1. 工业机器人控制系统的特点
工业机器人最显著的特点有以下几个:
(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有电脑。此外,智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。
(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外,一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如,更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。
(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛,归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这些都是微电子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。因此,机器人技术的发展必将带动其他技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。当前,对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位,而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。
(1)技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体,通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策,实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染,是工业自动化水平的最高体现。
(2)技术升级工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点,是继动力机械、计算机之后,出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具,是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。
(3)应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备,可用于制造、安装、检测、物流等生产环节,并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业,应用领域非常广泛。
(4)技术综合性强工业机器人与自动化成套技术,集中并融合了多项学科,涉及多项技术领域,包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术,技术综合性强。
2. 工业机器人控制系统的主要功能
说明了工业化、自动化的程度。
3. 工业机器人控制系统设计
先学习C语言,这是基础,然后学习单片机,然后就是实验步进电机的控制,译码器的工作原理和编程等等,这些是入门,有基础之后可以学点Arduino之类的,了解当前机器人最前沿的的系统。
2、机器人编程是机器人运动和控制问题的结合点,也是机器人系统最关键的问题之一。当前实用的工业机器人常为离线编程或示教,在调试阶段可以通过示教控制盒对编译好的程序一步一步地进行,调试成功后可投入正式运行。
基本说明:
1、任务程序员能够指挥机器人系统去完成的分立单一动作就是基本程序功能。例如,把工具移动至某一指定位置,操作末端执行装置,或者从传感器或手调输入装置读个数等;
2、机器人工作站的系统程序员,他的责任是选用一套对作业程序员工作最有用的基本功能。这些基本功能包括运算、决策、通讯、机械手运动、工具指令以及传感器数据处理等。许多正在运行的机器人系统,只提供机械手运动和工具指令以及某些简单的传感数据处理功能。
4. 工业机器人控制系统主要包括
1.工业机器人的组成
工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动机构及位置检测机构的等部分组成。
1.执行机构
执行机构是一种具有和人手脚相似动作功能的机械装置,又称操作机,有以下几个部分组成
1)手部 称抓取机构或夹持器,用于直接抓取工件或工具。若在手部安装专用工具,如焊枪、电钻、电动螺钉拧紧器等,就构成了专用的特殊手部。工业机器人手部有机械夹持式、真空吸附式、磁性吸附式等不同的结构形式。
2)腕部 接手部和手臂的部件,用以调整手部的姿态和方位。
3)臂部 撑手腕和手部的部件,由动力关节和连杆组成,用以承受工件或工具负荷。
4)机座与立柱 是支撑整个机器人的基础件,起到连结和支承的作用,控制机器人的活动范围和改变机器人的位置。
2.控制系统
控制系统是机器人的大脑,控制与支配机器人按给定的程序动作,并记忆人们示教的指令信息,如动作顺序、运动轨迹、运动速度等,可再现控制所存储的示教信息。
3.驱动系统
是机器人执行作业的动力源,按照控制系统发来的控制指令驱动执行机构完成规定的作业。常用的驱动系统有机械式、液压式、气动式以及驱动等不同的驱动形式。
(4)位置检测装置 通过附设的力、位移、触觉、视觉等不同的,检测机器人的运动位置和工作状态,并随时反馈给控制系统,以便执行机构以一定的精度和速度达到设定的位置。
2.工业机器人的分类
机器人分类方法很多,这里仅按机器人的系统功能、驱动方式以及机器人的结构形式进行分类。
(1)按系统功能分类
1)专用机器人:在固定地点以固定程序工作的机器人,其结构简单、工作对象单一、无独立控制系统、造价低廉,如附设在机床上的自动换刀机械手。
2)通用机器人:具有独立控制系统,通过改变控制程序能完成多种作业的机器人。其结构复杂,工作范围大,定位精度高,通用性强,适用于不断变换生产品种的柔性制造系统。
