工业机器人基本组成系统
工业机器人的名词解释
工业机器人的名词解释
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由
度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。
它能够接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。
控制系统用来发出指令和执行指令，相当于人类的大脑；驱动系统通过接收指令来行走和工作，相当于人的手和脚。
工业机器人的应用范围很广，涵盖电子、物流、化工等各个工业领域。
它能够提高生产效率、降低成本、保证产品质量，并且能够完成危险或难以进行的劳作，为人类带来诸多便利。
此外，工业机器人能力的评价标准包括智能、机能和物理能等方面。
智能指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能指变通性、通
用性或空间占有性等；物理能指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。
总的来说，工业机器人是一种重要的自动化生产工具，能够为现代工业生产带来巨大的变革和发展。
工业机器人的系统组成及各部分作用
工业机器人的系统组成及各部分作用一、引言工业机器人是一种自动化操作装置，主要用于工业生产中重复性高、作业环境危险的工作。
它的出现不仅提高了生产效率，而且还减少了人力成本和劳动强度。
要了解工业机器人的系统组成及各部分作用，我们需要从整体系统结构、各部分功能和作用等方面进行深入分析。
二、系统组成1. 机械结构机械结构是工业机器人的主体框架，它由基座、臂部、手部等部分组成，用于支撑和连接其他各部分。
其中，基座是机器人的底部支撑，臂部是机器人的动作执行部分，手部是机器人的操作器具，通过各部件的灵活组合，可以完成各种工业操作任务。
2. 控制系统控制系统是工业机器人的大脑，包括传感器、控制器、执行器等组成部分。
传感器用于获取外部环境的信息，控制器用于对机器人的动作进行指令和控制，执行器则是根据控制器的指令完成各项操作任务。
三、各部分作用1. 机械结构机械结构的作用是支撑和连接机器人的各部分，使之能够进行灵活的运动和操作。
通过合理的结构设计，可以实现机器人的高效作业和灵活操作，提高生产效率。
2. 控制系统控制系统的作用是实现机器人的自动化操作，传感器用于获取外部环境信息，控制器通过对信息的处理和分析，指挥执行器完成任务。
这种自动化操作不仅可以提高生产效率，还可以降低人力成本和减少劳动强度，同时也能保证生产过程中的安全性。
四、个人观点和理解通过对工业机器人的系统组成及各部分作用进行全面分析，我们可以深刻理解工业机器人的工作原理和作用。
我认为，工业机器人的出现标志着人类生产方式的进步和自动化水平的提高，它不仅可以大幅度提高生产效率，还可以降低生产成本，实现可持续发展和智能制造。
五、总结与展望通过本文的探讨，我们对工业机器人的系统组成及各部分作用有了更深入的了解。
在未来，随着科技的发展和人工智能技术的应用，工业机器人的性能和作用将会不断提升，我们期待工业机器人能够在更多领域发挥作用，为人类生活和生产带来更多便利。
工业机器人的系统组成及各部分作用是一个复杂而又精密的系统工程，它的实现对于提高整个生产效率和改善生产环境起着至关重要的作用。
1.1工业机器人的系统组成
MMT
三种驱动方式比较：
电气驱动方式:电气驱动所用能源简单，机构速度变化范围大，效率高，速
度和位置精度都很高，且具有使用方便、噪声低和控制灵活的特点。
MMT
【背景知识】 2．机械结构系统
工业机器人的机
械结构系统是工业机 器人为完成各种运动 的机械部件。系统由 骨骼(杆件)和连接它 们的关节(运动副)构 成，具有多个自由度， 主要包括手部、腕部、 臂部、机身等部件， 如右图所示。
2MMT
机械结构系统——手腕
手腕是连接末端执 行器和手臂的部件，它的作 用是调整或改变工件的方位， 因而它具有独立的自由度， 以使机器人——手臂
手臂是机器人执行 机构中重要的部件，它的作 用是将被抓取的工件运送到 给定的位置上。
2MMT
机械结构系统——腰部和基座
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位 置，是机器人获取信息的窗口 。
MMT
