关节型工业机器人操作机 的基本构造
简述工业机器人的基本组成及其作用
简述工业机器人的基本组成及其作用工业机器人是一种广泛应用于工业生产中的先进机器设备，它通过自动化、智能化的技术实现生产过程中的自主操作和控制。
工业机器人的基本组成包括机械结构、控制系统、传感器和执行器等部分，通过它们的协同工作，实现了工业机器人的高效运行与作用。
一、机械结构工业机器人的机械结构是支撑和保护其内部元件的重要部分。
通常由机器人臂、关节、末端执行器等组成。
机器人臂一般采用铝合金、碳纤维等轻质材料制作，使其具备较轻的自重和较高的刚性，提高了机器人的精度和稳定性。
关节作为机器人运动的关键部分，采用了高精度减速器和电机驱动系统，确保机器人的灵活性和准确性。
末端执行器负责完成具体任务，可以是机器人手、夹具或各种传感器等，根据不同的应用需求而定。
二、控制系统工业机器人的控制系统是指控制机器人运动和执行任务的核心部分。
它主要包含控制器、编码器、伺服系统等。
控制器是机器人的大脑，它负责接收和处理指令，控制机器人的动作和行为。
编码器用于测量和反馈机器人的位置和速度信息，确保机器人的运动准确性。
伺服系统通过减速器和电机等传动装置，实现机器人的精确控制和复杂动作的执行。
三、传感器工业机器人的传感器主要用于获取环境信息和工件信息，以便机器人能够根据实际情况做出相应的反应和决策。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、温度传感器等。
视觉传感器可以捕捉图像并进行图像识别和处理，实现机器人的视觉功能。
力传感器可以感知外部力的大小和方向，使机器人能够进行力控制和力触觉操作。
温度传感器用于测量环境和工件的温度，帮助机器人在高温或低温环境下进行自主作业。
四、执行器工业机器人的执行器是机器人完成具体任务和动作的重要部件。
常见的执行器有液压执行器、电动执行器、气动执行器等。
液压执行器在工业机器人中多用于承担大负荷、高力矩的重型作业；电动执行器可以实现高速、精准的动作控制；气动执行器则具备简单、可靠、成本低等特点，适用于一些简单的装配和运输工作。
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。
工业机器人组成及工作原理
工业机器人通常远离人;当人进入其工作范围;会造成意外伤害
与人交互需求
• 安全性是第一位的
从仿人的角度
• 变刚度
人体关节构造
• 前臂肘关节
机器人的工作原理是一个比较复杂的问题&简单地说;机器人的原 理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力&从控制 的角度;机器人可以通过如下四种方式来达到这一目标&
“示教再现”方式：它通过“示教盒”或人“手把手”两种方 式教机械手如何动作;控制器将示教过程记忆下来;然后机器人 就按照记忆周而复始地重复示教动作;如喷涂机器人&
工业机器人组成与工作原理控制概述 1.1 工业机器人的基本组成 1.2 工业机器人工作原理与技术参数 1.3 工业机器人控制技术综述
工业机器人控制系统
1.1 工业机器人的基本组成
主要由机器人本体、控制器、示教器三大部件组成
六轴垂直多关节机器人
R轴 U轴
B轴 T轴
Motoman工业机器人
●S 轴回旋 ●L 轴下臂倾动 ●U 轴上臂倾动 ●R 轴手臂横摆 ●B 轴手腕俯仰 ●T 轴手腕回旋
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工业机器人控制系统的组成
工业机器人控制的分类
按运动坐标控制方式 按适应程度
按控制机器人数目
关节空间运动控制 直角程坐序标控空制间系运统动控制
适应性控制系统 人单工控智系能统控制系统 位群置控控系制统
按运动控制方式
速度控制
力控制
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• 按照期望控制量分为：位置控制和力控制
关节型机器人腕部结构设计
设计任务
关节型机器人腕部结构设计一、设计内容题目来源于生产实际。
设计一个用于焊接的关节型机器人 进行机器人的总体方案设计、腕部及执行器结构设计及其零件设计。
二、设计依据焊接关节型机器人具有六个自由度 腰关节回转 臂关节俯仰 肘关节俯仰 腕关节仰腕、摆腕和旋腕 腕部最大负荷4kg 最大速度2m/s 最大工作空间半径1500mm。
三、技术要求1、机器人应能满足工作要求 保证焊接精度 2、工作可靠 结构简单
3、装卸方便 便于维修、调整
4、尽量使用通用件 以便降低制造成本。
四. 主要参考文献
1、殷际英.何广平.关节型机器人 北京:化学工业出版社 2003.
