先进制造技术 工业机器人 复习题

1、先进制造技术 工业机器人 复习题 工业机器人的基本概念 工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人，是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。其中，操作机是指机器人赖以完成作业的机械实体，是具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。 工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机进行控制，是无人参与的自主自动化控制系统；它是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。 因此，工业机器人可以理解为：是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置，它可把任一物体或工具按空间位置的时变

2、要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。工业机器人的组成 现代工业机器人一般由机械系统（执行机构）、控制系统、驱动系统、智能系统四大部分组成工业机器人的特点 工业机器人是机电一体化的工业生产用自动化装置，它是为工业大生产而设计的，为了适应各种不同的生产应用，其形状多种多样，但与人的外形相差甚远，它具有如下特点： 1、能高强度地、持久地在各种生产和工作环境中从事单调重复的劳动，使人类从繁重体力劳动中解放出来。 2、对工作环境有很强适应能力，能代替人在有害场所从事危险工作。 3、具有很广泛的通用性，比一般自动化设备有较广的使用场合，既能满足大批量生产的需要，又能满足产品灵活多变的中、小批量的

3、生产作业。 4、具有独特的柔性，它可以通过软件调整等手段加工多种零件，可以灵活、迅速实现多品种、小批量的生产。 5、动作准确性高，可保证产品质量的稳定性。 6、能显著地提高生产率和大幅度降低产品成本。工业机器人的分类1、按系统功能分类（1）专用机器人（2）通用机器人（3）示教再现式机器人（4）智能机器人2、按驱动方式分类（1）气压传动机器人（2）液压传动机器人（3）电力传动机器人3、按控制方式分类（l）固定程序控制机器人（2）可编程控制机器人 此外还有传感器控制、非自适应控制、自适应控制、智能控制等类型的机器人。4、按结构形式分（1）直角坐标型机器人（2）圆柱坐标型机器人（3）球坐标型机器人也

4、称之为极坐标型机器人，（4）关节型机器人 此外，还可按基座形式分为固定式和移动式机器人；按用途分为焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人以及其他用途的机器人等。工业机器人的驱动系统工业机器人驱动系统的类型及特点工业机器人的驱动系统，按动力源可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种基本驱动类型。工业机器人驱动系统的选用原则 工业机器人驱动系统的选用，应根据工业机器人的性能要求、控制功能、运行的功耗、应用环境及作业要求、性能价格比以及其他因素综合加以考虑。在充分考虑各种驱动系统特点的基础上，在保证工业机器人性能规范、可行性和可靠性的前提下做出决定。一般情况下，各种机器人驱动系统的选用原则大致

5、如下：1、控制方式2、作业环境要求3、操作运行速度工业机器人的控制系统与编程机器人控制系统的功能、组成及分类 1、机器人控制系统的功能 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于实现对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： （1）记忆功能存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 （2）示教功能离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 （3）与外围设备联系功能输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 （4）坐标设置功能有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 （5）人机接口示教盒、操作面板、显示屏。 （6）传感器接口位置检测

6、、视觉、触觉、力觉等。 （7）位置伺服功能机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 （8）故障诊断安全保护功能运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。2、机器人控制系统的组成 （1）控制计算机控制计算机是控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器，有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 （2）示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 （3）操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 （4）硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储

7、器。 （5）数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。 （6）打印机接口记录需要输出的各种信息。 （7）传感器接口用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 （8）轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 （9）辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 （10）通信接口实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 （11）网络接口3、机器人控制系统的分类 （1）按驱动方式分类 可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种。 （2）按运动方式分类 点位式 轨迹式 （3）按控制总线分类 1）国际标准总线控制系统 2）自定义

8、总线控制系统 （4）按编程方式分类 1）物理设置编程系统 2）在线编程系统 3）离线编程系统 （5）按控制方式分类 1）程序控制系统 2）自适应控制系统 3）人工智能系统机器人控制系统设计原则 根据不同的控制要求，可有不同的设计方式，但一般应遵循以下原则： 1、采用国际标准总线结构 这样系统易于扩展，可与通用微机兼容，可支持高级语言和运行众多应用软件，易于在已建立的平台上进行软件开发。 2、实时中断和响应能力 软件中任务切换时间和中断延误时间要尽量短。特别对于安全系统的中断，一般应给予较高的优先级。 3、可靠性设计和可靠性措施 首先应按照可靠性工程方法对系统进行认真分析、分类、设计，其次要考虑软硬件任务的分配和选择接地、隔离、屏蔽以及工艺性等方面。 4、良好的开发环境 例如使用的开发工具尽量利用已有的仪器设备，应在成熟的软件平台上进行软件开发，利用高级语言、实时操作系统及已开发或应用的软件资源。 5、结构简单，工艺性合理，易于现场维护，更换备品备件时间要尽量短。 6、系统要标准化、模块化，开放性好，易于扩展及与其他外部设备通信或联网，便于用户使用。工业机器人编程 用机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指示，规定机器人进行应该完成的动作和作业的具体内容，这个过程就称为对机器人的编程。 （一）编程方法