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置， 是机器人获取信息的窗口 。
机器人对传感器的要求 ①精度高、重复性好； ② 稳定性和可靠性好； ③ 抗干扰能力强； ④ 质量轻、体积小、安装方便。
MMT
（1)传感器的分类 根据传感器在机器人上应用目的与使用范围的 不同，将其分成两类：内部传感器和外部传感器。 内部传感器：用于检测机器人自身的状态，如： 测量回转关节位置的轴角编码器、测量速度以控制 其运动的测速计。 外部传感器：用于检测机器人所处的环境和对 象状况，如视觉传感器，可为更高层次的机器人控 制提供大得多的适应能力，也是给工业机器人增加 了自动检测能力。外部传感器可进一步分为末端执 行器传感器和环境传感器。
机器人系统的组成
机器人系统的组成机器人系统通常由以下几个组成部分构成：1. 机械结构：包括机器人的物理外形和各个部件的机械结构，如关节、链条、连接器、传感器等。
这些结构决定了机器人的动作范围和运动能力。
2. 电气控制系统：包括电机、驱动器、传感器、计算机等电子设备，用于控制机器人的运动和感知环境。
电气控制系统接收来自计算机的指令，并将其转化为机械动作。
3. 计算机控制系统：包括嵌入式系统、单片机、PLC等，用于控制机器人的运动和执行任务。
计算机控制系统负责运算、决策和监控机器人的各种功能。
4. 感知系统：包括各种传感器，如摄像头、激光雷达、红外传感器等，用于感知机器人周围的环境信息。
感知系统可以获取到环境中的物体位置、距离、光照强度等数据，以辅助机器人的决策和动作。
5. 控制算法：包括路径规划、运动控制、动作规划等算法，用于指导和控制机器人的各项动作。
控制算法可以使机器人对特定任务做出适当的反应和行动。
6. 用户界面：通常是一台显示屏或者计算机界面，与机器人进行通信，可以通过界面对机器人进行控制和监控。
用户界面还可以提供机器人的工作状态、故障报警等信息。
这些组成部分相互配合，共同组成一个完整的机器人系统，实现使用者对机器人的控制和监控，并执行各种任务。
另外还有一些可选的组成部分，可以根据具体的机器人应用需求进行选择和配置：1. 操作系统：机器人可能运行一个特定的操作系统，如Linux 或Windows，用于管理和协调机器人系统的各项功能。
2. 数据存储和通信设备：机器人可能需要具备一定的存储和通信能力，以便存储和传输数据。
例如，机器人可以存储感知到的环境信息和任务执行过程中的数据。
3. 电源系统：机器人通常需要电源来驱动各个部件的工作，可以采用电池、电源适配器等不同形式的供电方式。
4. 人机交互接口：机器人可以配备触摸屏、声音识别、手势识别等人机交互设备，以便用户能够与机器人进行沟通和交互。
需要注意的是，不同类型的机器人系统在组成部分上可能会有所不同。
工业机器人本体的基本组成
工业机器人本体的基本组成
工业机器人本体的基本组成通常包括以下几个部分：
1. 机械结构：这是机器人的主体框架，包括底座、腰部、臂部、腕部和末端执行器等组成部分。
机械结构的设计需要考虑到机器人的负载能力、运动范围、精度要求等因素。
2. 驱动系统：驱动系统是为机器人提供动力的关键组件，它可以根据需要调节机器人的运动速度和方向。
常见的驱动方式有电动、液压、气压和伺服电机等。
3. 传感系统：传感系统用于感知机器人周围环境的变化，例如位置、速度、力/扭矩、温度等参数。
常用的传感器包括编码器、激光雷达、摄像头、红外线传感器等。
4. 控制系统：控制系统是机器人的“大脑”，负责接收传感器反馈的数据并进行处理，然后发出指令来控制机器人的动作。
控制系统通常由嵌入式处理器、操作系统、编程语言和人机界面等组成。
5. 执行机构：执行机构是机器人完成特定任务的关键组件，例如抓手、喷涂枪、焊接头等。
执行机构通常与末端执行器相连，可以根据需要进行调节和更换。
6. 配套软件和设备：除了机器人本体外，还需要相应的配套软件和设备来支持机器人的运行和维护。
例如机器人操作系统、编程软件、调试工具、维护手册等。
综上所述，工业机器人本体的基本组成包括机械结构、驱动系统、传感系统、控制系统、执行机构和配套软件和设备等多个部分，它们相互协作，共同实现机器人的功能和任务。
工业机器人控制系统的组成及功能简介
工业机器人控制系统的组成及功能简介文章标题：工业机器人控制系统的组成及功能简介摘要：工业机器人在现代制造业中扮演着重要的角色。
要实现高效、可靠的工作，机器人的控制系统是至关重要的。
本文将介绍工业机器人控制系统的组成和功能，以及对于现代制造业的意义。
