工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-液压驱动(3)
《工业机器人技术基础》课程标准
《工业机器人技术基础》课程标准课程编码：15（HoO43课程类别：专业方向课适用专业：工业机器人技术专业参考学时：72学时编写执笔人及编写日期：周诚计2020.8审定负责人及审定日期：王晓明2020.8一、课程定位1、课程在专业培养中的定位及作用《工业机器人技术基础》是工业机器人技术专业课程体系中的职业基础课程之一，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容，是学生职业发展中第一门与工业机器人直接关联的基础课程。
是在科学分析确定学校办学定位、明确我们系部工业机器人技术专业发展方向的前提下，通过对工业机器人技术职业与职业岗位进行整体化的调研与分析形成的一门具有很强的综合性的专业基础课程。
2、本课程与其它课程的关系表1前导、后续课程一览表（一）课程设计理念本课程按照职业能力发展的阶段确定相应的典型工作任务按照从初级工到专家的发展顺序，来设置相应的课程内容，从单一机器人的操作，到机器人工作站的整体把握。
全部课程都安排在机器人实训室上课，每一个项目都有实践环节，每一次的学习过程就是工作的过程，并且在实践操作中注意培养学生的安全生产、规范操作意识、团队合作意识,每一次的考核评价都有相关内容，这种职业素质是在任何企业工作都应具备的。
采用行为引导型教学法根据项目任务通过视频、图像、实训设备等，使学生了解工业机器人在各种场合的应用。
对于机器人的工业应用着重讲解其各种结构形式及应用场合，通过该项目使学生对机器人学科有全面认识，提高学生的学习兴趣，并结合离线编程仿真软件完成虚拟机器人的加载和控制。
(二)课程设计整体思路掌握工业机器人的工作原理和结构知识，掌握六自由度工业机器人的特点及其相关参数知识，能使学生掌握机器人机构设计、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。
机器人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简单组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使学生对机器人有一个全面、深入的认识，培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力，并相应的掌握一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。
《工业机器人技术基础》课程试卷C卷 参考答案
xxxxxxxxx职业学院xxxxxx学年第xx学期期末考试《工业机器人技术基础》课程试卷C卷（适用于工业机器人技术专业）考试形式：闭卷答题时间：90 分钟题号一二三四五总分核分人题分复查人得分一、填空题（1～10题，每空1分，共20分）1．工业机器人是由仿生机械结构、电动机、减速机和控制系统组成的，用于从事工业生产，能够自动执行工作指令的机械装置。
2. 目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。
日系中主要有安川、OTC、松下和发那科。
欧系中主要有德国的KUKA 、CLOOS、瑞士的ABB 、意大利的COMAU，英国的Autotech Robotics。
3. 按作业任务的不同，工业机器人通常可以分为焊接、搬运、装配、码垛、喷涂等类型机器。
4．机器人运动学是研究末端执行器的位置和姿态与关节变量之间的关系，而与产生该位姿所需的力或力矩无关。
5. 在机器人学科里经常用考坐标系和关节坐标系来描述空间机器人的位姿。
6. 机器人臂部是为了让机器人的末端执行器达到任务所要求的位置。
机器人腕部是臂部和手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。
7. 夹钳式是工业机器人最常用的一种手部形式。
夹钳式一般由手指、驱动装置、传动机构和支架等组成。
8. 目前应用于工业机器人的减速器产品主要有三类，分别是谐波减速器、RV减速器和摆线针轮减速器三大类。
9. 机器人控制系统按其控制方式可分为集中控制系统、主从控制系统、分散控制系统。
