第七章__工業(yè)機(jī)器人

1、1第七章第七章工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人2 國際上，關(guān)于國際上，關(guān)于機(jī)器人的定義機(jī)器人的定義主要有以下幾種：主要有以下幾種： 機(jī)器人是機(jī)器人是“一一種用于種用于移動(dòng)移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動(dòng)作通過可編程序動(dòng)作來來執(zhí)行執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有種種任務(wù)的，并具有編程編程能力能力的的多功能機(jī)械手多功能機(jī)械手(manipulator)”。工業(yè)機(jī)器工業(yè)機(jī)器人是人是“一種一種裝備有記憶裝置裝備有記憶裝置和和末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器(end effector)的，能夠的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)并通過并通過自動(dòng)完成自動(dòng)完成各種移動(dòng)來各種移動(dòng)來代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器代替人類

2、勞動(dòng)的通用機(jī)器”。一、工業(yè)機(jī)器人的定義一、工業(yè)機(jī)器人的定義3 ：機(jī)器人是機(jī)器人是“一一種能夠進(jìn)行編程并種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置機(jī)械裝置”?！皺C(jī)器人是一機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)以執(zhí)行種種任務(wù)”。一、工業(yè)機(jī)器人的定義一、工業(yè)機(jī)器人的定義4我國科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定

3、義我國科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：是：“機(jī)器人是機(jī)器人是一種一種自動(dòng)化的機(jī)器自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一，所不同的是這種機(jī)器具備一些與些與人或生物相似的智能人或生物相似的智能能力，如能力，如感知能力、規(guī)感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具，是一種具有高度有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。 一、工業(yè)機(jī)器人的定義一、工業(yè)機(jī)器人的定義5機(jī)器人的四大特征機(jī)器人的四大特征l 仿生特征：仿生特征：模仿人的肢體動(dòng)作模仿人的肢體動(dòng)作l 自動(dòng)特征：自動(dòng)特征：自動(dòng)完成作業(yè)任務(wù)自動(dòng)完成作業(yè)任務(wù)l 柔性特征：柔性特征：對(duì)作業(yè)具有廣泛適應(yīng)性對(duì)作業(yè)具有廣泛適應(yīng)性l

4、智能特征：智能特征：具有對(duì)外界的感知能力具有對(duì)外界的感知能力6一、工業(yè)機(jī)器人的定義一、工業(yè)機(jī)器人的定義 在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的機(jī)器人我們稱為工業(yè)機(jī)器人。在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的機(jī)器人我們稱為工業(yè)機(jī)器人。 通常對(duì)通常對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義工業(yè)機(jī)器人的定義是：是：工業(yè)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人是一種一種能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作, , 按照預(yù)定的程序、按照預(yù)定的程序、軌跡及其它要求軌跡及其它要求, , 實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動(dòng)化裝置的自動(dòng)化裝置。7p工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人以以剛性高剛性高的機(jī)械的機(jī)械手臂手臂為主體，與人相比，為主體，與人相比，可以有可以有更快

5、的運(yùn)動(dòng)速度更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬，可以搬更重的東西更重的東西，而且，而且定位精度相當(dāng)高定位精度相當(dāng)高。它可以很據(jù)外部來的信號(hào)，自動(dòng)。它可以很據(jù)外部來的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作。進(jìn)行各種操作。p工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人是應(yīng)用是應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的替代人進(jìn)行工的替代人進(jìn)行工作的高度自動(dòng)化系統(tǒng)，是典型的機(jī)電一體化的產(chǎn)品。作的高度自動(dòng)化系統(tǒng)，是典型的機(jī)電一體化的產(chǎn)品。p工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人在實(shí)現(xiàn)智能化、多功能化、柔性自動(dòng)化在實(shí)現(xiàn)智能化、多功能化、柔性自動(dòng)化生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、代替人在惡劣環(huán)境條件下代替人在惡劣環(huán)境條件下工工作中發(fā)揮重大作用。作中發(fā)揮重大作用。一、工業(yè)機(jī)器人的

