工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)全套可編輯PPT課件

目錄CONTENTS1工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識單元12工業(yè)機器人的機械部分單元23工業(yè)機器人的傳感部分和控制部分單元3本課件是可編輯的正常PPT課件目錄CONTENTS4工業(yè)機器人的編程與操作單元45工業(yè)機器人的典型應(yīng)用單元5本課件是可編輯的正常PPT課件工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識單元1單元1機器人的起源、定義與特性工業(yè)機器人的組成與分類1.11.2工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識01自工業(yè)革命以來,人類的體力勞動已逐漸被各種機械所取代,而這種變革為人類社會創(chuàng)造出了巨大的財富,極大地推動了人類社會的進(jìn)步。在人力成本、原料成本不斷上漲的今天,工業(yè)機器人作為第三次科技革命的重要切入點,將進(jìn)一步改變傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式,提升工業(yè)生產(chǎn)效率。工業(yè)機器人是一門多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科,涉及機械、電子、運動控制、傳感檢測和計算機技術(shù)等,它不是現(xiàn)有機械和電子技術(shù)的簡單組合,而是將這些技術(shù)有機融合的一體化裝置。目前,工業(yè)機器人技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛,越來越多的行業(yè)離不開工業(yè)機器人的開發(fā)和應(yīng)用。工業(yè)機器人的應(yīng)用程度已成為衡量一個國家制造業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。單元導(dǎo)讀本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識01知識目標(biāo)·熟悉機器人的起源?！ち私夤I(yè)機器人的定義、發(fā)展史及發(fā)展趨勢?！ふ莆展I(yè)機器人的組成與主要分類。·掌握工業(yè)機器人的主要參數(shù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識01能力目標(biāo)·能大致介紹國內(nèi)外工業(yè)機器人的發(fā)展?fàn)顩r?！つ軐I(yè)機器人相關(guān)知識形成整體概念。情感目標(biāo)·樹立正確的價值觀、學(xué)習(xí)觀,自覺踐行行業(yè)道德規(guī)范?！?yán)格遵守實訓(xùn)基地各項規(guī)章制度和安全防范制度,樹立安全意識。·了解國產(chǎn)工業(yè)機器人發(fā)展與現(xiàn)狀,學(xué)習(xí)制造強國戰(zhàn)略,激發(fā)民族自信心、自豪感。學(xué)習(xí)目標(biāo)本課件是可編輯的正常PPT課件輸入你的正文，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。請?zhí)砑訕?biāo)題輸入你的正文，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識01思維導(dǎo)圖本課件是可編輯的正常PPT課件機器人的起源、定義與特性1.1請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題機器人的起源、定義與特性1.1近年來,隨著勞動力成本的不斷上漲,工業(yè)領(lǐng)域“機器換人”現(xiàn)象普遍,工業(yè)機器人市場與產(chǎn)業(yè)也因此逐漸發(fā)展起來。工業(yè)機器人是機器人中的一部分,它們多用于工業(yè)生產(chǎn)。機器人的種類還有很多,如軍用機器人、娛樂機器人、家庭機器人、競賽機器人等。那么,機器人這個概念是誰提出來的?世界上第一臺機器人又是誰發(fā)明的呢?它誕生于哪一年呢?機器人三原則是什么?機器人有哪些特性呢?機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.1.1機器人的起源機器人自從1959年問世以來,由于它能夠協(xié)助人類完成一些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間勞動,或取代人類從事危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),因此發(fā)展較為迅速。隨著人們對機器人研究的不斷深入,已逐步形成機器人學(xué)這一新興的綜合性學(xué)科,有人將機器人與數(shù)控、可編程控制器(programmablelogicalcontroller,PLC)并稱為工業(yè)自動化的三大支持技術(shù)。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.科學(xué)幻想與實踐

機器人技術(shù)一詞雖出現(xiàn)得較晚,但這一概念在人類的想象中卻早已出現(xiàn),最早出現(xiàn)的關(guān)于“人造人”的神話故事,當(dāng)推公元前3世紀(jì)的古希臘神話“阿魯哥歷險船”。它敘述了古代克里特島國一位著名發(fā)明家戴德洛斯為國王鑄造了一個巨型青銅人,取名“塔羅斯”。國王賜封塔羅斯為海防保衛(wèi)官。塔羅斯具有驚人的力氣,身上插滿連有燃料的管子,能夠刀槍不入,也與后世的電影和游戲中的塔羅斯形象基本一致,如圖1-1所示。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題制造機器人是人類社會機器人技術(shù)研究者的夢想,它體現(xiàn)了人類重塑自身、了解自身的一種強烈愿望。自古以來就有不少科學(xué)家和杰出工匠制造出了具有人類特點或是模擬動物特征的機器人雛形。據(jù)《列子·湯問》記載,西周時期周穆王在位時,能工巧匠偃師就研制出了伶人,它和人一樣能歌善舞,這是我國最早記載的具備機器人概念的文字資料。據(jù)《墨經(jīng)》記載,春秋后期,工匠魯班在機械方面也有所造詣,他曾制造過一只木鳥,能在空中飛行“三日而不下”。東漢時期的著名科學(xué)家張衡發(fā)明的計里鼓車以及指南車,都是具有機器人構(gòu)想的裝置。三國時期,諸葛亮發(fā)明了木牛流馬,用其在崎嶇的棧道上運送軍糧,且“人不大勞,牛不飲食”,它在結(jié)構(gòu)和功能上相當(dāng)于今天運輸用的工業(yè)機器人。這些可算是世界上最早的機器人雛形,如圖1-2所示。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題有關(guān)機器人的發(fā)明,除中國外,在許多其他國家的歷史上也曾出現(xiàn)過。兩千多年前,古希臘一個名叫海隆的人幻想出各種機器,其中有自動門、圣水自動銷售機、自動風(fēng)琴等,這些幻想中的機器和現(xiàn)在使用的這類機器的結(jié)構(gòu)非常相似。11世紀(jì)中東重要的發(fā)明家阿勒·加扎利創(chuàng)造了古代最復(fù)雜的、最令人稱奇的計時器———時鐘城堡,如圖1-3所示。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歐洲文藝復(fù)興時期的天才達(dá)·芬奇在手稿中繪制了西方文明世界的第一款人形機器人。此外,達(dá)·芬奇將一只能自動行走的人造獅子作為禮物獻(xiàn)給了法國國王,如圖1-4所示。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1662年,日本的竹田近江利用鐘表技術(shù)發(fā)明了自動偶人,并在大阪道頓堀演出,如圖1-5所示。18世紀(jì)末,人們通過改進(jìn),制造出了端茶玩偶。它是木質(zhì)的,發(fā)條和彈簧是用鯨魚須制成的,它雙手捧著茶盤,如果把茶杯放在茶盤上,它便會向前行走,把茶端給客人;客人取茶杯時,它會自動停止行走,客人喝完茶把茶杯放回茶盤上時,它就又轉(zhuǎn)回原來的地方。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1738年,法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機器鴨,它會嘎嘎叫,會游泳和喝水,還會進(jìn)食和排泄。瓦克遜的本意是把生物的功能機械化,以進(jìn)行醫(yī)學(xué)上的分析。1768—1774年,瑞士鐘表匠德羅斯父子三人合作制作出真人大小的機器人:寫字偶人、繪圖偶人和彈風(fēng)琴偶人,它們是靠彈簧驅(qū)動、由凸輪控制的自動機器,至今還作為國寶保存在瑞士納切爾市藝術(shù)和歷史博物館內(nèi),如圖1-6所示。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題2.文學(xué)藝術(shù)作品中的機器人

