工业机器人工作原理及其基本构成
工业机器人结构原理
工业机器人结构原理工业机器人是一种可以执行特定任务的智能机械设备。
它们通常由多个主要部分组成，包括机械结构、控制系统、执行器和传感器。
机械结构是工业机器人的重要组成部分，它为机器人提供了身体支持和运动能力。
通常，机械结构由连杆、关节和框架等元件组成。
连杆用于连接不同的关节，使机器人能够执行复杂的动作。
关节是机器人的可动连接点，允许机械结构在不同的方向上旋转或运动。
框架则起到支撑作用，保证机械结构的稳定性和可靠性。
控制系统是控制工业机器人动作和功能的核心。
它通常由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口和电源等。
中央处理器是控制系统的主要组成部分，它接收和处理来自传感器的输入信号，并发送指令给执行器。
存储器用于存储程序和数据，以及记录机器人的状态信息。
输入输出接口用于与外部设备进行通信，例如与计算机或其他机器人进行数据交换。
电源则提供所需的能量给控制系统。
执行器是机器人的执行部件，它们负责将控制系统发送的指令转化为动态的机械运动。
常见的执行器包括电动机、液压缸和气动缸等。
电动机是最常用的执行器，它通过电能转变为机械能，驱动机械结构实现各种动作。
液压缸和气动缸则利用液体和气体的压力来实现运动控制，适用于一些需要大力矩或冲击力的操作。
传感器是机器人的感知装置，它们用于获取外部环境的信息，并将信息传递给控制系统。
常见的传感器包括光电传感器、压力传感器、温度传感器和力传感器等。
光电传感器用于检测物体的位置和距离，压力传感器用于测量力的大小，温度传感器用于监测环境的温度变化，力传感器则可测量机器人施加的力。
综上所述，工业机器人的结构原理包括机械结构、控制系统、执行器和传感器等多个方面。
这些部分相互配合，使机器人能够进行复杂的动作和任务执行。
工业机器人原理及应用实例
工业机器人原理及应用实例一、工业机器人概念工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。
可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。
”二、组成结构工业机器人由主体、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。
大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
三、分类工业机器人按臂部的运动形式分为四种。
直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。
点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。
工业机器人组成及工作原理
(2)有效负载(Payload) 有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运 的物体重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作机的负荷能力。
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备） 按动作先后顺序的设定、检测等。
• 位置信息：作业之间各点的坐标值，包括手爪在该 点上的姿态，通常总称为位姿（POSE）。
• 时间信息：各顺序动作所需时间，即机器人完成各 个动作的速度。
二、工业机器人的技术参数
表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、 运动精度、运动特性、动态特性等。
例：电装（DENSO）机械手
• 系统组成感知系统1感受系统由内部传感器4
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。
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。
3
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。
对于一些特殊的信息, 传 感器比人类的感受系统 更有效。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
示教再现
– 示教－再现 即分为示教－存储－再现-操作四步进行。 • 示教：方式有两种：(1) 直接示教－手把手； (2) 间接示教－示教盒控制。 • 存储：保存示教信息。 • 再现：根据需要，读出存储的示教信息向机器人发 出重复动作的命令。
工业机器人的基本工作原理,工业机器人结构系统
工业机器人的基本工作原理,工业机器人结构系统机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值高，应用范围广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。
从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。
根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，到2015年中国机器人市场的容量约达十几万台套。
