工业机器人技术基础3.1工业机器人的组成-课件

工业机器人技术基础3.1工业机器人的组成-课件第一页，共22页。工业机器人的组成第二页，共22页。主要内容系统组成机械部分控制部分传感部分第三页，共22页。一、系统组成工业机器人由国际标准化组织正式定义为“自动控制的可重复编程的多功能机械手”。根据系统结构特点，工业机器人由三大部分6个子系统组成。第四页，共22页。一、系统组成机械部分：用于实现各种动作，包括：机械结构和驱动系统；传感部分：用于感知内部和外部的信息，包括：感受系统和机器人——环境交互系统；控制部分：控制机器人完成各种动作，人机交互系统和控制系统。第五页，共22页。一、系统组成工业机器人的组成系统之间关系及与工作对象的关系第六页，共22页。二、机械部分

1.机械结构系统工业机器人的机械结构又称执行机构，也称操作机，通常由杆件和关节组成。从功能角度，执行机构可分为：第七页，共22页。二、机械部分

1.机械结构系统臂部：手臂，用以连接腰部和腕部，用以带动腕部运动。腰部：立柱，是支撑手臂的部件，其作用是带动臂部运动，与臂部运动结合，把腕部传递到需到的工作位置。机座（行走机构）：机座是机器人的支持部分，有固定式和移动式两种，该部件必须具有足够的刚度、强度和稳定性。工业机器人机械结构手部腕部臂部腰部机座手部：末端执行器，其作用是直接抓取和放置物件。腕部：连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的姿态。第八页，共22页。二、机械部分

2.驱动—传动装置工业机器人的驱动系统包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机构连成机器人本体。驱动系统驱动器传动机构第九页，共22页。二、机械部分

2.驱动—传动装置驱动器通常有：电机驱动：直流伺服电机、步进电机、交流伺服电机。液压驱动；气动驱动。工业机器人驱动器各种电、液、气装置第十页，共22页。驱动器气动直动气缸气动马达气爪液压液压马达液压缸电动直流伺服电动机交流伺服电动机步进电动机电液气综合驱动第十一页，共22页。

直流伺服电机与驱动放大器步进电机直驱电机交流伺服电机驱动放大器直流无刷电机第十二页，共22页。二、机械部分

2.驱动—传动装置传动机构常用的有：谐波减速器、滚珠丝杆、链、带以及各种齿轮系。传动机构谐波传动螺旋传动链传动带传动齿轮传动第十三页，共22页。二、机械部分

2.驱动—传动装置由谐波发生器（椭圆形凸轮及薄壁轴承）、柔轮（在柔性材料上切制齿形）以及与它们啮合的钢轮构成的传动机构第十四页，共22页。三、控制部分

1.人机交互系统

人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置。该系统归纳起来分为两大类:指令给定装置和信息显示装置。第十五页，共22页。三、控制部分

2.控制系统

工业机器人的控制系统一般由控制计算机和伺服控制器组成。控制计算机不仅发出指令，协调各关节驱动之间的运动，同时要完成编程、示教/再现，在其他环境状态（传感器信息）、工艺要求，外部相关设备（如电焊机）之间传递信息和协调工作。伺服控制器控制各个关节的驱动器。第十六页，共22页。四、传感部分

1.感受系统感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证其动作符合设计要求。外部检测系统检测机器人所处环境、外部物体状态或机器人与外部物体的关系。第十七页，共22页。内部传感器用途机器人的精确控制检测的信息位置、角度、速度、加速度、姿态、方向等所用传感器微动开关、光电开关、差动变压器、编码器、电位计、旋转变压器、测速发电机、加速度计、陀螺、倾角传感器、力（或力矩）传感器第十八页，共22页。外部传感器用途了解在工件、环境或机器人在环境中的状态、对工件的灵活、有效的操作检测的信息工件和环境：形状、位置、范围、质量、姿态、运动、速度等机器人与环境：位置、速度、加速度、姿态等对工件的操作：非接触（间隔、位置、姿态等）、接触（障碍检测、碰撞检测等）、触觉（接触觉、压觉、滑觉）、夹持力等所用的传感器视觉传感器、光学测距传感器、超声测距传感器、触觉传感器、电容传感器、电磁感应传感器、限位传感器、压敏导电橡胶、弹性体加应变片等。第十九页，共22页。四、传感部分

2.机器人-环境交互系统

机器人-环境交互系统实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元,如加工制造单元、多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行

复杂任务的功能单元。第二十页，共22页。工业机器人机械部分机械结构系统手部腕部臂部腰部基座驱动系统电

液

气控制部分控