機器人的想法一出現(xiàn),便引起了科幻小說家的廣泛關(guān)注,機器人成為很多科幻小說與電影的主人公,如圖1-7所示。1831年歌德發(fā)表了《浮士德》,塑造了人造人“荷蒙克魯斯”。以自動玩偶為主角的芭蕾舞劇作品《葛蓓莉婭》創(chuàng)作于1870年,改編自霍夫曼出版的《睡魔》。1886年法國作家利爾·亞當(dāng)?shù)男≌f《未來的夏娃》問世。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題3.機器人(robot)的由來

機器人的英文是“robot”,它源于捷克著名劇作家卡雷爾·恰佩克(見圖1-8)1921年創(chuàng)作的劇本RossumsUniversalRobot(《羅素姆萬能機器人》)。劇情為羅薩姆公司把機器人作為人類生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品推向市場,讓它們?nèi)コ洚?dāng)勞動力,以呆板的方式從事繁重的勞動。后來,機器人有了感情,在工廠工作和家務(wù)勞動中成了必不可少的成員。在捷克有“robota”這個詞,意思為奴隸,恰佩克把“robota”寫成了“robot”,從而創(chuàng)造了機器人這個詞,意思是“用人的手制造的工人”,或是“代替人工作的機器”。點擊圖標(biāo)可觀看工業(yè)機器人的工作原理機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題4.機器人三原則科幻小說家的想象力是無限的。機器人的出現(xiàn)可能引發(fā)人類災(zāi)難嗎?1942年,美國的科幻小說家加斯卡·阿西莫夫(見圖1-9)在《我是機器人》的第4個短篇小說《轉(zhuǎn)圈圈》中,首次提出了著名的“機器人三原則”,它被稱為“現(xiàn)代機器人學(xué)的基石”,這也是“機器人學(xué)”這個名詞在人類歷史上的首度亮相。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題這著名的“機器人三原則”,即:第一條:機器人不能危害人類,不能眼看人類受害而袖手旁觀。第二條:機器人必須服從于人類,除非這種服從有害于人類。第三條:機器人應(yīng)該能夠保護(hù)自身不受傷害,除非為了保護(hù)人類或者人類命令它做出犧牲。這三條原則給機器人賦以倫理觀。至今,機器人研究者都以這三條原則作為開發(fā)機器人的準(zhǔn)則。補充條款:第四條:不論何種情形,人類是指在地球上居住的會說話、會行走、會擺動四肢的生物類人體。第五條:僅接受合理合法的指令。不接受傷害人類及各類破壞人類體系的命令,如殺人、放火、搶劫、組建機器人部隊等。第六條:不接受罪犯(不論是機器人罪犯還是人類罪犯)指令。罪犯企圖使機器人強行接受指令時,機器人可以執(zhí)行自衛(wèi)或協(xié)助警方逮捕。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歸納小結(jié)機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.1.2機器人的定義隨著機器人技術(shù)的快速發(fā)展,在發(fā)達(dá)國家,機器人及其零部件的生產(chǎn)已形成產(chǎn)業(yè)。但目前世界上對機器人還沒有統(tǒng)一的定義。不同國家、不同研究領(lǐng)域給出的定義不盡相同。原因之一是機器人技術(shù)還在發(fā)展,許多新的機型、新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因是機器人涉及人的概念,成為一個難以回答的哲學(xué)問題。就像機器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣,人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人模糊的定義,才給了人們充分的想象和創(chuàng)造的空間。點擊圖標(biāo)可觀看工業(yè)機器人概念機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題為此,世界各國相繼成立了相應(yīng)的行業(yè)協(xié)會,以宣傳、引導(dǎo)和規(guī)范機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前,國際上主要有以下幾種對機器人的定義。美國機器人工業(yè)協(xié)會的定義:機器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的,通過可編程的動作來執(zhí)行種種任務(wù)的具有編程能力的多功能機械手”。這個定義敘述具體,更適用于對工業(yè)機器人的定義。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的定義:機器人是“一種能夠進(jìn)行編程并在自動控制下執(zhí)行某些操作和移動作業(yè)任務(wù)的機械裝置”。這也是一種比較廣義的對工業(yè)機器人的定義。日本工業(yè)機器人協(xié)會將機器人的定義分成兩類:工業(yè)機器人是“一種能夠執(zhí)行與人體上肢(手和臂)類似動作的多功能機器”;智能機器人是“一種具有感覺和識別能力,并能控制自身行為的機器”機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題英國《簡明牛津詞典》的定義:機器人是“貌似人的自動機,具有智力,順從于人但不具有人格的機器”。這是一種對理想機器人的描述。到目前為止,尚無與人類在智能上相似的機器人。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義比較全面和準(zhǔn)確,涵蓋以下內(nèi)容:機器人的動作機構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官(肢體、感官等)的功能;機器人具有通用性,工作種類多樣,動作程序靈活易變;機器人具有不同程度的智能性,如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí);機器人具有獨立性,完整的機器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人。1234機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題美國機器人工業(yè)協(xié)會提出的工業(yè)機器人定義為:“工業(yè)機器人是用來搬運材料、零件、工具等的,可再編程的多功能機械手,或通過不同程序的調(diào)用來完成各種工作任務(wù)的特種裝置?！眹H標(biāo)準(zhǔn)化組織曾于1987年對工業(yè)機器人給出了定義:“工業(yè)機器人是一種具有自動控制操作和移動功能的,能夠完成各種作業(yè)的可編程操作機。”ISO8373是關(guān)于工業(yè)機器人術(shù)語和定義的標(biāo)準(zhǔn),對工業(yè)機器人給出了更具體的解釋:“機器人具備自動控制及可再編程、多用途功能。機器人操作機具有三個或三個以上的可編程軸。在工業(yè)自動化應(yīng)用中,機器人的底座可固定也可移動。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題以上對機器人的定義,都是在特定時間、特定環(huán)境下所得出的結(jié)論,且偏重于工業(yè)機器人。但科學(xué)技術(shù)對未來是無限開放的,最新研發(fā)的現(xiàn)代智能機器人無論在外觀、功能,還是智能化程度方面,都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的工業(yè)機器人技藝范疇。機器人正在源源不斷地向人類活動的各個領(lǐng)域滲透,它所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富,其應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展空間正在不斷延伸和擴大,這是機器人與其他自動化設(shè)備的重要區(qū)別。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歸納小結(jié)機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.1.3機器人的特性1967年在日本召開的第一屆機器人學(xué)術(shù)會議上,森政弘與合田周平提出:“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機器”。后來,森政弘又提出了用自動性、智能性、個體性、半機械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象。以工業(yè)機器人為例,機器人最顯著的特性有以下幾點。點擊圖標(biāo)可觀看工業(yè)機器人的特點機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.可編程2.擬人化生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性自動化。在工業(yè)機器人上可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程。因此,它在小批量、多品種、均衡、高效的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的作用,是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,由計算機控制。此外,智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”,如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題3.通用性4.涉及學(xué)科廣泛除了專門設(shè)計的專用工業(yè)機器人以外,一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。例如,更換工業(yè)機器人末端執(zhí)行器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。歸納起來,工業(yè)機器人技術(shù)是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合———機電一體化技術(shù)。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器,而且具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能,這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用,特別是與計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此,機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展,機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展水平。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題總之,隨著機器人的制造工藝和機器人智能的不斷發(fā)展,機器人的定義與工業(yè)機器人的定義將會進(jìn)一步完整,進(jìn)一步明確和統(tǒng)一。機器人的起源、定義與特性1.1請?zhí)砑訕?biāo)題本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歸納小結(jié)機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題【課后小記】

