工业机器人技术基础3.1工业机器人的组成-课件

工业机器人的组成主要内容•系统组成•机械部分•控制部分•传感部分一、系统组成•工业机器人由国际标准化组织正式定义为“自动控制的可重复编程的多功能机械手”。•根据系统结构特点，工业机器人由三大部分6个子系统组成。机器人本体控制柜(控制模块与驱动模块)示教器外围系统控制柜电脑传送带u盘网络服务器一、系统组成•机械部分：用于实现各种动作，包括：机械结构和驱动系统；•传感部分：用于感知内部和外部的信息，包括：感受系统和机器人——环境交互系统；•控制部分：控制机器人完成各种动作，人机交互系统和控制系统。一、系统组成•工业机器人的组成系统之间关系及与工作对象的关系内部传感器感受系统外部传感器机械结构系统手部、腕部、臂部、腰部、机座驱动系统液压、气动、电动、机械传动机构控制系统处理器、关节伺服控制器人机交互系统指令给定装置(示教器)与信息显示装置等控制部分机械部分传感部分工作对象机器人—环境交互系统二、机械部分1.机械结构系统•工业机器人的机械结构又称执行机构，也称操作机，通常由杆件和关节组成。•从功能角度，执行机构可分为：机座腰肩肘臂腕二、机械部分1.机械结构系统•臂部：手臂，用以连接腰部和腕部，用以带动腕部运动。•腰部：立柱，是支撑手臂的部件，其作用是带动臂部运动，与臂部运动结合，把腕部传递到需到的工作位置。•机座（行走机构）：机座是机器人的支持部分，有固定式和移动式两种，该部件必须具有足够的刚度、强度和稳定性。工业机器人机械结构手部腕部臂部腰部机座手部：末端执行器，其作用是直接抓取和放置物件。腕部：连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的姿态。二、机械部分2.驱动—传动装置•工业机器人的驱动系统包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机构连成机器人本体。驱动系统驱动器传动机构二、机械部分2.驱动—传动装置•驱动器通常有：电机驱动：直流伺服电机、步进电机、交流伺服电机。液压驱动；气动驱动。工业机器人驱动器各种电、液、气装置驱动器气动直动气缸气动马达气爪液压液压马达液压缸电动直流伺服电动机交流伺服电动机步进电动机电液气综合驱动直流伺服电机与驱动放大器步进电机直驱电机交流伺服电机驱动放大器直流无刷电机二、机械部分2.驱动—传动装置•传动机构常用的有：谐波减速器、滚珠丝杆、链、带以及各种齿轮系。传动机构谐波传动螺旋传动链传动带传动齿轮传动二、机械部分2.驱动—传动装置-由谐波发生器（椭圆形凸轮及薄壁轴承）、柔轮（在柔性材料上切制齿形）以及与它们啮合的钢轮构成的传动机构三、控制部分1.人机交互系统•人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置。•该系统归纳起来分为两大类:指令给定装置和信息显示装置。三、控制部分2.控制系统•工业机器人的控制系统一般由控制计算机和伺服控制器组成。•控制计算机不仅发出指令，协调各关节驱动之间的运动，同时要完成编程、示教/再现，在其他环境状态（传感器信息）、工艺要求，外部相关设备（如电焊机）之间传递信息和协调工作。•伺服控制器控制各个关节的驱动器。四、传感部分1.感受系统•感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。•内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证其动作符合设计要求。•外部检测系统检测机器人所处环境、外部物体状态或机器人与外部物体的关系。内部传感器用途机器人的精确控制检测的信息位置、角度、速度、加速度、姿态、方向等所用传感器微动开关、光电开关、差动变压器、编码器、电位计、旋转变压器、测速发电机、加速度计、陀螺、倾角传感器、力（或力矩）传感器外部传感器用途了解在工件、环境或机器人在环境中的状态、对工件的灵活、有效的操作检测的信息工件和环境：形状、位置、范围、质量、姿态、运动、速度等机器人与环境：位置、速度、加速度、姿态等对工件的操作：非接触（间隔、位置、姿态等）、接触（障碍检测、碰撞检测等）、触觉（接触觉、压觉、滑觉）、夹持力等所用的传感器视觉传感器、光学测距传感器、超声测距传感器、触觉传感器、电容传感器、电磁感应传感器、限位传感器、压敏导电橡胶、弹性体加应变片等。四、传感部分2.机器人-环境交互系统•机器人-环境交互系统实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。•工业机器人与外部设备集成为一个功能单元,如加工制造单元、多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。工业机器人机械部分机械结构系统手部腕部臂部腰部基座驱动系统电液气控制部分控制系统运动控制装置人机交互系统示教再现装置传感部分感受系统触觉装置视觉装置编码器力传感器机器人-环境交互系统五、工业机器人的组成——总结