工業(yè)機(jī)器人PPTPPT課件

1、一、機(jī)器人的定義 n 機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。 二、機(jī)器人的分類 我國從應(yīng)用環(huán)境上把機(jī)器人分為兩類：n工業(yè)機(jī)器人n特種機(jī)器人國際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：n制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人n非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人n 所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。如：機(jī)械手。特種機(jī)器人n 而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人。 包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、微操作機(jī)器人、 娛樂機(jī)

2、器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。機(jī)器人舉例（視頻）機(jī)器爬蟲機(jī)械手機(jī)器恐龍機(jī)器人走迷宮第一節(jié) 工業(yè)機(jī)器人概述n一、工業(yè)機(jī)器人的含義n二、工業(yè)機(jī)器人的組成n三、工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)n四、工業(yè)機(jī)器人的分類n五、工業(yè)機(jī)器人發(fā)展簡況及趨向一、工業(yè)機(jī)器人的含義n 工業(yè)機(jī)器人是能模仿人體某些器官的功能(主要是動(dòng)作功能)、有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、可以改變工作程序和編程的多用途自動(dòng)操作裝置。 工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對(duì)人體有害

3、物料的搬運(yùn)或工藝操作。二、工業(yè)機(jī)器人的組成 工業(yè)機(jī)器人是機(jī)電一體化的系統(tǒng)，它由以下幾個(gè)部分組成：n1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)n2、機(jī)械本體n3、控制系統(tǒng)n4、檢測系統(tǒng)組成部分關(guān)系圖1、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以抓起工件，并按規(guī)定的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡、把工件送到指定位置處，放下工件。通常執(zhí)行機(jī)構(gòu)有以下幾個(gè)部分： n（1）手部 手部是工業(yè)機(jī)器人用來握持工件或工具的部位，直接與工件或工具接觸。有些工業(yè)機(jī)器人直接將工具（如電焊槍、油漆噴槍、容器等）固定在手部，它就不再另外安裝手部了。n（2）腕部 腕部是將手部和臂部連接在一起的部件。它的作用是調(diào)整手部的方位和姿態(tài)，并可擴(kuò)大臂部的活動(dòng)范圍。n（3）臂部 臂部支承著腕部和手

4、部，使手部活動(dòng)的范圍擴(kuò)大。 無論是手部、腕部或是臂部都有許多軸孔，孔內(nèi)有軸、軸和孔之間形成一個(gè)關(guān)節(jié)，機(jī)器人有一個(gè)關(guān)節(jié)就有了一個(gè)自由度。2、機(jī)械本體n（1）機(jī)械本體的作用 機(jī)械本體用來支承手部、腕部和臂部，驅(qū)動(dòng)裝置及其他裝置也固定在機(jī)械本體上。n（2）行走機(jī)構(gòu) 對(duì)用可以行走的工業(yè)機(jī)器人，它的機(jī)械本體是可以移動(dòng)的；否則，機(jī)械本體直接固定在基座上。行走機(jī)構(gòu)用來移動(dòng)工業(yè)機(jī)器人。有的行走機(jī)構(gòu)是模仿人的雙腿，有的只不過是軌道和車輪機(jī)構(gòu)而已。n（3）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝在機(jī)械本體內(nèi)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是向執(zhí)行元件提供動(dòng)力。根據(jù)不同的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式也分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械式四種。3、控制系統(tǒng)

5、n（1）控制系統(tǒng)的作用 控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的指揮中心。他控制工業(yè)機(jī)器人按規(guī)定的程序動(dòng)作。控制系統(tǒng)還可存儲(chǔ)各種指令（如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度以及動(dòng)作的時(shí)間節(jié)奏等），同時(shí)還向各個(gè)執(zhí)行元件發(fā)出指令。必要時(shí)，控制系統(tǒng)漢對(duì)自己的行為加以監(jiān)視，一旦有越軌的行為，能自己排查出故障發(fā)生的原因并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。n（2）人工智能系統(tǒng) 人工智能系統(tǒng)賦予工業(yè)機(jī)器人五種感覺功能，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)工件的自動(dòng)識(shí)別和適應(yīng)性操作。具有自適應(yīng)性的智能化的機(jī)械系統(tǒng)也是當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向，模糊計(jì)算機(jī)的應(yīng)用雖然處于這一步的初級(jí)階段，但真正具有自適應(yīng)性的智能化系統(tǒng)必將總這里突破。 4、檢測系統(tǒng)n 檢測系統(tǒng)主要用來檢測自

