工业机器人-课件.ppt
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1、第七章第七章工业机器人工业机器人1PPT课件 国际上,关于国际上,关于机器人的定义机器人的定义主要有以下几种:主要有以下几种:机器人是机器人是“一一种用于种用于移动移动各种材料、零件、工具或专用装置的,各种材料、零件、工具或专用装置的,通过可编程序动作通过可编程序动作来来执行执行种种任务的,并具有种种任务的,并具有编程编程能力能力的的多功能机械手多功能机械手(manipulator)”。工业机器工业机器人是人是“一种一种装备有记忆装置装备有记忆装置和和末端执行器末端执行器(end effector)的,能够的,能够转动转动并通过并通过自动完成自动完成各种移动来各种移动来代替人类劳动的通用机器代
2、替人类劳动的通用机器”。一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义2PPT课件 :机器人是机器人是“一一种能够进行编程并种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的动作业任务的机械装置机械装置”。“机器人是一机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手械手,这种机械手具有几个轴,能够借助于可编程,这种机械手具有几个轴,能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置,序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置,以执行种种任务以执行种种任务”。一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义3PPT
3、课件我国科学家对机器人的定义我国科学家对机器人的定义是:是:“机器人是机器人是一种一种自动化的机器自动化的机器,所不同的是这种机器具备一,所不同的是这种机器具备一些与些与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、规感知能力、规划能力、动作能力和协同能力划能力、动作能力和协同能力,是一种具,是一种具有高度有高度灵活性的自动化机器灵活性的自动化机器”。一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义4PPT课件机器人的四大特征机器人的四大特征l 仿生特征:仿生特征:模仿人的肢体动作模仿人的肢体动作l 自动特征:自动特征:自动完成作业任务自动完成作业任务l 柔性特征:柔性特征:对作业具有
4、广泛适应性对作业具有广泛适应性l 智能特征:智能特征:具有对外界的感知能力具有对外界的感知能力5PPT课件一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义 在工业领域内应用的机器人我们称为工业机器人。在工业领域内应用的机器人我们称为工业机器人。通常对通常对工业机器人的定义工业机器人的定义是:是:工业机器人是工业机器人是一种一种能模拟人的手、臂的部分动作能模拟人的手、臂的部分动作,按照预定的程序、按照预定的程序、轨迹及其它要求轨迹及其它要求,实现抓取、搬运工件或操作工具实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置的自动化装置。6PPT课件p工业机器人工业机器人以以刚性高刚性高的机械的机械手臂手臂为主体,与人
5、相比,为主体,与人相比,可以有可以有更快的运动速度更快的运动速度,可以搬,可以搬更重的东西更重的东西,而且,而且定位精度相当高定位精度相当高。它可以很据外部来的信号,自动。它可以很据外部来的信号,自动进行各种操作。进行各种操作。p工业机器人工业机器人是应用是应用计算机进行控制计算机进行控制的替代人进行工的替代人进行工作的高度自动化系统,是典型的机电一体化的产品。作的高度自动化系统,是典型的机电一体化的产品。p工业机器人工业机器人在实现智能化、多功能化、柔性自动化在实现智能化、多功能化、柔性自动化生产、提高产品质量、生产、提高产品质量、代替人在恶劣环境条件下代替人在恶劣环境条件下工工作中发挥重大
6、作用。作中发挥重大作用。一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义7PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成8PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成执行机构执行机构 (1、3)控制系统控制系统(2)驱动系统驱动系统(液压缸、电机等)(液压缸、电机等)检测系统检测系统 工工业业机机器器人人9PPT课件 各组成部分关系各组成部分关系控制系统控制系统驱动系统驱动系统执行机构执行机构操作对象操作对象检测系统检测系统10PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成1.1.执行机构执行机构:一种具有和人手臂相似的一种具有和人手臂相似的动作功能动作功能,可在可在空间抓放物体空间抓放
7、物体或执行或执行其他操作其他操作的的机械装置机械装置,通常包括:通常包括:机座、手臂、手腕和末端执行器机座、手臂、手腕和末端执行器;11PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成(1)末端执行器末端执行器(或称手部)(或称手部)是机器人是机器人直接执行工作直接执行工作的装置的装置,可安装夹持器、工具、传感器等。可安装夹持器、工具、传感器等。夹持器夹持器可分为可分为机械夹紧、真空抽吸、液压夹紧、磁机械夹紧、真空抽吸、液压夹紧、磁力吸附力吸附等。等。l在手部安装的某些在手部安装的某些专用专用工具工具,如焊枪、喷枪、电,如焊枪、喷枪、电钻、螺钉螺帽拧紧器等,钻、螺钉螺帽拧紧器等,可视为可视为