6、定義一、工業(yè)機(jī)器人的定義8二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成9二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) （1、3）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)（2） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（液壓缸、電機(jī)等）（液壓缸、電機(jī)等） 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng) 工工業(yè)業(yè)機(jī)機(jī)器器人人10 各組成部分關(guān)系各組成部分關(guān)系控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作對(duì)象操作對(duì)象檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)11二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成1.1. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：一種具有和人手臂相似的一種具有和人手臂相似的動(dòng)作功能動(dòng)作功能，可在可在空間抓放物體空間抓放物體或執(zhí)行或執(zhí)行其他操作其他操作的的機(jī)械裝置機(jī)械裝置，通常包括：通

7、常包括：機(jī)座、手臂、手腕和末端執(zhí)行器機(jī)座、手臂、手腕和末端執(zhí)行器；12二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成(1)末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器（或稱手部）（或稱手部）是機(jī)器人是機(jī)器人直接執(zhí)行工作直接執(zhí)行工作的裝置的裝置，可安裝夾持器、工具、傳感器等?？砂惭b夾持器、工具、傳感器等。 夾持器夾持器可分為可分為機(jī)械夾緊、真空抽吸、液壓夾緊、磁機(jī)械夾緊、真空抽吸、液壓夾緊、磁力吸附力吸附等。等。l在手部安裝的某些在手部安裝的某些專用專用工具工具，如焊槍、噴槍、電，如焊槍、噴槍、電鉆、螺釘螺帽擰緊器等，鉆、螺釘螺帽擰緊器等，可視為可視為專用的特殊手部專用的特殊手部。13二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的

8、組成(2)手腕手腕 手腕是手腕是連接手臂和末端執(zhí)行器連接手臂和末端執(zhí)行器的部件，的部件，用以用以調(diào)整調(diào)整末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器的方位和姿態(tài)的方位和姿態(tài)。(3)手臂手臂 手臂是手臂是支承支承手腕和末端執(zhí)行器手腕和末端執(zhí)行器的部件。的部件。它它由由動(dòng)力關(guān)節(jié)動(dòng)力關(guān)節(jié)和和連桿連桿組成組成，用來，用來改變末端執(zhí)行改變末端執(zhí)行器的空間位置器的空間位置。(4)機(jī)座機(jī)座 機(jī)座是機(jī)座是工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)部件工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)部件，承受承受相應(yīng)的載荷相應(yīng)的載荷，機(jī)座分為，機(jī)座分為固定式固定式和和移動(dòng)式移動(dòng)式兩類。兩類。 14二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成2 2、控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦，是機(jī)器人的大

9、腦，支配著機(jī)器人支配著機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并并記憶人們給予的指令記憶人們給予的指令信息信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度等如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度等)，同時(shí)同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)按其控制系統(tǒng)的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定要求動(dòng)作定要求動(dòng)作。15二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成 采用計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，采用計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，控制系統(tǒng)分控制系統(tǒng)分成決策級(jí)、策略級(jí)和執(zhí)行級(jí)三級(jí)。成決策級(jí)、策略級(jí)和執(zhí)行級(jí)三級(jí)。l決策級(jí)決策級(jí)的功能是識(shí)別環(huán)境、建立模型、將作的功能是識(shí)別環(huán)境、建立模型、將作業(yè)任務(wù)業(yè)任務(wù)分解為基本動(dòng)作序列分解為基本動(dòng)作序列；l策略級(jí)

10、策略級(jí)將將基本動(dòng)作變?yōu)殛P(guān)節(jié)坐標(biāo)協(xié)調(diào)變化的基本動(dòng)作變?yōu)殛P(guān)節(jié)坐標(biāo)協(xié)調(diào)變化的規(guī)律規(guī)律，分配給各關(guān)節(jié)的伺服系統(tǒng)；，分配給各關(guān)節(jié)的伺服系統(tǒng)；l執(zhí)行級(jí)執(zhí)行級(jí)給出給出各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的具體指令各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的具體指令。16二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成3.3.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)出的按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令將信號(hào)放大控制指令將信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置。常用的有常用的有電氣、液壓、氣動(dòng)和機(jī)械電氣、液壓、氣動(dòng)和機(jī)械等四種驅(qū)動(dòng)等四種驅(qū)動(dòng)方式。方式。有些機(jī)器人采用這些驅(qū)動(dòng)方式的組合有些機(jī)器人采用這些驅(qū)動(dòng)方式的組合, 如電如電液液混合驅(qū)

