当前位置:首页 >> 其它课程 >> 工业机器人复习

工业机器人复习


工业机器人定义:是一种拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置,能将对象或工具按照空间位置姿态的要求移动,从而完成某一生产 的作业要求。 工业机械应用: 主要代替人从事危险、 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、 单调重复劳动 。 恶 1. 劣工作环境和危险工作 2.特殊作业场合 3.自动化生产领域 4.农业生产领域 5. 军事领域 带来的好处:减少劳动

力费用 提高生产 率 改进产品质量 增加制造过程柔性 减少材料浪费 控制和加快库存的周转 消除了危险和恶劣的劳动岗位。1921,机器人(Robot) 一词最早出现于捷克斯洛伐克剧作家 Karel Capek 的剧本《Rossum’s Universal Robots》中,剧中把捷克语“Robota” (农奴)写成“Robot” (机器人)。直角坐标型(3P):结构简单;定位精度高;空间利用率低;操作范围小;实际应用较少。圆柱坐标型(R2P):结构简单; 刚性好;空间利用率低;用于重物的装卸和搬运。球坐标型(2RP):结构紧凑,所占空间较小。关节坐标型(3R):动作范围宽;结构 刚度低;精度较低;用途最广:装配、搬运、弧焊、喷涂、点焊等。平面关节型:只有平行的肩关节和肘关节,关节轴线共面垂直方向上 的刚性好,适于装配工作。 机器人分类:按驱动方式分类:液压驱动式 气压驱动式 电机驱动式 按用途分类:焊接机器人、搬运机 器人、检测机器人、装配机器人、 喷漆涂装机器人。工业机器人系统:机械部分 传感器部分 控制部分 六个子系统:人机交互系统 控 制系统 控制系统 机械结构系统 机器人—环境交互系统。 自由度: 机器人所具有的独立坐标轴运动的数目, 不包括手爪的开合自由度。 精度:有定位精度和重复定位精度。定位精度:机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度:机器人重复定位其手部 于同一目标位置的能力,可以用标准偏差来表示,它是衡量一系列误差值的密集度,即重复度。工作范围:指机器人手臂末端或手腕中心 所能达到的所有点的集合。 速度:是机器人运动特性的主要指标。承载能力:指机器人在工作范围内的任何位置上所能承受的最大质量。 SCARA(选择顺应性装配机器手臂):是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。SCARA 系统在 x,y 方向上具有顺从性,而在 Z 轴方向 具有良好的刚度,此特性特别适合于装配工作。另一个特点是其串接的两杆结构,类似人的手臂,可以伸进有限空间中作业然后收回,适 合于搬动和取放物件。末端操作器又称末端执行器、手爪:安装在机器人手臂的前端。它是机器人直接抓取工具或对象进行操作的部件, 是最重要的执行机构。常用的分类:夹钳式取料手、吸附式取料手、专用操作器、仿生多指手等。磁力吸盘的原理:采用高性能钕铁硼为 磁源,钢材制造,组成强磁系统,通过手柄的移动,改变强磁系统的磁力达到对工件的吸持和释放。吸附式取料手:根据形成压差的方式, 分为真空吸附式(利用真空泵,真空度高。工作可靠,吸附力大,但需要有真空系统,成本较高。)气流负压吸附式(当需要取物时,使 压缩空气高速流经喷嘴,其出口处的气压低于吸盘腔内的气压,于是腔内的气体被高速气流带走而形成负压,完成取物动作,当需要释放 时,切断压缩空气即可。需要压缩空气,工厂里较易取得,故成本较低,而且容易实现自动控制。)挤压排气负压吸附式(取料时吸盘压 紧物体,橡胶吸盘变形,挤出腔内多余的空气,取料手上升,靠橡胶吸盘的恢复力形成负压,将物体吸住。释放时,压下拉杆,使吸盘腔 与大气相连通而失去负压。结构简单,但吸附力小,吸附状态不易长期保持。)柔顺性装配技术有两种:一种是从检测、控制的角度,采 取各种不同的搜索方法,实现边校正边装配。有的手爪还配有检测组件如视觉传感器(图 2.31)、力传感器等,这就是所谓“主动柔顺装 配”。另一种是从结构的角度在手腕部配置一个柔顺环节,这种柔顺装配技术称为“被动柔顺装配”。机器人的手臂按运动形式区分:直 线运动 回转运动 俯仰运动 复合运动。机器人的行走机构:按行走机构的结构特点,无固定轨迹行走方式可分为轮式、履带式和步 行式。三轮移动机构是车轮型机器人的基本移动机构原理如图 2.49 所示:图 2.49(a)是后轮用两轮独立驱动,前轮用小脚轮构成的辅助轮 组合而成。特点是机构组成简单,而且旋转半径可从 0 到无限大,任意设定。但是它的旋转中心是在连接两驱动轴的直线上,所以旋转半 径即使是 0,旋转中心也与车体的中心不一致。图 2.49(b)中前轮由操舵机构和驱动机构合并而成。与图 2.49(a)相比,操舵和驱动的驱动 器都集中在前轮部分,所以机构复杂。在这种场合,旋转半径可以从 0 到无限大连续变化。图 2.49(c)是为避免图 2.49(b)机构的缺点通过 差动齿轮进行驱动的方式。近来不再用差动齿轮,而采用左右轮分别独立驱动的方式。谐波齿轮传动机构:由刚性齿轮、谐波发生器和柔 性齿轮 3 个主要零件组成谐波减速器结构简单,体积小,重量轻。