工业机器人技术(郭洪红)第1章ppt课件.ppt

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1、第1章绪论1.1机器人的分类1.2工业机器人的应用和发展1.3工业机器人的基本组成及技术参数习题1.1机器人的分类机器人的分类方法很多,这里依据两个有代表性的分类方法列举机器人的分类。首先,机器人按应用可分为工业机器人、极限作业机器人和娱乐机器人。工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检查等机器人,主要用于现代化的工厂和柔性加工系统中,如图1.1、图1.2所示。图1.1弧焊机器人图1.2汽车焊接生产线上的机器人极限作业机器人主要是指用在人们难以进入的核电站、海底、宇宙空间进行作业的机器人,也包括建筑、农业机器人等

2、,如图1.3、图1.4所示。图1.3排爆机器人图1.4火星探测机器人娱乐机器人包括弹奏乐器的机器人、舞蹈机器人、玩具机器人等(具有某种程度的通用性),也有根据环境而改变动作的机器人,如图1.5、图1.6所示。图1.5宠物机器狗图1.6机器男孩其次,按照控制方式机器人可分为操作机器人、程序机器人、示教再现机器人、智能机器人和综合机器人。操作机器人的典型代表是在核电站处理放射性物质时远距离进行操作的机器人。在这种场合,相当于人手操纵的部分称为主动机械手,进行类似动作的部分称为从动机械手。两者基本是类似的,但从动机械手

3、要大些,是用经过放大的力进行作业的机器人;主动机械手要小些。也有一方面用显微镜进行观察,一方面进行精密作业的机器人。程序机器人按预先给定的程序、条件、位置进行作业。示教再现机器人同盒式磁带的录放一样,机器人将所教的操作过程自动地记录在磁盘、磁带等存储器中,当需要再现操作时,可重复所教过的动作过程。示教方法有直接示教与遥控示教,如图1.7所示。图1.7机器人示教(a)手把手示教;(b)有线示教;(c)无线示教智能机器人不仅可以进行预先设定的动作,还可以按照工作环境的变化改变动作。综合机器人是由操纵机器人、示教再现

4、机器人、智能机器人组合而成的机器人,如火星机器人。1997年7月4日,“火星探险者”(MarsPathfinder)在火星上着陆,着陆体是四面体形状,着陆后三个盖子的打开状态如图1.8所示。它在能上、下、左、右动作的摄像机平台上装有两台CCD摄像机,通过立体观测而得到空间信息。整个系统可以看作是由地面指令操纵的操作机器人。图1.8火星探险者1.2工业机器人的应用和发展1.2.1工业机器人的应用工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能,它可代替人从事

5、危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS),实现生产自动化。目前,工业机器人主要用于以下几个方面:1)恶劣工作环境及危险工作压铸车间及核工业等领域的作业是一种有害于健康并危及生命,或不安全因素很大而不宜于人去做的作业,用工业机器人做是最适合的。图1.9所示为核工业上沸腾水式反应堆(BWR)燃料自动交图1.9燃料自动交换机该自动交换

6、机的主要结构如图1.9所示,它是由轻型桥式台车、横向吊车、圆筒式伸缩立柱和燃料夹头、运转操作台等组成的;并采用了计算机控制方式,可依据操作人员的运转指令,完成自动运转、半自动运转和手动运转模式下的燃料交换。这种装置的主要特征是:①可以在远距离的操作室中全自动运转;②精密的多重圆筒立柱可提高定位精度;③利用计算机可以控制系统高速运转,防止误操作。这种交换机的使用不仅提高了效率,降低了对操作人员的辐射,而且,由计算机控制的操作自动化可以提高作业的安全性。2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于

7、人类来说是力所不能及的,只有机器人才能进行作业。如图1.10所示的航天飞机上用来回收卫星的操作臂RMS(RemoteManipulator[JP]System),它是由加拿大SPAR航天公司设计并制造的,是世界上最大的关节式机器人。该操作臂额定载荷为15000kg,最大载荷为30000kg;末端操作器的最大速度:空载时为0.6m/s,承载15000kg时为0.06m/s,承载30000kg时为0.03m/s;定位精度为±0.05m。这些额定参数是在外层空间抓放飞行体时的参数。如在地球环境下,即使没有任何外加载荷

8、,单是举起总质量为450kg的操作臂,也将产生很大的变形。图1.10航天飞机上的操作臂3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上下料、点焊和喷漆。随着柔性自动化的出现,机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。现举例如下:(1)焊接机器人。汽车制造厂已广泛应用焊接机器人进行承重大梁和车身结构的焊接。弧焊机器人需要六个自由度,三个自由度用来控