11、動(dòng)和氣混合驅(qū)動(dòng)和氣液混合驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式。液混合驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式。17二、二、 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成4 4、位置檢測(cè)系統(tǒng)、位置檢測(cè)系統(tǒng) 主要檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人主要檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)的的運(yùn)動(dòng)位置運(yùn)動(dòng)位置、狀態(tài)狀態(tài)，并隨時(shí)將，并隨時(shí)將執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)際位置反饋執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)給控制系統(tǒng)，并與，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使執(zhí)行系統(tǒng)然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使執(zhí)行系統(tǒng)以一定放入精度達(dá)到設(shè)定位置狀態(tài)。以一定放入精度達(dá)到設(shè)定位置狀態(tài)。 常用力、位置、觸覺、視覺等傳感器常用力、位置、觸覺、視覺等傳感器18工業(yè)機(jī)器人的性能特征工業(yè)機(jī)器人的性

12、能特征影響著機(jī)器人的工作影響著機(jī)器人的工作效率和可靠性效率和可靠性。在設(shè)計(jì)和選用機(jī)器人時(shí)應(yīng)考。在設(shè)計(jì)和選用機(jī)器人時(shí)應(yīng)考慮如下幾個(gè)性能指標(biāo)：慮如下幾個(gè)性能指標(biāo)：(1) 自由度。自由度。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度是工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度是指各指各關(guān)節(jié)在三維空間對(duì)于固定坐標(biāo)系具有的獨(dú)立關(guān)節(jié)在三維空間對(duì)于固定坐標(biāo)系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。各關(guān)節(jié)自由度的總和就是各關(guān)節(jié)自由度的總和就是工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的的自由度數(shù)。自由度數(shù)。三、三、 工業(yè)機(jī)器人的性能特征工業(yè)機(jī)器人的性能特征19202122p自由度數(shù)越高，機(jī)器人可以完成的動(dòng)作越復(fù)自由度數(shù)越高，機(jī)器人可以完成的動(dòng)作越復(fù)雜，通用性越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也越廣。雜，通用性越

13、強(qiáng)，應(yīng)用范圍也越廣。p每個(gè)自由度需要一個(gè)伺服軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，相應(yīng)每個(gè)自由度需要一個(gè)伺服軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，相應(yīng)地帶來的技術(shù)困難也越大。地帶來的技術(shù)困難也越大。p一般情況下，通用工業(yè)機(jī)器人有一般情況下，通用工業(yè)機(jī)器人有36個(gè)自由個(gè)自由度。度。23(2) 工作空間。工作空間。工作空間是指機(jī)器人應(yīng)用工作空間是指機(jī)器人應(yīng)用手爪進(jìn)行工手爪進(jìn)行工作的空間范圍作的空間范圍。l 機(jī)器人的工作空間主要取機(jī)器人的工作空間主要取決于決于臂部的自由度臂部的自由度 和和每個(gè)每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍。l 腕部的自由度腕部的自由度主要用來主要用來調(diào)整手部在空間的方位調(diào)整手部在空間的方位。l 手指的開閉動(dòng)作手指的開閉動(dòng)作，僅用于

14、夾放工件或工夾具，僅用于夾放工件或工夾具，它不它不改變工件或工夾具的空間位置和方位改變工件或工夾具的空間位置和方位，所一般，所一般不計(jì)不計(jì)入機(jī)器人的自由度數(shù)入機(jī)器人的自由度數(shù)。24p直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間是一個(gè)直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間是一個(gè)矩形空間矩形空間，p圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間是一圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間是一圓柱體圓柱體，p而球坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間是一個(gè)而球坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間是一個(gè)球體球體。25(3) 提取重力。提取重力。提取的重力是反映機(jī)器人提取的重力是反映機(jī)器人負(fù)載能力的一負(fù)載能力的一個(gè)參數(shù)個(gè)參數(shù)，根據(jù)提取重力的不同，可將機(jī)器人分為：，根據(jù)提取重力的不同，可將機(jī)器人分為： 微型機(jī)

