工业机器人系统组成
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。
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。
工业机器人系统的组成
工业机器人系统的组成
一、工业机器人系统的组成
工业机器人系统是由机器人本体、控制器、传感器、发动机、驱动器和操作平台组成的一个复杂的系统。
1、机器人本体
机器人本体是机器人的核心部件，由机械结构、电气控制及管理系统三部分组成，它主要负责移动、完成指定的加工任务，具体的结构及性能根据具体的机器人类型而定。
2、控制器
控制器是机器人系统的核心部件，它负责接收外部信号并驱动机器人本体执行指定的任务，具体控制策略及实现方法根据机器人类型而定。
3、传感器
传感器用于检测工作环境及机器人本体的变化，以实现机器人的定位和跟踪目标，是机器人系统的重要组成部分。
4、发动机
发动机主要负责提供机器人本体的动力，发动机类型普遍有直流电机、交流电机、液体发动机和流体发动机等。
5、驱动器
驱动器是由驱动器控制器、变换器、伺服系统和反馈系统组成的硬件系统，用于驱动机器人本体的机械部件，实现机器人的精密运动控制。
6、操作平台
操作平台是由计算机、机器人控制系统和辅助设备组成的系统，用于机器人操作前的程序设计、监控、仿真等任务，是机器人工作的重要环节。
工业机器人的组成结构
工业机器人的组成结构
工业机器人一般由主构架（手臂）、手腕、驱动系统、测量系统、控制器及传感器等组成。
图1是工业机器人的典型结构。
机器人手臂具有3个自由度（运动坐标轴），机器人作业空间由手臂运动范围决定。
手腕是机器人工具（如焊枪、喷嘴、机加工刀具、夹爪）与主构架的连接机构，它具有3个自由度。
驱动系统为机器人各运动部件提供力、力矩、速度、加速度。
测量系统用于机器人运动部件的位移、速度和加速度的测量。
控制器（RC）用于控制机器人各运动部件的位置、速度和加速度，使机器人手爪或机器人工具的中心点以给定的速度沿着给定轨迹到达目标点。
通过传感器获得搬运对象和机器人本身的状态信息，如工件及其位置的识别，障碍物的识别，抓举工件的重量是否过载等。
图1 工业机器人的典型结构
工业机器人运动由主构架和手腕完成，主构架具有3个自由度，其运动由两种基本运动组成，即沿着坐标轴的直线移动和绕坐标轴的回转运动。
不同运动的组合，形成各种类型的机器人（如图2）：①直角坐标型（如图2a是三个直线坐标轴）；②圆柱坐标型（如图2b是两个直线坐标轴和一个回转轴）；③球坐标型（如图2c是一个直线坐标轴和两个回转轴）；④关节型（如图2d是三个回转轴关节和图2e是三个平面运动关节）。
a）直角坐标型 b）圆柱坐标型 c）球坐标型 d）多关节型 e）平面关节型
图2 工业机器人的基本结构形式。
说明工业机器人的基本组成及各部分的关系
说明工业机器人的基本组成及各部分的关系工业机器人是一种能够模仿人类动作的自动化机器，用于完成各种生产任务。
它由多个组成部分构成，各部分之间密切合作，以实现高效的生产流程。
工业机器人的基本组成包括机械结构、控制系统、传感器系统和执行器系统。
机械结构是机器人的骨架，它提供了机器人的身体支撑和运动平台。
机械结构通常由关节、连杆和末端执行器等组成。
关节是机器人的关节点，使机器人能够在空间中进行各种运动。
连杆是连接关节的杆状物，用于传递力和运动。
末端执行器是机器人的工具，用于执行具体的操作任务。
控制系统是机器人的大脑，用于控制机器人的运动和动作。
控制系统通常由主控制器、伺服控制器和编码器等组成。
主控制器是机器人的核心，负责接收和处理指令，控制机器人的运动和动作。
伺服控制器是控制机械结构运动的关键部件，通过控制电机的转动来实现机器人的运动。
编码器用于检测和反馈机器人的位置和速度信息，保证机器人的运动精度和稳定性。
传感器系统是机器人的感知器官，用于获取周围环境的信息。
传感器系统通常由视觉传感器、力传感器和触觉传感器等组成。
视觉传感器能够获取周围环境的图像信息，用于定位和识别目标。
力传感器能够测量机器人施加的力和受到的力，用于控制机器人的力度和力量。
触觉传感器能够感知机器人与物体之间的接触力和接触面积，用于实现精确的操作和装配。
执行器系统是机器人的动力系统，用于驱动机器人的运动和动作。
执行器系统通常由电机、减速器和传动装置等组成。
电机是机器人的动力源，通过转动来驱动机械结构的运动。
减速器用于降低电机的转速，提供更大的输出扭矩。
传动装置用于将电机的转动传递给机械结构，实现机器人的运动。
以上是工业机器人的基本组成及各部分的关系。
机械结构提供了机器人的运动平台，控制系统控制机器人的运动和动作，传感器系统获取周围环境的信息，执行器系统驱动机器人的运动和动作。
这些部分密切合作，共同完成各种生产任务，提高生产效率和质量。
工业机器人的发展和应用将进一步推动自动化生产的发展，为人们的生活带来更多的便利和效益。