10. 机器人语言系统包括三个基本状态：监控状态、编辑状态、执行状态。
二、选择题（11～20题，每小题2分，共20分）11．（ A ）是指机器人末端执行器的实际位置和目标位置之间的偏差，由机械误差、控制算法与系统分辨率等部分组成。
A. 定位精度B. 作业范围C. 重复定位精度D. 承载能力12．下列所述的（B ）项为水平多关节机器人。
A. VersatranB. SCARAC. UnimateD. PUMA56213. 刚体在三维空间中的位姿可用（ C ）来描述。
工业机器人三大驱动系统你知道吗机器人直接示教法介绍
工业机器人三大驱动系统你知道吗机器人直接示教法介绍[导读]小编将为大家带来工业机器人驱动系统以及机器人示教方法中的直接示教法的相关介绍，详细内容请看下文。
一直以来，机器人都是大家的关注焦点之一。
因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来工业机器人驱动系统以及机器人示教方法中的直接示教法的相关介绍，详细内容请看下文。
一、工业机器人的驱动系统工业机器人的驱动系统根据动力源可分为三类：液压、气动和电动。
这三种基本驱动系统中的每一个都有其自己的特性，并且可以根据实际应用组合为复合驱动系统。
(一)液压驱动系统液压技术是一种相对成熟的技术，具有功率大、力(或力矩)大、惯性比大、响应速度快、易于实现直接驱动的特点。
所以，适用于承载能力大，惯性大且在焊接环境中工作的机器人。
但是，液压系统需要能量转换(电能转换为液压能)。
在大多数情况下，速度控制采用节流速度调节，其效率低于电驱动系统。
液压系统的液体污泥会污染环境，工作噪音会很高。
由于这些缺点，近年来，负载为100 kg或更少的机器人经常被电气系统取代。
(二)气动驱动系统气动驱动系统具有速度快、系统结构简单、维护方便、价格低廉的特点。
所以，适用于中小型负载的机器人。
但是由于难以实现伺服控制，因此通常用于装卸机器人、冲压机器人等程序控制机器人。
(三)电动驱动系统由于低惯性、高转矩AC和DC伺服电动机及其支持的伺服驱动器(AC变频器，DC脉宽调制器)被广泛采用，因此这种类型的驱动系统广泛用于机器人中。
这种类型的系统不需要能量转换，易于使用且控制灵活。
大多数电动机都需要在后面安装精确的传动机构。
有刷直流电动机不能直接用于需要防爆的环境中，其成本高于液压和气动驱动系统。
然而，由于这种类型的驱动系统的突出优点，它被广泛用于机器人中。
二、机器人的示教方法之直接示教法直接示教法可以分为两类：一类是基于位置控制或阻抗控制的直接示教法;另一种是基于力矩控制(具有动态模型)的零力平衡机器人的直接示教方法。
工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-简介(1)
工业机器人的驱动装置 ——简介
主要内容
• 驱动系统简介
• 驱动方式 • 驱动器分类 • 驱动系统的选用
一、驱动系统
• 向机械结构系统各部件提供动力的装置
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
2. 根据作业环境要求： 从事喷涂作业的工业机器人，由于工作环境需要防爆，需要考虑机器人的 防爆性能，多采用电液伺服驱动系统和具有本征防爆的交流电动伺服驱动 系统。 在腐蚀性、易燃易爆气体、放射性物质环境中工作的移动机器人，一般采 用交流伺服驱动； 在要求洁净的环境中工作的机器人多采用直接驱动电动机驱动系统。
驱动系统
驱动器
传动机构
二、驱动方式
• 1. 间接驱动
• 2. 直接驱动
三、驱动器分类
驱动器 气动 液压 电动 电液气综合
直动 气缸
气动 马达
气爪
液压 马达
液压 缸
永磁 式直 流电 动机
无刷 电动 机
步进 电动 机
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
1. 根据操作负载要求： 低速大负载时，可选用液压驱动系统； 中等负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载、高速时，可选用气动驱动系统。
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