15、器人，微型機(jī)器人，提取重力在提取重力在10 N以下；以下； 小型機(jī)器人，小型機(jī)器人， 提取重力為提取重力為1050 N； 中型機(jī)器人，中型機(jī)器人， 提取重力為提取重力為50300 N； 大型機(jī)器人，大型機(jī)器人， 提取重力為提取重力為300500 N； 重型機(jī)器人，重型機(jī)器人，提取重力在提取重力在500N以上。以上。 目前實(shí)際應(yīng)用機(jī)器人一般為中、小型機(jī)器人。目前實(shí)際應(yīng)用機(jī)器人一般為中、小型機(jī)器人。26 (4) 運(yùn)動(dòng)速度。運(yùn)動(dòng)速度。 運(yùn)動(dòng)速度影響機(jī)器人的工作效率，它與機(jī)器人所運(yùn)動(dòng)速度影響機(jī)器人的工作效率，它與機(jī)器人所提取提取的重力和位置精度均有密切的關(guān)系的重力和位置精度均有密切的關(guān)系。p運(yùn)動(dòng)速度高

16、，機(jī)器人所承受的動(dòng)載荷增大，運(yùn)動(dòng)速度高，機(jī)器人所承受的動(dòng)載荷增大，必將在必將在加減速時(shí)承受較大的慣性力加減速時(shí)承受較大的慣性力，影響機(jī)器人的工作平影響機(jī)器人的工作平穩(wěn)性和位置精度。穩(wěn)性和位置精度。 目前的技術(shù)水平而言，通用機(jī)器人的最大直線運(yùn)動(dòng)目前的技術(shù)水平而言，通用機(jī)器人的最大直線運(yùn)動(dòng)速度大多在速度大多在1000 mm/s以下。以下。27 (5) 位置精度。位置精度。 位置精度是衡量機(jī)器人工作質(zhì)量的又一技術(shù)指標(biāo)。位置精度是衡量機(jī)器人工作質(zhì)量的又一技術(shù)指標(biāo)。位置精度的高低取決于位置精度的高低取決于位置位置控制方式控制方式以及以及機(jī)器人運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部件本身的精度和剛度動(dòng)部件本身的精度和剛度，此外還

17、與，此外還與提取重力提取重力和和運(yùn)運(yùn)動(dòng)速度動(dòng)速度等因素有密切的關(guān)系。等因素有密切的關(guān)系。 28四、工業(yè)機(jī)器人的分類四、工業(yè)機(jī)器人的分類工業(yè)機(jī)器人的分類方法：工業(yè)機(jī)器人的分類方法： 按坐標(biāo)形式、按坐標(biāo)形式、 按控制方式按控制方式 按信息輸入方式按信息輸入方式 按系統(tǒng)功能按系統(tǒng)功能 按驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)方式 按用途按用途 291.按坐標(biāo)形式分按坐標(biāo)形式分（1 1）直角坐標(biāo)機(jī)器人）直角坐標(biāo)機(jī)器人 機(jī)器人的機(jī)器人的末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器（或手部）在空間（或手部）在空間位置的改變是通過位置的改變是通過三個(gè)互相垂三個(gè)互相垂直的軸線移動(dòng)直的軸線移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。來實(shí)現(xiàn)的。特點(diǎn)特點(diǎn)：位置精度最高，控制無耦位置精度最高，