3)示教再现式机器人:具有记忆功能,在操作者的示教操作后,能按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复重现示教作业。
4)智能机器人:采用,具有视觉、听觉、触觉等多种感觉功能和识别功能的机器人,通过比较和识别,自主作出决策和规划,自动进行信息反馈,完成预定的动作。
(2)按驱动方式分类
1)气压传动机器人:以压缩空气作为动力源驱动执行机构运动的机器人,具有动作迅速、结构简单、成本低廉的特点,适用于高速轻载、高温和粉尘大的环境作业。
2)液压传动机器人:采用液压驱动,具有负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏的特点,适用于重载、低速驱动场合。
3)电气传动机器人:用交流或直流伺服驱动的机器人,不需要中间转换机构,机械结构简单、响应速度快、控制精度高,是近年来常用的机器人传动结构。
(3)按结构形式分
1)直角坐标型机器人:这类机器人的手部在空间由三个相互垂直的方向x、y、z上作移动运动,运动是独立的。其控制简单,运动直观性强,易达到高精度,定位精度高,但操作灵活性差,运动的速度较低,操作范围较小而占据的空间相对较大。
2)圆柱坐标型机器人:这类机器人在水平转台上装有立柱,其立柱安装在回转机座上,水平臂可以自由伸缩,并可沿立柱上下移动。其工作范围较大,运动速度较高,但随着水平臂沿水平方向伸长,其线位移分辨精度越来越低。
3)球坐标型机器人:也称极坐标型机器人,由回转机座、俯仰铰链和伸缩臂组成,具有两个旋转轴和一个平移轴。工作臂不仅可绕垂直轴旋转,还可绕水平轴作俯仰运动,且能沿手臂轴线作伸缩运动。其操作比圆柱坐标型更为灵活,并能扩大机器人的工作空间,但旋转关节反映在未端执行器上的线位移分辨率是一个变量。
4)关节型机器人: 这类机器人由多个关节联接的机座、大臂、小臂和手腕等构成,大小臂之间用铰链联接形成肘关节,大臂和立柱联接形成肩关节,大小臂既可在垂直于机座的平面内运动,也可实现绕垂直轴的转动。其操作灵活性最好,运动速度较高,操作范围大,但精度受手臂位姿的影响,实现高精度运动较困难。它能抓取靠近机座的物件,也能绕过机体和目标间的障碍物去抓取物件,具有较高的运动速度和极好的灵活性,成为最通用的机器人。
5. 工业机器人控制系统主要包括哪三个
1、机器人本体机械部分
机器人的机械结构系统由机身、手臂、末端操作器三大件组成。每一大件都有若干自由度,构成一个多自由度的机械系统。机器人按机械结构划分可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型机器人、关节型机器人、SCARA型机器人以及移动型机器人。
2、机器人本体传感部分
它由内部传感器模块和外部传感器模块组成,获取内部和外部环境中有用的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其巧妙的,然而对于一些特殊的信息,传感器比人类的感受系统更有效。
3、机器人本体控制与驱动部分
控制系统的任务是根据机器人的作业指令以及从传感器反馈回来的信号,支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。 根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式可分为点位控制和连续轨迹控制
6. 工业机器人控制系统的硬件结构主要包括( )
优点
1.通用性强
其应用相对灵活,即可编程或多自由运动。虽然它的灵活性无法与人相比,但对于许多更常见的自动化机器来说,它仍然更灵活。如果应用程序变化不大,工业机器人可以重新编程,以满足新工作的需要,从而减少大量的硬件投资。
2.生产效率高
与工作人员快.为了更准确地完成一些工作,不受注意力不集中、休息时间等因素的影响。过去,提高生产线的效率可能需要更多的时间和资源,但现在使用工业机器人可以提高生产线的效率。
3.质量保证
由于精度水平高,使用工业机器人可以保证产品质量。在大规模生产中,既能保证产品质量的一致性,又能减少质量控制所需的时间。
4.改善工作环境
与许多其他行业相比,制造业的工作往往会使员工面临更大的人身危险。由于工业机器人可以进行艰苦而重复的工作,不会犯危险的错误或重复的劳动损失,我们可以使用它来改善工厂的工作条件或生产过程中的安全系数。
工业机器人
工业机器人的缺点
1.初始投资高
虽然工业机器人可以给你带来良好的投资回报,但实施它可能需要相当高的资本成本。它通常需要大量的初始投资。在做出决定之前,需要充分考虑工业机器人的所有成本,包括安装和配置。如果您将来需要更改操作,您还需要分析您的工业机器人是否可以轻松更改。
2.易用性差
由于工业机器人结构控制的复杂性,工人在使用工业机器人之前需要进行专业技能培训。如果操作不好,即使是相对简单的动作,也可能会发生更大的安全事故。相对而言,对于一些相对简单的过程,手动完成要方便得多。
3.缺乏创造力
独立的判断和创造力是人们独特的特点,这也是人们仍然控制机器人的原因。在生产产品时,员工可以相互沟通,分析不同情况下的问题,及时处理紧急情况。如果工作环境突然变化,工业机器人可能无法正常工作,甚至发生安全事故。
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7. 工业机器人控制系统的核心
工业机器人专业学习一般分为两大模块:
工业自动化和工业机器人。
工业自动化课程通常都要学习:电工技术、电子技术、机械制图CAD、电气控制、电气设计CAD、PLC可编程控制、气动控制、变频控制、伺服控制、触摸屏、智能传感器等。
工业机器人课程通常都要学习:(电气、PLC、气动、变频、伺服、传感器、触摸屏实训)、工业机器人三维机械设计(SolidWorks)、工业机器人离线仿真编程、工业机器人操控与示教编程、工业机器人系统集成设计等。
工业机器人专业主要培养思想政治坚定、德技并修、全面发展,以职业技能训练为核心,培养具备机器人及系统技术基础和专业知识,能够在本专业领域从事机器人及系统的安装调试、操作编程、系统集成、应用维护等工作的高素质应用型技术技能人才。