工业机器人的结构组成
工业机器人的结构组成
工业机器人是一种能够自动执行工业任务的机器人。
它由多个部件组成，包括机身、传感器、执行器、控制系统等。
机身是机器人的主体部分，通常由机器人臂、手、底座等组成。
机器人臂是机器人的重要部分，它通常由多个关节组成，可以实现多种运动。
机器人手则是用于抓取和搬运物体的部分，它通常由指爪、吸盘等组成。
机器人底座则是机器人的支撑和运动部分，它通常由车轮、履带等组成。
传感器是用于获取外部信息的部分，包括视觉传感器、力传感器、温度传感器等。
视觉传感器可以帮助机器人识别物体、测量距离等。
力传感器可以帮助机器人感知物体的质量和结构。
温度传感器则可以帮助机器人识别物体的温度变化。
执行器是机器人的动力部分，包括电机、液压缸、气压缸等。
电机是最常见的执行器，它可以帮助机器人实现各种运动。
液压缸和气压缸则可以帮助机器人实现高扭矩和高速度的运动。
控制系统是机器人的大脑，通常由控制器、编程器等组成。
控制器可以帮助机器人实现自主决策和控制，编程器则可以帮助工程师对机器人进行编程和操作。
以上是工业机器人的结构组成，每个部件都是机器人不可或缺的一部分。
随着技术的发展，工业机器人的结构组成也在不断地改进和升级，可以更加灵活、高效地执行工业任务。
- 1 -。
工业机器人运动原理
工业机器人的运动原理主要包括机械结构、传动系统和控制系统。
1. 机械结构：工业机器人的机械结构通常由基座、臂架、关节和末端执行器组成。
基座是机器人的底座，用于支撑机器人的整体结构。
臂架是连接基座和末端执行器的部分，通常由多个关节连接而成，可以实现多自由度的运动。
关节是机器人的关节连接点，通过电机和减速器驱动，实现机器人的关节运动。
末端执行器是机器人的工具或夹具，用于完成具体的任务。
2. 传动系统：工业机器人的传动系统主要包括电机、减速器和传动装置。
电机是驱动机器人运动的动力源，通常采用直流电机或交流伺服电机。
减速器用于减小电机的转速并增加扭矩，以提供足够的力矩来驱动机器人的运动。
传动装置用于将电机的旋转运动转换为机器人的线性或旋转运动，常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动和蜗轮蜗杆传动等。
3. 控制系统：工业机器人的控制系统主要包括传感器、控制器和编程系统。
传感器用于感知机器人周围的环境和工件的位置、姿态等信息，常见的传感器包括光电传感器、力传感器和视觉传感器等。
控制器是机器人的大脑，负责接收传感
器的信号并根据预设的程序和算法来控制机器人的运动。
编程系统用于编写机器人的运动轨迹和任务逻辑，通常采用离线编程或在线编程的方式。
通过机械结构、传动系统和控制系统的协同作用，工业机器人可以实现精确、高速、重复性的运动，完成各种生产任务。
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液压驱动
优点:
(1) 可以获得较大的推力或转矩。 (2) 液压系统介质的可压缩性小, 工作平稳可 靠, 并可得到较高的位置精度。 (3) 液压传动中, 力、 速度和方向比较容易 实现自动控制。 (4) 液压系统采用油液作介质,具有防锈性和 自润滑性能, 可以提高机械效率, 使用寿命长。
存在的不足:
由传感器及软件实现。 示教器
是机器人的人机交互接口，操作者可通过它 对机器人进行编程或手动操纵机器人移动。
操作机
控制器
用于完成各种作业任务的机械主体，主 是完成机器人控制功能的结构实现， 要包含机械臂、驱动装置、传动单元以 是决定机器人功能和水平的关键部分。 及内部传感器等部分。
工业机器人系统组成
2.1 工业机器人的系统组成
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导入案例
国产机器人竞争力缺失
———
众所周知，颈中国机器人产业由
— 于先天因素，在单体与核心零部件仍
然落后于日、美、韩等发达国家。虽
【 导
然中国机器人产业经过
30
年的发展，
入 形成了较为完善的产业基础，但与发 案 达国家相比，仍存在较大差距，产业
】 基础依然薄弱，关键零部件严重依赖
进口。 整个机器人产业链主要分为上
气压驱动的不足:
(1) 压缩空气常用压力为0.4～0.6 MPa, 若要获得较大的压力,其结构就要相对增大。
(2) 空气压缩性大,工作平稳性差, 速度控 制困难,要达到准确的位置控制很困难。
(3) 压缩空气的除水问题是一个很重要的 问题,处理不当会使钢类零件生锈, 导致机器人 失灵.此外,排气还会造成噪声污染。
2.1.1 操作
机
操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来
完成各种作业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部
传感器等部分组成。
腕关节 小臂
伺服电机 减速器
肘关节
手腕