18、控制無耦合，比較簡(jiǎn)單，避障性好，但合，比較簡(jiǎn)單，避障性好，但結(jié)構(gòu)龐大，動(dòng)作范圍小，靈活結(jié)構(gòu)龐大，動(dòng)作范圍小，靈活性差。性差。l坐標(biāo)形式坐標(biāo)形式是指是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手臂執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)在運(yùn)動(dòng)時(shí)所取的所取的參考參考坐標(biāo)系的形式坐標(biāo)系的形式。3031（2 2）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人 機(jī)器人機(jī)器人是通過是通過兩個(gè)移動(dòng)兩個(gè)移動(dòng)（升降運(yùn)動(dòng)及升降運(yùn)動(dòng)及手臂伸縮運(yùn)動(dòng)手臂伸縮運(yùn)動(dòng)） 和和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)（腰轉(zhuǎn)腰轉(zhuǎn)）來實(shí)現(xiàn)）來實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器空末端執(zhí)行器空間位置的改變間位置的改變。腰部轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及。腰部轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及升降運(yùn)動(dòng)通常由升降運(yùn)動(dòng)通常由機(jī)身來實(shí)現(xiàn)機(jī)身來實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)特點(diǎn)：位置精度高、控制簡(jiǎn)單位置精度高、控制簡(jiǎn)

19、單、避障性好，但結(jié)構(gòu)較龐大、避障性好，但結(jié)構(gòu)較龐大3233（3）極坐標(biāo)機(jī)器人）極坐標(biāo)機(jī)器人 機(jī)器人機(jī)器人手臂手臂的運(yùn)動(dòng)由的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)組成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)組成，即手臂的即手臂的繞繞的的（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）、繞（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）、繞的的（俯仰運(yùn)（俯仰運(yùn)動(dòng)）。通常把回轉(zhuǎn)及俯仰運(yùn)動(dòng)）。通常把回轉(zhuǎn)及俯仰運(yùn)動(dòng)歸屬于機(jī)身動(dòng)歸屬于機(jī)身。特點(diǎn)特點(diǎn)：占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、位置精度尚可，但占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、位置精度尚可，但避障性差、有平衡問題避障性差、有平衡問題3435（4）關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人）關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人 關(guān)關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人主要節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人主要由由立柱、立柱、大臂和小臂大臂和小臂組成組成，立柱繞立柱繞Z

20、 軸做軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成，形成腰關(guān)腰關(guān)節(jié)節(jié)，立柱和大臂立柱和大臂形成形成肩關(guān)肩關(guān)節(jié)節(jié)，大臂和小臂大臂和小臂形成形成肘關(guān)肘關(guān)節(jié)節(jié)，大臂和小臂做大臂和小臂做俯仰運(yùn)俯仰運(yùn)動(dòng)動(dòng)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作范圍大，動(dòng)作靈活，工作范圍大，動(dòng)作靈活，避障性好，但位置精度較低，有避障性好，但位置精度較低，有平衡問題，控制耦合較復(fù)雜平衡問題，控制耦合較復(fù)雜36三個(gè)回轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)372.按控制方式分按控制方式分（1）點(diǎn)位控制）點(diǎn)位控制(Point to Point) l 機(jī)器人機(jī)器人 運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的直線運(yùn)動(dòng)，不涉及不涉及兩點(diǎn)之間的移動(dòng)軌跡，兩點(diǎn)之間的移動(dòng)軌跡，l 只在目標(biāo)點(diǎn)處控制

21、機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)。只在目標(biāo)點(diǎn)處控制機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：控制方式簡(jiǎn)單，適用于上下料、點(diǎn)焊等作業(yè)。控制方式簡(jiǎn)單，適用于上下料、點(diǎn)焊等作業(yè)。 38（2）連續(xù)軌跡控制（）連續(xù)軌跡控制（Continuous Path） l 機(jī)器人機(jī)器人 運(yùn)動(dòng)軌跡可以是空間的任意連續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡可以是空間的任意連續(xù)曲線。l 機(jī)器人機(jī)器人在空間的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程都要控制，在空間的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程都要控制，l 末端執(zhí)行器在空間任何位置都可以控制姿態(tài)末端執(zhí)行器在空間任何位置都可以控制姿態(tài)。393.按信息輸入方式分按信息輸入方式分 （1）人操作機(jī)械手人操作機(jī)械手 是一種是一種由操作人員由操作人員直接直接