1. 引言工业机器人已经被广泛运用于汽车制造、电子产品组装、物流和仓储等领域。
而要使机器人能够按照人类的要求进行工作，控制系统的设计和功能至关重要。
2. 工业机器人控制系统的组成工业机器人控制系统由以下几个主要组成部分构成：a. 控制器：控制器是机器人控制系统的中枢，负责接收和解析命令，并控制机器人的运动和工作。
控制器通常由硬件和软件组成，硬件包括计算机、处理器等，软件则是机器人控制程序。
b. 传感器：传感器是控制系统中重要的组成部分，用于感知环境和机器人状态。
常见的传感器包括视觉传感器、触觉传感器、力传感器等，它们可以提供实时的环境信息给控制器。
c. 执行器：执行器是机器人控制系统中负责执行任务的部件。
常见的执行器包括伺服电机、液压系统等，它们能够根据控制信号控制机器人的运动和操作。
d. 通信接口：通信接口用于机器人和外部设备之间的数据交换和通信。
它可以是有线的或无线的，可以包括以太网、CAN总线等通信协议。
3. 工业机器人控制系统的功能工业机器人控制系统具有多项重要功能，以确保机器人工作的高效和可靠：a. 运动控制：控制系统能够精确地控制机器人的运动速度、轨迹和姿态，以满足不同工作任务的需要。
b. 任务编程：控制系统允许操作员通过编程界面设定机器人的任务和工作流程，实现自动化的生产过程。
c. 感知与决策：传感器的数据可以帮助机器人控制系统感知环境和工作状态，根据这些信息做出智能决策，并调整机器人的动作。
d. 安全保护：控制系统能够监测机器人的工作状态，当出现异常情况时及时停止机器人的运行，以确保操作人员和设备的安全。
e. 远程监控与维护：控制系统可以实现对机器人的远程监控和维护，及时发现和解决问题，提高机器人的可用性和维护效率。
机器人的组成结构
常用的机身结构： １）升降回转型机身结构 ２）俯仰型机身结构 ３）直移型机身结构 ４）类人机器人机身结构
根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装 置的不同可分为：
１）伸缩型臂部结构 ２）转动伸缩型臂部结构 ３）驱伸型臂部结构 ４）其他专用的机械传动臂部结构
３．机身和臂部的配置形式
机身和臂部的配置形式基本上反映了机器 人的总体布局。由于机器人的运动要求、工作 对象、作业环境和场地等因素的不同，出现了 各种不同的配置形式。目前常用的有如下几种 形式：
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1. 滑槽杠杆式手部
2.齿轮齿条式手部
4. 斜 楔 杠 杆 式
3.滑块杠杆式手部
5.移动型连杆式手部
6.齿轮齿条式手部
7.内涨斜块式手部
8.连杆杠杆式手部
手指类型：
吸附式取料手
吸式取料手是目前应用较多的一种执行器，特别是用于搬 运机器人。该类执行器可分气吸和磁吸两类。 1）气吸附取料手
连杆（Link）：机器人手臂上 被相邻两关节分开的部分。
刚度（Stiffness）：机身或臂部在外力作用下抵抗变形的能力。 它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）之比来度量。
自由度（Degree of freedom） ：或者称坐标轴数，是指描述物体 运动所需要的独立坐标数。手指的开、合，以及手指关节的自由 度一般不包括在内。
• 圆柱坐标型机械手有一 个围绕基座轴的旋转运 动和两个在相互垂直方 向上的直线伸缩运动。 它适用于采用油压(或气 压)驱动机构，在操作对 象位于机器人四周的情 况下，操作最为方便。
工业机器人技术课后题答案
第一章课后习题：3、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。
答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。
三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。
六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人－环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
各部分之间的关系可由下图表明：4、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。