2、马香峰.工业机器人的操作机设计.北京 冶金工业出版社 1996.
3、费仁元.张慧慧.机器人机械设计和分析.北京 北京工业大学出版社 1998.
4、周伯英.工业机器人设计.北京 机械工业出版社 1995.
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7、徐卫良 钱瑞明译.机器人操作的数学导论. 北京 机械工业出版社 1998.
8、孙迪生 王炎.机器人控制技术.北京 机械工业出版社 1998.
9、徐灏.机械设计手册.第二版.北京 机械工业出版社 2000.
10、成大先.机械设计手册.第4版. 北京 化学工业出版社 2002.。
智能制造装备设计与故障诊断课件第4章-工业机器人基础
4.1.2 工业机器人的基本技术参数
工业机器人的设计与大多数机器设计过程相同，在进行工业机器人选型设 计之前，首先要对工业机器人的作业目的、功能需求、作业空间和生产条 件等做出规划，然后由机器人技术参数可选择机器人机械结构和坐标形式， 这度、作业范围、最大工作速度和承载能力等。
目前，由于工业机器人具有重复精度高、可靠性好、适用性强等优点，已广泛应用于汽车、 机械、电子、物流等行业，如在自动化生产线上的垛码机器人、包装机器人、转线机器人 等；在汽车生产线上的焊接机器人等。
One
4.1
工业机器人整体方案
工业机器人是应用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机械装置，能 够自动执行工作指令，靠自身动力和控制能力来实现预期功能的装置。它 既可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的指令程序运行，现代智能工 业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则和纲领作业，达到智能处理 作业的水平。
4.1.2 工业机器人的基本技术参数
（2）精度
工业机器人精度往往指的是定位精度与重复定位精度两个精度指标。
➢定位精度是指机器人末端执行器的实际位置与目标位置之间的偏 差，它是由于受机器人的机械误差、控制算法与系统分辨率等参 数影响产生。
➢重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一 命令下，机器人连续重复运动若干次，每一次的运动目标位置分 布情况，是一个关于位姿精度的统计数据。
机器人。运动耦合性强，控制较复杂，但运动灵活性最好，自身占据空间
最小。多关节型机器人的臂部有多个转动关节。
α
θ4
θ5
θ3
θ6
φ θ
示意图
θ2 θ1
EDUBOT-PUMA 560
4.1.3工业机器人的分类
关节型工业机械手的结构设计毕业设计说明书[管理资料]
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毕业论文题目关节型工业机械手的结构设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0917班学生学号20090421170指导教师二〇一三年六月三日摘要关于该关节型工业机械手的具体研究方法。
本次设计工作首先对实体安川机器人进行了细致的研究，了解了其内部的具体结构，安川机器人的结构可分为六个轴系，然后根据六个轴系对其内部结构进行分解，以便了解各个零件之间的配合，这样就对安川机器人有了大体的了解。
下面就进行尺寸的测量，尺寸的测量只需要测量一下大体的外观尺寸，而内部尺寸可根据零件的配合进行合理的设计。
然后，进行计算（包括电机功率的计算，轴的设计，齿轮的参数计算），接着可依据相关资料，选取恰当的电机。
最后，可根据实体与之前所掌握的知识对机械手的结构进行设计分析。
关键词:伺服电机、机械手抓、移动旋转。
