機器人是一個在三維空間具有較多自由度的,并能實現(xiàn)諸多擬人動作和功能的機器:而工業(yè)機器人則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機器人。根據(jù)ISO8373定義:工業(yè)機器人是指在工業(yè)自動化中使用的,固定式或移動式,具有三軸及以上可重復(fù)編程、多用途的自動控制操作機。
按照機械結(jié)構(gòu),工業(yè)機器人可分為直角坐標型、圓柱坐標型、球面坐標型、垂直多關(guān)節(jié)型、SCARA型(平面多關(guān)節(jié)機器人)及Delta型(并聯(lián)關(guān)節(jié)機器人)
圖1:直角坐標式機器人和并聯(lián)機器人
圖2:多關(guān)節(jié)型機器人和SCARA機器人
三大子系統(tǒng)構(gòu)成工業(yè)機器人整體:
控制系統(tǒng):類似于人體大腦,負責(zé)輸入信息的處理及向驅(qū)動系統(tǒng)傳輸運動信息
動力系統(tǒng):接收控制系統(tǒng)指令,驅(qū)動機器人機身、手臂及等機械結(jié)構(gòu)完成指定運動
機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng):相當于人體的骨架,包囊各子系統(tǒng),整體承載并實際完成作業(yè)
控制系統(tǒng)是工業(yè)機器人的大腦
控制系統(tǒng):類似于人體大腦,負責(zé)輸入信息的處理及向驅(qū)動系統(tǒng)傳輸運動信息
嵌入式運動控制系統(tǒng)是主流:基于核的微控制器移動性能好、功耗低、可靠性高、實時性強
嵌入式控制系統(tǒng)架構(gòu)一般基于ARM處理器、DSP處理器及FPGA(單一或組合形式)
圖:基于上述架構(gòu)的機器人控制系統(tǒng)
動力系統(tǒng)是工業(yè)機器人的心臟脈絡(luò)
動力系統(tǒng):主要由驅(qū)動系統(tǒng)(心臟,亦稱伺服系統(tǒng))及傳動系統(tǒng)(肌肉、筋絡(luò))組成
完整的伺服系統(tǒng)囊括伺服驅(qū)動器、伺服電機和編碼器三個重要部件
傳動系統(tǒng)核心零部件:減速電機、滾珠絲桿、齒形帶、減速器
工業(yè)機器人動力系統(tǒng)劃分:
伺服系統(tǒng) | 傳動系統(tǒng) | |
功能 | 把輸出量以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的自動控制系統(tǒng) | 長距離傳遞動力源、將伺服電機輸出角位移轉(zhuǎn)變成機械結(jié)構(gòu)線位移 |
核心零部件 | 伺服驅(qū)動器、伺服電機、編碼器 | 減速電機、滾珠絲桿、齒形帶、減速器 |
核心零部件介紹 | 驅(qū)動器是驅(qū)動伺服電機運轉(zhuǎn)的信號傳遞單元 | 線位移機械(直角坐標機器人),通常配套減速電機 |
編碼器,是反饋元件,相當于標尺 | 對于角位移機械(關(guān)節(jié)型機器人),精密減速器是其減速增矩的核心零部件。 |
機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是工業(yè)機器人骨架
機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng):機器人的機械結(jié)構(gòu)類似人體,通常可劃分為腰部、臂部及腕部結(jié)構(gòu)。
機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)及零部件:
腰部結(jié)構(gòu) | 臂部結(jié)構(gòu) | 腕部結(jié)構(gòu) | |
簡介 | 腰部結(jié)構(gòu)包括機座和腰關(guān)節(jié) | 連結(jié)腰部和腕部結(jié)構(gòu),實現(xiàn)空間操作機在空間的運動 | 連接操作機手臂與末端執(zhí)行器,并決定末端執(zhí)行器在空間的姿態(tài) |
特征 | 腰關(guān)節(jié)是負載最大的運動軸,對末端執(zhí)行 器運動精度影響最大,設(shè)計精度要求高。 | 臂部結(jié)構(gòu)一般選用高強度輕質(zhì)材料,滿足運動剛度需求、減輕質(zhì)量盡量靈活 | 腕部具有2-3個自由度,各運動軸采用分離傳動,整體結(jié)構(gòu)緊湊 |
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