1工业机器人的基本工作原理工业机器人是一种生产装备，其基本功能是提供作业所须的运动和动力．其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动．自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。
因此在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有相同之处：二者的末端执行器都有位置变化要求，而且都是通过坐标运动来实现末端执行器的位置变化要求。
当然机器人也有其独特的要求，是按关节形式运动为主，同时机器人的灵活性要求很高，其刚度、精度要求相对较低。
2工业机器人结构系统2．1工业机器人构造从功能角度分析可将机器人分解成四个部分：操作机、末端执行器、传感系统、控制器。
操作机：是由机座、手臂和手腕、传动机构、驱动系统等组成．其功能是使手腕具有某种工作空间，并调整手腕使末端执行器实现作业任务要求的动作。
末端执行器：也叫工业机器人的手部，它是安装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。
感器系统：是指要机器人与人一样有效的完成工作。
必须对外界状况进行判断的感觉功能。
与机器人控制最紧密相关的是触觉。
视觉适合于检测对象是否存在，检测其大概的位置、姿势等状态。
相比之下，触觉协助视觉．能够检测出对象更细微的状态。
控制器：机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。
主要是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。
具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。
在机器人中采。
工业机器人组成及工作原理
工业机器人组成及工作原理
首先，工业机器人通过传感器感知其周围环境。
常见的传感器包括摄像头、激光传感器、力传感器等。
摄像头可以用于视觉对象识别和测量，激光传感器可以用于障碍物检测和距离测量，力传感器可以用于精确控制操作力度。
通过这些传感器，机器人能够获取有关环境的信息。
其次，机器人根据感知到的环境信息，进行决策制定。
这一步骤通常由控制系统完成。
控制系统是机器人的大脑，它接收传感器的信息，经过处理和分析，生成相应的决策。
例如，当机器人需要进行抓取任务时，控制系统首先会对目标进行识别，然后计算最佳抓取点和抓取力度。
最后，机器人根据决策结果执行相应的操作。
执行器是机器人的手臂或爪子，用于执行具体操作。
通过电机和传动系统，执行器能够实现精确的位置和速度控制。
例如，当决策结果是抓取物体时，执行器会根据计算出的抓取点和抓取力度，准确地将手臂伸展并抓取物体。
除了以上的工作原理外，工业机器人还可以与人进行交互。
通过人机交互界面，人们可以直观地与机器人进行沟通和控制。
例如，通过显示屏和按钮，人们可以设定机器人的工作任务和参数。
通过语音输入和语音反馈，人们可以与机器人进行语音交流。
这样的交互功能使得机器人在工业生产中更加灵活和易于操作。
总体而言，工业机器人的工作原理是基于感知环境、决策制定和执行操作的过程。
通过传感器的感知，控制系统的决策和执行器的操作，工业机器人能够高效地完成各种任务，大大提高生产效率和质量。
六轴工业机器人工作原理
六轴工业机器人工作原理一、引言六轴工业机器人是一种广泛应用于各个行业的自动化设备，其在生产线上可以完成很多重复性高、危险性大的工作，提高了生产效率和质量。
本文将详细介绍六轴工业机器人的工作原理。
二、机器人结构六轴工业机器人通常由机械臂、控制系统和末端执行器三部分组成。
其中，机械臂是最核心的部分，它由基座、旋转关节、伸缩关节和转动关节四个部分组成。
基座固定在地面上，旋转关节使整个机械臂能够在水平面内旋转，伸缩关节使机械臂能够伸缩，转动关节使末端执行器能够沿着垂直方向旋转。
三、运动学原理六轴工业机器人的运动学原理是通过解析几何和矩阵变换来实现的。
首先，将整个机械臂建立坐标系，并确定每个关节的坐标系。
然后根据运动学公式计算出每个关节的位姿参数，并通过矩阵乘法得出整个机械臂的位姿参数。
最后，将位姿参数转换成机械臂各个关节的控制量，通过控制系统控制机械臂的运动。
四、传感器六轴工业机器人通常配备了多种传感器，用于感知周围环境和执行任务。
其中，视觉传感器可以识别物体的位置和形状，使机械臂能够准确地抓取物体；力传感器可以测量末端执行器施加在物体上的力和扭矩，使机械臂能够调整自己的姿态以适应不同的任务需求。
五、控制系统六轴工业机器人的控制系统是由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括电机驱动器、编码器、传感器等设备；软件部分则是运行在计算机上的控制程序。
通过编写控制程序并输入相应指令，控制系统可以实现对机械臂各个关节的精确控制，并且根据任务要求调整末端执行器的位置和姿态。
六、工作流程六轴工业机器人通常先通过视觉传感器识别待加工物体，并确定其位置和形状。
然后，机械臂根据控制系统发出的指令，将末端执行器移动到物体所在位置，并通过力传感器感知物体的重量和形状。
最后，机械臂根据任务要求进行加工或搬运操作，完成任务后将物体放置在指定位置。
七、总结六轴工业机器人的工作原理是通过机械臂、控制系统和传感器三部分协同工作来实现的。
其中，运动学原理是实现机械臂精确控制的基础，而传感器则能够感知周围环境和执行任务。