22、進(jìn)行操作的進(jìn)行操作的具有幾個(gè)自由度具有幾個(gè)自由度的的機(jī)械手機(jī)械手。（2）固定程序機(jī)器人固定程序機(jī)器人 按預(yù)先按預(yù)先規(guī)定的順序規(guī)定的順序、條件條件和和位置，位置，逐步地重復(fù)逐步地重復(fù)執(zhí)行給定的作業(yè)任執(zhí)行給定的作業(yè)任務(wù)務(wù)的的機(jī)械手機(jī)械手。（3）可變程序機(jī)器人可變程序機(jī)器人它與固定程序機(jī)器人基它與固定程序機(jī)器人基本相同，但其工作次序等信息易于修改。本相同，但其工作次序等信息易于修改。40特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無獨(dú)立控制系統(tǒng)，造價(jià)低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無獨(dú)立控制系統(tǒng)，造價(jià)低廉，如附設(shè)在加工中心機(jī)床上的如附設(shè)在加工中心機(jī)床上的自動(dòng)換刀機(jī)械手自動(dòng)換刀機(jī)械手。（4）程序控制機(jī)器人）程序控制機(jī)器人 具有具有 獨(dú)立

23、的控制系統(tǒng)，作獨(dú)立的控制系統(tǒng)，作業(yè)任務(wù)指令是由計(jì)算機(jī)程序向機(jī)器人提供的，其控業(yè)任務(wù)指令是由計(jì)算機(jī)程序向機(jī)器人提供的，其控制方式與數(shù)控機(jī)床一樣。制方式與數(shù)控機(jī)床一樣。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作范圍大，定位精度高，通結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的柔性制造系統(tǒng)。用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的柔性制造系統(tǒng)。41（5）示教再現(xiàn)機(jī)器人）示教再現(xiàn)機(jī)器人 這類機(jī)器人能夠按照這類機(jī)器人能夠按照記憶裝置存儲(chǔ)的信息記憶裝置存儲(chǔ)的信息來來復(fù)現(xiàn)由人示教復(fù)現(xiàn)由人示教的的動(dòng)動(dòng)作作。其示教動(dòng)作可自動(dòng)地重復(fù)執(zhí)行。其示教動(dòng)作可自動(dòng)地重復(fù)執(zhí)行。 （6）智能機(jī)器人）智能機(jī)器人 采用傳感器來感

24、知工作采用傳感器來感知工作環(huán)境或工作條件的變化環(huán)境或工作條件的變化，并借助其，并借助其自身的自身的決策能力決策能力，完成相應(yīng)的工作任務(wù)。，完成相應(yīng)的工作任務(wù)。flash42五、五、 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)（1）提高工作速度和運(yùn)動(dòng)精度，減少自身重量和）提高工作速度和運(yùn)動(dòng)精度，減少自身重量和占地面積。占地面積。（2）加快機(jī)器人部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將各種）加快機(jī)器人部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將各種功能（回轉(zhuǎn)、伸縮、俯仰、擺動(dòng)等）機(jī)械模塊與控功能（回轉(zhuǎn)、伸縮、俯仰、擺動(dòng)等）機(jī)械模塊與控制模塊、檢測(cè)模塊組合成結(jié)構(gòu)和用途不同的機(jī)器人。制模塊、檢測(cè)模塊組合成結(jié)構(gòu)和用途不同的機(jī)器人。（3）采用

25、新型結(jié)構(gòu)，如微動(dòng)機(jī)構(gòu)、多關(guān)節(jié)手臂、）采用新型結(jié)構(gòu)，如微動(dòng)機(jī)構(gòu)、多關(guān)節(jié)手臂、類人手指、新型行走機(jī)構(gòu)等，以適應(yīng)各種作業(yè)需要。類人手指、新型行走機(jī)構(gòu)等，以適應(yīng)各種作業(yè)需要。43（4）研制各種傳感檢測(cè)裝置，如視覺、觸覺、聽）研制各種傳感檢測(cè)裝置，如視覺、觸覺、聽覺和測(cè)距傳感器等，來獲取有關(guān)工作對(duì)象和外覺和測(cè)距傳感器等，來獲取有關(guān)工作對(duì)象和外部環(huán)境的信息，使其具有模式識(shí)別的能力。部環(huán)境的信息，使其具有模式識(shí)別的能力。（5）利用人工智能的推理和決策技術(shù)，使機(jī)器）利用人工智能的推理和決策技術(shù)，使機(jī)器人具有問題求解、動(dòng)作規(guī)劃等功能。人具有問題求解、動(dòng)作規(guī)劃等功能。44第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