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。機器人的起源、定義與特性1.1本課件是可編輯的正常PPT課件工業(yè)機器人的組成與分類1.2請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.2.1工業(yè)機器人的組成一臺通用的工業(yè)機器人實際并不僅僅是指機器人本身,還包括控制柜、示教器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及相關(guān)的外圍設(shè)備,如圖1-10所示。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點,工業(yè)機器人系統(tǒng)由三大部分6個子系統(tǒng)組成,每個部分包括2個系統(tǒng),具體如下。點擊圖標(biāo)可觀看工業(yè)機器人的組成工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.機械部分(1)機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)又稱為執(zhí)行機構(gòu)或操作機,是機器人賴以完成工作任務(wù)的實體,通常由桿件和關(guān)節(jié)組成。從功能角度,工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可分為手部、腕部、臂部、機身(腰部)、基座等,如圖1-11所示。(2)驅(qū)動系統(tǒng)工業(yè)機器人的驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動器和傳動機構(gòu)兩部分。它們通常與執(zhí)行機構(gòu)連成機器人本體。1)驅(qū)動器通常有電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動幾類。2)傳動機構(gòu)通常有連桿機構(gòu)、滾珠絲杠、鏈、帶、各種齒輪系、諧波減速器、旋轉(zhuǎn)矢量(rotaryvector,RV)減速器等。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題2.傳感部分(1)感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)包括內(nèi)部檢測系統(tǒng)與外部檢測系統(tǒng)兩部分。內(nèi)部檢測系統(tǒng)的作用是通過各種檢測器,檢測執(zhí)行機構(gòu)的運動情況,根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng),與設(shè)定值進(jìn)行比較后,對執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,以保證其動作符合設(shè)計要求。外部檢測系統(tǒng)檢測機器人所處環(huán)境、外部物體狀態(tài)或機器人與外部物體的關(guān)系。(2)機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實現(xiàn)工業(yè)機器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。工業(yè)機器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元,如加工制造單元、焊接單元、裝配單元。當(dāng)然,也可以是將多臺機器人、多臺機床或設(shè)備、多個零件存儲裝置等集成為一個去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題3.控制部分(1)人機交互系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)是使操作人員參與機器人控制并與機器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置,如計算機的標(biāo)準(zhǔn)終端、指令控制臺、信息顯示板、危險信號報警器等。該系統(tǒng)歸納起來分為兩大類:指令給定裝置和信息顯示裝置。(2)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)通過對工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)的控制,使執(zhí)行機構(gòu)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作。工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)一般由控制計算機和伺服控制器組成。控制計算機不僅要發(fā)出指令,協(xié)調(diào)各關(guān)節(jié)驅(qū)動之間的運動,同時要完成編程、示教/再現(xiàn),在其他環(huán)境狀態(tài)(傳感器信息)、工藝要求、外部相關(guān)設(shè)備(如電焊機)之間傳遞信息和協(xié)調(diào)工作。伺服控制器控制各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動器,使各桿按一定的速度、加速度和位置要求進(jìn)行運動。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人各組成部分之間的關(guān)系如圖1-12所示。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歸納小結(jié)工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.2.2工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人的種類很多,其功能、特征、驅(qū)動方式、應(yīng)用場合等不盡相同。關(guān)于工業(yè)機器人的分類,國際上沒有制定統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn),有的按負(fù)載重量劃分,有的按控制方式劃分,有的按自由度劃分,有的按結(jié)構(gòu)特征劃分,有的按應(yīng)用領(lǐng)域劃分。例如,機器人首先在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用,所以機器人曾被簡單地分為兩類,即用于汽車、IT、機床等制造業(yè)的機器人,稱為工業(yè)機器人,其他的機器人稱為特種機器人。隨著機器人應(yīng)用的日益廣泛,這種分類顯得過于粗糙?，F(xiàn)在除工業(yè)領(lǐng)域之外,機器人技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂,以及空間和水下探索等多個領(lǐng)域。依據(jù)具體應(yīng)用領(lǐng)域的不同,工業(yè)機器人又可分成物流、碼垛、服務(wù)等搬運型機器人和焊接、車銑、修磨、注塑等加工型機器人等?？梢?機器人的分類方法和標(biāo)準(zhǔn)很多,本單元將介紹以下幾種常見的工業(yè)機器人分類法。點擊圖標(biāo)可觀看機器人的分類工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.按結(jié)構(gòu)特征劃分機器人的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,其典型運動特征是通過坐標(biāo)特性來描述的。按結(jié)構(gòu)特征劃分,工業(yè)機器人通?？梢苑譃橹苯亲鴺?biāo)機器人、圓柱坐標(biāo)機器人、球坐標(biāo)機器人(又稱極坐標(biāo)機器人)、多關(guān)節(jié)機器人等,如圖1-13所示。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題直角坐標(biāo)機器人(3P)是一種最簡單的結(jié)構(gòu),是指在工業(yè)應(yīng)用中,能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制、可重復(fù)編程、在空間上具有相互垂直關(guān)系的三個獨立自由度的多用途機器人,如圖1-14所示。其手臂按直角坐標(biāo)形式配置,即通過三個相互垂直軸線上的移動來改變手部的空間位置。從圖1-14中可以看出,機器人在空間坐標(biāo)系中有三個相互垂直的移動關(guān)節(jié)x、y、z,每個關(guān)節(jié)都可以在獨立的方向移動。(1)直角坐標(biāo)機器人工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題直角坐標(biāo)機器人又稱為笛卡兒坐標(biāo)型機器人,主要有懸臂式和龍門式兩種。懸臂式直角坐標(biāo)機器人結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。其機械手構(gòu)件受到約束,在平行于直角坐標(biāo)軸x、y、z的方向上移動,臂連到主干,而主干又與基座相連接。龍門式直角坐標(biāo)機器人也稱為桁架機器人,如圖1-16所示。它一般在需要精確移動以及負(fù)載較大的時候使用,這類機器人的整個基座安裝在一個允許在一個平面內(nèi)運動的物體上(如x-y平臺或?qū)к?。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題直角坐標(biāo)機器人的優(yōu)點:缺點:在直角坐標(biāo)空間內(nèi),空間軌跡易于求解,很容易通過計算機實現(xiàn)控制。因為各軸線位移分辨率在操作范圍內(nèi)任一點上均為恒定,容易達(dá)到高定位精度。因此,簡易和專用的工業(yè)機器人常采用這種結(jié)構(gòu)形式。本體占空間體積大,工作空間小,操作靈活性差。目前,直角坐標(biāo)機器人可以非常方便地用于各種自動化生產(chǎn)線中,完成焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、噴涂、目標(biāo)跟隨以及排爆等一系列工作。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題圓柱坐標(biāo)機器人(R2P)是指能夠形成圓柱坐標(biāo)系的機器人,其手臂按圓柱坐標(biāo)形式配置,即通過兩個移動和一個轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)手部空間位置的改變。此類機器人在基座水平轉(zhuǎn)臺上裝有立柱,立柱上安裝了水平臂或桿架,水平臂可沿立柱做上下運動,并可在水平方向伸縮,如圖1-17所示。(2)圓柱坐標(biāo)機器人工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2一般旋轉(zhuǎn)不允許旋轉(zhuǎn)360°,因為液壓、電氣或氣動聯(lián)結(jié)機構(gòu)或連線對機構(gòu)存在約束。此外,根據(jù)機械上的要求,其伸出長度有一最小值和最大值。所以,此機器人總的體積或工作包絡(luò)范圍是圖1-17中圓柱體的一部分。圓柱坐標(biāo)機器人具有空間結(jié)構(gòu)小、工作范圍大、末端執(zhí)行器速度快、控制簡單、運動靈活等優(yōu)點。其缺點是工作時必須有沿r軸線前后方向的移動空間,空間利用率低。目前,圓柱坐標(biāo)機器人主要用于重物的裝卸、搬運等工作。著名的Versatran機器人就是一種典型的圓柱坐標(biāo)機器人。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題球坐標(biāo)機器人(2RP)的手臂按球坐標(biāo)形式配置,其手臂的運動由一個直線運動和兩個轉(zhuǎn)動所組成。手臂不僅可繞垂直軸旋轉(zhuǎn),還可繞水平軸做俯仰運動,且能沿手臂做伸縮運動,如圖1-18所示。這種機器人所有運動軌跡形成的表面是半球面,所以稱為球坐標(biāo)機器人。球坐標(biāo)機器人同樣占用空間小,操作靈活且范圍大,但運動學(xué)模型較為復(fù)雜,難以控制。(3)球坐標(biāo)機器人工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題多關(guān)節(jié)機器人也稱關(guān)節(jié)手臂機器人或關(guān)節(jié)機械手臂,是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的一種機器人。多關(guān)節(jié)機器人一般由多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)串聯(lián)起若干連桿組成,其運動由前后的俯仰及立柱的回轉(zhuǎn)構(gòu)成,根據(jù)關(guān)節(jié)構(gòu)造的不同形式,又可分為垂直多關(guān)節(jié)機器人和水平多關(guān)節(jié)機器人。垂直多關(guān)節(jié)機器人主要由基座和多關(guān)節(jié)臂組成,目前常見的關(guān)節(jié)臂數(shù)是3~6個。某品牌6關(guān)節(jié)臂機器人的結(jié)構(gòu)如圖1-19所示。由圖可知,這類機器人由多個旋轉(zhuǎn)和擺動關(guān)節(jié)組成。其結(jié)構(gòu)緊湊,工作空間大,動作接近人類,工作時能繞過基座周圍的一些障礙物,對焊接、噴涂、裝配等多種作業(yè)都有良好的適應(yīng)性,適合電動機驅(qū)動,關(guān)節(jié)密封性好,且防塵。目前,瑞士ABB、德國庫卡(KUKA)、日本安川電機(YASKAWA)以及國內(nèi)的一些公司都在研發(fā)這類產(chǎn)品。(4)多關(guān)節(jié)機器人工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題水平多關(guān)節(jié)機器人也稱為SCARA(selectivecomplianceassemblyrobotarm)機器人,結(jié)構(gòu)如圖1-20所示。這類機器人一般具有4個軸和4個運動自由度,它的第1、2、3軸都具有轉(zhuǎn)動特性,而第4軸則具有線性移動的特性。此外,第3軸和第4軸還可以根據(jù)工作需求,形成多種不同的形態(tài)。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題水平多關(guān)節(jié)機器人的特點在于作業(yè)空間與占地面積比很大,使用起來較為方便;在垂直升降方向的剛性好,尤其適合平面裝配作業(yè)。目前,水平多關(guān)節(jié)機器人廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品工業(yè)、汽車工業(yè)、塑料工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域,用以完成搬取、裝配、噴涂和焊接等操作。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題2.按控制方式劃分工業(yè)機器人根據(jù)控制方式的不同,可以分為伺服控制機器人和非伺服控制機器人兩種。機器人運動控制系統(tǒng)常見的方式就是伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是指精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。在很多情況下,機器人伺服系統(tǒng)的作用是驅(qū)動機器人的機械手準(zhǔn)確地跟隨系統(tǒng)輸出的位移指令,達(dá)到位置的精確控制和軌跡的準(zhǔn)確跟蹤。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2(1)非伺服控制機器人從控制的角度來看,非伺服控制是最簡單的形式。這類機器人又被稱為端點機器人或開關(guān)式機器人。不考慮機械結(jié)構(gòu)或用途如何,機器人的主要特點是:軸保持運動,直至走完各自的行程范圍為止。每個軸只設(shè)定兩個位置,即起始位置與終止位置。軸開始運動后,只有當(dāng)碰到適當(dāng)?shù)亩ㄎ粨鯄K才停止運動,運動過程中沒有監(jiān)測。因此,這類機器人處于開環(huán)控制狀態(tài)。在較小型的機器人中常使用非伺服控制,其特點如下:1)臂的尺寸小且軸的驅(qū)動器施加的是滿動力,速度相對較大。2)價格低廉,易于操作和維修,同時也是極為可靠的設(shè)備。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2(2)伺服控制機器人伺服控制機器人分為連續(xù)控制類和定位(點到點)控制類。無論哪一類,都要對位置和速度的信息進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測,并反饋到與機器人各關(guān)節(jié)有關(guān)的控制系統(tǒng)中。因此,各軸都是閉環(huán)控制。閉環(huán)控制的應(yīng)用,使機器人的構(gòu)件能按照指令,在各軸行程范圍內(nèi)的任何位置移動。與非伺服控制機器人相比,伺服控制機器人具有以下特點:1)有較大的記憶存儲容量。2)機械手端部可按三個不同類型的運動方式移動:點到點、直線、連續(xù)軌跡。3)在機械允許的極限范圍內(nèi),位置精度可通過調(diào)節(jié)伺服回路中相應(yīng)放大器的增益加以變動。4)編程工作一般以示教模式完成。5)機器人幾個軸之間的協(xié)同運動,使機械手的端部描繪出一條極為復(fù)雜的軌跡,一般在小型或微型計算機控制下自動進(jìn)行。6)價格高,可靠性稍差。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題3.按驅(qū)動方式劃分根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同,工業(yè)機器人驅(qū)動類型可以劃分為氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動、電力驅(qū)動和新型驅(qū)動四種類型。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題(1)氣壓驅(qū)動機器人氣壓驅(qū)動機器人是以壓縮空氣來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。這種驅(qū)動方式的優(yōu)點是:空氣來源方便,動作迅速,結(jié)構(gòu)簡單。其缺點是:工作的穩(wěn)定性與定位精度不高,抓力較小,所以常用于負(fù)載較小的場合。(2)液壓驅(qū)動機器人液壓驅(qū)動機器人是使用液體油來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。與氣壓驅(qū)動機器人相比,液壓驅(qū)動機器人具有大得多的負(fù)載能力,其結(jié)構(gòu)緊湊,傳動平穩(wěn),但液體容易泄漏,不宜在高溫或低溫場合作業(yè)。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題(3)電力驅(qū)動機器人電力驅(qū)動機器人是利用電動機產(chǎn)生的力矩驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。電力驅(qū)動易于控制,運動精度高,成本低,目前越來越多的機器人采用電力驅(qū)動的方式。(4)新型驅(qū)動機器人隨著機器人技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了利用新的工作原理制造的新型驅(qū)動器,如靜電驅(qū)動器、壓電驅(qū)動器、形狀記憶合金驅(qū)動器、人工肌肉驅(qū)動器及光驅(qū)動器等。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題4.按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分機械結(jié)構(gòu)是機器人賴以完成工作任務(wù)的實體,相當(dāng)于人的肢體。根據(jù)工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)對應(yīng)的運動鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以將機器人結(jié)構(gòu)分為三類:串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)式結(jié)構(gòu)。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題

