机器人末端执行器课件

机器人末端执行器2.机器人末端执行器机器人末端执行器装在操作机手腕的前端(称机械接口)，用以直接执行工作任务。根据作业任务的不同，它可以是夹持器或专用工具等。夹持器是具有夹持功能的装置，如吸盘、机械手爪、托持器等；专用工具是用以完成某项作业所需要的装置，如用于完成焊接作业的气焊枪、点焊钳等。并由此，将焊接机器人又可细分为：C02焊机器人、TIG焊机器人、MAG/MIG焊机器人、气焊机器人、钎焊机器人、点焊机器人、激光焊机器人等。3．传感器系统机器人所用传感器又分为内部传感器和外部传感器二类。前者用来检测自身状态的信息，主要是位置、速度、加速度等传感器，并且作为反馈信号构成伺服控制；后者是用来检测机器人作业对象和作业环境信息的传感器，如测量夹持器夹紧力的压力传感器，对外界进行识别的视觉、触觉、听觉等传感器。机器人常用传感器及其功能见表7—5。4．控制器控制器是个专用计算机，相当于机器人的大脑，它以计算机程序方式来完成给定任务。目前，大部分工业机器人都采用二级计算机控制：第一级为主CPU，完成系统的监控、作业管理、自诊断等；第二级为子CPU，完成各关节伺服系统的控制等。

图7.5中主CPU为总控制器，主要进行系统控制和坐标计算与变换，包括坐标变换、插补计算、自动加减速计算、加速度验算、横摆计算、自诊断等。子CPU主要作动作控制，包括脉冲分配、机器人零点复位、零点减速和开关位置检测等。主CPU对子CPU的控制是以命令的形式通过FIFO栈来传递的；而子CPU的状态与请求是通过并行I／0接口来进行的。

机器人控制器的控制功能大致有三类：第一类是点位控制，简称为PTP控制，它只要求机器人手臂末端能快速准确地从一点到相邻点运动，而对其运动路径不作具体规定。这种控制功能用于搬运、点焊、装配等作业中。第二类是连续路径控制，又称连续轨迹控制，简称CP控制。它不但要求机器人手臂末端从一点到相邻点运动，而且要求所走过的路径是连续平滑的，这就需要插补运算，所以这种控制功能多用于喷涂、弧焊、去飞边等作业中。第三类是移动控制，它包括对移动的路径、速度、目标跟踪、机器人操作机的稳定平衡、越过障碍物及回避障碍物等的控制，这种控制功能多用于作业距离较长或野外作业等需要机器人移动甚至行走的场合。此外，机器人还有一类附加装置，如手动操作器、编程器、示教器等。用这些附加装置可以进行手动调整机器人状态、编制机器人作业程序、示教作业参数或输入修改系统参数等工作。三、机器人的示教、编程及语言

1．示教再现为使机器人完成规定的任务，在工作前由操作者把作业要求的内容(如机器人的运行轨迹、作业顺序、工艺条件等)预先教给机器人，进行这种操作称为示教。把示教的内容保存下来称为记忆。使机器人按示教的内容动作称为再现。例如，由操作者对焊接机器人按实际焊接操作一步步的进行示教，机器人即将其每一步示教的空间位置、焊枪姿态以及焊接参数等，顺序的、精确地存人控制器计算机系统的相应存储区。为了再现和验证程序，还有向前一步键8、向后一步键7以，及连续键6。此外，还可利用键24、26、27、28和3输入速度、子程序、I／0输入和输出以及工具开闭功能和功能数据。最后利用记录键21记录各步的位置和功能数据信息。如果必要，可利用修改键20修改某步的信息。2．离线编程示教编程的缺点在于它是在线，示教过程中必须停工。离线编程则可克服这一缺点。所谓离线编程，即是在与机器人分离的装置上编制任务程序(为定义机器人系统特定的任务所编制的运动和辅助功能的指令集，称任务程序)后，再输入到机器人中的一种编程方法。离线编程的优点：可减少机器人停机时间；让程序员脱离潜在的危险环境；一套编程系统可以给多台机器人编程。若机器人程序格式不同，只要采用不同的后置处理即可。另外，该编程能完成示教难以完成的复杂、精确的编程任务；通过图形编程系统的动画仿真可验证和优化程序等。因此，离线编程系统已成为机器人编程的发展趋向。该系统目前已有多种供应市场，例如OSMAP公司的ROBCAD等。3．编程语言机器人语言是供用户编写机器人程序的专用计算机语言。编程语言的功能决定了机器人的适应性和给用户的方便性，但至今还没有完全公认的通用机器人编程语言，而每个机器人制造厂都有自己的语言。机器人编程语言主要有两类：面向机器人的编程语言与面向任务的编程语言。(1)面向机器人的编程语言其主要特点是描述机器人的动作序列，每一条语句大约相当于机器人的一个动作，整个程序控制机器人完成全部作业。该语言有如下三种：①专用的机器人语言，例如用于PUMA机器人上的V+语言，它具有集成化、多任务、多处理器、良好的开发环境、较完备的语言功能，编程水平还可以进一步提高，有高精度定位系统(选件)等特点；②在现有计算机语言的基础上加机器人子程序库，例如美国机器人公司开发的AR—Basic语言；③开发一种新的通用语言加上机器人子程序库，例如IBM公司开发的AML机器人语言。(2)面向任务的机器人编程语言其特点是允许用户发出直接命令，以控制机器人去完成一个具体的任务，而不需要说明机器人需要采取的每一个动作的细节。如美国的RCCL，机器人编程语言，就是用C语言和一组C函数来控制机器人运动的任务级机器人语言。焊接机器人的编程语言，目前都属于面向机器人的语言；面向任务的机器人语言尚属开发阶段。

2．机器人操作状态说明(1)ROBOT-IDEI。(机器人空闲)该状态对应在系统内机器人没有任务程序可用时的机器人状态。当机器人刚开始供电时，或当其完成一个任务程序执行和任务程序由系统内移去时，将发生此状态。(2)ROBOT-LOADED(机器人已装载)该状态对应在系统内有一个或多个可用的任务程序时的机器人状态。(3)ROBOT-READY(机器人准备完毕)该状态表示一个可供机器人执行的任务程序已被赋值。(4)ROBOT-EXECUTING(机器人执行)该状态中，机器人在操作，其运动是使能运动。(5)ROBOT-MOTION-PAUSED(机器人运动暂停)该状态中运动不是使能运动。机器人的任务程序可能在运行，也可能已停止。(6)MANUAL-INTERVENTION-REQUIRED(要求手动介入)在此状态中，全部运动已经停止。此时，为了完成某些其它的必要活动，需要靠机器人

的操作者执行某些局部动作。在此局部动作后，机器人才可进入某一其它状态。除机器人操作状态外，机器人能够被描述为处于“正在本地控制中”或“不在本地控制中”。前者意味着某些本地作用因素，如操作员正在控制仪表板、示教盒或其等同物上正在进行控制操作，以确定机器人可作哪些运动或机器人可运行哪些任务程序；若机器人“不在本地控制中”，则机器人可照常运行任务程