工业机器人操作原理(工业机器人的基本原理)

海潮机械 2023-01-22 03:49 编辑:admin 173阅读

1. 工业机器人的基本原理

机器人学基础是一部比较系统和全面的机器人学导论性著作,主要介绍机器人学的基本原理及应用。

主要内容包括机器人学的起源于发展机器人学的数学基础,机器人运动方程的表示与求解,机器人动力学方程机器人的控制原则和控制方法,机器人传感器机器人会g规划机器人的程序设计,机器人的应用等。

2. 工业机器人的基本原理图

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。

3. 工业机器人的原理及作用

1+x工业机器人证书含金量大

本科学历比较注重的是专业理论的培养,对于技能方面的培养会比较少一些,要想提高自己的软实力,可以通过远程教育和培训机构的方式考一些职业技能证书,这些证书很可能会得到企业的认可,对自己未来生活状态和社会价值有一定的帮助作用,多学一门技术,拥有一本技能证书肯定是比没有强。

拥有1+X的证书,含金量也是比较高的

4. 工业机器人的基本功能和基本工作原理

从工业革命开始之后的两百年时间里,人们就一直不断提高机器的设计理念和制造工艺。尤其是自20世纪中期以来,大规模生产的迫切需求推动了自动化技术的发展,进而衍生出三代机器人产品。第一代机器人是遥控操作的机器,工作方式是人通过遥控设备对机器进行指挥,而机器本身并不能独自控制运动。第二代机器人通过程序控制,可以使其自动重复完成某种方式的操作。第三代机器人被称为智能机器人。

第一代机器人的诞生源于发展核技术的需求。20世纪40年代,美国建立了原子能实验室,但实验室内部的核辐射环境对人体的伤害较大,迫切需要一些操作机械能代替人处理放射性物质。在这个需求的推动下,美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手,随后又在1948年开发了机械耦合的主从机械手。所谓主从机械手,即当操作人员控制主机械手做一连串动作时,从机械手可准确地模仿主机械手的动作。

1952年,美国帕森斯公司制造了一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床,这标志着数控机床的诞生。此后,科学家和工程师们对控制系统、伺服系统、减速器等数控机床关键零部件技术的深入研究,为机器人技术的发展奠定了坚实的基础。

然而这些机器人是遥控操作的机器,工作方式是人通过遥控设备对机器进行指挥,而机器人本身并不能独立控制运动。

凭借自动化技术和零部件技术的研究积累,第二代机器人登上了历史舞台。1954年,美国人乔治·沃尔德制造出世界第一台可编程的机械手,并注册了专利。按照预先设定好的程序,该机械手可以从事不同的工作,具有通用性和灵活性。

随后的1958年,被誉为“机器人之父”的美国人约瑟夫·恩格尔伯格创建了世界上第一家机器人公司——Unimation,正式把机器人向产业化方向推进。1962年,Unimation公司的第一台机器人产品Unimate问世。该机器人由液压驱动,并依靠计算机控制手臂执行相应的动作。同年,美国机床铸造公司也研制了Versatran机器人,其工作原理于Unimate相似。一般认为,Unimate和Versatran是世界上最早的工业机器人。

世界上最早的工业机器人——Unimate

机器人发展到第二代,依旧是通过程序被控制,可以自动重复完成某种方式的操作。

在机器人技术的研发过程中,人们尝试利用传感器提高机器人的可操作性,具备感知能力的第三代智能机器人渐成研发热点。如厄恩斯特的触觉传感机械手、托莫维奇和博尼的安装有压力传感器的“灵巧手”、麦肯锡的具备视觉传感器系统的机器人以及约翰·霍普斯金大学应用物理实验室研制出的Beast机器人等的成功尝试,第三代智能机器人的发展曙光渐显。

1968年,美国斯坦福国际研究所成功研制出移动式机器人Shakey,它是世界上第一台带有人工智能的机器人,能够自主进行感知、环境建模、行为规划等任务。该机器配有电视摄像机、三角法测距仪、碰撞传感器、驱动电动以及编码器等硬件设备,并由两台计算机通过无线通信系统控制。限于当时的计算水平,Shakey 需要相当大的机房支持其进行功能运算,同时规划行动也往往要耗时数小时。

世界上首台智能移动机器人—Shakey

即便Shakey笨重且效率低下,但它具备人工智能机器人所具备的特征,即利用各种传感器和测量器等来获取环境信息,然后基于智能技术进行识别、理解和推理,并做出规划决策,同时能够自主行动实现预定目标。于是,第三代智能机器人由此展开。

由上述机器人的发展历程我们可以看到,工业生产的内在需求以及传统工业方式亟待转变的趋势,都是推动机器人发展的核心力量。

5. 工业机器人的基本原理是

做机器人依照的是仿生科学原理,仿照人类的器官动作工作原理,制作出机器人