(1)串聯(lián)機器人當(dāng)各連桿組成開式機構(gòu)鏈時,所獲得的機器人結(jié)構(gòu)稱為串聯(lián)結(jié)構(gòu),包含以底座為開始,以末端執(zhí)行器為結(jié)束的一系列連桿和關(guān)節(jié)。它的連桿和關(guān)節(jié)常常被設(shè)計成可以提供獨立平移和指定方向的結(jié)構(gòu)。當(dāng)前工業(yè)機器人大多數(shù)采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)。因此,如果機器人由單一的一系列連桿和關(guān)節(jié)組成,就定義為串聯(lián)機器人,如圖1-21所示。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題串聯(lián)機器人的自由度較并聯(lián)機器人大。要使串聯(lián)機器人成為運動的機構(gòu),就需要更多的驅(qū)動器。一般來說,串聯(lián)機器人每個連桿上都要安裝驅(qū)動器,通過減速器來驅(qū)動下一個連桿。后續(xù)連桿的驅(qū)動器和減速器變成前面驅(qū)動系統(tǒng)的負(fù)載。因此,前端連桿強度和驅(qū)動功率要大,這決定了這種結(jié)構(gòu)的能量效率不高。但其末端構(gòu)件的運動與并聯(lián)機器人中任何構(gòu)件的運動相比,更為任意和復(fù)雜多樣,有時可繞過障礙到達(dá)一定的位置。采用計算機控制系統(tǒng),串聯(lián)機器人可實現(xiàn)復(fù)雜的空間作業(yè)運動。串聯(lián)機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、控制簡單、運動空間大等優(yōu)點,有一些已經(jīng)具備快速、高精度、多功能化等特點。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題經(jīng)過幾十年的發(fā)展,串聯(lián)機器人技術(shù)已經(jīng)較為成熟。工業(yè)領(lǐng)域中,串聯(lián)機器人的數(shù)量最多,應(yīng)用范圍也最廣,如噴漆、裝配、搬運、焊接。此外,應(yīng)用串聯(lián)機器人的還有海洋開發(fā)、太空探測、精密儀器研發(fā)等新領(lǐng)域。工業(yè)機器人的組成與分類1.2請?zhí)砑訕?biāo)題本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題