6、己的執(zhí)行系統(tǒng)所處的位置、姿勢，并將這些情況及時(shí)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)反饋信息在發(fā)出調(diào)整動(dòng)作的信號(hào)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)一步動(dòng)作，從而使執(zhí)行系統(tǒng)一一定的精度到達(dá)規(guī)定的位置和姿勢。三、工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)n通用性n柔軟性n自動(dòng)性n準(zhǔn)確性四、工業(yè)機(jī)器人的主要種類n焊接機(jī)器人n噴漆機(jī)器人n裝配機(jī)器人n采礦機(jī)器人n搬運(yùn)機(jī)器人n食品工業(yè)機(jī)器人五、工業(yè)機(jī)器人發(fā)展簡況n日本技術(shù)實(shí)力和數(shù)量世界第一n歐美快速追趕日本n中國相對(duì)比較落后，近幾年發(fā)展迅速n機(jī)器人性能上升，價(jià)格下降 n在各個(gè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用焊接機(jī)器人n焊接機(jī)器人則是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最為廣泛的一種類型，即應(yīng)用于焊接操作的工業(yè)機(jī)器人。一、焊接機(jī)器人的分類一、焊接

7、機(jī)器人的分類n按照其應(yīng)用，通?？煞譃橐韵聨最悾?、弧焊機(jī)器人 ：最常用的應(yīng)用范圍是結(jié)構(gòu)鋼的熔化極活性氣體保護(hù)焊（CO2、MAG）、不鏽鋼、鋁的熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG），各種金屬的鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIG）等。2、點(diǎn)焊機(jī)器人: 典型的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車車身的焊裝流水線。但現(xiàn)在有一種趨勢，即點(diǎn)焊機(jī)器人在中小型零部件制造企業(yè)的應(yīng)用也不斷在擴(kuò)展。n按照結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系來分，可以分為 ：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、全關(guān)節(jié)型。 二、焊接機(jī)器人的優(yōu)二、焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)n穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保証其均勻性。n提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，一天可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)。n改善工人勞動(dòng)條件，可在有害環(huán)境下工作。n降低對(duì)工人操作技

8、術(shù)的要求。 n縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資。n可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化。n為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術(shù)基礎(chǔ)。 三、焊接機(jī)器人的組成n焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。 1、機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。 2、焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。 圖1a、b表示弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人的基本組成。組成圖焊接機(jī)器人舉例（視頻）噴漆機(jī)器人n一、概述n二、特點(diǎn)n三、分類n四、PR11噴漆機(jī)器人 1、概況 2、主要機(jī)構(gòu) 3、主要技術(shù)指標(biāo)一

9、、概述n 噴漆機(jī)器人能在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作，并具有工作靈活、工作精度高等特點(diǎn)，因此噴漆機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于汽車、大型結(jié)構(gòu)件等噴漆生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。 二、特點(diǎn)n噴涂機(jī)器人在使用環(huán)境和動(dòng)作要求上有如下的特點(diǎn):n 工作環(huán)境包含易爆的噴涂劑蒸氣;n 沿軌跡高速運(yùn)動(dòng)，途經(jīng)各點(diǎn)均為作業(yè)點(diǎn);n 多數(shù)和被噴涂件都搭載在傳送帶上，邊移動(dòng)邊噴涂，所以它需要一些特殊性能。 三、分類 噴涂機(jī)器人通常有兩類。n液壓噴涂機(jī)器人n電動(dòng)噴涂機(jī)器人四、PR11型噴漆機(jī)器人n1 1、概況、概況 PR 1 型 噴 漆 機(jī) 器 人 是 為 適 應(yīng) 生 產(chǎn) 自 動(dòng) 化 發(fā) 展 的 需 要