工业机器人内部结构及基本组成原理详解
工业机器人内部结构及基本组成原理详解展开全文工业机器人详解你对工业机器人有着什么样的了解？关于工业机器人，我们过去也反反复复推送了很多的文章，在这一次，我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。
关于工业机器人定义什么可以被认为是一个工业机器人?什么不能被称为工业机器人？工业机器人直到最近才能避开这种混乱。
不是在工业环境中使用的每个机电设备都可以被认为是机器人。
根据国际标准组织的定义，工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。
这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。
工业机器人自中年以来发生了什么变化？越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术，帮助在工业环境中优化工作流程的方式。
随着时代的发展和机器人技术的进步，机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。
我们经常说典型的工业机器人由工具，工业机器人手臂，控制柜，控制面板，示教器以及其他外围设备组成。
那么这些是什么？这些部分通常都在一起，控制柜类似于机器人的大脑。
控制面板和示教器构成用户环境。
工具（也称为末端执行器）是为特定任务设计的设备（例如焊接或喷涂）。
机器人手臂基本上是移动工具的东西。
但并不是每个工业机器人都像一个手臂。
不同机器人有不同类型的结构。
控制面板---操作员使用控制面板来执行一些常规任务。
（例如：改变程序或控制外围设备）。
应用“机器人工人”----什么时候应该使用工业机器人而不是人工？相信这个问题大家思考的次数并不少了。
理想情况下，这应该是双赢的。
想快速看到效果，你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。
想得最多的是那些重复的，乏味的工作，需要从工作人员那边进行大量单调的行动，这个思考是正确的，因为正是如此，例如从一个输送机到另一个输送机。
如果总是相同的任务，您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。
工厂的工作处理需要越来越灵活，在这些情况下，正确的解决方案是：可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。
工业机器人工作原理及其基本构成
工业机器人工作原理及其基本构成工业机器人是一种能够自动执行一系列生产操作的多关节机械设备。
其工作原理基于计算机控制与机械结构相结合，具备感知、决策和执行的能力，实现高效、精准和灵活的生产作业。
下面将详细介绍工业机器人的工作原理及其基本构成。
一、工作原理1.传感器控制：工业机器人通过安装各种传感器，如视觉传感器、力传感器、接触传感器等，来感知周围环境和工件的状态。
传感器采集到的信息会传送给控制系统进行处理。
2.控制系统：控制系统是工业机器人的核心部分，它由计算机和程序控制器组成。
计算机负责处理各种传感器采集到的数据，并进行实时监控和控制。
程序控制器根据预设的工艺参数和任务要求，决策机器人的动作轨迹和运动方式。
3.执行机构：执行机构是工业机器人实现动作的关键部分。
根据机器人的不同结构和工作任务，可以采用电机、液压驱动或气动驱动等方式实现机械臂的运动。
4.末端执行器：末端执行器是机器人最终与工件接触并执行作业的部分。
根据不同的应用需求，可以采用夹具、吸盘、焊枪等各种类型的末端执行器。
5.编程操作：工业机器人的工作需要编写适应不同任务的程序。
编程操作可以通过在线编程、离线编程或教导示教等方式实现，以确保机器人按照预期工艺参数和任务要求执行工作。
二、基本构成1.机械结构：机器人的机械结构一般包括基座、臂架和末端执行器。
臂架是由多个关节连接而成的，关节可以实现不同方向和角度的运动。
机械结构的设计和布局直接影响机器人的灵活性和作业范围。
2.传感器系统：工业机器人的传感器系统用于感知周围环境和工件状态。
常用的传感器包括视觉传感器、力传感器、接触传感器等。
视觉传感器可以识别工件的位置和形状，力传感器可以测量机器人与工件之间的力，接触传感器可以检测到机器人和工件的接触。
3.控制系统：控制系统包括计算机和程序控制器。
计算机负责处理传感器采集到的数据，并进行实时监控和控制。
程序控制器负责根据预设的工艺参数和任务要求，决策机器人的动作轨迹和运动方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工业机器人工作原理及其基本构成
工业机器人工作原理
现在广泛应用的焊接机器人都属于第一代工业机器人，它的基本工作原理是示教再现。
示教也称导引，即由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数＼工艺参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。
完成示教后，只需给机器人一个启动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作。
这就是示教与再现。
实现上述功能的主要工作原理，简述如下：