(2)并聯(lián)機器人當(dāng)末端執(zhí)行器通過至少兩個獨立運動鏈和基座相連,且組成一閉式機構(gòu)鏈時,所獲得的機器人稱為并聯(lián)機器人,如圖1-22所示。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的組成與分類1.2并聯(lián)機器人,因其形似八腳蜘蛛又被稱為蜘蛛手機器人,是近些年來發(fā)展起來的。它是一種由固定基座和若干自由度的末端執(zhí)行器以及不少于兩條獨立運動鏈連接形成的新型機器人,具有以下特點:1)無累積誤差,精度較高。2)驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置,運動部分質(zhì)量小,速度快,動態(tài)響應(yīng)好。3)結(jié)構(gòu)緊湊,剛度高,承載能力大。4)完全對稱的并聯(lián)結(jié)構(gòu)具有較好的各向同性。5)工作空間較小。并聯(lián)機器人廣泛應(yīng)用于裝配、搬運、上下料、分揀、打磨、雕刻等需要高剛度、高精度或者大負(fù)載而無須很大工作空間的場合。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題

(3)混聯(lián)式機器人將串聯(lián)和并聯(lián)有機結(jié)合起來的機構(gòu),即為混聯(lián)式機構(gòu)。混聯(lián)機器人在結(jié)構(gòu)上常有3種形式:1)并聯(lián)機構(gòu)通過其他機構(gòu)串聯(lián)而成。此類混聯(lián)機器人基于串聯(lián)機構(gòu)的某個關(guān)節(jié)或桿件以并聯(lián)機構(gòu)替換。2)并聯(lián)機構(gòu)直接串聯(lián)在一起。這類混聯(lián)機器人是將多個并聯(lián)機構(gòu)以串聯(lián)機器人的設(shè)計思路進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,例如,將具有多個自由度的相同或不同自由度的并聯(lián)機構(gòu)通過轉(zhuǎn)動副或移動副等其他運動副的形式串聯(lián)在一起。此類機器人往往用于構(gòu)造柔性機器人。3)在并聯(lián)機構(gòu)的支鏈中采用不同的結(jié)構(gòu)。這類混聯(lián)機器人是對并聯(lián)機構(gòu)的支鏈進(jìn)行變形,尤其是替換或嵌入其他的并聯(lián)機構(gòu),例如,將具有多個自由度的相同或不同自由度的并聯(lián)機構(gòu)作為并聯(lián)機器人的某一個或多個支鏈。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歸納小結(jié)工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題【課后小記】