相比于传动比相当的普通减速器,其零件减少 50%,体积和重量均减少 1/3 左右或更多;传动比大,最大可达 140000;承载能力大,功率范围可为数 W~数十 kW;运动精度比相同精度的齿轮传动提高约 4 倍; 运动平稳,无冲击,噪声小;传动效率高,效率约在 96%-65%左右;同轴性好,高速轴、低速轴位于同一轴线上。因此谐波减速器在机器 人上用得较为广泛(60%~70%)。图 2.26 为 PUMA562 工业机器人的外形图:电机 1 通过两对齿轮传动带动立柱回转。电机 2 通过联 轴器、一对圆锥齿轮和一对圆柱齿轮带动齿轮 z9,齿轮 z9 绕与立柱固联的齿轮 z10 转动,于是形成了大臂相对于立柱的回转。电机 3 通 过两个联轴器、一对圆锥齿轮和两对圆柱齿轮(z16 固联于小臂上)驱动小臂相对于大臂回转。电机 4 先通过一对圆柱齿轮、两个联轴器 和另一对圆柱齿轮(z20 固联于手腕的套筒上)驱动手腕相对于小臂回转。电机 5 通过联轴器、一对圆柱齿轮、一对圆锥齿轮(z24 固联 于手腕的球壳上)驱动手腕相对于小臂(亦即相对于手腕的套筒)摆动。电机 6 通过联轴器、两对圆锥齿轮和一对圆柱齿轮驱动机器人的 机械接口(法兰盘)相对于手腕的球壳回转。总之,6 个电机通过一系列的联轴器和齿轮副,形成了 6 条传动链,得到了 6 个转动自由度, 从而形成了一定的工作空间并使工具有各式各样的运动姿势。工业机器人控制系统的特点 :运动描述复杂 自由度多 计算机控制 数 学模型复杂 信息运算量大。工业机器人控制系统的主要功能:示教再现功能:通过示教盒或手把手进行示教,将动作顺序、运动速度、 位置等信息用规定的方法预先教给工业机器人, 由工业机器人的记忆装置将所教的操作过程自动地记录在存储器中, 当需要再现操作时. 重 放存储器中存储的内容即可。运动控制功能:即工业机器人的末端执行器从一点移动到另一点的过程中,对于其位置、速度和加速度的控 制。工业机器人的控制方式 :点位控制方式 连续轨迹控制方式 力(力矩)控制方式 智能控制方式。工业机器人控制系统的基本组 成及各部分作用:①控制计算机。它是控制系统的调度指挥机构。一般为微处理器 CPU ,也有的机器人用可编程控制器。②示教盒。用 来示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及一些人机交互操作,拥有自己独立的 CPU 以及存储单元,与主计算机之间以串行或并行通信方 式实现信息交互。③操作面板,由各种操作按键,状态指示灯构成,只完成基本功能操作。④硬盘和软盘存储器,存储工作程序的外部存 储器。⑤数字和模拟量输入输出,状态和控制命令的输入输出。⑥打印机接口,记录需要输出的各种信息。⑦传感器接口,用于信息的自 动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。⑧轴控制器,包括各关节的伺服控制器,完成机器人各关节位置、速度 和加速度控制。⑨辅助设备控制,用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。⑩通信接口,实现机器人和其他设备的信息交换, 一般有串行接口、并行接口等。 机器人传感器主要包括:视觉、力觉、触觉、接近觉、姿态觉、位置觉等传感器。工业机器人传感器的 一般要求如下:①精度高、重复性好。②稳定性好,可靠性高。③抗干扰能力强。④质量小、体积小、安装方便可靠。⑤价格便宜。机器 人的接触觉 :进一步分成接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉五种。触头可装配在机器人手指上,用来判断各种状况。应用:在应用中 接近觉感知对象物体在附近,从而使手臂减速接近物体;接触觉感知接触到物体,控制手臂让物体到手指中间,合上手指握住物体;压觉 感知、控制握力,如果物体较重,靠滑觉来检测滑动,修正设定的握力来防止滑动;另外,力觉感知、控制与被测物体自重和转矩相应的 力,举起或移动物体。在旋紧螺母、轴与孔的嵌入等装配工作中也有应用。 工业机器人传感器分类——内部信息传感器:位置 cgq 速 度 cgq 加速度 cgq 平衡 cgq。外部信息传感器:非接触传感器:视觉 cgq 听觉 cgq 接近觉 cgq 嗅觉 cgq;接触传感器:触觉:触觉 cgq 压觉 cgq 滑觉 cgq 重量 cgq 软硬 cgq;力觉:力 cgq 力矩 cgq。对传感器的要求:精度高、重复性好 稳定性好,可靠性高 抗 干扰能力强 质量小、体积小、安装方便可靠 价格便宜。接触觉传感器:用来判断机器人是否接触物体的测量传感器,可以感知机器人 与周围障碍物的接近程度。装配机器人传感系统:装配机器人需要视觉、触觉和力觉等感觉能力。装配机器人通常对工作位置的要求更高。 越来越多的机器人进入装配工作领域,主要任务是销、轴、螺钉和螺栓等装配工作。为了使被装配的零件获得对应的装配位置,通常采用 视觉系统选择合适的装配零件,并对它们进行粗定位,触觉传感器用于感知被拾取零件的存在、确定该零件的准确位置,以及确定该零件 的方向,并自动校正装配位置。力觉传感器主要用于控制装配机器人的夹持力,防止机器人手爪损坏被抓取的零件。图 4.17 所示的柱形 滚轮式滑觉传感器比较实用。小型滚轮安装在手指上,其表面稍突出手指表面,使物体的滑动变成转动。滚轮表面贴有高摩擦因数的弹性 物质,一般用橡胶薄膜。用板型弹簧将滚轮固定,可以使滚轮与物体紧密接触,并使滚轮不产生纵向位移。滚轮内部装有发光二极管和光

