工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制.doc

第二章 工业机器人机械构造和运动控制
章节目录
工业机器人系统构成
操作机
控制器
示教器
工业机器人技术指标
学****目的 导入案例 课堂认知 扩展与提高 本章小结 思考练****br/> 工业机器人运动控制
机器人运动学问题
机器人点位运动 …
机器人位置控制
课前回顾
何为工业机器人？
工业机器人具备几种明显特点，分别是什么？
工业机器人常用分类有哪些，简述其行业应用。
学****目的
认知目的
*熟悉工业机器人常用技术指标
*掌握工业机器人机构构成及各某些功能
*理解工业机器人运动控制
能力目的
*可以对的辨认工业机器人基本构成
*可以对的鉴别工业机器人点位运动和持续途径运动
导入案例
国产机器人竞争力缺失 核心技术是瓶颈
众所周知，中华人民共和国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件依然落后于日、美、韩等发达国家。虽然中华人民共和国机器人产业通过
30 年发展，形成了较为完善产业基本，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基本依然薄弱，核心零部件严重依赖进口。整个机器人产业链重要分为上游核心零部件（重要是机器人三大核心零部件 —— 伺服电机、减速器和控制系统，相称于机器人“大脑”）、中游机器人本体（机器人“身体”）和下游系统集成商（国内 95% 公司都集中在这个环节上）三个层面。
课堂认知
工业机器人系统构成
第一代工业机器人重要由如下几某些构成： 操作机、控制器和示教器 。对于第二代及第三代工业机器人还涉及感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人系统构成
操作机
操作机（或称机器人本体）是工业机器人机械主体，是用来完毕各种作业执行机构。它重要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等某些构成。
关节型机器人操作机基本构造

机器人操作机最后一种轴机械接口普通为一连接法兰，可接装不同机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
(1) 机械臂
关节型工业机器人机械臂是由关节连在一起许多机械连杆集合体 。实质上是一种拟人手臂空间开链式机构，一端固定在基座上，另一端可自由运动，由关节 - 连杆构造所构成机械臂大体可分为 基座 、腰部 、臂部（大臂和小臂）和手腕 4 某些。
1) 基座 基座是机器人基本某些 ，起支撑作用。
2) 腰部 腰部是机器人手臂支承某些 。
3) 手臂 手臂是连接机身和手腕某些，是执行构造中重要运动部件，亦称主轴， 主
要用于变化手腕和末端执行器空间位置。
4) 手腕 手腕是连接末端执行器和手臂某些，亦称次轴，重要用于变化末端执行器空
间姿态。
(2) 驱动装置
驱使工业机器人机械臂运动机构。它按照控制系统发出指令信号，借助于动力元件使机器人产生动作，相称于人肌肉、筋络。
机器人惯用驱动方式重要有液压驱动、气压驱动和电气驱动三种基本类型。
当前，除个别运动精度不高、重负载或有防爆规定机器人采用液压、气压驱动外，工业机器人大多采用电气驱动，而其中属交流伺服电机应用最广，且驱动器布置大都采用一种关节一种驱动器。
三种驱动方式特点比较
(3) 传动单元
当前工业机器人广泛采用机械传动单元是减速器，应用在关节型机器人上减速器重要有两类： RV 减速器 和 谐波减速器 。 普通将 RV 减速器放置在基座、腰部、大臂等重负载位置 ( 重要用于 20kg 以上机器人关节 ) ；将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部等轻负载位置 ( 重要用于 20kg 如下机器关节 ) 。 此外，机器人还采用齿轮传动、链条（带）传动、直线运动单元等。
机器人关节传动单元
1) 谐波减速器
普通由 3 个基本构件构成，涉及一种有内齿刚轮，一种工作时可产生径向弹性变形并带有外齿柔轮和一种装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有柔性滚动轴承波发生器，在这 3个基本构造中可任意固定一种，别的一种为积极件一种从动件。
谐波减速器原理图
2) RV 减速器
重要由 太阳轮（中心轮）、行星轮、转臂（曲柄轴）、转臂轴承、摆线轮（RV 齿轮）、针齿、刚性盘与输出盘 等零部件构成。具备较高疲劳强度和刚度以及较长寿命，回差精度稳定，高精度机器人传动多采用 RV 减速器。
RV 减速器原理图
控制器
机器人控制器是依照指令以及传感信息控制机器人完毕一定动作或作业任务装置，是决定机器人功能和性能重要因素，也是机器人系统中更新和发展最快某些 ，其基本功能有：
示教功能 、记忆功能、位置伺服功能、坐标设定功能、与外围设备联系功能、传感器接