機電一體化技術(shù)第七章工業(yè)機器人機械制造自動化技術(shù)機器人的定義工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人的組成機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)一、概述一、機器人技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)機器人定義裝配機器人機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)一、概述

1.機器人發(fā)展概況1984年美國阿貢實驗室第一代遙控機械手

1956年第一臺工業(yè)機器人將數(shù)字控制技術(shù)與機械臂相結(jié)合.2.工業(yè)機器人的定義

工業(yè)機器人是一種能模擬人的手、臂的部分動作,按照預定的程序、軌跡及其它要求,實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。一、機器人技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)機器人定義機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)

1.按“代”分類

(1)第一代工業(yè)機器人包含可編程序機器人、固定程序(即上下料機)機器人，以及示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人。

(2)第二代工業(yè)機器人具有視覺、觸覺等傳感器和攝像機、計算機組成的“手—眼”協(xié)調(diào)系統(tǒng)。

(3)第三代工業(yè)機器人即所謂“智能機器人”。

一、概述二、機器人的分類機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)(1)順序控制型機器人采用順序控制器，按事先編制的指令完成預定的動作序列。

(2)示教再現(xiàn)型機器人操作人員示范地“教”機器人完成某項作業(yè)的全過程，機器人的記憶裝置(如磁盤、磁帶或隨機儲存器)按一定速度記錄下機器人沿軌跡運動時經(jīng)過點的全部位置姿態(tài)信息和操作內(nèi)容。

(3)數(shù)據(jù)機器人它以機器人語言為工具。

(4)自適應型機器人是在計算機控制的基礎(chǔ)上，采用了環(huán)境感覺(如視覺、觸覺等)反饋。

(5)智能機器人它是最高水平的機器人，它除了具有感知環(huán)境和簡單的適應環(huán)境功能外，還具有較強的識別理解環(huán)境功能，決策規(guī)劃功能以及功能完備的人—機接口，即具有人的某些智能。2.按機器人功能分類機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)一、概述二、機器人的分類1.按坐標形式分坐標形式是指執(zhí)行機構(gòu)的手臂在運動時所取的參考坐標系的形式。（1）直角坐標機器人直角坐標機器人的末端執(zhí)行器（或手部）在空間位置的改變是通過三個互相垂直的軸線移動來實現(xiàn)的，即沿X軸的縱向移動，沿Y軸的橫向移動及沿Z軸的升降，如圖7-2a所示。圖7－2按坐標形式分類的工業(yè)機器人

a)直角坐標式b)圓柱坐標式c)極坐標式d)關(guān)節(jié)坐標式機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)一、概述二、機器人的分類圖7－2按坐標形式分類的工業(yè)機器人

a)直角坐標式b)圓柱坐標式c)極坐標式d)關(guān)節(jié)坐標式（2）圓柱坐標機器人其手臂的運動由在垂直立柱的平面伸縮和沿立柱的升降兩個直線運動及手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動復合而成（3）極坐標機器人（4）關(guān)節(jié)坐標機器人立柱繞Z軸旋轉(zhuǎn)，形成腰關(guān)節(jié)，立柱和大臂形成肩關(guān)節(jié)，大臂和小臂形成肘關(guān)節(jié)，大臂和小臂做俯仰運動機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)三工業(yè)機器人的組成機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)三工業(yè)機器人的組成工業(yè)機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)四部分組成

1.執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)是一種具有和人手臂有相似的動作功能，可在空間抓放物體或執(zhí)行其它操作的機械裝置，通常包括機座、手臂、手腕和末端執(zhí)行器。

(1)末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器（或稱手部）是機器人直接執(zhí)行工作的裝置，可安裝夾持器、工具、傳感器等。夾持器可分為機械夾緊、真空抽吸、液壓夾緊、磁力吸附等。機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)1.手部的功能和分類圖8-43機械夾持式手部

a)單支點回轉(zhuǎn)型b)雙支點回轉(zhuǎn)型c)平移外夾型d)回轉(zhuǎn)內(nèi)撐型機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)

滑槽杠桿回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)

1—支架2—驅(qū)動桿3—圓柱銷4—銷軸5—杠桿形手指機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)楔塊怎樣移動機械手合攏張開?

斜楔杠桿回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)

1—杠桿形手指2—彈簧3—滾子

4—楔塊5—驅(qū)動器機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)圖8-53空氣負壓吸盤結(jié)構(gòu)

a)擠氣式b)真空式c)噴氣式

1—壓桿2—密封蓋3—吸盤4—工件機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)

(2)手腕手腕是連接手臂和末端執(zhí)行器的部件，用以調(diào) 整末端執(zhí)行器的方位和姿態(tài)。

(3)手臂手臂是支承手腕和末端執(zhí)行器的部件。它由動 力關(guān)節(jié)和連桿組成，用來改變末端執(zhí)行器的空間位置。

(4)機座機座是工業(yè)機器人的基礎(chǔ)部件，承受相應的載 荷，機座分為固定式和移動式兩類。機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)圖7－1工業(yè)機器人的組成

1—機座2—控制系統(tǒng)3—執(zhí)行機構(gòu)機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)

2.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用來控制機器人的執(zhí)行機構(gòu)按規(guī)定要求動作，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。大 多數(shù)工業(yè)機器人采用計算機控制，這類控制系統(tǒng)分成決策級、策略級和執(zhí)行級三級：決策級的功能是識別環(huán)境、建立模型、將作業(yè)任務分解為基本動作序列；策略級將基本動作變?yōu)殛P(guān)節(jié)坐標協(xié)調(diào)變化的規(guī)律，分配給各關(guān)節(jié)的伺服系統(tǒng)；執(zhí)行級給出各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的具體指令。機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)

3.驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令將信號放大，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的傳動裝置。常用的有電氣、液壓、氣動和機械等四種驅(qū)動方式。有些機器人采用這些驅(qū)動方式的組合,如電—液混合驅(qū)動和氣—液混合驅(qū)動等驅(qū)動方式。 除此之外，機器人可以配置多種傳感器（如位置、力、觸覺、視覺等傳感器），用以檢測其運動位置和工作狀態(tài)。機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)圖7－8兩自由度機械驅(qū)動手腕

1、2、3、12、13—軸承4、5—鏈輪6、7—鏈條8—手腕殼體9、11—錐齒輪

10、14—軸15—機械接口法蘭盤機電一體化技術(shù)機械制造自動化技術(shù)圖7－9液壓驅(qū)動的雙臂機器人

1—鉸接活塞油缸2—連桿(活塞桿)3—手臂(曲柄)4—支承架5、6—定位螺釘電氣控制與PLC機電一體化技術(shù)4.電