工业机器人.ppt
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1、第四章 制造自动化技术,第三节 工业机器人,一、概况,工业机器人是一种可编程的智能型自动化设备,是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统。 机器人是从初级到高级逐步完善起来的,它的发展过程可以分为三代。,第一代机器人是目前工业中大量使用的示教再现型机器人,它主要由夹持器、手臂、驱动器和控制器组成。,第二代机器人是带感觉的机器人,它具有一些对外部信息进行反馈的能力,诸如力觉、触觉、视觉等。,机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔卡佩克使用并推荐给全世界。 然后由另一位作家阿西莫夫在他的小说我,机器人 中给机器人下了“机器人学三定律”: 机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸; 机
2、器人应执行人们所下达的指令,除非这些指令与第一定律相矛盾; 机器人应能保护自己的生存,只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。 后来又出现了补充的“机器人零定律:机器人必须保护人类的整体利益不受伤害,其它三条定律都是在这一前提下才能成立。,1959年,英格伯格和德沃尔设计出了世界上第一台真正实用的工业机器人,名叫“尤尼梅特”。,世界上第一台工业机器人 “尤尼梅特”正在生产线上工作,1961年,英格伯格和德沃尔筹办了世界上第一家专门生产机器人的工厂“尤尼梅特”公司。 1961年,英格伯格也被人们誉为“工业机器人之父”。,1954年,电子学家德沃尔 获得了一项“可编程序机械手” 的专利。,196
3、7年,日本引进了美国的工业机器人技术,经过消化、仿制、改进、创新,到1980年,机器人技术在日本取得了极大的成功与普及。 80年代以来,国际机器人的发展速度平均保持在2530年增长率,所生产的机器人主要用于改善恶劣的工作条件。 我国机器人技术起步较晚,1987年,北京首届国际机器人展览会上,我国展出了10余台自行研制或仿制的工业机器人。经过“七五”、“八五”攻关,我国研制和生产的工业机器人已达到了工业应用水平。,二、工业机器人的定义,1国际上关于机器人的几种定义,美国机器协会(RIA): 机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的,通过程序动作来执行各种任务,并具有编程能力的多功能操
4、作机。,日本工业机器人协会: 工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。,国际标准化组织(ISO): 机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机,这种操作机具有几个轴,能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置,以执行各种任务。,国家标准GB/T1264390将工业机器人定义为:工业机器是一种能自动定位控制,可重复编程的,多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具,用以完成各种作业。,三、工业机器人的结构,工业机器人一般有以下几部分构成: 机身部分:如同机床的床身结构一样,机器人机身构成机器人的基础支撑。有
5、的机身底部安装有机器人行走机构;有的机身可以绕轴线回转,构成机器人的腰。 手臂部分:分为大臂、小臂和手腕,完成各种动作。 末端操作器:可以是拟人的手掌和手指,也可以是各种作业工具,如焊枪、喷漆枪等。 关节:分为滑动关节和转动关节。实现机身、手臂各部分、末端操作器之间的相对运动。,工业机器人一般由主构架(手臂)、手腕、驱动系统、测量系统、控制器及传感器等组成。工业机器人不同于机械手。 工业机器人具有独立的控制系统,可以通过编程实现动作程序的变化;而机械手只能完成简单的搬运、抓取及上下料工作,它一般作为自动机或自动线上的附属装置,工作程序固定不变。,工业机器人的典型结构,四、机器人的主要技术参数,
6、1自由度:,指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。,2工作精度:,包括定位精度和重复定位精度。可以用精密度、正确度、和准确度三个参数来衡量。 定位精度:指机器人实际到达的位置和设计的理想位置之间的差异。 重复定位精度:指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。,3工作范围:,指机器人末端操作器所能到达的区域。,5承载能力:,指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。,4工作速度:,指机器人各个方向的移动速度或转动速度。这些速度可以相同,可以不同。,PUMA562工业机器人,五、工业机器人的分类,1按用途分:,工业机器人、空间机器人、水下机器人、军用机器人、排险救灾机器人、教学机器人和娱
7、乐机器人等。,2按主要功能分:,操作机器人:主要是模仿人的手和手臂的工作。 移动机器人:工业生产中带有行走机构的机器人完成运输,上下料等工作。 信息机器人:主要指以计算机系统为基础的智能行为模拟装置。 人机机器人:机器人和真人之间构成一个闭环系统。如假肢机器人。,3按技术级别分:,第一代工业机器人:主要是示教再现控制的操作机器人。 第二代工业机器人:具有感受功能的工业机器人。包括具有光觉、视觉、触觉、声觉等。 第三代工业机器人:指智能化的高级机器人。,4按坐标系统来分:,直角坐标型:只具有移动关节。 圆柱坐标型:具有一个转动关节、其余为移动关节的机器人。 球坐标型:具有两个转动关节、其余为移动
8、关节的机器人 关节型:具有三个转动关节的机器人。,喷漆工业机器人系统示意图,工业机器人的运动由主构架和手腕完成。主构架具有三个自由度,其运动由两种基本运动组成,即沿着坐标轴的直线移动和绕坐标轴的回转运动。不同运动的组合形成各种类型的机器人,如下图所示。工业机器人的基本结构形式有:直角坐标型下图(a)中有三个直线坐标轴);圆柱坐标型下图(b)中有两个直线坐标轴和一个回转轴);球坐标型下图(c)4中有一个直线坐标轴和两个回转轴);关节型下图(d)中有三个回转轴关节,下图(e)中有三个平面运动关节)。,工业机器人的基本结构形式: (a)直角坐标型;(b)圆柱坐标型; (c)球坐标型;(d)多关节型;
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