ABSTRACTHere is about the research method of the industrial manipulator joints. The design work on the real first AnChuan robot has carried on the detailed research, understand the internal structure of concrete, AnChuan robot structure can be divided into six axis, and then according to the six axis of its internal structure decomposition, in order to understand the cooperation between the various parts of the, thus for AnChuan robot have roughly understanding. Below is the size of the measurement, the size of the measurement only need to measure the general appearance of the size, and the internal dimension can be reasonable according to the parts of the design. Then, computing (including motor power calculation, the design of the shaft, the gear parameter calculation), then can according to relevant data, select the appropriate machine. Finally, according to the entity and prior knowledge on the structure of the manipulator design analysis.Keywords:servo motor rotate, manipulator grabbing and moving.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)机械手国内外发展现状 (1)多关节型工业机械手概述 (2)机械手组成与分类 (3) (3) (3)2机械手的设计方案 (4) (5)机械手设计方案 (5)方案特点 (6)电机的选型 (7)初步估算机械手的质量 (7) (8)计算电机功率 (10)锥齿轮设计 (10)齿轮精度、材料 (10)按齿面接触疲劳强度设计 (10)按齿根弯曲强度设计 (12)锥齿轮参数计算 (12)同步带轮的设计 (13)同步齿形带传动计算 (13)带轮几何尺寸的计算 (14)减速器的设计 (16)减速器减速比的计算 (16)减速器输出轴径的计算 (16)4 机械手各结构设计 (17)手爪结构的设计 (17)手爪的设计要求 (17)手爪的分类 (18)手部结构形式的确定 (18)手腕结构的设计 (18)手腕的设计要求 (18)手腕结构形式的确定 (19)手臂结构的设计 (19)手臂的设计要求 (19)手臂结构 (19)小臂结构形式的确定 (20)小臂后箱体的结构设计 (20)连接杆件的设计 (21)5 关键轴的校核 (21)腕部输入轴的结构 (21)轴的校核 (22)6 结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1前言机械手国内外发展现状1962年，美国机械铸造公司试制成一台数控试教机械手。
第2章机器人机械系统2概要
大臂 机身
基座
小臂
腕部
连接手部
第二页，编辑于星期二：二十三点 二十三分。
回转与升降机身
回转运动在 下，升降运 动在上
（a）单杆活塞气缸
（b）双杆活塞气缸
链条链轮传动实现机身回转的原理图
第三页，编辑于星期二：二十三点 二十三分。
回转与俯仰机身
第四页，编辑于星期二：二十三点 二十三分。
机身设计时要注意下列问题
第十五页，编辑于星期二：二十三点 二十三分。
ABB的IRB4400
ABB的IRB 4600
采用优化设计，开链结构
第十六页，编辑于星期二：二十三点 二十三分。
机器人机械结构设计的发展方向
采用有限元、模态分析和仿真设计等现代设计方法； 采用新的高强度轻质材料，进一步提高机器人结构的负载/自重比， 使机器人机构进一步紧凑，速度和范围指标进一步提高；
动部分的质量；②使臂部的重心与立柱中心尽量靠近；③采取“配重” 的方法来减小和消除偏重力矩。
➢ 运动要平稳、定位精度要高。影响因素：①惯性冲击的
影响；②定位方法的影响；③结构刚性的影响；④控制及驱动 系统的影响等。
第七页，编辑于星期二：二十三点 二十三分。