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。工業(yè)機器人的組成與分類1.2本課件是可編輯的正常PPT課件工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3機器人的技術(shù)指標(biāo)反映了機器人的適用范圍和工作性能,是選擇、使用機器人必須考慮的問題?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的工業(yè)機器人,盡管各機器人廠商所提供的技術(shù)指標(biāo)不完全一樣,在功能和外觀上有所不同,機器人的結(jié)構(gòu)、用途以及用戶的要求也不盡相同,但是所有的機器人都有適用的作業(yè)范圍和要求。表1-1提供了兩種工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù),僅供參考。目前,工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)有以下幾種:自由度、定位精度和重復(fù)定位精度、分辨率、工作空間、承載能力、最大工作速度和加速度等。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.3.1自由度工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3自由度(degreeoffreedom,DoF),又稱為坐標(biāo)軸數(shù)(軸數(shù)),是指描述物體運動所需要的獨立坐標(biāo)數(shù)。手指的開、合,以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。一般機器人的作業(yè)任務(wù)決定其自由度數(shù)。比如,若要把一個球放到空間某個給定位置,有3個自由度就足夠了,若要對某旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行定位與定向,則需要5個自由度。當(dāng)人們期望機器人能夠以準(zhǔn)確的方位把它的端部執(zhí)行裝置或與它連接的工具移動到給定點時,如果機器人的用途預(yù)先不明確,那么它應(yīng)當(dāng)具有6個自由度。因為在三維空間中描述一個物體的位置和姿態(tài)(簡稱位姿)需要6個自由度,如圖1-23所示。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題但是,工業(yè)機器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計的,可能小于6個自由度,也可能大于6個自由度。從運動學(xué)的觀點看,在完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人,就叫作冗余自由度機器人,也可簡稱冗余度機器人。冗余的自由度可以增強機器人的靈活性,躲避障礙物,改善動力性能。可見,自由度直接影響到機器人的機動性。自由度越高,機器人的靈活性也相應(yīng)增強,功能也會相應(yīng)增加。它是衡量機器人適應(yīng)性和靈活性的重要指標(biāo)。但是自由度越高,控制越復(fù)雜,而且隨著關(guān)節(jié)的增加,調(diào)試的復(fù)雜程度也會相應(yīng)增加,系統(tǒng)潛在的機械共振點也不成比例地增加。工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.3.2定位精度和重復(fù)定位精度工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3定位精度和重復(fù)定位精度是機器人的兩個精度指標(biāo)。定位精度(positioningaccuracy)是指機器人到達(dá)指定點的精確程度,即機器人末端參考點實際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的偏差,如圖1-24所示,由機械誤差、控制算法與系統(tǒng)分辨率等部分組成。差距越小,說明精度越高。該指標(biāo)對于非重復(fù)型的任務(wù)非常重要,與機器人制造工藝、驅(qū)動器的分辨率和反饋裝置有關(guān)。典型的工業(yè)機器人定位精度一般在(5±0.02)mm范圍。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題

重復(fù)定位精度(repeatabilityaccuracy)是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動作、同一命令之下,機器人連續(xù)重復(fù)運動若干次時所測得的位置與姿態(tài)的一致程度,表明的是其位置的分散情況,是衡量一列誤差值的密集度,即重復(fù)度,是關(guān)于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。做往復(fù)運動的物體,每次停止的位置與設(shè)定次數(shù)取得的平均值之間角度或長度的差值越小,精度越高,如圖1-25所示。一般情況下,重復(fù)定位精度是呈正態(tài)分布的。目前,工業(yè)機器人的重復(fù)定位精度可達(dá)±0.01~±0.5mm。依據(jù)作業(yè)任務(wù)和末端持重的不同,機器人重復(fù)定位精度也不同。表1-2列出了工業(yè)機器人典型行業(yè)應(yīng)用的工作精度。工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題重復(fù)定位精度不僅與機器人驅(qū)動器的分辨率及反饋裝置有關(guān),還受進(jìn)給系統(tǒng)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。但因其不受工作載荷變化的影響,故通常用重復(fù)定位精度這一指標(biāo)作為衡量示教再現(xiàn)工業(yè)機器人精度水平的重要指標(biāo)。定位精度、重復(fù)定位精度和分辨率的關(guān)系如圖1-26所示。工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.3.3分辨率工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3分辨率是指機器人每個關(guān)節(jié)所能實現(xiàn)的最小移動距離或最小轉(zhuǎn)動角度。工業(yè)機器人的分辨率包括編程分辨率和控制分辨率兩種。編程分辨率是指控制程序中可以設(shè)定的最小距離,又稱為基準(zhǔn)分辨率。當(dāng)機器人某關(guān)節(jié)電動機轉(zhuǎn)動0.1°,機器人關(guān)節(jié)端點移動距離為0.01mm,其基準(zhǔn)分辨率即為0.01mm。控制分辨率是系統(tǒng)位置反饋回路所能檢測到的最小位移,即與機器人關(guān)節(jié)電動機同軸安裝的編碼盤發(fā)出單個脈沖后電動機轉(zhuǎn)過的角度。在傳感器控制的機器人運動和精確定位中,分辨率是很重要的。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.3.4工作空間工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3工作空間(workingspace)是指機器人運動時手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的位置點的集合,也稱為機器人的作業(yè)范圍。因為末端執(zhí)行器的形狀和尺寸是多種多樣的,為了真實反映機器人的特征參數(shù),所以一般不包括末端執(zhí)行器本身所能到達(dá)的區(qū)域。工作空間的形狀和大小是十分重要的,機器人在執(zhí)行某作業(yè)時可能會因為存在手部不能到達(dá)的作業(yè)死區(qū)而不能完成任務(wù)。因此在選擇機器人執(zhí)行任務(wù)時,一定要合理選擇符合當(dāng)前作業(yè)范圍的機器人。圖1-27所示為IRB-120型6自由度工業(yè)機器人和KUKA公司KR-Delta并聯(lián)機器人的工作空間。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.3.5承載能力工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3承載能力是指機器人在作業(yè)范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。承載能力不僅取決于負(fù)載的質(zhì)量,而且要將末端執(zhí)行器的質(zhì)量和慣性力列入考慮范圍。承載能力與機器人運行的速度和加速度的大小和方向有關(guān),為了安全起見,這一技術(shù)指標(biāo)是指高速運行時的承載能力。根據(jù)承載能力的不同,工業(yè)機器人大致可分為以下幾類:本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.31)輕載型機器人:承載能力在1kg以下,適用于電子產(chǎn)品的裝配、輕型零部件的搬運等任務(wù)。常見的型號有UR3、KUKAKR6R700-2等。2)中載型機器人:承載能力在1~50kg之間,適用于汽車零部件的加工、裝配等任務(wù)。常見的型號有ABB

IRB

2600、FANUCM-10iA等。3)重載型機器人:承載能力在50kg以上,適用于鋼鐵、航空等重工業(yè)領(lǐng)域零部件的搬運、裝配、焊接等任務(wù)。常見的型號有KUKAKR