3. 根据操作运行要求： 在重复精度和运行速度要求较高 （速度相对较低≤4.5m/s）的情 况，可采用AC、DC或步进电动 机伺服驱动系统； 在速度、精度要求均很高的情况， 多采用
《工业机器人技术基础》(第3章)
（a）
（b）
图3-12 磁吸式末端执行器的工作原理
1—线圈；2—铁芯；3—衔铁
3.1.4 专用工具
工业机器人是一种通用性很强的自动化设备，可根据作业要求装配各种专用的末端 执行器来执行各种动作。
这些专用工具可通过电磁吸盘式换接器快速地进行更换，形成一整套系列满足用户 的不同加工需求，如图3-13所示。
（a）
（b） 图3-31 三轮行走机构
（c）
2．四轮行走机构
四轮行走机构在工业机器人中的应用最为广泛，其可采用不同的方式实现驱动和转 向，如图3-32所示。其中，图3-32〔a〕所示为后轮分散驱动；图3-32〔b〕所示为四轮 同步转向机构，这种机构可实现更灵活的转向和较大的回转半径。
（a）
（b）
图3-32 四轮行走机构
3.4.3 轮式行走机构
轮式行走机构在工业机器人中应用十分普遍，其主要应用在平坦的地面上，如图330所示。车轮的结构、材料取决于地面的性质和车辆的承载能力。
图3-30 轮式行走机构在工业机器人中的应用
1．三轮行走机构
三轮行走机构稳定性较好，代表性的车轮配置方式是一个前轮、两个后轮，如图331所示。其中，图3-31〔a〕所示为两个后轮独立驱动，前轮仅起支承作用，通过后轮 速度差实现转向；图3-31〔b〕所示为前轮驱动，并通过前轮转向；图3-31〔c〕所示为 两后轮驱动并配有差动器，通过前轮转向。
3.3.3 臂部结构的设计
工业机器人臂部结构的设计具体设计要求有以下几点：
〔1〕臂部的结构应该满足工业机器人作业空间的要求。 〔2〕合理选择臂部截面形状，选用高强度轻质制造材料。工字形截面的 弯曲刚度一般比圆截面大，空心管的弯曲刚度和扭转刚度都比实心轴大得多， 所以常用钢管制作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢制作支承板。 〔3〕尽量减小臂部重量和整个臂部相对于转动关节的转动惯量，以减小 运动时的动载荷与冲击。 〔4〕合理设计臂部与腕部、机身的连接部位。臂部安装形式和位置不仅 关系到机器人的强度、刚度和承载能力，而且还直接影响机器人的外观。
T-01-O-O-工业机器人的驱动装置-液压驱动式-教案
授课章节工业机器人的驱动装置——液压驱动式授课形式讲授授课时间第周周（月日）第至节
教学目标
知识目标：掌握工业机器人液压驱动的特点
能力目标：能正确认识工业机器人中液压驱动的应用
素质目标：提高自学意识
教学重点液压驱动的特点
教学难点液压驱动的原理
教学过程
方法手段
时间分配导
入
一、提问：谈谈你认识哪些使用液压驱动的机器？3分钟
讨论
重
点
讲
解
及
任
务
分
析
一、液压驱动的工作原理
液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能，转
变成机械能。
二、液压驱动式特点
液压驱动系统具有控制精度较高、可无极调
速、反应灵敏、可实现连续轨迹控制；
操作力大、功率体积比大，适合于大负载、低
速驱动。
但液压驱动系统对密封的要求较高，且不宜在
高温或低温的场合工作，要求的制作精度较高，快
速反应的伺服阀成本也非常高，漏夜以及复杂的维
护也限制了液压驱动机器人的应用。
三、液压驱动式的应用
液压驱动的关节式机器人；
自重式手爪；
飞机模拟驾驶舱，其利用液压驱动驾驶舱下的并
联式STEWART平台的运动。
5分钟
图片
8分钟
视频、PPT、
图片
4分钟
视频、PPT、
图片
练
习
作
业。
工业机器人驱动方法和应用
缺点：换相器需经常维护，电刷极易磨损，必须经常更换， 噪音比交流电机大。
书籍是进步的阶梯
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10
交流电机驱动
AC servomotor
1. 工作原理
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同步电机：定子是永磁体，所谓同步是指转子速度与定子 磁场速度相同。
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2. 运行矩频特性
起动曲线
运行曲线