答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不应包括手爪(末端操作器)的开合自由度。
重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力, 可以用标准偏差这个统计量来表示, 它是衡量一列误差值的密集度(即重复度)。
工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合, 也叫工作区域。
工作速度一般指工作时的最大稳定速度。
承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
承载能力不仅指负载, 而且还包括了机器人末端操作器的质量。
第二章课后习题：1、答：工业上的机器人的手一般称之为末端操作器, 它是机器人直接用于抓取和握紧(吸附)专用工具(如喷枪、扳手、焊具、喷头等)进行操作的部件。
具有模仿人手动作的功能, 并安装于机器人手臂的前端。
大致可分为以下几类: (1) 夹钳式取料手；(2) 吸附式取料手；(3) 专用操作器及转换器；(4) 仿生多指灵巧手。
4、答：R关节是一种翻转(Roll)关节。
B关节是一种折曲(Bend)关节。
Y关节是一种偏转(Yaw)关节。
具有俯仰、偏转和翻转运动, 即RPY运动。
5、答：行走机构分为固定轨迹式和无固定轨迹式。
无固定轨迹式又分为与地面连续接触（包括轮式和履带式）和与地面间断接触（步行式）。
轮式在平地上行驶比较方便，履带式可以在泥泞道路上和沙漠中行驶。
步行式有很大的适应性, 尤其在有障碍物的通道(如管道、台阶或楼梯)上或很难接近的工作场地更有优越性。
第三章课后习题：1、点矢量v 为]00.3000.2000.10[T ，相对参考系作如下齐次坐标变换：A=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0 写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。
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1.4 工业机器人的基本组成及技术参数
机器人的组成部分 机器人的组成 机器人的组成系统
机械部分 传感部分 控制部分 驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
特点:中心支架附 近的工作范围大,两个转 动驱动装置容易密封, 覆盖工作空间较大. 但 该坐标复杂, 难于控制, 且直线驱动装置仍存在 密封及工作死区的问题.
4. 关节坐标型 拟人型 关节坐标型/拟人型 拟人型(3R) 关节机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂,工业机 器人中最常见的结构.它的工作范围较为复杂.
机器人系统组成
感 受 系 统 控制系统 人机交互系统
驱动系统
机 机 系统
机器人
交互统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
1,驱动系统 , 概念: 概念:要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置 作用:提供机器人各部位,各关节动作的原动力
�
6,控制系统 是根据程序和反馈信息 控制机器人动作的中心.分 为开环系统和闭环系统.
冗余自由度机器人
利用冗余自由度可以增 加机器人的灵活性, 加机器人的灵活性,躲避障 碍物和改善动力性能. 碍物和改善动力性能.人 的手臂(大臂 小臂, 手腕) 大臂, 的手臂 大臂,小臂, 手腕 共有七个自由度, 共有七个自由度 所以工 作起来很灵巧,手部可回 作起来很灵巧 手部可回 避障碍而从不同方向到达 同一个目的点. 同一个目的点.
指机器人重复到达某一目标位置 的差异程度. 的差异程度 . 或 在相同的位置指令
下 , 机器人连续重复若干次其位置的 分散情况. 分散情况 . 它是衡量一列误差值的密 集程度,即重复度. 集程度,即重复度.
o
o
工作空间( ):机器人 工作空间(Working space):机器人 ): 手腕参考点或末端操作器安装点( 手腕参考点或末端操作器安装点(不 包括末端操作器) 包括末端操作器)所能到达的所有空 间区域, 间区域,一般不包括末端操作器本身 所能到达的区域. 所能到达的区域.
