第八章 工业机器人

第一节 概  述

一、工业机器人的定义

    所谓“机器人” (Robot)就是一种自动装置，它能完成通常由人才能完成的工作。在工业领域内应用的机器人我们称为工业机器人。

   通常对工业机器人的定义是：工业机器人是一种能模拟人的手、臂的部分动作, 按照预定的程序、轨迹及其它要求, 实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。

二、工业机器人的组成

▲组成——一般由执行机构、控制系统、驱动系统等三部分。 

▲执行机构——是一种具有和人手臂有相似的动作功能，可在空间抓放物体或执行其它操作的机械装置，通常包括机座、手臂、手腕和末端执行器。

▲控制系统——用来控制机器

  人的执行机构按规定要求

  动作。

▲驱动系统——按照控制系统

  发出的控制指令将信号放大，驱动执行机构运动的传动装置。 

                                                     图8－1 工业机器人的组成

                                             1—机座  2—控制系统  3—执行机构

三、工业机器人的分类

  ▲分类——按坐标形式、控制方式和信息输入方式等。

  ▲按坐标形式—即执行机构的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。

  ——直角坐标机器人

优点：位置精度最高，控制无耦合，比较简单，避障性好。

缺点：结构庞大，动作范围小，灵活性差。

——圆柱坐标机器人

优点：位置精度较高，控制简单，避障性好。

缺点：结构庞大。

 ——极坐标机器人

优点：占地面积小，结构紧凑 ，位置精度尚可，控制简单，避障性好。

缺点：存在平衡问题。

——关节坐标机器人

优点：工作范围大，动作灵活，避障性好。

缺点：位置精度较低，存在平衡问题，控制耦合比较复杂。

▲按控制方式分

  ——点位控制(Point to Point) 机器人

      其运动为空间点到点之间的直线运动，不涉及两点之间的移动轨迹，只在目标点处控制机器人末端执行器的位置和姿态。这种控制方式简单，适用于上下料、点焊等作业。

  ——连续轨迹控制（Continuous Path）机器人

      其运动轨迹可以是空间的任意连续曲线。机器人在空间的整个运动过程都要控制，末端执行器在空间任何位置都可以控制姿态。

▲按信息输入方式分

  ——人操作机械手  是一种由操作人员直接进行操作的具有几个自由度的机械手。

  ——固定程序机器人  按预先规定的顺序、条件和位置，逐步地重复执行给定的作业任务的机械手。

  ——可变程序机器人  它与固定程序机器人基本相同，但其工作次序等信息易于修改。

  ——程序控制机器人  它的作业任务指令是由计算机程序向机器人提供的，其控制方式与数控机床一样。

  ——示教再现机器人  这类机器人能够按照记忆装置存储的信息来复现由人示教的动作。其示教动作可自动地重复执行。

  ——智能机器人 采用传感器来感知工作环境或工作条件的变化，并借助其自身的决策能力，完成相应的工作任务。

四、工业机器人的发展趋势

（1）提高工作速度和运动精度，减少自身重量和占地面积。

（2）加快机器人部件的标准化和模块化，将各种功能（回转、伸缩、俯仰、摆动等）机械模块与控制模块、检测模块组合成结构和用途不同的机器人。

（3）采用新型结构，如微动机构、多关节手臂、类人手指、新型行走机构等，以适应各种作业需要。

（4）研制各种传感检测装置，如视觉、触觉、听觉和测距传感器等，来获取有关工作对象和外部环境的信息，使其具有模式识别的能力。

（5）利用人工智能的推理和决策技术，使机器人具有问题求解、动作规划等功能。

四、工业机器人的发展趋势