平衡机器人手臂的重力矩优点如下：
如果是喷漆机器人，则便于人工手把手示教。
Euler腕关节的特色在于给定第四轴和第五轴一定角度后(J4，J5)，可将安装腕关节上 之手指向任意方向，再给定第六轴角度可调整手的姿态，如Fig- 所示。
第二十二页，编辑于星期二：二十三点 二十三 分。
經由特殊設定，可進一步將Owc_s 與Owc 點重合（Fig-8）。如此，Fig-8 便形成理
臂部的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位 置上。 在运动时，直接承受腕部、手部和工件（或工具）的静、动载荷， 尤其高速运动时，将产生较大的惯性力（或惯性力矩），引起冲 击，影响定位的准确性。
工业机器人技术3 工业机器人的基本组成及技术参数
1.主要技术参数
以FANUC机器人LR Mate 200iD为例，其主要技术参数 表如表所示。
表1-3-1LR Mate 200iD 主要技术参数
知识准备
二、工业机器人主要技术参数
1.主要技术参数
1.2.作业空间和安装要求
由于垂直串联等结构的机器人工 作范围是三维空间的不规则球体，为 了便于说明，产品样本中一般需要提 供如图 所示的详细作业空间图。
•
运动速度影响机器人的工作效率和运动周期，它与机器人所提取的重力和位置精度均有密切的关系。运
动速度提高，机器人所承受的动载荷增大，必将承受着加减速时较大的惯性力，从而影响机器人的工作平稳性
和位置精度。
•
就目前的技术水平而言，通用机器人的最大直线运动速度大多在1000mm/s以下，最大回转速度一般不
超过120°/s。
讨论问题
工业机器人由哪些部分组成的？ 工业机器人的主要技术参数有哪些？
小结
本堂课我们学习了工业机器人的基本组成，介绍了工业 机器人的重要基本参数，为机器人的本体结构和手部结构
的学习奠定了基础。
谢谢观看
知识准备
二、工业机器人主要技术参数
3.自由度
3.1机器人的关节
在机器人机构中，两相邻的连杆之间有一个公共
的轴线，两杆之同允许沿该轴线相对移动或绕该轴
线相对转动，构成一个关节。
机器人关节的种类决定了机器人的运动自由度，
转动关节、移动关节、球面关节和虎克铰关节是机
器人机构中经常使用的关节类型。
球这面种虎这关关克种节 节铰 关转做移对：具关节动相动移S有节有关对，关动：23节转允节，个个T：动许：移，自自R，两P动允由由，表转连距许度度它示角杆离两。允，为之为个许它θ间d连，两允，有杆这相许这3之种邻种两种间关连独相关有节杆立邻节2有绕的连有种1着相杆1相个个关对沿对自自节转关移由由轴动节动度度线，轴，。。线做相
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关节型工业机器人操作机的基本构造
关节型工业机器人是一种具有多个关节的机器人，它的基本构造由机械结构、电气控制系统和操作系统组成。
机械结构是关节型工业机器人的基本构成部分之一。
它由多个关节连接而成，每个关节都具有自由度，可以实现多轴运动。
关节通常由电机、减速器、编码器等组成，通过控制系统驱动，实现机器人的各种运动。
机械结构的设计和制造需要考虑机器人的载荷、工作空间、速度、精度等因素，以满足不同应用场景的需求。
电气控制系统是关节型工业机器人的另一个重要组成部分。
电气控制系统包括电机驱动器、传感器、控制器等。
电机驱动器通过对电机施加电流和电压来控制关节的运动。
传感器用于获取机器人周围环境的信息，如位置、力量、视觉等。
控制器则用于处理传感器反馈的信息，并根据预设的程序和算法控制机器人的运动。
电气控制系统的稳定性和精度对机器人的运动性能和工作效率起着至关重要的作用。
操作系统是关节型工业机器人的核心。
操作系统负责控制机器人的各个关节，实现机器人的运动轨迹规划、路径规划和碰撞检测等功能。
操作系统通常由上位机和下位机组成，上位机用于编写机器人的控制程序和算法，下位机用于实时控制机器人的运动。
操作系统的设计和开发需要考虑机器人的应用需求、算法复杂度和实时性等
因素，以保证机器人能够稳定、高效地完成各种任务。
关节型工业机器人的基本构造包括机械结构、电气控制系统和操作系统。
机械结构提供机器人的运动自由度，电气控制系统实现关节的驱动和传感器反馈的信息处理，操作系统负责控制机器人的运动轨迹规划和路径规划等功能。
这些组成部分共同协作，使关节型工业机器人能够在各种工业应用场景中发挥重要作用，提高生产效率和质量。