工业机器人的结构及技术参数.ppt
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1、工业机器人的基本组成及技术参数工业机器人的基本组成及技术参数机器人的组成机器人的组成机器人的组成部分机器人的组成部分机械部分传感部分控制部分机器人的组成系统机器人的组成系统驱动系统机械结构系统人机交互系统感受系统机器人环境交互系统控制系统第一页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。机器人系统组成人机交互系统控制系统驱动系统机械机构系统机器人环境交互系统感感受受系系统统第二页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。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1、驱动系统、驱动系统作用:提供机器人各部位、各关节动作的原动力 驱动系统可以是液压传动、气动传动、电动传动,或者把它
2、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。第三页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。第四页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。2 2、机械结构系统、机械结构系统、机械结构系统、机械结构系统机身部分机身部分机身部分:机身部分:机身部分:机身部分:如同机床的如同机床的床身结构一样,机器人床身结构一样,机器人机身构成机器人的基础机身构成机器人的基础支撑。有的机身底部安支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构;装有机器人行走机构;有的机身可以绕轴线回有的机身可以绕轴线回转,构成机器人的腰。转,构成机器人的腰。手臂部分手臂部分手臂部分:手臂部
3、分:手臂部分:手臂部分:分为大臂、小臂分为大臂、小臂和手腕,完成各和手腕,完成各种动作。种动作。末端操作器末端操作器末端操作器:末端操作器:末端操作器:末端操作器:可以是拟人的手掌可以是拟人的手掌和手指,也可以是和手指,也可以是各种作业工具,如各种作业工具,如焊枪、喷漆枪等。焊枪、喷漆枪等。关节关节关节:关节:关节:关节:分为滑动关分为滑动关节和转动关节。实节和转动关节。实现机身、手臂各部现机身、手臂各部分、末端操作器之分、末端操作器之间的相对运动。间的相对运动。第五页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。3、感受系统1 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
4、中有意义的信息。2 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 3对于一些特殊的信息,传感器比人类的感受系统更有效。第六页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。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。4、机器人环境交互系统第七页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。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
5、:指令给定装置和信息显示装置。第八页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。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。第九页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。机器人工机器人工机器人工机器人工作原理作原理作原理作原理 机器人的基本工作原理是示教再现;示教也称导引,即由用户导引机机器人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,并自动生成一个连的每个动作的位置、姿态、运动参数工艺参数等,
6、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;器人将精确地按示教动作,一步步完成全部操作;第十页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。第十一页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。冗余自由度机器人 利用冗余自由度可以增利用冗余自由度可以增加机器人的灵活性、躲避障加机器人的灵活性、躲避障碍物和改善动力性能。人碍物和改善动力性能。人的手臂的手臂(大臂、小臂、大臂、小臂、手腕手腕)共有七个自由度共有七个自由度,所以工所以工作起来很灵巧作起来很灵巧,手部可回手部可回避障