1000

titan、ABB

IRB

7600等。123本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.3.6最大工作速度工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3最大工作速度是指在各軸聯(lián)動的情況下,機器人手腕中心所能達(dá)到的最大線速度,它影響了機器人的工作效率和運動周期。最大的關(guān)節(jié)速度(角速度或線速度)并不是一個獨立的值,它與機器人所提取的重力和位置精度均有密切的關(guān)系。對于更長距離的運動,它往往被伺服電動機的總線電壓或最大允許的電動機轉(zhuǎn)速所限制。對于大型機器人,典型的末端執(zhí)行器峰值速度可達(dá)20m/s。工作時速度越高,意味著工作效率越高。但是,速度越高就要花費更多的時間去升速或降速,對工業(yè)機器人的最大加速度的要求更高。同時,機器人所承受的動載荷增大,必將承受加減速時較大的慣性力,從而影響機器人的工作平穩(wěn)性和位置精度。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.3.7加速度工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3加速度既影響總體運動時間,也影響運行周期時間(總體運動時間加穩(wěn)定時間)。對于大多數(shù)現(xiàn)代機械臂,因為與機械臂的質(zhì)量相比,有效載荷的質(zhì)量較小,因而更多的動力是被用于加速機器人而不是其負(fù)載。能夠承受更大加速度的機械臂往往是剛性好的機械臂。在高性能機械臂上,比起速度或負(fù)載能力,加速和穩(wěn)定時間是更重要的設(shè)計參數(shù)。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歸納小結(jié)工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題【課后小記】

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。工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.3本課件是可編輯的正常PPT課件工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4事物的完善離不開發(fā)展,只有不斷發(fā)展,糾錯革新,才能不斷進(jìn)步。機器人也一樣,也是歷經(jīng)了一代代的發(fā)展,才有了如今的成就?？偟膩碇v,工業(yè)機器人的發(fā)展史可以分為以下幾個階段。1.4.1工業(yè)機器人的發(fā)展史本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1.萌芽階段(20世紀(jì)50年代)進(jìn)入20世紀(jì)40年代后期,機器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關(guān)心和關(guān)注。20世紀(jì)50年代以后,美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手。這是一種主從型控制系統(tǒng),系統(tǒng)中加入力反饋,可使操作者獲知施加力的大小,主、從機械手之間由防護(hù)墻隔開,操作者可通過觀察窗或閉路電視對從機械手操作機進(jìn)行有效的監(jiān)視。主、從機械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機器人的產(chǎn)生及近代機器人的設(shè)計與制造做了鋪墊。工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題圖1-28所示為20世紀(jì)50年代雷蒙德·高爾茲使用電動機械遙控操作機器人處理放射性物質(zhì),實現(xiàn)遠(yuǎn)距離處理放射性材料,提高了核工業(yè)生產(chǎn)的安全性。工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4點擊圖標(biāo)可觀看工業(yè)機器人的發(fā)展概況本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.41952年,美國麻省理工學(xué)院(MIT)成功研發(fā)出第一代數(shù)控機床(CNC),并進(jìn)行了與數(shù)控機床相關(guān)的控制技術(shù)及機械零部件的研究,為機器人的開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。同年,美國麻省理工學(xué)院受美國空軍委托,成功研制出一臺直線插補連續(xù)控制的三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。該數(shù)控機床使用的電子器件是電子管。微電子技術(shù)、自動信息處理、數(shù)據(jù)處理、電子計算機技術(shù)的研發(fā),成功推動了機械制造自動化技術(shù)的發(fā)展。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.41954年,美國發(fā)明家喬治·德沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念,并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié),利用人手對機器人進(jìn)行動作示教,機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人?，F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1956年,德沃爾遇到了一個地地道道的科幻迷,被譽為“機器人之父”的物理學(xué)家約瑟·恩格爾伯格。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4二人共同創(chuàng)立了美國萬能自動化公司(Unimation),制造出了世界上第一臺工業(yè)機器人,由液壓驅(qū)動的通用機械手———Unimat，如圖1-29所示,現(xiàn)代機器人的歷史才真正開始。這種機器人的外形有點兒像坦克炮塔,基座上有一個大機械臂,大臂可繞軸在基座上轉(zhuǎn)動,大臂上又伸出一個小機械臂,它相對大臂可以伸出或縮回。小臂上有一個腕,可繞小臂轉(zhuǎn)動,進(jìn)行俯仰和側(cè)搖。腕前端是“手”,即操作器。這個機器人的功能和人的手臂功能相似?，F(xiàn)在的Unimate機器人是球坐標(biāo)機器人,它由5個關(guān)節(jié)串聯(lián)的液壓驅(qū)動,可完成近200種示教再現(xiàn)動作。它于1961年投入美國通用汽車公司(GM)生產(chǎn)線,主要用于從一個壓鑄機上把零件拔出來。隨后幾年賣出的通用機械手被用于車體的零部件操作和點焊。許多公司看到機器人能夠可靠工作并保證工作質(zhì)量,也都開始開發(fā)和制造工業(yè)機器人。因此,20世紀(jì)50年代是機器人的萌芽期,其概念是“一只空間機構(gòu)組成的機械臂,一臺可重復(fù)編程動作的機器”。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題2.成長階段(20世紀(jì)60年代)到了20世紀(jì)60年代,隨著傳感技術(shù)和工業(yè)自動化的發(fā)展,工業(yè)機器人進(jìn)入成長期,開始向?qū)嵱没l(fā)展,被用于焊接和噴涂作業(yè)。1960年,美國機床與鑄造公司(AMF)生產(chǎn)了一臺被命名為Versation的圓柱坐標(biāo)型數(shù)控自動機械,并以IndusationRobot(工業(yè)機器人)的名稱進(jìn)行宣傳,如圖1-30所示。工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.41968年,美國通用汽車公司訂購了68臺工業(yè)機器人。1969年,該公司又自行研制出SAM型工業(yè)機器人,并用21臺這種機器人組成了點焊小汽車車身的自動焊接生產(chǎn)線。維克多·沙因曼設(shè)計出了“斯坦福手臂”,對今后的機器人設(shè)計產(chǎn)生了巨大影響?！八固垢Ｊ直邸庇?個自由度,全部電氣化,由一臺標(biāo)準(zhǔn)計算機控制,驅(qū)動系統(tǒng)由直流電動機、諧波驅(qū)動器、直齒輪減速器、電位器和用于位置、速度反饋的轉(zhuǎn)速表組成。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4此時,日本正面臨著嚴(yán)重的勞動力短缺問題,其工業(yè)機器人的研究也才剛剛起步,在美國誕生并已投入生產(chǎn)的工業(yè)機器人給其帶來了福音。1967年,豐田紡織自動化公司購買了第一臺Unimate機器人。1968年,川崎重工業(yè)公司從美國引進(jìn)Unimate機器人生產(chǎn)技術(shù),并對其不斷消化、仿制、改進(jìn)、創(chuàng)新,開發(fā)了日本第一臺工業(yè)機器人———KawasakiUnimate2000,如圖1-31所示。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.41978年,日本山梨大學(xué)牧野洋發(fā)明了SCARA機器人,該機器人具有4個軸和4個運動自由度,特別適合于裝配工作,如今被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。請?zhí)砑訕?biāo)題本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題3.實用化階段(20世紀(jì)70年代)到了20世紀(jì)70年代,隨著計算機和人工智能的發(fā)展,機器人進(jìn)入了實用化時代,并在汽車、電子等行業(yè)中得到應(yīng)用,進(jìn)一步推動了機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與普及。ASEA公司(現(xiàn)在的ABB公

