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工业机器人基本理论

发布时间:2025-06-18 19:01浏览次数:来源于:网络

  1按驱动形式气压驱动液压驱动直流伺服驱动直流伺服驱动20141217机电工程学院10电驱动交流伺服驱动2按用途划分1工业机器人弧焊机器人点焊机器人搬运机器人装配机器人喷涂机器人抛光机器人2特种机器人空间机器人水下机器人军用机器人教学机器人服务机器人医用机器人排险救灾机器人固定式轮式履带式履带式足式11移动式蛇行20141217机电工程学院3按智能水平划分分类名称简要解释人工操作装置有几个自由度有操作员操纵能实现若干预定的功能

  机器人学是关于设计、制造和应用机器人的一门正在 发展中的新兴学科。 工业机器人技Kaiyun平台 开云体育官方入口术涉及机构学、控制理论和技术、计算 机、传感技术、人工智能、仿生学等诸领域,是一门 多学科的综合性高新技术。 是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域,机器人 的应用情况也标志着一个国家制造业及其工业自动化 的水平。

  机器人问世已有几十年,机器人的定义仍然仁者 见仁,智者见智,没有一个统一的意见。原因之一是 机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。同 时由于机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答 的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之 中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机 器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。

  随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器 人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充 实和创新。下面给出一些有代表性的定义。

  国际标准化组织(ISO)的定义:机器人是一种自动的、 位置可控的、具有编程能力的多功能机械手,这种机械 手具有几个轴,能够借助可编程序操作来处理各种材料、 零件、工具和专用装置,以执行种种任务。 美国国家标准局(NBS)的定义:机器人是一种能够进

  美国机器人协会(RIA)的定义:机器人是一种用于移 动各种材料、零件、工具或专用装置的,通过可编程 序动作来执行种种任务的,并具有编程能力的多功能 机械手。

  一种装备有记忆装置和末端执行器的,能够转动并通 过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。

  在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上提出了两个有 代表性的定义。 森政弘与合田周平提出的定义:“机器人是一种具有移动性、 个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等 7个特征的柔性机器”。从这一定义出发,森政弘又提出了用 自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、 信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形 象。 日本早稻田大学加藤一朗(日本机器人之父) 教授认为: 机器人是由能工作的手,能行动的脚和有意识的头脑组成的个 体,同时具有非接触传感器(相当于耳、目)、接触传感器 (相当于皮肤)、固有感及平衡感等感觉器官的能力。

  综合上述概念,概括各种机器人的性能,认为可以 按以下特征来描述机器人: 1. 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某 些器官 ( 如 肢体、感官等 ) 的功能; 2. 机器人具有通用性,工作种类多样,动作程序灵

  3. 机器人具有不同程度的智能,如记忆、感知、推 理、决策、学习等; 4. 机器人具有独立性,完整的机器人系统,在工作 中可以不依赖于人的干预。

  对于工业机器人,目前部分国家倾向于美国机器人协 会所给出的定义:是一种用于移动各种材料、零件、 工具或专用装置,通过可编程序动作来执行种种任务 并具有编程能力的多功能机械手。 综合各国对工业机器人(Industrial Robot)的定义,存 在“可编程”、“计算机控制”和“机械装置”三方 面的共同点。 工业机器人,是一种可以搬运物料、零件、工具或完 成多种操作功能的专用机械装置;由计Kaiyun平台 开云体育官方入口算机进行控制, 是无人参与的自主自动化控制系统;它是可编程、具 有柔性的自动化系统,可以允许进行人机联系。 工业机器人已成为FMS和CIMS等自动化制造系统中的 重要设备。

  工业机器人是一个机电一体化设备。从控制观 点来看,机器人系统可以分成四大部分:机器人 执行机构、驱动装置、控制系统、感知反馈系统。

  执行机构 包括:手部、腕部、臂部、腰部和基座等。相当于人的肢体。 驱动装置 包括:驱动源、传动机构等。相当于人的肌肉、筋络。 感知反馈系统 包括:内部信息传感器,检测位置、速度等信息;外部信息传 感器,检测其所处的环境信息。相当于人的感官和神经。 控制系统 包括:处理器及关节伺服控制器等,进行任务及信息处理,并 给出控制信号。相当于人的大脑和小脑。

  机器人的种类很多。可以按驱动形式、用途、结构和智能 水平等观点划分 。 气压驱动 1、按驱动形式 液压驱动 电驱动 2、按用途划分

  水下机器人 军用机器人 教学机器人 服务机器人 医用机器人 固定式 移动式 轮式 履带式 足式 蛇行

  有几个自由度,有操作员操纵,能实现若干预定 的功能。 按预定的不变顺序及条件,依次控制机器人的机 械动作。 按预定的顺序及条件,依次控制机器人的机械动 作。但顺序和条件可作适当改变。 通过手动或其它方式,先引导机器人动作,记录 下工作程序,机器人则自动重复进行作业。 不必使机器人动作,通过数值、语言等为机器人 提供运动程序,能进行可编程伺服控制。 利用传感器获取的信息控制机器人的动作。机器 人对环境有一定的适应性。 机器人具有感知和理解外部环境的能力,即使环 境发生变化,也能够成功的完成任务。

  机器人执行机构的运动轴系通常按坐标系种类 分类;按机器人操作机末端执行器定位方式的 不同常分为四种坐标型式。

  操作机运动由三个转动 操作机的运动由 即笛卡儿坐标,操作机的运 操作机的运动由两个 实现(三个回转坐标轴: 一个移动和两个转 动由三个相互垂直的直线 动来实现。 动来实现 )。 动来实现。

  机器人的机械配置形式即构型多种多样。最常见的构型是 用其坐标特性来描述的。 直角坐标型 (3P) 其运动是解耦的,控制简单。但运动灵活性较差,自 身占据空间最大。

  圆柱坐标型 (R2P) 其运动耦合性较弱,控制也较简单,运动灵活性稍好。 但自身占据空间也较大。

  球面坐标型(极坐标型, 2RP) 其运动耦合性较强,控制也较复杂。但运动灵活性好。 占自身据空间也较小。

  关节坐标型 (3R) 其运动耦合性强,控制较复杂。但运动灵活性最好,自 身占据空间最小。

  平面关节型 (SCARA) 仅平面运动有耦合性,控制较通用关节型简单。但运动 灵活性更好,铅垂平面刚性好。

  自由度定义:  刚体的自由度: 刚体能够对坐标系进行独立运动的数目称为刚体的自 由度。  机器人的自由度: 机器人的自由度能够表示机器人动作灵活的尺度,运 用机器人运动系统所具有的运动副数目表示。

  为了使工业机器人能够按必要的动作顺序运动,需要 六个基本运动轴,即所谓六个自由度。这六个自由度 用来模仿人手臂的各种功能动作,并非所有的机器人 都需要具备全部六个自由度。

  (1) 垂直俯仰运动 整个臂部围绕一个水平 轴的支点(肩关节)在垂直 方向上作俯仰运动。

  (2) 径向往复移动 臂部的伸缩运动, 对于关节机器人 来说,是用前臂 绕肘关节的回转 来完成的。

  (3) 往复旋转运动 围绕垂直轴的旋转运动(工 业机器人臂部的左右旋转)。

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