26、 工業(yè)機(jī)器人的工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)又稱機(jī)械操作臂機(jī)械系統(tǒng)又稱機(jī)械操作臂，它主要由它主要由 末端執(zhí)行器、末端執(zhí)行器、 手腕、手腕、 手臂手臂 機(jī)座機(jī)座組成；組成；451. 末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器l 末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器則是則是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置裝置；l 末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和尺寸尺寸是依據(jù)其是依據(jù)其不同作業(yè)任務(wù)要不同作業(yè)任務(wù)要求來設(shè)計(jì)的求來設(shè)計(jì)的，從而形成了，從而形成了多種多樣的結(jié)構(gòu)形式多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。l 末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器安裝安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手腕或手臂手腕或手臂的的機(jī)械接機(jī)械接口口上。上。l 根據(jù)用途可分為根據(jù)用途可分為 機(jī)械式夾持器、機(jī)械式

27、夾持器、 吸附式末端執(zhí)行器吸附式末端執(zhí)行器 專用工具三類。專用工具三類。46（1）機(jī)械式夾持器）機(jī)械式夾持器機(jī)械式夾持器組成機(jī)械式夾持器組成 ：手爪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置手爪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置等。等。l通過手爪的開、合動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持。通過手爪的開、合動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持。夾持圓柱形物料的機(jī)械式夾持器夾持圓柱形物料的機(jī)械式夾持器1-1-手爪手爪2-2-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3-3-驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置4-4-支架支架5-5-物料物料471 1）手爪）手爪 手爪是手爪是直接與物料接觸的部件直接與物料接觸的部件，夾持器松夾持器松開和夾緊物料開和夾緊物料是通過是通過手爪的張開和閉合手爪的張開和閉合來實(shí)現(xiàn)的

28、。來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械式夾持器的結(jié)構(gòu)形式機(jī)械式夾持器的結(jié)構(gòu)形式取決于被夾持物料的形取決于被夾持物料的形狀和特性狀和特性。2 2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是向手爪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力向手爪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，以以實(shí)現(xiàn)夾緊和松開動(dòng)作的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾緊和松開動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按其按其運(yùn)動(dòng)方式分運(yùn)動(dòng)方式分為為回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型，回，回轉(zhuǎn)型又分為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型。轉(zhuǎn)型又分為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型。3 3）驅(qū)動(dòng)裝置）驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)動(dòng)裝置是向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的裝向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的裝置置，它一般有，它一般有液壓、氣動(dòng)、機(jī)械等驅(qū)動(dòng)方液壓、氣動(dòng)、機(jī)械等驅(qū)動(dòng)方式。式。484950（2）吸附式末端執(zhí)行器）吸附式末端執(zhí)行器吸附式手部吸附式手部又分為又分為氣吸式氣吸式和和磁吸式磁吸式：l 氣吸式手部氣吸式手部利用利用真空吸力及負(fù)壓吸力吸持工件真空吸力及負(fù)壓吸力吸持工件，它，它適用于抓取適用于抓取薄片、易碎工件薄片、易碎工件，通常，通常吸盤由橡膠或塑吸盤由橡膠或塑料制成料制成；l 磁吸式手部磁吸式手部利用利用電磁鐵和永久磁鐵的磁場(chǎng)力吸取具電磁鐵和永久磁鐵的磁場(chǎng)力吸取具有磁性物質(zhì)有磁性物質(zhì)的小五金工件。的小五金工件。51（2）吸附式末端執(zhí)行器）吸附式末端執(zhí)行器抓取物料時(shí)抓取物料時(shí)，碟形橡膠吸碟形橡膠吸