电三极管,通过圆盘形光栅把光信号转变为脉冲信号。缺点:只能检测一个方向的滑动。图 4.18 所示为南斯拉夫贝尔格莱德大学研制的 机器人专用滑觉传感器:由一个金属球和触针组成,金属球表面分成许多个相间排列的导电和绝缘小格。触针头很细,每次只能触及一格。 当工件滑动时,金属球也之转动,在触针上输出脉冲信号,脉冲信号的频率反映了滑移速度,脉冲信号的个数对应滑移的距离。接触器触 头面积小于球面上露出的导体面积。球与被握物体相接触,无论滑动方向如何,只要球一转动,传感器就会产生脉冲输出。球体在冲击力 作用下不转动,因此抗干扰能力强。图 4.22 是日本大和制衡株式会社林纯一提出的一种改进结构:它是种整体轮辐式结构,传感器在十 字梁与轮缘连接处有一个柔性环节,在 4 根交叉梁上共贴有 32 个应变片(图中以小方块表示),组成 8 路全桥输出,六维力的获得需通 过解耦计算。这一传感器一般将十字交叉主杆与手臂的连接件设计成弹性体变形限幅的形式,可有效起到过载保护作用,是一种较实用的 结构。图 4.23 所示是一种非径向中心对称三梁结构:传感器的内圈和外圈分别固定于机器人的手臂和手爪,力沿与内圈相切的 3 根梁进 行传递。每根粱的上下、左右各贴对应变片,这样非径向的 3 根粱共粘贴 6 对应变片,分别组成 6 组半桥,对这 6 组电桥信号进行解耦可 得到六维力(力矩)的精确解。图 4.47Consight-I 视觉系统原理:通过巧妙地设置照明灯,倾斜地向传送带发送两条窄条缝隙光,预先 把两条缝隙光调整到刚好在传送带上重合的位置;当传感带上没有零件时,缝隙光合成一条直线,当零件随传送带通过时,缝隙光成为变 成两条线,其分开的距离同零件的厚度成正比。光线的分离之处正好就是零件的边界,利用零件在传感器下通过的时间就可获得准确的边 界信息。 用安装在传送带上方的摄像机摄取图像。主计算机处理摄像机所检测的工件图像,有关传送带速度的数据也送到计算机中处理。 当工件从视觉系统位置移到机器人工作位置时,计算机利用视觉和速度数据确定工件的位置、取向和形状,并把这种信息经接口送到机器 人控制器。根据这种信息,工件仍在传送带上移动时,机器人便能成功地接近和拾取工件。 焊接机器人传感系统:包括点焊、弧焊两类 机器人。二者都需要位置传感器和速度传感器。点焊机器人还需要接近觉传感器。弧焊机器人需要使焊枪沿焊缝自动定位并自动跟踪,目 前常用触觉传感器、位置传感器和视觉传感器。我国用得较多的是电弧式、机械式和光电式。电弧传感系统:摆动电弧传感器 旋转电弧 传感器 电弧传感器的信号处理。超声传感跟踪系统:系统中使用的超声波传感器分两种类型:接触式、非接触式。图 4.50 接触式超声 波传感器系统原理:两个超声波探头置于焊缝两侧,距焊缝相等距离。两个超声波传感器同时发出具有相同性质的超声波,根据接收超声 波的声程来控制焊接熔深;比较两个超声波的回波信号,可确定焊缝偏离方向和大小。图 4.51 非接触式超声波传感器原理: P-50 机器 人焊缝跟踪装置:超声波传感器位于焊枪前方的焊缝上面,沿垂直于焊缝的轴线旋转,超声波传感器始终与工件成 45°,旋转轴的中心 线与超声波束中心线交于工件表面。 工业机器人的主要编程方式有以下几种形式:1.顺序控制的编程:顺序控制的灵活性小,这是因为 所有的工作过程都已编好,由机械挡块或由其他确定的办法所控制。大量的自动机都是在顺序控制下操作的。这种方法的主要优点是成本 低、易于控制和操作 2.示教盒示教:示教盒一般用于对大型机器人或危险作业条件下的机器人示教。但这种方法仍然难以获得高的控制精 度,也难以与其他设备同步和与传感器信息相配合 3.脱机编程或预编程.脱机编程有以下几个方面的优点:①编程时可以不用机器人,让 机器人去做其他工作。 ②可预先优化操作方案和运行周期。 ③以前的过程或子程序可结合到待编的程序中去。 ④可用传感器探测外部信息, 从而使机器人相应作出响应。这种响应使机器人可以工作在自适应方式下。⑤控制功能中可以包含现有的计算机辅助设计(CAD)和计算 机辅助制造(CAM)的信息。⑥可以预先运行程序来模拟实际运动,从而不会出现危险。利用图形仿真技术,可以在屏幕上模拟机器人运 动来辅助编程。⑦对不同的工作目的,只需替换一部分待定的程序。⑧在非自适应系统中,没有外界环境的反馈,仅有的输入是各关节传 感器的测量值,因此可以使用简单的程序设计手段。根据语言的水平:动作级 对象级 任务级。工业机器人的控制系统可分为两大部分: 对机器人自身运动的控制;与周边设备的协调控制。


