进行调整。5.人机交互系统人机交互系统(alternationsystem)是使操作人员参与机器人控制与机器人进行联系的装置，例如，计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号报器等。归纳起来可分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。（二）工业机

5、器人的机械结构是工业机器人的基础部分。工业机器人的结构类型特征，用它的结构坐标形式和自由度表示，空间活动范围用它的工作空间来表示。1、工业机器人的运动自由度指确定一个机器人操作机位置时所需要的独立运动参数的数目，他时表示机器人动作灵活程度的参数。2、机器人的工作空间与坐标系是指机器人正常工作时，手腕参考电或者机械接口坐标系原点能在空间活动的最大范围。工业机器人的坐标系案由守法则确定。3、工业机器人的机械结构基本类型（1）圆柱坐标型：通过1个转动2个移动共3个自由度组成的运动系统，工作空间图形委员助兴。特点：集体所占体积小运动范围大。（2）直角坐

6、标型：其运动部分有3相互垂直的直线移动所组成，其工作空间图形为长方体，它在各个轴向的距离，可在各坐标轴上直接读出，直观性强，易于进行位置和姿态的编程计算，定位精度高，结构简单；但与圆柱坐标向相比，其机体所占空间体积大，灵活性差。（3）球坐标型：有2个转动和一个直线移动所组成其工作空间为一球体。结构紧凑，工作空间工作范围大但结构复杂。（4）关节型：这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个关节都是回转关节，有力臂和大小臂组成。（5）平面关节型：采用两个回转关节和一个移动关节控制前后、左右和上下运动，其工作空间的轨迹为矩形回转体。其结构简单、动作灵活

7、，多用于装配作业中。6.2工业机器人操作机典型部件结构一、末端执行器的结构又称手不能执行忍受的部分功能。（一）机械夹持器1、斜楔杠杆式回转型夹持器2、齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器3、内撑连杆式夹持器（二）吸盘式夹持器二、工业机器人的腕部结构1、一个自由度摆动油缸手腕结构2、两个自由度链传动手腕结构3、3个自由度轮系传动手腕结构三、工业机器人的手臂结构1、具有一个自由度伸缩式手臂结构2、具有一个回转运动的双手臂结构3、具有俯仰、回转和升降三个自由度的手臂结构四、工业机器人的腰座（即回转机座）回转机座位于机器人的底部，实现手臂的回转运动1、谐波齿

8、轮减速器工作原理2、谐波齿轮传动的主要特点（1）传动比大（2）零件数少、结构简单（3）精度高（4）承载能力大（5）体积小、重量轻五、工业机器人的控制六