機(jī)器人學(xué)及其智能控制

第十一章工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍工業(yè)機(jī)器人的種類眾多，目前廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域有點(diǎn)焊、弧焊、搬運(yùn)、裝配、切割、打磨、檢測(cè)等。圖11.1.直觀地表示了它的主要應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)際上，只要改變安裝于機(jī)器人末端的執(zhí)行器，就可完成不同的作業(yè)。如六自由度、負(fù)載為10kg的機(jī)器人，當(dāng)末端執(zhí)行器為焊槍時(shí)，可進(jìn)行弧焊作業(yè)；當(dāng)末端執(zhí)行器為夾鉗時(shí)，就可以搬運(yùn)物件或用于機(jī)械加工等。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例弧焊機(jī)器人的應(yīng)用范圍弧焊機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣，除汽車行業(yè)之外，在通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)等許多行業(yè)中都有應(yīng)用?；『笝C(jī)器人應(yīng)是包括各種焊接附屬裝置在內(nèi)的焊接系統(tǒng)，而不只是一臺(tái)以規(guī)劃的速度和姿態(tài)攜帶焊槍移動(dòng)的單機(jī)。圖12.2為焊接系統(tǒng)的基本組成。圖12.3為適合機(jī)器人應(yīng)用的弧焊方法。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例典型點(diǎn)焊機(jī)器人的規(guī)格以持重100kg，最高速度4m/s的六軸垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人為例，其規(guī)格性能如圖11.4及表11.4所示，為了縮短滯后時(shí)間，得到高的靜態(tài)定位精度，該機(jī)采用低慣性、高剛度減速器和高功率的無刷伺服電機(jī)。由于在控制回路中采取了加前饋環(huán)節(jié)和狀態(tài)觀測(cè)器等措施，控制性能得到大大改善，50mm短距離移動(dòng)的定位時(shí)間被縮短到0.4s以內(nèi)。表11.5是控制器控制功能的一個(gè)例子。該控制器不僅具備機(jī)器人所應(yīng)有的各種基本功能，而且與焊機(jī)的接口功能也很完備，還帶有焊接條件的運(yùn)算和設(shè)定功能以及與焊機(jī)定時(shí)器的通信功能。最近，點(diǎn)焊機(jī)器人與CAD系統(tǒng)的通信功能變得重要起來，這種CAD系統(tǒng)主要用來離線示教。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例圖11.7是浙江大學(xué)自行研制開發(fā)的液壓噴漆機(jī)器人的外觀。該機(jī)器人由本體、控制柜、液壓系統(tǒng)等部分組成。機(jī)器人本體又包括基座、腰身、大臂、小臂、手腕等部分。腰部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用直線液壓缸作驅(qū)動(dòng)器，將液壓缸的直線運(yùn)動(dòng)通過齒輪齒條轉(zhuǎn)換成為腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。大臂和小臂各由一個(gè)液壓缸直接驅(qū)動(dòng)，液壓缸的直線運(yùn)動(dòng)通過連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成為手部關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的手腕由兩個(gè)液壓擺動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)腕部?jī)蓚€(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，這樣提高了機(jī)器人的靈活性，可以適應(yīng)形狀復(fù)雜工件的噴漆作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例如前所述，噴漆機(jī)器人之所以一直采取液壓驅(qū)動(dòng)方式，主要是從它必須在充滿可燃性溶劑蒸氣環(huán)境中安全工作著想的。近年來，由于交流伺服電機(jī)的應(yīng)用和高速伺服技術(shù)的進(jìn)步，在噴漆機(jī)器人中采用電驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為可能?，F(xiàn)階段，電動(dòng)噴漆機(jī)器人多采用耐壓或內(nèi)壓防爆結(jié)構(gòu)，限定在1類危險(xiǎn)環(huán)境（在通常條件下有生成危險(xiǎn)氣體介質(zhì)之虞）和2類危險(xiǎn)環(huán)境（在異常條件下有生成危險(xiǎn)氣體介質(zhì)之虞）下使用。圖11.9是由川崎重工研制的電動(dòng)噴漆機(jī)器人的照片，圖12.10是它的工作空間。圖示機(jī)器人和前述液壓機(jī)器人一樣，也有六