单元8工业机器人技术一、概述1.工业机器人的概念机器人是一个在三维空间中具有较多自由度，并能实现诸多拟人动作和功能的机器。工业机器人是在工业生产中应用的机器人，是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机，如下图所示。工业机器人2.工业机器人的分类工业机器人的分类，国际上没有制定统一的标准，通常按照以下方式分类。1）按结构坐标特性分类按结构坐标特性，工业机器人可分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人和多关节型机器人。2）按控制方式分类按控制方式，工业机器人可分为非伺服控制机器人和伺服控制机器人两种。3）按拓扑结构分类按拓扑结构，工业机器人可分为并联机器人、串联机器人和混联机器人。4）按智能程度分类按智能程度，工业机器人可分为感知机器人、智能机器人和示教机器人。5）按驱动方式分类按驱动方式，工业机器人可分为电力驱动机器人、气压驱动机器人、液压驱动机器人和新型驱动机器人。6）按作业任务分类按作业任务，工业机器人可分为装配机器人、焊接机器人、喷涂机器人、搬运机器人和码垛机器人等。3.工业机器人的基本组成工业机器人是一种可以模拟人的手臂、手腕及其功能的机电一体化装置。从体系结构看，一台通用的工业机器人可分为机器人本体、控制器与控制系统、示教器三大部分。1）机器人本体机器人本体也称操作机。它是用来完成各种作业任务的执行机构，主要由机械臂、驱动与传动装置及传感器三大部分组成，如下图所示。机器人本体的基本结构（1）机械臂。（2）驱动与传动装置。（3）传感器。2）控制系统控制系统是工业机器人的神经中枢或控制中心，由计算机硬件、软件和一些专用电路、控制器、驱动器等构成。控制器主要用来处理工作的全部信息，它根据工程师编写的指令及传感器得到的信息来控制机器人本体完成一定的动作，如下图所示。工业机器人和控制器3）示教器示教器上设有用于对机器人进行示教和编程所需的操作按键和按钮。一般情况下，不同厂家设计的示教器外观不同，但是示教器中都包含中央的液晶显示区、功能按键区、急停按钮和出入线端口，如下图所示。示教器4.工业机器人的参数虽然工业机器人的种类、用途及用户要求都不一样，但是工业机器人的基本组成是一样的，需要研究的参数也是一样的。目前，工业机器人的主要技术参数有自由度、定位精度和重复定位精度、分辨率、工作范围、最大工作速度和承载能力等。1）自由度自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端执行器的开合自由度。一般情况下，机器人的一个自由度对应一个关节，所以自由度与关节的概念是等同的。2）定位精度和重复定位精度精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量，指机器人手部实际到达位置与所需要到达的理想位置之间的差距，机器人的精度取决于机械精度与电气精度。精度包括定位精度和重复定位精度两种精度指标。3）分辨率机器人的分辨率是指每一关节所能实现的最小移动距离或最小转动角度。工业机器人的分辨率分为编程分辨率和控制分辨率两种。4）工作范围工作范围也称工作区域，是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合。5）最大工作速度最大工作速度，有的厂家指工业机器人主要自由度上的最大的稳定速度，有的厂家指手臂末端最大的合成速度，通常都在技术参数中加以说明。6）承载能力承载能力是指机器人在工作范围内的任何位置上所能承受的最大质量。二、工业机器人的发展趋势随着科学技术的发展，未来工业机器人技术的发展趋势主要表现在以下几个方面。1．工业机器人的智能化。2．工业机器人的协作控制。3．标准化和模块化。