机械制造装备设计第4章-1

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1、2015/11/4第四章工业机器人的设计4.1概述第一节概述4.1.0机器人及其发展第二节工业机器人运动功能设计4.1.1工业机器人的定义及工作原理第三节工业机器人传动系统设计4.1.2工业机器人的构成及分类第四节工业机器人机械机构系统设计4.1.3关节坐标系及坐标变换第五节工业机器人的控制4.1.4工业机器人的主要特性参数第六节工业机器人在机械制造系统中的应用4.1.5工业机器人的设计步骤4.1.0机器人及其发展机器人--摸仿人的动作及行为的机器机器人—人类的梦想?科幻的宠儿!但现实中的机器人离产生自我意识和思想还很远很远……12015/1

2、1/4第二代机器人:第一代机器人:1768-1774，瑞士钟表匠制作的木偶机器人进入80年代，随着传感技术，包括视觉传感器、非视19世纪20年代，工业机械手。觉传感器（力觉、触觉、接近觉等）以及信息处理技术的19世纪50、60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了发展，出现了第二代机器人——有感觉的机器人。它能够实用阶段。获得作业环境和作业对象的部分相关信息，进行一定的实1954年美国的G.C.Devol发表了“通用机器人”专利；时处理，引导机器人进行作业。第二代机器人已进入了实用化，在工业生产中得到了广泛应用。1960年

3、美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机器人，可进行点位和轨迹控制，这是世界上第一种应用于工业生产的机器人。70年代，随着计算机技术、现代控制技术、传感技术、人工智能技术的第三代机器人:发展，机器人也得到了迅速的发展。1974年CincinnatiMilacron公司成功开发了多关节机器人；目前正在研究的“智能机器人”，它不仅具有比第二1979年，Unimation公司又推出了PUMA机器人，它是一种多关节、代机器人更加完善的环境感知能力，而且还具有逻辑思维、全电机驱动、多CPU二级控制的机器人，采用VAL专用语言，可配视觉、触

4、觉、力觉传感器，在当时是技术最先进的工业机器人。现在的工业机器判断和决策能力，可根据作业要求与环境信息自主地进行人在结构上大体都以此为基础。这一时期的机器人属于“示教再现”工作。（Teach-in/Playback）型机器人，只具有记忆、存储能力，按相应程序重复作业，对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。国际知名机器人制造（研究）单位:瑞典：ABB4.1.1工业机器人的定义及工作原理德国：KUKA日本：FANUC、Yaskawa广义上讲，工业机器人是用于工业生产的机器人。美国：AdeptTechnology、AmericanRobo

5、t、Unimation（PUMA系列机器人）EmersonIndustrialAutomation、我国国家标准CB/T12643-1997将工业机器人定义为：S-TRobotics是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的瑞士：Staubli操作机。搬运材料、工件或操持工具，完成各种作业。意大利：COMAU英国：AutoTechRobotics工业机器人是一种生产装备，基本功能是提供作业所需加拿大：JcdInternationalRobotics的运动和动力，工作原理是通过操作机上各运动构件的以色列：RobogroupT

6、ek运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。中国？中科院沈阳自动化所的新松机器人工业机器人系统的组成4.1.2工业机器人的构成及分类1一机座（操作机的一部分）工业机器人的构成:2一控制装置1）操作机3一操作机操作机是机器人的机械本体。也可称为主机。通常由？-驱动单元？末端执行器(又称手部)、手腕、手臂(又可分为大臂和小臂〕及机座(又称机身或立柱)组成。2）驱动单元由驱动装置（如电动机、液压或气压装置）,减速器和内部检侧元件等组成，为操作机各运动部件提供动力和运动。3）控制装置由检测和控制两部分组成.用来控制驱动单元，检测其运动参数并

7、进行反馈。22015/11/4操作机：具有人手臂相似的动作功能。典型动作及符号表示（国标GB/T12643-1997）运动原理图：利用这些符号可以简明地绘出工业机工业机器人分类器人的运动原理简图。图4-2a为PUMA机器人的机构运动简图，图4-2b为其运动原理简图。1）按机械结构类型分类（a）关节型机器人：关节型机器入的动作类似人的关节动作。其特点是灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较低（b）球坐标型机器人：又称极坐标型机器人。按球坐标形式动作。特点是灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较差。（c）圆柱坐标型机器人：按圆柱坐标形式动

8、作。其特点是2）按用途和作业类别分类灵活性较好，工作空间范围较大，刚度，精度较好。弧焊机器人磨销机器人（d）直角坐标型机器人：按直角坐标形式动作。刚度和精度高.但灵