10、， 改 善 勞 動(dòng) 條 件 ， 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 和勞 動(dòng) 生 產(chǎn) 率 ， 降 低 生 產(chǎn) 成 本 而 研 制 的 自 動(dòng) 化 噴 漆 裝 置 ， 也 是 機(jī) 電 一 體 化 的 高 技 術(shù) 產(chǎn) 品 。 PR 1 型 機(jī) 器 人 為 計(jì) 算 機(jī) 閉 環(huán) 控 制 ， 電 液 伺 服 驅(qū) 動(dòng) ， 示 教 再 現(xiàn) 式 ， 多 關(guān) 節(jié) 型 工 業(yè) 機(jī) 器 人。 具 有 設(shè) 計(jì) 方 案 合 理 ； 機(jī) 、 電 、 液 匹 配 協(xié) 調(diào) ； 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 合 理 ； 元 件 國 產(chǎn) 化 程 度 高 等 特 點(diǎn)。 達(dá) 到 國 內(nèi) 自 行 設(shè) 計(jì) 同 類 產(chǎn) 品 的 先 進(jìn) 水 平 ， 其 關(guān)

11、鍵 性 能 指 標(biāo) 重 復(fù) 位 置 精 度 處 國 內(nèi) 領(lǐng) 先 地位 。 2 2、主要機(jī)構(gòu)、主要機(jī)構(gòu)n 操作機(jī)械手 n 液壓站 n 微機(jī)控制柜 。 3 3、主、主 要要 技技 術(shù)術(shù) 指指 標(biāo)如標(biāo)如 下：下： 自 由 度 數(shù) ： 5 個(gè) 額 定 負(fù) 載 ： 5kgf 動(dòng) 作 范 圍 ： 1600 1300 500mm 平 均 速 度 ： 1m/s 重 復(fù) 位 置 精 度 ： 0.93mm 操 作 方 式 ： 示 教 再 現(xiàn) ， PTC/CP 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) 存 ： 122Kb 噴漆機(jī)器人的圖片機(jī)器人在噴涂、涂膠領(lǐng)域的應(yīng)用 噴漆機(jī)器人生產(chǎn)線 車燈涂膠機(jī)器人工作站 衛(wèi)生陶瓷施釉機(jī)器人工作站 裝配機(jī)器

12、人n一、概述n二、精密裝配機(jī)器人 1、裝配機(jī)器人（ 裝配單元、裝配線) 2、裝配機(jī)器人的周邊設(shè)備 一、概述n 隨著機(jī)器人智能程度的提高，使得它有可能對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等進(jìn)行自動(dòng)裝配，并可大大提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 二、精密裝配機(jī)器人 n（1）裝配機(jī)器人（裝配單元、裝配線）水平多關(guān)節(jié)型機(jī)器人水平多關(guān)節(jié)型機(jī)器人是裝配機(jī)器人的典型代表。是裝配機(jī)器人的典型代表。它共有它共有4 4個(gè)自由度個(gè)自由度: :兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，上下移動(dòng)以及手腕的轉(zhuǎn)兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，上下移動(dòng)以及手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)。最近開始在一些機(jī)器人上配備各種可換手，以增加通用性。最近開始在一些機(jī)器人上配備各種可換手，以增加通用性。帶有傳感器

13、的裝配機(jī)器人可以更好地順應(yīng)對(duì)象物進(jìn)行柔軟的操作。裝配機(jī)器人經(jīng)常使用的傳感器有視覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器和力傳感器等。 視覺傳感器主要用于零件或工件的位置補(bǔ)償，零件的判別、確認(rèn)等。 觸覺和接近覺傳感器一般固定在指端，用來補(bǔ)償零件或工件的位置誤差，防止碰撞等。 力傳感器一般裝在腕部，用來檢測腕部受力情況，一般在精密裝配或去飛邊一類需要力控制的作業(yè)中使用。 （2） 裝配機(jī)器人的周邊設(shè)備 機(jī)器人進(jìn)行裝配作業(yè)時(shí)，除機(jī)器人主機(jī)、手爪、傳感器外，零件供給裝置和工件搬運(yùn)裝置也至為重要。無論從投資額的角度還是從安裝占地面積的角度，它們往往比機(jī)器人主機(jī)所占的比例大。周邊設(shè)備常由可編程控制器控制，此外一般