7、碍而从不同方向到达避障碍而从不同方向到达同一个目的点。同一个目的点。第十二页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。可以用可以用精密度、正确度、和准确度精密度、正确度、和准确度三个参数来衡量。三个参数来衡量。定定位位精精度度(Positioning accuracy):指指机机器器人人末末端端参参考考点点实实际际到到达达的的位位置置与与所所需需要到达的理想位置之间的差距。要到达的理想位置之间的差距。重重复复性性(Repeatability)或或重重复复精精度度:指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。或在在相相同同的的位位置置指指令令下下,机机器器人人连连续续重重复复若若干干次次其其位位置置的的分
8、分散散情情况况。它它是是衡衡量量一一列列误误差差值值的的密密集集程程度度,即即重重复复度。度。oo第十三页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。3工作范围工作范围:指机器人末端操作器所能到达的区区域域。工作空间(工作空间(Working space):):机器人手腕参机器人手腕参考点或末端操作器安装点(不包括末端操考点或末端操作器安装点(不包括末端操作器)所能到达的所有空间区域,一般不作器)所能到达的所有空间区域,一般不包括末端操作器本身所能到达的区域。包括末端操作器本身所能到达的区域。第十四页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。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
9、度可以相同,可以不同不同。第十五页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。5承载能力:承载能力:指机器人在工作范围内的指机器人在工作范围内的任何位姿任何位姿上所能承受的最大上所能承受的最大质量质量质量质量。表表1.3 PUMA 562机器人的主要技术参数机器人的主要技术参数 图 1.17 PUMA 562工业机器人 第十六页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。工业机器人的驱动与传动系统结构工业机器人的驱动与传动系统结构 在机器人机械系统中,驱动器通过联轴器带动传动装置在机器人机械系统中,驱动器通过联轴器带动传动装置(一般一般为减速器为减速器),再通过关节轴带动杆件运动。,再通过关节轴带动杆件运动。
10、机器人一般有两种运动关节机器人一般有两种运动关节转动关节和移转动关节和移(直直)动关动关节。节。为了进行位置和速度控制,驱动系统中还包括位置和为了进行位置和速度控制,驱动系统中还包括位置和速度检测元件。检测元件类型很多,但都要求有合适的精速度检测元件。检测元件类型很多,但都要求有合适的精度、连接方式以及有利于控制的输出方式。对于伺服电机度、连接方式以及有利于控制的输出方式。对于伺服电机驱动,检测元件常与电机直接相联;对于液压驱动,则常驱动,检测元件常与电机直接相联;对于液压驱动,则常通过联轴器或销轴与被驱动的杆件相联。通过联轴器或销轴与被驱动的杆件相联。驱动驱动传动系统的构成传动系统的构成第十
11、七页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。1 1电动驱动器电动驱动器 电动驱动器的能源简单,速度变化范围大,效率高,速度和电动驱动器的能源简单,速度变化范围大,效率高,速度和位置精度都很高。但它们多与减速装置相联,直接驱动比较困位置精度都很高。但它们多与减速装置相联,直接驱动比较困难。难。电动驱动器又可分为直流电动驱动器又可分为直流 (DC)、交流、交流(AC)伺服电机驱伺服电机驱动和步进电机驱动。动和步进电机驱动。直流伺服电机有很多优点,但它的电刷易磨损,且易形成直流伺服电机有很多优点,但它的电刷易磨损,且易形成火花。随着技术的进步,近年来交流伺服电机正逐渐取代直流火花。随着技术的进步,近年来
12、交流伺服电机正逐渐取代直流伺服电机而成为机器人的主要驱动器。伺服电机而成为机器人的主要驱动器。步进电机驱动多为开环控制,控制简单但功率不大,多用于低步进电机驱动多为开环控制,控制简单但功率不大,多用于低精度小功率机器人系统。精度小功率机器人系统。驱动器的类型和特点驱动器的类型和特点第十八页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。第十九页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。2.液压驱动器液压驱动器 液压驱动的优点是功率大,可省去减速装液压驱动的优点是功率大,可省去减速装置而直接与被驱动的杆件相连,结构紧凑,置而直接与被驱动的杆件相连,结构紧凑,刚度好,响应快,伺服驱动具有较高的精度。刚度好,响应快,
13、伺服驱动具有较高的精度。但需要增设液压源,易产生液体泄漏,不适但需要增设液压源,易产生液体泄漏,不适合高、低温场合,故液压驱动目前多用于特合高、低温场合,故液压驱动目前多用于特大功率的机器人系统。大功率的机器人系统。第二十页,编辑于星期六:二十三点 二十五分。3气动驱动器气动驱动器 气压驱动的结构简单,清洁,动作灵敏,具有缓冲作用。但气压驱动的结构简单,清洁,动作灵敏,具有缓冲作用。但与液压驱动器相比,功率较小,刚度差,噪音大,速度不易控与液压驱动器相比,功率较小,刚度差,噪音大,速度不易控制,所以多用于精度不高的点位控制机器人。制,所以多用于精度不高的点位控制机器人。第二十一页,编辑于星期六
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- 工业 机器人 结构 技术参数
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