连接法兰 皮带传动 肩关节
大臂 腰部 腰关节
▲ 机器人操作机的每个关节均
基座
采用 1 个交流伺服马达驱动
返回
所 处
2.1.1 操作
位 置 ———
机(1) 机械
—
臂
关节型工业机器人的机械臂是由关节连在
课 堂
一起的许多机械连杆的集合体 。实质上是一个拟
认 知
人手臂的空间开链式机构，一端固定在基座上，另
一端可自由运动，由关节 - 连杆结构所构成的机械
臂大体可分为 基座 、 腰部 、 臂部（大臂和小
臂）和手腕 4 部分。
返回 目录
末端执行器
联接手部和手臂的部分， 主要改变手部的空间方 向和将作业载荷传递到
手臂
联接机身和手 腕的部分，改 变手部的空间
位机置，械并部将各分
种载荷传递到 机座
腰部是机器人手臂的 支承部分 。
1 手部
小臂
2 手腕
（次轴）手腕
3 臂部 （主轴） 4 腰部 起到支
承作用
5 基座
大臂 腰部
基座
机器人手臂的 上下运动
垂直移动
手臂的伸 缩运动
1、手臂的运动 径向移动
回转运动
机器人绕铅 垂轴的转动
手腕旋转 2、手腕的运动 手腕弯曲
手腕侧摆
手腕绕小 臂轴线的
转动
手腕的上 下摆动
手腕的水 平摆动
BH—II 三指 手
四指灵巧手
最小的三指手
DLR多指手
哈工大多指手
灵巧的双手
SUCCESS
THANK YOU
2019/6/17
关节型机器人操作机基本构造
目录
2.1 工业机器人的系统组成
所
处 位
机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，
置 ———
可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
—
【 课 堂 认 知 】
夹紧爪
吸盘
焊枪
返回
目录
夹紧爪
夹紧爪
夹紧爪
夹紧爪
吸盘
吸盘
焊枪
2.1 工业机器人的系统组成
游核心零部件（主要是机器人三大核心
零部件 —— 伺服电机、减速器和控制
系统，相当于机器人的“大脑”）、中
游机器人本体（机器人的“身体”）和
下游系统集成商（国内 95% 的企业都集
中在这个环节上）三个层面。
关键技术是瓶
返回 目录
2.1 工业机器人的系统组成
第一代工业机器人主要由以下几部分组成： 操作机、控制器和示教器 。 对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别
课前回顾
所
处
位
置
——— —
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ何为工业机器人？
【 课
工业机器人具有几个显著特
前 回 顾
点，分别是什么？
】
工业机器人的常见分类有哪些，
简述其行业应用。
章节目录
2.1 工业机器人的系统组成
2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器
2.2 工业机器人的技术指标
学习目标 导入案例 课堂认知 扩展与提高 本章小结
气压驱动
气动机械手
与液压驱动相比, 气压驱动的特点是: (1) 压缩空气粘度小, 容易达到高速(1 m／s)。 (2) 利用工厂集中的空气压缩机站供气, 不必添加动力设备。 (3) 空气介质对环境无污染,使用安全, 可直接应用于高温作业。 (4) 气动元件工作压力低, 故制造要求 也比液压元件低。
2.3 工业机器人的运动控制
2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动 … 2.3.3 机器人的位置控制
思考练习
学习目标
所 处 位 置 ——— —
【 学 习 目 标 】
掌握工业机器人的机 构组成及各部分的功能
能够正确识别工业 机器人的基本组成
能够正确判别工业 机器人的点位运动和 连续路径运动
电动机驱动 1）普通交流电动机驱动
输出力矩大，但 控制性能差，惯 性大，适用于中 型或重型机器人
(1) 油液的粘度随温度变化而变化, 这 将影响工作性能。高温容易引起燃烧、爆炸等危 险。
(2) 液体的泄漏难于克服,要求液压元件有 较高的精度和质量, 故造价较高。
(3) 需要相应的供油系统,尤其是电液伺服 系统要求严格的滤油装置,否则会引起故障。
液压驱动方式的输出力和功 率更大，能构成伺服机构，常用于大 型机器人关节的驱动。
2.1 工业机器人的系统组成
所
处 位
(2) 驱动装
置 ———
置
—
驱使工业机器人机械臂运动的机构。它按照控制系
统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人产生动作，相
【
课 堂
当于人的肌肉、筋络。
认
知
】
机器人常用的驱动方式主要有液压驱动、气压驱
动和电气驱动三种基本类型。
目前，除个别运动精度不高、重负载或有防爆要 求的机器人采用液压、气压驱动外，工业机器人大多采 用电气驱动，而其中属交流伺服电机应用最广，且驱动 器布置大都采用一个关节一个驱动器。