14、還要有臺(tái)架、安全欄等。 零件供給器 零件供給器的作用是保證機(jī)器人能逐個(gè)正確地抓取待裝配零件，保證裝配作業(yè)正常進(jìn)行。v給料器 用振動(dòng)或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)把零件排齊，并逐個(gè)送到指定位置。v托 盤 大零件或易磕碰劃傷的零件加工完畢后一般應(yīng)碼放在稱為托盤的容器中運(yùn)輸，托盤裝置能按一定精度要求把零件送到給定位置，然后再由機(jī)器人一個(gè)一個(gè)取出。輸送裝置 在機(jī)器人裝配線上，輸送裝置承擔(dān)把工件搬運(yùn)到各作業(yè)地點(diǎn)的任務(wù)，輸送裝置中以傳送帶居多。輸送裝置的技術(shù)問題是停止精度、停止時(shí)的沖擊和減速振。減震器可用來吸收沖擊能。 2.6 其他用途的工業(yè)機(jī)器人 v搬運(yùn)機(jī)器人 主要用于工廠中一些工序的上下料作業(yè)、拆垛和碼垛作業(yè)等。這類機(jī)器

15、人精度相對(duì)低一些，但負(fù)荷比較大，運(yùn)動(dòng)速度比較高。其機(jī)器人操作機(jī)多采用點(diǎn)焊或弧焊機(jī)器人結(jié)構(gòu)，也有的采用框架式和直角坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)形式。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和生產(chǎn)節(jié)拍的加快，搬運(yùn)機(jī)器人使用得越來越多。 v水切割機(jī)器人、激光加工機(jī)器人 它通過高壓水和激光這種新的工具，對(duì)工件實(shí)施切割、焊接或者是金屬材料的表面特殊處理，可以實(shí)現(xiàn)金屬及其他材料的特殊加工。高壓水切割的特點(diǎn)是其切縫處光滑，無需進(jìn)行二次處理，并且避免了其他熱加工手段帶來的工件變形。激光加工則是充分利用了激光的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的精密切割、鉆孔、焊接以及表面熱處理這些作業(yè)往往是傳統(tǒng)的加工手段無法完成的。 檢查和測量機(jī)器人 集三種功能于一體，包

16、括機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、操作對(duì)象狀態(tài)的感知以及對(duì)所采集到的信息進(jìn)行分析和判斷，最終給出檢查和測量結(jié)果。檢查和測量機(jī)器人主要用于工件的形狀測量、裝配檢查以及產(chǎn)品缺陷檢查等。隨著信息技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，這些行業(yè)也迫切需要機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。但這些行業(yè)的特點(diǎn)是超精密化和精細(xì)化，產(chǎn)品的質(zhì)量與環(huán)境的好壞有直接關(guān)系，在這種環(huán)境下作業(yè)對(duì)機(jī)器人有特殊要求，因此產(chǎn)生了凈化機(jī)器人。對(duì)于凈化機(jī)器人，如何抑制塵埃粒子大小和數(shù)量是其關(guān)鍵問題。另外，現(xiàn)代制造業(yè)中，許多器件的制造需要在真空環(huán)境下進(jìn)行，因此也出現(xiàn)了真空機(jī)器人。凈化機(jī)器人和真空機(jī)器人除對(duì)環(huán)境有很高的要求之外，其速度和精度也有了很大提高。并且機(jī)器人的結(jié)構(gòu)不同于一般工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，具有一定的特殊性。 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢 機(jī)器人技術(shù)是一種綜合性高技術(shù)，它涉及到多種相關(guān)技術(shù)及學(xué)科，如機(jī)構(gòu)學(xué)、控制工程、計(jì)算機(jī)、人工智能、微電子學(xué)、傳感技術(shù)、材料科學(xué)以及仿生學(xué)等科學(xué)技術(shù)。因此機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展一方面帶動(dòng)了相關(guān)技術(shù)及學(xué)科的發(fā)展，另一方面也取決于這些相關(guān)技術(shù)和學(xué)科的發(fā)展進(jìn)程。 (1) 機(jī)器人操作機(jī) 負(fù)載/自重比大、高速高精度的機(jī)器人操作機(jī)一直是機(jī)器人設(shè)計(jì)者追求的目標(biāo)，通過