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

1.機(jī)器人發(fā)展概況1984年美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室第一代遙控機(jī)械手

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

工業(yè)機(jī)器人是一種能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作,按照預(yù)定的程序、軌跡及其它要求,實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動(dòng)化裝置。一、機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)機(jī)器人定義機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)

1.按“代”分類

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

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

(3)第三代工業(yè)機(jī)器人即所謂“智能機(jī)器人”。

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

(2)示教再現(xiàn)型機(jī)器人操作人員示范地“教”機(jī)器人完成某項(xiàng)作業(yè)的全過(guò)程，機(jī)器人的記憶裝置(如磁盤、磁帶或隨機(jī)儲(chǔ)存器)按一定速度記錄下機(jī)器人沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)點(diǎn)的全部位置姿態(tài)信息和操作內(nèi)容。

(3)數(shù)據(jù)機(jī)器人它以機(jī)器人語(yǔ)言為工具。

(4)自適應(yīng)型機(jī)器人是在計(jì)算機(jī)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(jī)器人它是最高水平的機(jī)器人，它除了具有感知環(huán)境和簡(jiǎn)單的適應(yīng)環(huán)境功能外，還具有較強(qiáng)的識(shí)別理解環(huán)境功能，決策規(guī)劃功能以及功能完備的人—機(jī)接口，即具有人的某些智能。2.按機(jī)器人功能分類機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)一、概述二、機(jī)器人的分類1.按坐標(biāo)形式分坐標(biāo)形式是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所取的參考坐標(biāo)系的形式。（1）直角坐標(biāo)機(jī)器人直角坐標(biāo)機(jī)器人的末端執(zhí)行器（或手部）在空間位置的改變是通過(guò)三個(gè)互相垂直的軸線移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即沿X軸的縱向移動(dòng)，沿Y軸的橫向移動(dòng)及沿Z軸的升降，如圖7-2a所示。圖7－2按坐標(biāo)形式分類的工業(yè)機(jī)器人

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

a)直角坐標(biāo)式b)圓柱坐標(biāo)式c)極坐標(biāo)式d)關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（2）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人其手臂的運(yùn)動(dòng)由在垂直立柱的平面伸縮和沿立柱的升降兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)及手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合而成（3）極坐標(biāo)機(jī)器人（4）關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)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(yùn)動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)三工業(yè)機(jī)器人的組成機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)三工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)四部分組成

1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種具有和人手臂有相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或執(zhí)行其它操作的機(jī)械裝置，通常包括機(jī)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(jī)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(jī)械夾緊、真空抽吸、液壓夾緊、磁力吸附等。機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)1.手部的功能和分類圖8-43機(jī)械夾持式手部

a)單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型b)雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型c)平移外夾型d)回轉(zhuǎn)內(nèi)撐型機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)

滑槽杠桿回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)

1—支架2—驅(qū)動(dòng)桿3—圓柱銷4—銷軸5—杠桿形手指機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)楔塊怎樣移動(dòng)機(jī)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(dòng)器機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)圖8-53空氣負(fù)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(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)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(dòng) 力關(guān)節(jié)和連桿組成，用來(lái)改變末端執(zhí)行器的空間位置。

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

1—機(jī)座2—控制系統(tǒng)3—執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)

2.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用來(lái)控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定要求動(dòng)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(jī)器人采用計(jì)算機(jī)控制，這類控制系統(tǒng)分成決策級(jí)、策略級(jí)和執(zhí)行級(jí)三級(jí)：決策級(jí)的功能是識(shí)別環(huán)境、建立模型、將作業(yè)任務(wù)分解為基本動(dòng)作序列；策略級(jí)將基本動(dòng)作變?yōu)殛P(guān)節(jié)坐標(biāo)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(jí)給出各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的具體指令。機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)

3.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令將信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。常用的有電氣、液壓、氣動(dòng)和機(jī)械等四種驅(qū)動(dòng)方式。有些機(jī)器人采用這些驅(qū)動(dòng)方式的組合,如電—液混合驅(qū)動(dòng)和氣—液混合驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式。 除此之外，機(jī)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(cè)其運(yùn)動(dòng)位置和工作狀態(tài)。機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)圖7－8兩自由度機(jī)械驅(qū)動(dòng)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(jī)械接口法蘭盤機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)圖7－9液壓驅(qū)動(dòng)的雙臂機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)4.電