2. 圆柱坐标型 圆柱坐标型(R2P)
优点:且计算简单; 直 线部分可采用液压驱动,可 输出较大的动力; 能够伸入 型腔式机器内部.
缺点:它的手臂可以到达的空间 受到限制, 不能到达近立柱或近地面 的空间; 直线驱动部分难以密封,防 尘; 后臂工作时, 手臂后端会碰到工作 范围内的其它物体.
3. 球坐标型 球坐标型(2RP)
定位精度( 定位精度(Positioning accuracy):指 ) 机器人末端参考点实际到达的位置与 所需要到达的理想位置之间的差距. 所需要到达的理想位置之间的差距.
可以用精密度,正确度,和准确度 可以用 重复性( 精密度,正确度,和准确度三个参数来衡量. ) 或重复精度 : 重复性 ( Repeatability) 或重复精度:三个参数来衡量.
图 1.17 PUMA 562工业机器人
1.4.3 工业机器人的坐标 工业机器人的坐标
1. 直角坐标/笛卡儿坐标/台架型 直角坐标/笛卡儿坐标/台架型(3P)
优点:很容易通过计算 机控制实现,容易达到 高精度.
缺点:妨碍工作, 且占地 面积大, 运动速度低, 密封 性不好.
直角坐标机器人的工作空间示意图
关节型工业机器人
5. 平面关节型 SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们 在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有很强 的刚性, 所以, 它具有选择性的柔性.这种机器人在装 配作业中获得了较好的应用.
平面关节机器人的工作空间
小结
关节坐标型
平面关节型
工业机器人的几种坐标形式
2
智能传感器的使用提高 了机器人的机动性,适 应性和智能化的水准. 智能传感器的使用提高了 机器人的机动性,适应性 和智能化的水准.
3
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
4,机器人-环境交互系统
1,机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相 1 互联系和协调的系统. 互联系和协调的系统 2,工业机器人与外部设备集成为一个功能单元 如加工制造单元, 焊接单元,装配单元等. 也可以是多台机器人,多台机床或设备,多个零件存储装置等集成 为一个去执行复杂任务的功能单元.
3.工作范围: .工作范围
指机器人末端操作器所能到达的区 域.
4.工作速度: .工作速度:
指机器人各个方向的移动速度或 转动速度.这些速度可以相同,可以 不同.
机器人的主要技术参数 5.表1.3 PUMA 562机器人的主要技术参数 .承载能力: 承载能力:
指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大 指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量.
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
5,人机交互系统
人机交互系统是使操作 人员参与机器人控制并与机 器人进行联系的装置.
该系统归纳起来分为两 大类: 指令给定装置和信息 显示装置.
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
关节 手臂部分 末端操作器
机身部分
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
3,感受系统
1
感受系统由内部传感器 模块和外部传感器模块 组成, 用以获取内部和 外部环境状态中有意义 的信息.
4
对于一些特殊的信息, 传 感器比人类的感受系统 更有效.
驱动系统可以是液压传动, 气动传动,电动传 动, 或者把它们结合起来应用的综合系统; 可以是直 接驱动或者是通过同步带,链条,轮系,谐波齿轮等 机械传动机构进行间接驱动.
机器人系统组成分析
驱动系统 机械结构系统 感受系统 机器人-环境交互系统 人机交互系统 控制系统
2,机械结构系统
机身部分: 机身部分:如同机床的 末端操作器: 末端操作器: 手臂部分: 手臂部分: 关节: 关节:分为滑动关 床身结构一样, 床身结构一样 可以是拟人的手掌 分为大臂,,机器人 分为大臂,小臂 节和转动关节.实 机身构成机器人的基础 和手指, 完成各 和手指,也可以是 和手腕, 和手腕, 现机身,手臂各部 支撑. 支撑.有的机身底部安 各种作业工具, 各种作业工具,如 种动作. 种动作. 分,末端操作器之 装有机器人行走机构; 焊枪,喷漆枪等. 焊枪,喷漆枪等. 间的相对运动. 有的机身可以绕轴线回 转,构成机器人的腰. 构成机器人的腰.