更多相关文档:

工业机器人 复习重点

工业机器人 复习重点_教育学_高等教育_教育专区。复习重点 题型:填空 名词解释 简答 计算第一章 1.1 简述工业机器人的定义,说明机器人的主要特征。 定义:机器人...

《工业机器人》复习题

工业机器人复习题_工学_高等教育_教育专区。《工业机器人 》一、填空题 1、按坐标形式分类,机器人可分为 型和 、球坐标型 关节坐标型 四种基本类型。 、...

工业机器人复习

工业机器人复习_工学_高等教育_教育专区。工业机器人总复习工业机器人复习 一、填空选择部分 1、工业机器人的研究内容:运动学、雅可比、动力学、轨迹规划。 2、机...

工业机器人期末复习资料大全

工业机器人期末复习资料大全_工学_高等教育_教育专区。资料齐全,为期末考试加分!工业机器人课件资料 一、机器人运动学 1. 关节型机器人结构如图所示。已知关节变量...

工业机器人考试题库

工业机器人考试题库_IT认证_资格考试/认证_教育专区。机器人基础考试及资格证...工业机器人复习题 2 暂无评价 3页 免费 工业机器人考点大全--习... 6页 ...

工业机器人复习

工业机器人定义:是一种拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置,能将对象或工具按照空间位置姿态的要求移动,从而完成某一生产 的作业要求。 工业机械应用: 主要代替...

工业机器人 复习重点

工业机器人 复习重点_工学_高等教育_教育专区。题型:填空 名词解释 简答 计算 题型:填空 名词解释 简答 计算第一章 1.1 简述工业机器人的定义,说明机器人的...

《工业机器人》复习题

工业机器人复习题_工学_高等教育_教育专区。《工业机器人 》一、填空题 1、按坐标形式分类,机器人可分为 和 四种基本类型。 、、 、球坐标型 2、作为一...

《工业机器人》复习题

工业机器人复习题_工学_高等教育_教育专区。南京工业职业技术学院《工业机器人 》一、填空题 1、按坐标形式分类,机器人可分为 和 四种基本类型。 、、 、...

工业机器人期末考试复习资料

工业机器人期末考试复习资料_工学_高等教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 工业机器人期末考试复习资料_工学_高等教育_教育专区。第一章 1 机器...
更多相关标签:
网站地图

文档资料共享网 nexoncn.com copyright ©right 2010-2020。
文档资料共享网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。email:zhit325@126.com