《机器人技术应用》 课件 2.3 工业机器人的技术指标

第2章工业机器人技术应用教学目标《机器人技术应用》1.掌握机器人的组成和技术参数2.了解机器人的典型应用目录页PAGEOFCONTENT2.1工业机器人典型应用2.2工业机器人典型系统组成2.3工业机器人的技术指标2.3工业机器人的技术指标机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况，是选择、设计、应用机器人所必须考虑的问题。1.自由度机器人自由度，也称坐标轴数，是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括手爪(末端执行器)的自由度。2.3工业机器人的技术指标1.自由度2.3工业机器人的技术指标1.自由度自由度是机器人的一个重要的技术指标，通过自由度可以反映机器人的通用性和对某些工作的适应性，一般它用来表示机器人作业的自由程度，多以操作机独立驱动的关节数目来表示。机器人的自由度是根据它的用途来设计的，在三维空间中描述一个物体的姿态需要六个自由度，机器人的自由度，可以少于六个，也可以多于六个。大多数机器人从总体上看是个开链结构，但是其中可能包含局部闭环结构，闭环结构可以提高刚性，但是，会限制关节的活动范围，工作空间会缩小。2.3工业机器人的技术指标1.自由度课堂讨论：判断以下几个机器人有几个自由度（有几个轴）？2.3工业机器人的技术指标1.自由度一般来说，用于不同作业的机器人，所需要的自由度不同。从应用的角度，自由度越多的机器人，应用相对来说要广一些，可调整性也要强一些，相对来说比较灵活，通用性越好；从设计角度，自由度越多的机器人，其结构越复杂，设计越复杂，成本也较高。所以在设计生产机器人的时候要权衡，既要满足应用需要，又要使设计生产成本较低。在应用中，一般用于简单、粗略的重复工作的机器人，自由度大概是4－6个，比如用于搬运、堆垛的机器人；一般用于比较精细重复工作的机器人，自由度大概是6－7个自由度或者更多，比如焊接和喷涂机器人。2.3工业机器人的技术指标2.额定负载额定负载是指在机器人正常工作时，在不使机器人工作性能降低的情况下，机器人手腕末端能够承受的最大负载。机器人的负载主要包括两部分，一部分是机器人手部本身的重量，另一部分是手部工作时所持物品或工具的重量。机器人的承载能力不仅决定于负载的质量，且与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为安全起见，承载能力这一技术指标是指机器人高速运行时的承载能力。承载能力不仅包括负载质量，还包括机器人末端执行器的质量。2.3工业机器人的技术指标2.额定负载不同功能用途的机器人，它们的额定负载不一样，详见下表。工作类型搬运堆垛弧焊点焊喷涂装配额定负载(kg)5~20050~7503~2050~3005~202~25不同功能用途的机器人的额定负载2.3工业机器人的技术指标2.额定负载对于弧焊、喷涂机器人，额定负载的设计并不是很复杂，但对于用于搬运或堆垛的机器人来说，机器人在设计、生产时，额定负载这一指标的标定过程就比较复杂，需要考虑的因素较多，且验算、模拟或仿真过程必须非常严谨。讨论：为什么用于搬运或堆垛的机器人，其额定负载的设计和标定过程要更加复杂？2.3工业机器人的技术指标3.精度精度是一个位置量相对于参考系的绝对度量，指机器人手部或参考点实际到达位置与理论位置之间的差距。机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误差。2.3工业机器人的技术指标4.工作精度机器人的工作精度也称为重复定位精度，是指在相同的运动位置指令下，机器人末端在工作时实际的定位位置与设计或预设的定位位置的偏差。

一般情况下，机器人重新定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示。要求工业机器人的重复定位精度高于绝对定位精度。2.3工业机器人的技术指标4.工作精度a）重复定位精度的测定

b）合理的精度，良好的重复定位精度c）良好的精度，很差的重复定位精度d）很差的精度，良好的重复定位精度2.3工业机器人的技术指标4.工作精度机器人的工作精度与工作任务类型、额定负载有一定的关系。一般额定负载越大，工作精度就越小。搬运机器人的工作精度一般为±0.2~±0.5mm；堆垛机器人的工作精度一般为±0.5mm；弧焊机器人的工作精度一般为±0.08~±0.1mm；点焊机器人的工作精度一般为±0.2~±0.3mm；喷涂机器人的工作精度一般为±0.2~±0.5mm；装配机器人的工作精度一般为±0.02~±0.1mm。2.3工业机器人的技术指标5.工作空间工作空间是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作范围、工作行程。一般是以臂部和手腕工作时运动所能覆盖的工作区域的体积来表示。找到对应结构类型机器人的工作空间图2.3工业机器人的技术指标5.工作空间2.32.3工业机器人的技术指标5.工作空间对于不同类型的机器人工作空间是不同的，用于不同类型工作的机器人工作空间也有可能不一样，一般工业上单体机器人的工作空间可以达到3.5m左右。工作范围的形状好坏和大小是十分重要的，机器人在进行某一个作业的时候，可能会因为存在手部不能到达的作业死区而不能完成任务。2.3工业机器人的技术指标6.最大工作速度工作速度是指机器人在正常工作条件下，机械接口中心或工具中心点在工作空间范围内所移动的快慢，通常指机器人手臂末端的最大速度。工作速度直接影响到工作效率，提高工作速度可以提高工作效率，所以机器人的加速减速能力显得尤为重要。然而工作速度愈高就要花费更多的时间去升速或降速，需要保证机器人加速减速的平稳性，所以对工业机器人最大加速度变化率及最大减速度变化率的要求会更高。2.3工业机器人的技术指标7.控制方式控制方式是机器人用于控制轴的方式，是伺服还是非伺服，伺服控制方式是实现连续轨迹还是点到点的运动。驱动方式是指关节执行器的动力源形式。8.驱动方式2.3工业机器人的技术指标9.其他参数对于一个完整的工业机器人的技术指标和描述还包括安装方式、动力源容量、本体质量、环境参数及安全注意事项等。2.3工业机器人的技术指标实例分析右图为一台持重30Kg,供搬运、检测、装配用的圆柱坐标型工业机器人，这台机器人的主要技术指标有哪些呢？2.3工业机器人的技术指标1.自由度：共有三个基本关节1,2,3和两个选用关节4,5，如图a所示；2.工作范围：见图b所示意；3.关节移动范围及速度：A130002.10r/s

A2

500mm600mm/sA3

500mm1200mm/sA43600

2.10r/sA5

1900

1.05r/s4.重复定位误差+/-0.05mm5.控制方式：五轴同时可控，点位控制；6.持重（最大伸长、最高速度下）：30kg7.驱动方式：三个基本关节由交流伺服电动机驱动，并采用增量式角位移检测装置。