2013高校设计大赛培训教材ppt课件.ppt

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1、“Omron杯”Sysmac自动化控制应用设计大赛培训教材发表单位:欧姆龙自动化(中国)有限公司发表人:唐奇志目录一、主流工业机器人介绍二、机器人运动学原理介绍三、Demo机结构介绍四、电气组成介绍五、比赛要求介绍六、控制原理介绍21.SCARA（水平机器人）2.直交机器人一.主流工业机器人介绍3.串联式机器人4.并联式机器人当前工控界比较常见的主流机器人有以下几种：31.SCARA（水平机器人）SCARA（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂）

2、是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。也有人叫做水平关节型机器人。SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。这类机器人的结构轻便、响应快，比一般关节式机器人快数倍。它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。例如，快速将一件小物件从一条输送带移动到另一条输送带上并排列好。2.直交机器人直角坐标机器人概念：工业应用中，能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机。他能够搬运物

3、体、操作工具，以完成各种作业。直角坐标机器人的特点：1，多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。2，自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。3，一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。4，灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。5，高可靠性、高速度、高精度。6，可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。一.主流工业机器人介绍43.串联式机器人串联式机構是一個開放的運動鏈（openloopkinematicchain），其所有的運動桿件並沒有形成一個封閉的結構鏈，串聯式機構特點包括

4、：1.工作空間大。2.運動分析較容易。3.可避免驅動軸之間的耦合效應。4.機構各軸必須獨立控制，並且需搭配編碼器與感測器用來提高機構運動時的精準度。4.并联式机器人並聯機器人和傳統工業用串聯機器人在應用上構成互補關係，它是一個封閉的運動鏈（closeloopkinematicchain），和串聯機器人相比較，並聯機器人具有以下特點：1.不易有動態誤差，無累積誤差，精度較高。2.運動慣性小。3.結構緊湊穩定，輸出軸大部份承受軸向應力，機器剛性高，承載能力大。4.為熱對稱性結構設計，熱變形量較小。5.在位置求解上，串

5、聯機構正解容易，反解困難，而並聯機構正解困難，反解容易。6.工作空間較小。7.驅動裝置可置於定平台上或接近定平台的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態響應好。8.完全對稱的並聯機構具有較好的各向同性。根據這些特點，並聯機器人在需要高剛度、高精度、大荷重、工作空間精簡的領域內得到了廣泛應用。主流工业机器人介绍5机器人运动控制以运动学正解和运动学反解为基础。所谓运动学正解就是：知道机器人每根轴的旋转角度，推算出机器人的空间姿态以及工作端的空间位置。以串联式机器人为例：已知每个手臂的长度、角度，则能逐个计算出每个手臂

6、前端的空间位置，直至末端的空间位置。(见下图)θ1θ2θ3θ4(X1,Y1)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)二.机器人运动学原理介绍XY已知：θ1、θ2、θ3、θ4;L1、L2、L3、L4求解：(X4,Y4)L1L2L3L46所谓运动学反解就是：知道机器人的末端位置，反过来推算每根轴的旋转角度以2轴并联机器人为例：机器人运动学原理介绍θ1(X,Y)θ2LbLt已知:Lt、Lb(X,Y)求解：θ1、θ2XY72轴并联机器人的正解：副手臂的运动范围为圆，求2个圆的交集θ1(X,Y)θ2机器人运动学原理介绍X

7、Y⊙1⊙2根据θ1、θ2;Lt、Lb计算出⊙1、⊙2的圆方程联立这两个圆方程，计算出(X,Y)LtLb8思维扩展：Delta机器人的正解求3个球面的交集机器人运动学原理介绍9三.Demo机结构介绍组成：此次比赛用的2自由度并联机械手，涉及设备较多，而且每台做工有差异，在进行实际动作之前需要进行一些结构上的调整，以保证后续的动作能够准确、快速的实现。以下是实物图以及主要组成介绍：主动臂从动臂（长平衡杆）平动盘放置A点铁片托盘障碍物放置B/C点铁片托盘减速机（减速比1:33）电磁铁（磁力由电压控制）平衡杆（短）小铁片

8、1923645781010三.Demo机结构介绍组成：小铁片（被抓取对象）主体由铁制作，外裹一层白色塑料套。外观一面是铁的，带突起，一面是凹的，如下图示：小铁片正面小铁片反面小铁片斜面小铁片堆三.Demo机结构介绍组成：小铁片的放置点---托盘，如下图示：小铁片托盘（图例A点、另外有B/C点）作用：在放置时，小铁片有突起的那面朝下，与托盘的中心点对准，这样，托盘的中心凹点