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器

人———IRB-6,如圖1-32所示。它可以進(jìn)行連續(xù)的路徑移動,被迅速地運用到汽車的焊接和裝卸中。據(jù)報道,這種設(shè)計使機器人的使用壽命高達(dá)20年。日本的工業(yè)機器人研究雖起步較晚,但結(jié)合自身國情,面向中小企業(yè),采取了一系列鼓勵使用機器人的措施。1970年7月,東京舉辦了人類歷史上第一屆機器人展覽會,100多家公司推出了自己制作的機器人樣板,日本機器人工業(yè)的發(fā)展速度和規(guī)模令世人驚嘆。工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題1972年,意大利菲亞特汽車公司(FIAT)和日本日產(chǎn)汽車公司(NISSAN)裝備了基于點焊機器人的汽車生產(chǎn)線,提高了生產(chǎn)質(zhì)量與效率。1973年,德國庫卡公司(KUKA)研發(fā)出了世界上第一臺采用電機驅(qū)動的六軸工業(yè)機器人。1979年,美國Unimation公司推出了通用六軸工業(yè)機器人———PUMA,采用多CPU協(xié)同控制,可配置位置傳感器、視覺傳感器和力覺傳感器,并成功應(yīng)用于汽車裝配生產(chǎn)線,這標(biāo)志著工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題4.普及階段(20世紀(jì)80年代)20世紀(jì)80年代,隨著傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)以及人工智能的發(fā)展,機器人發(fā)展成為具有各種移動機構(gòu),有感覺、思考、決策和作業(yè)能力的智能化機械。工業(yè)機器人進(jìn)入普及時代,開始在汽車、電子等行業(yè)得到大量使用,這成功推動了機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此時,日本成為應(yīng)用工業(yè)機器人最多的國家,贏得了“機器人王國”的美譽,日本政府正式把1980年定為工業(yè)機器人普及的元年。工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題

此后,機器人技術(shù)在工業(yè)制造、醫(yī)療康復(fù)、航空航天、水下探測、社會服務(wù)、極限作業(yè)、軍事國防等諸多領(lǐng)域有了更寬廣的應(yīng)用空間。1984年,美國艾德普科技公司(AdeptTechnology)開發(fā)出第一臺直驅(qū)式選擇順應(yīng)性裝配機械臂———SCARA,其采用電力發(fā)動機直接連接機械臂的方式,省去了齒輪、鏈條等傳動機構(gòu),提高了響應(yīng)速度和控制精度。1989年,麻省理工學(xué)院(MIT)人工智能實驗室研制出六足爬行機器人———“成吉思汗”(Genghis),如圖1-33所示。其集成了12個伺服驅(qū)動電機和22個傳感器,主要用于在地外行星表面的復(fù)雜地形上執(zhí)行探測任務(wù)。工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.420世紀(jì)90年代初期,工業(yè)機器人的生產(chǎn)與需求進(jìn)入了高峰期。經(jīng)過10年左右的發(fā)展,大規(guī)模的機器人產(chǎn)業(yè)逐漸形成。隨著計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,機器人在功能和技術(shù)層次上有了很大的提高,移動機器人和機器人的視覺、觸覺等技術(shù)就是新技術(shù)的典型代表。5.智能化階段(20世紀(jì)90年代以后)本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.41996年,美國國

家

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人Sojourner送

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空,如圖1-34所示。Sojourner成功在火星表面著陸,搜索了2691平方英尺(約合250m2)的土地,并拍攝了550張照片。1998年,美國直覺外科手術(shù)公司(IntuitiveSurgical)推出了微創(chuàng)手術(shù)機器人———“達(dá)·芬奇”(DaVinci),如圖1-35所示。它通過使用微創(chuàng)的方法實施復(fù)雜的外科手術(shù),并獲得了美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)的使用批準(zhǔn)。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.42000年,日本本田公司研發(fā)出了全球最早具備人類雙足行走能力的類人形機器人———“阿西莫”(ASIMO),如圖1-36所示。它可以完成各種人類肢體動作,并可以識別物體、解釋手勢、辨別聲音。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.42005年,波士頓動力公司(BostonDynamics)在美國國防部高級研究計劃局的資助下研制出了具有強大機動能力的四足仿生機器人———“大狗”(BigDog),如圖1-37所示。它可以用于為部隊搬運物資。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.42013年,波士頓動力公司研發(fā)出了人形機器人———“阿特拉斯”(Atlas),并隨后推出了若干升級版本,如圖1-38所示。Atlas采用鋰電池供電和液壓驅(qū)動,可以完成跑步、跳躍、后空翻、搬運物品等任務(wù)。美國哈佛大學(xué)Wyss研究所研發(fā)出了可穿戴的軟質(zhì)外骨骼服———Exosuit,其能降低穿戴者在行走和跑步過程中的代謝消耗,研究成果登上了著名學(xué)術(shù)期刊Science2019年的封面。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4我國對機器人的研究起步較晚,從20世紀(jì)80年代初開始。我國在“七五”計劃中把機器人列入國家重點科研規(guī)劃內(nèi)容,在“863”計劃的支持下,機器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究全面展開。我國第一個機器人研究示范工程于1986年由中國工程院院士蔣新松在沈陽創(chuàng)建,并領(lǐng)導(dǎo)研制了水下機器人、工業(yè)機器人和特種機器人,也因此被譽為“中國機器人之父”。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4目前,我國已基本掌握了機器人的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人,6000m以下深水中作業(yè)機器人也已試驗成功,如圖1-39所示。2010年以來,在步行機器人、精密裝配機器人、多自由度關(guān)節(jié)機器人的研制等國際前沿領(lǐng)域,我國逐步縮小了與世界先進(jìn)水平的差距。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4但在現(xiàn)階段,我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的整體水平與世界水平還有相當(dāng)大的差距,缺乏關(guān)鍵核心技術(shù),高性能交流伺服電動機、精密減速器、控制器等關(guān)鍵核心部件長期依賴進(jìn)口。從世界范圍來看,日本和歐洲是全球工業(yè)機器人市場的兩大主角。工業(yè)機器人的“四大家族”為日本發(fā)那科(FANUC)、德國庫卡(KUKA)、日本安川電機(YASKAWA)、瑞士ABB,如圖1-40所示,它們占據(jù)著工業(yè)機器人市場主要的份額。本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題歸納小結(jié)工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.4本課件是可編輯的正常PPT課件請?zhí)砑訕?biāo)題請?zhí)砑訕?biāo)題工業(yè)機器人的行業(yè)發(fā)展1.41.4.2工業(yè)機器人的未來趨勢機器人大都工作于結(jié)構(gòu)性環(huán)境中,即工作任務(wù)、完成工作的步驟、工件存放的位置、工作對象等都是事先已知的,而且定位精度也是完全確定的,所以機器人完全可以按事先示教編好的程序重復(fù)不斷地工作。當(dāng)自動化進(jìn)一步向建筑、采掘、運輸?shù)刃袠I(yè)擴展時,其環(huán)境則是非結(jié)構(gòu)化的,不能事先確定,或至少不能完全確定,總?cè)蝿?wù)雖可事先確定,但如何去完成,要根據(jù)當(dāng)時的實際情況來確定與制定。