(1) 机器人的系统结构一台通用的工业机器人，按其功能划分，一般由 3 个相互关连的部分组成：机械手总成、控制器、示教系统，如图 1 所示。
机械手总成是机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节、末端操作器、以及内部传感器等组成。
它的任务是精确地保证末端操作器所要求的位置，姿态和实现其运动。
图 1 工业机器人的基本结构
控制器是机器人的神经中枢。
它由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、白保护功能软件等，它处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。
示教系统是机器人与人的交互接口，在示教过程中它将控制机器人的全部动作，并将其全部信息送入控制器的存储器中，它实质上是一个专用的智能终端。
(2) 机器人手臂运动学机器人的机械臂是由数个刚性杆体由旋转或移动的关节串连而成，是一个开环关节链，开链的一端固接在基座上，另一端是自由的，安装着末端操作器 ( 如焊枪 ) ，在机器人操作时，机器人手臂前端的末端操作器必须与被加工工件处于相
适应的位置和姿态，而这些位置和姿态是由若干个臂关节的运动所合成的。
因此，机器人运动控制中，必须要知道机械臂各关节变量空间和末端操作器的位置和姿态之间的关系，这就是机器人运动学模型。
一台机器人机械臂几何结构确定后，其运动学模型即可确定，这是机器人运动控制的基础。
机器人手臂运动学中有两个基本问题。
1) 对给定机械臂，己知各关节角矢量 g(f)=[gl(t) ，g2(t) ，...... gn(i)] '，其中 n 为自由度。
求末端操作器相对于参考坐标系的位置和姿态，称之为运动学正问题。
在机器人示教过程中。
机器人控制器即逐点进行运动学正问题运算。
2) 对给定机械臂，已知末端操作器在参考坐标系中的期望位置和姿态，求各关节矢量，称之为运动学逆问题。
在机器人再现过程中，机器人控制器即逐点进行运动学逆问题运算，将角矢量分解到机械臂各关节。
运动学正问题的运算都采用 D-H 法，这种方法采用 4X4 齐次变换矩阵来描述两个相邻刚体杆件的空间关系，把正问题简化为寻求等价的 4X4 齐次变换矩阵。
逆问题的运算可用几种方法求解，最常用的是矩阵代数、迭代或几何方法 ob 在此不作具体介绍，可参考文献 [1]。
对于高速、高精度机器人，还必须建立动力学模型，由于目前通用的工业机器人( 包括焊接机器人 ) 最大的运动速度都在 3m ／ s 内，精度都不高于 O.1mm ，所以都只做简单的动力学控制，动力学的计算方法可参考文献正 [1 ～ 3] 。
(3) 机器人轨迹规划机器人机械手端部从起点 ( 包括，位置和姿态 ) 到终点的运动轨迹空间曲线叫路径，轨迹规划的任务是用一种函数来“内插”或“逼近”给定的路径，并沿时间轴产生一系列“控制设定点”，用于控制机械手运动。
目前常用的轨迹规划方法有关节变量空间关节插值法和笛卡尔空间规划两种方法。
具体算法可参考文献 [1 ，4] 。
(4) 机器人机械手的控制当一台机器人机械手的动态运动方程已给定。
它的控制目的就是按预定性能要求保持机械手的动态响应。
但是由于机器人机械手的惯性力、耦合反应力和重力负载都随运动空间的变化而变化，因此要对它进行高精度乙斗高速、高动态晶质的控制是相当复杂而困难的，现在正在为此研究和发展许多新的控制方法。
目前工业机器人上采用的控制方法是把机械手上每一个关节都当作一个单独的伺服机构，即把一个非线性的、关节间耦合的变负载系统，简化为线性的非耦合单独系统。
每个关节都有两个伺服环，机械手伺服控制系统见图 2 外环提供位置误差信号，内环由模拟器件和补尝器 ( 具有衰减速度的微分反馈 ) 组成，两个伺服环的增益是固定不变的。
因此基本上是一种比例积分微分控制方法 (PID 法 ) 。
这种控制方法，只适用于目前速度、精度要求不高和负荷不大的机器人控制，对常规焊接机器人来说，已能满足要求[1]。
图 2 机械手伺服控制体系结构
(5) 机器人编程语言机器人编程语言是机器人和用户的软件接口，编程语言的功能决定了机器人的适应性和给用户的方便性，至今还没有完全公认的机器人编程语言，每个机器人制造厂都有自己的语言。
实际上，机器人编程与传统的计算机编程不同，机器人操作的对象是各类三维物体，运动在一个复杂的空间环境，还要监视和处理传感器信息。
因此其编程语言主要有两类：面向机器人的编程语言和面向任务的编程语言。
面向机器人的编程语言的主要特点是描述机器人的动作序列，每一条语句大约相当于机器人的一个动作，整个程序控制机器入完种：
1) 专用的机器人语言，如 PUMA 机器人的 VAL 语言，是专用的机器人控制语言，它的最新版本是 VAL-I 和V+ ·······。
2) 在现有计算机语言的基础上加机器人子程序库。
如美国机器人公司开发的 AR — Basic 和 Intelledex 公司的 Robot — Basic 语言，都是建立在 BASIC 语言上的。
3) 开发一种新的通用语言加上机器人子程序库。
如 IBM 公司开发的 AML 机器人语言。
面向任务的机器人编程语言允许用户发出直接命令，以控制机器人去完成一个具体的任务，而不需要说明机器人需要采取的每一个动作的细节。
如美国的 RCCL 机器人编程语言，就是用 C 语言和一组 C 函数来控制机器人运动的任务级机器人语言。
焊接机器人的编程语言，目前都属于面向机器人的语言，面向任务的机器人语言尚属开发阶段。
大都是针对装配作业的需要。