先进制造技术——工业机器人

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1、工业机器人1920年，捷克斯洛伐克小说家、剧作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧《罗素姆万能机器人》中，塑造了只会劳动不会思维的机器人形象，捷克语中的Robota意为“苦力”、“劳役”，是一种人造劳动者。英语Robot由此衍生而来。此后该词被欧洲各国语言所吸收而成为专有名词。机器人三原则与机器人学IsaacAsimov在《I’mRobot》中提出了“机器人三原则”：第一条：机器人不得伤害人类，或无故使人类受到伤害。第二条：机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾。第三条：机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。并首次出现了“机器人学Robotics”的概念什么是机

2、器人学？机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识。机器人系统不仅由机器人组成，还需要其他装置和系统连同机器人一起来共同完成必需的任务。机器人学是一门交叉学科，它得益于机械工程、电气与电子工程、计算机科学、生物学以及其他许多学科。我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”什么是机器人？机器人的四大特征仿生特征：模仿

3、人的肢体动作柔性特征：对作业具有广泛适应性智能特征：具有对外界的感知能力自动特征：自动完成作业任务工业机器人(通用及专用)一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造，某些家电产品(电视机、电冰箱、洗衣机)、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配，以及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。机器人(a)搬运机器人；(b)涂料机器人；(c)焊接机器人工业机器人的组成工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构等几个部分组成。(1)执行机构执行机构是一种具有和人手相似的动作功能，可在空间抓放物体或

4、执行其它操作的机械装置，通常包括如下一些部件：手部：又称抓取机构或夹持器，用于直接抓取工件或工具。此外，在手部安装的某些专用工具，如焊枪、喷枪、电钻、螺钉螺帽拧紧器等，可视为专用的特殊手部。腕部：是连接手部和手臂的部件，用以调整手部的姿态和方位。手臂：是支承手腕和手部的部件，由动力关节和连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置。机座：包括立柱，是整个工业机器人的基础部件，起着支承和连接的作用。(2)控制系统。控制系统是机器人的大脑，支配着机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度等)，同时按其控制系

5、统的信息对执行机构发出执行指令。(3)驱动系统。驱动系统是按照控制系统发来的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运动的传动装置，常用的有液压、气压、电气和机械等四种传动形式。(4)位置检测装置位置检测装置通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位置。工业机器人的分类1)按系统功能分类(1)专用机器人：在固定地点以固定程序工作的机器人。其结构简单，无独立控制系统，造价低廉，如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手。(2)通用机器人：具有独立控制系统，通过改变控制程序能完成多种作业的机器人。其结构复杂，工作

6、范围大，定位精度高，通用性强，适用于不断变换生产品种的柔性制造系统。(3)示教再现式机器人：具有记忆功能，在操作者的示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复重现示教作业。(4)智能机器人：采用计算机控制，具有视觉、听觉、触觉等多种感觉功能和识别功能机器人，通过比较和识别，能自主作出决策和规划，自动进行信息反馈，完成预定的动作。2)按驱动方式分类(1)气压传动机器人：以压缩空气作为动力源驱动执行机构运动的机器人，具有动作迅速、结构简单、成本低廉的特点，适用于高速轻载、高温和粉尘大的作业环境。(2)液压传动机器人：采用液压元器件驱动，具有负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动

7、作灵敏的特点，适用于重载或低速驱动场合。(3)电气传动机器人：用交流或直流伺服电动机驱动的机器人，不需要中间转换机构，机械结构简单，响应速度快，控制精度高，是近年来常用的机器人传动方式。直角坐标机器人结构简单；定位精度高；空间因数低；用于印刷电路基板的元件插入、紧固螺丝等。3）按操作机的位置机构形式分类：圆柱坐标型结构简单；刚性好；空间利用率低；用于重物的装卸和搬运，例如Versatran机器人极坐标、球坐标型结构紧凑，所占空间较小。水平多关节型垂直方向上的刚性好，适于装配工作垂