8、专用的特殊手部专用的特殊手部。12PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成(2)手腕手腕 手腕是手腕是连接手臂和末端执行器连接手臂和末端执行器的部件,的部件,用以用以调整调整末端执行器末端执行器的方位和姿态的方位和姿态。(3)手臂手臂 手臂是手臂是支承支承手腕和末端执行器手腕和末端执行器的部件。的部件。它它由由动力关节动力关节和和连杆连杆组成组成,用来,用来改变末端执行改变末端执行器的空间位置器的空间位置。(4)机座机座 机座是机座是工业机器人的基础部件工业机器人的基础部件,承受承受相应的载荷相应的载荷,机座分为,机座分为固定式固定式和和移动式移动式两类。两类。13PPT课件二、二、
9、工业机器人的组成工业机器人的组成2 2、控制系统、控制系统是机器人的大脑,是机器人的大脑,支配着机器人支配着机器人按规定的程序运动,按规定的程序运动,并并记忆人们给予的指令记忆人们给予的指令信息信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度等如动作顺序、运动轨迹、运动速度等),同时同时按其控制系统的信息控制执行机构按规按其控制系统的信息控制执行机构按规定要求动作定要求动作。14PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成 采用计算机控制的工业机器人,采用计算机控制的工业机器人,控制系统分控制系统分成决策级、策略级和执行级三级。成决策级、策略级和执行级三级。l决策级决策级的功能是识别环境、建立模型、
10、将作的功能是识别环境、建立模型、将作业任务业任务分解为基本动作序列分解为基本动作序列;l策略级策略级将将基本动作变为关节坐标协调变化的基本动作变为关节坐标协调变化的规律规律,分配给各关节的伺服系统;,分配给各关节的伺服系统;l执行级执行级给出给出各关节伺服系统的具体指令各关节伺服系统的具体指令。15PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成3.3.驱动系统驱动系统 驱动系统是驱动系统是按照控制系统发出的按照控制系统发出的控制指令将信号放大控制指令将信号放大,驱动执行机构运动的驱动执行机构运动的传动装置传动装置。常用的有常用的有电气、液压、气动和机械电气、液压、气动和机械等四种驱动等四种
11、驱动方式。方式。有些机器人采用这些驱动方式的组合有些机器人采用这些驱动方式的组合,如电如电液液混合驱动和气混合驱动和气液混合驱动等驱动方式。液混合驱动等驱动方式。16PPT课件二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成4 4、位置检测系统、位置检测系统 主要检测工业机器人主要检测工业机器人执行系统执行系统的的运动位置运动位置、状态状态,并随时将,并随时将执行系统的实际位置反馈执行系统的实际位置反馈给控制系统给控制系统,并与,并与设定的位置进行比较设定的位置进行比较,然后通过控制系统进行调整,使执行系统然后通过控制系统进行调整,使执行系统以一定放入精度达到设定位置状态。以一定放入精度达到设定位置状
12、态。常用力、位置、触觉、视觉等传感器常用力、位置、触觉、视觉等传感器17PPT课件工业机器人的性能特征工业机器人的性能特征影响着机器人的工作影响着机器人的工作效率和可靠性效率和可靠性。在设计和选用机器人时应考。在设计和选用机器人时应考虑如下几个性能指标:虑如下几个性能指标:(1)自由度。自由度。工业机器人的运动自由度是工业机器人的运动自由度是指各指各关节在三维空间对于固定坐标系具有的独立关节在三维空间对于固定坐标系具有的独立运动运动。各关节自由度的总和就是各关节自由度的总和就是工业机器人工业机器人的的自由度数。自由度数。三、三、工业机器人的性能特征工业机器人的性能特征18PPT课件19PPT课
13、件20PPT课件21PPT课件p自由度数越高,机器人可以完成的动作越复自由度数越高,机器人可以完成的动作越复杂,通用性越强,应用范围也越广。杂,通用性越强,应用范围也越广。p每个自由度需要一个伺服轴进行驱动,相应每个自由度需要一个伺服轴进行驱动,相应地带来的技术困难也越大。地带来的技术困难也越大。p一般情况下,通用工业机器人有一般情况下,通用工业机器人有36个自由个自由度。度。22PPT课件(2)工作空间。工作空间。工作空间是指机器人应用工作空间是指机器人应用手爪进行工手爪进行工作的空间范围作的空间范围。l 机器人的工作空间主要取机器人的工作空间主要取决于决于臂部的自由度臂部的自由度 和和每个
14、每个关节的运动范围关节的运动范围。l 腕部的自由度腕部的自由度主要用来主要用来调整手部在空间的方位调整手部在空间的方位。l 手指的开闭动作手指的开闭动作,仅用于夹放工件或工夹具,仅用于夹放工件或工夹具,它不它不改变工件或工夹具的空间位置和方位改变工件或工夹具的空间位置和方位,所一般,所一般不计不计入机器人的自由度数入机器人的自由度数。23PPT课件p直角坐标机器人的工作空间是一个直角坐标机器人的工作空间是一个矩形空间矩形空间,p圆柱坐标机器人的工作空间是一圆柱坐标机器人的工作空间是一圆柱体圆柱体,p而球坐标机器人的工作空间是一个而球坐标机器人的工作空间是一个球体球体。24PPT课件(3)提取重
15、力。提取重力。提取的重力是反映机器人提取的重力是反映机器人负载能力的一负载能力的一个参数个参数,根据提取重力的不同,可将机器人分为:,根据提取重力的不同,可将机器人分为:微型机器人,微型机器人,提取重力在提取重力在10 N以下;以下;小型机器人,小型机器人,提取重力为提取重力为1050 N;中型机器人,中型机器人,提取重力为提取重力为50300 N;大型机器人,大型机器人,提取重力为提取重力为300500 N;重型机器人,重型机器人,提取重力在提取重力在500N以上。以上。目前实际应用机器人一般为中、小型机器人。目前实际应用机器人一般为中、小型机器人。25PPT课件 (4)运动速度。运动速度。
16、运动速度影响机器人的工作效率,它与机器人所运动速度影响机器人的工作效率,它与机器人所提取提取的重力和位置精度均有密切的关系的重力和位置精度均有密切的关系。p运动速度高,机器人所承受的动载荷增大,运动速度高,机器人所承受的动载荷增大,必将在必将在加减速时承受较大的惯性力加减速时承受较大的惯性力,影响机器人的工作平影响机器人的工作平稳性和位置精度。稳性和位置精度。目前的技术水平而言,通用机器人的最大直线运动目前的技术水平而言,通用机器人的最大直线运动速度大多在速度大多在1000 mm/s以下。以下。26PPT课件 (5)位置精度。位置精度。位置精度是衡量机器人工作质量的又一技术指标。位置精度是衡量
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