在这个输出转矩 区间，步进电机 启动时的输入脉 冲频率必须缓慢 增加
3. 步进电机驱动的特点
控制系统简单可靠，成本低；控制精度受步距角限制，高 负载或高速度时易失步，低速运行时会产生步进运行现象。
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伺服电机与步进电机比较
伺服电机的优势：
• 现在大部分机器人是电动的，当然仍有许多工业机器人带有液 压驱动器。此外，对于一些需要巨大型机器人和民用服务机器 人的特殊应用场合，液压驱动器仍可能是合适的选择。
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气压驱动
• 气压驱动器在原理上与液压驱动器相同； • 由于气动装置的工作压强低，和液压系统相比，功率——
重量比低得多； • 由于空气的可压缩性，在负载作用下会压缩和变形，控制
气缸的精确位置很难。因此气动装置通常仅用于插入操作 或1/2自由度关节上； • 结构简单，安全可靠，价格便宜；
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6
液压驱动与气压驱动之对比
液压驱动 • 适于搬运较重的物体 • 不适于高速移动 • 适于确定高精度位置
气压驱动 • 适于搬运较轻的物体 • 适于高速移动 • 不适于确定高精度位置
(完整版)工业机器人技术基础
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• (2)离线编程
离线编程可以脱离机器人，直接在计算机上使用 离线编程软件，编辑所需的轨迹程序。其优点是：效 率高，编程时可不用机器人，机器人可进行其他工作 ；可预先优化操作方案和运行周期时间；可用传感器 探测外部信息，从而使机器人做出相应的响应；控制 功能中可以包括现有的CAD和CAM的信息，可以使用仿 真软件预先模拟运行程序，从而不会出现危险；可以 利用CAD软件编辑复杂的轨迹程序。
但离线编程中所需要的能补偿机器人系统误差的 功能、坐标系数据仍难以得到；仿真软件并不能完全 仿真真实的工作环境，还需要到现场进行调试。
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3.1 示教编程
3.1.1 示教编程基础知识
（1） 机器人的运动方式
机器人的运动方式分为PTP方式和CP方式。 ➢ PTP方式为点到点方式（即机器人以全速从起始点运动
• 根据机器人不同的工作要求，主要有下面两种编程方法 ：
• (1)示教编程 示教编程是机器人最基本和最简单的编程方法，目
前，相当数量的机器人仍采用示教方式编程，机器人示 教后可以立即应用。顾名思义，就是我们通常所说的手 把手示教，由人直接通过示教盒控制机器人的手臂按照 我们所要求的轨迹运动， 其优点是：简单方便；不需要 环境模型；对实际的机器人进行示教时，可以修正机械 结构带来的误差。
再现操作盒 控制柜
示教编程器
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（3） 焊接系统
焊接系统是焊接机器人 完成作业的核心装备，主要 由焊枪、焊接控制器及水、 电、气等辅助部分组成。焊 接控制器是由微处理器及部 分外围接口芯片组成的控制 系统，它可根据预定的焊接 监控程序，完成焊接参数输 入、焊接程序控制及焊接系 统故障自诊断，并实现与本 地计算机及手控盒的通讯联 系。
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小臂 铰接活塞缸 大臂 升降缸 夹臂缸 手爪
铰接活塞缸 立柱
二、液压驱动式特点
三、液压驱动式的应用
Nachi的SC700机器人与SC500机器人
自重式手部结构
工业机器人的驱动装置 ——液压驱动式
主要内容
• 液压驱动的工作原理
• 液压驱动式特的工作原理
• 液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能，转变成机械能。
高压储能罐 液压 马达/泵
发动机
低压罐
二、液压驱动式特点
• 液压驱动系统具有控制精度较高、可无极调速、反应灵敏、可实现连续轨 迹控制； • 操作力大、功率体积比大，适 合于大负载、低速驱动。