1、機器人常識,一、機器人的定義,機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。,二、機器人的分類,我國從應用環(huán)境上把機器人分為兩類：工業(yè)機器人特種機器人國際上的機器人學者，從應用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人非制造環(huán)境下的服務與仿人型機器人,工業(yè)機器人,所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自

2、由度機器人。如：機械手。,特種機器人,而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務于人類的各種先進機器人。 包括：服務機器人、水下機器人、微操作機器人、 娛樂機器人、軍用機器人、農業(yè)機器人、機器人化機器等。,機器人舉例（視頻）,,機器爬蟲,機械手,機器恐龍,機器人走迷宮,工業(yè)機器人應用,第一節(jié) 工業(yè)機器人概述,一、工業(yè)機器人的含義二、工業(yè)機器人的組成三、工業(yè)機器人的特點四、工業(yè)機器人的分類五、工業(yè)機器人發(fā)展簡況

3、及趨向,一、工業(yè)機器人的含義,工業(yè)機器人是能模仿人體某些器官的功能(主要是動作功能)、有獨立的控制系統(tǒng)、可以改變工作程序和編程的多用途自動操作裝置。 工業(yè)機器人在工業(yè)生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。,二、工業(yè)機器人的組成,工業(yè)機器人是

4、機電一體化的系統(tǒng)，它由以下幾個部分組成：1、執(zhí)行機構2、機械本體3、控制系統(tǒng)4、檢測系統(tǒng),組成部分關系圖,1、執(zhí)行機構,執(zhí)行機構可以抓起工件，并按規(guī)定的運動速度、運動軌跡、把工件送到指定位置處，放下工件。通常執(zhí)行機構有以下幾個部分： （1）手部 手部是工業(yè)機器人用來握持工件或工具的部位，直接與工件或工具接觸。有些工業(yè)機器人直接將工具（如電焊槍、油漆噴槍、容器等）固定在手部，它就不再另外安裝手部了。

5、（2）腕部 腕部是將手部和臂部連接在一起的部件。它的作用是調整手部的方位和姿態(tài)，并可擴大臂部的活動范圍。（3）臂部 臂部支承著腕部和手部，使手部活動的范圍擴大。 無論是手部、腕部或是臂部都有許多軸孔，孔內有軸、軸和孔之間形成一個關節(jié)，機器人有一個關節(jié)就有了一個自由度。,2、機械本體,（1）機械本體的作用 機械本體用來支承手部、腕部和臂部

6、，驅動裝置及其他裝置也固定在機械本體上。（2）行走機構 對用可以行走的工業(yè)機器人，它的機械本體是可以移動的；否則，機械本體直接固定在基座上。行走機構用來移動工業(yè)機器人。有的行走機構是模仿人的雙腿，有的只不過是軌道和車輪機構而已。（3）驅動系統(tǒng) 驅動系統(tǒng)裝在機械本體內，執(zhí)行機構的作用是向執(zhí)行元件提供動力。根據不同的動力源，驅動系統(tǒng)的傳動方式也分為液壓式、氣動式、電動式和機械式四種。,3、控制系統(tǒng),

7、（1）控制系統(tǒng)的作用 控制系統(tǒng)是工業(yè)機器人的指揮中心。他控制工業(yè)機器人按規(guī)定的程序動作。控制系統(tǒng)還可存儲各種指令（如動作順序、運動軌跡、運動速度以及動作的時間節(jié)奏等），同時還向各個執(zhí)行元件發(fā)出指令。必要時，控制系統(tǒng)漢對自己的行為加以監(jiān)視，一旦有越軌的行為，能自己排查出故障發(fā)生的原因并及時發(fā)出報警信號。（2）人工智能系統(tǒng) 人工智能系統(tǒng)賦予工業(yè)機器人五種感覺功能，以實現(xiàn)機器人對工件的自動識別

8、和適應性操作。具有自適應性的智能化的機械系統(tǒng)也是當前機電一體化技術的發(fā)展方向，模糊計算機的應用雖然處于這一步的初級階段，但真正具有自適應性的智能化系統(tǒng)必將總這里突破。,4、檢測系統(tǒng),檢測系統(tǒng)主要用來檢測自己的執(zhí)行系統(tǒng)所處的位置、姿勢，并將這些情況及時反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據這個反饋信息在發(fā)出調整動作的信號，使執(zhí)行機構進一步動作，從而使執(zhí)行系統(tǒng)一一定的精度到達規(guī)定的位置和姿勢。,三、工業(yè)機器人的特點,通用性柔軟性自動性準確性,四

9、、工業(yè)機器人的主要種類,焊接機器人噴漆機器人裝配機器人采礦機器人搬運機器人食品工業(yè)機器人,五、工業(yè)機器人發(fā)展簡況,日本技術實力和數量世界第一歐美快速追趕日本中國相對比較落后，近幾年發(fā)展迅速機器人性能上升，價格下降 在各個領域有廣泛應用,焊接機器人,焊接機器人,焊接機器人則是工業(yè)機器人應用最為廣泛的一種類型，即應用于焊接操作的工業(yè)機器人。,一、焊接機器人的分類,按照其應用，通?？煞譃橐韵聨最悾?、弧焊機器人 ：最常用的

10、應用范圍是結構鋼的熔化極活性氣體保護焊（CO2、MAG）、不鏽鋼、鋁的熔化極惰性氣體保護焊（MIG），各種金屬的鎢極惰性氣體保護焊（TIG）等。2、點焊機器人: 典型的應用領域是汽車車身的焊裝流水線。但現(xiàn)在有一種趨勢，即點焊機器人在中小型零部件制造企業(yè)的應用也不斷在擴展。按照結構坐標系來分，可以分為 ：直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、全關節(jié)型。,二、焊接機器人的優(yōu)點,穩(wěn)定和提高焊接質量，保証其均勻性。提高勞動生產率，一天可24小

11、時連續(xù)生產。改善工人勞動條件，可在有害環(huán)境下工作。降低對工人操作技術的要求。 縮短產品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資。可實現(xiàn)小批量產品的焊接自動化。為焊接柔性生產線提供技術基礎。,三、焊接機器人的組成,焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。 1、機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。 2、焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器

12、人還應有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。 圖1a、b表示弧焊機器人和點焊機器人的基本組成。,組成圖,焊接機器人舉例（視頻）,,噴漆機器人,噴漆機器人,一、概述二、特點三、分類四、PR11噴漆機器人 1、概況 2、主要機構 3、主要技術指標,一、概述,噴漆機器人能在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作，并具有工作靈活、工作精度高等特點，因此噴漆機器人被廣泛應用于汽車、大型結構件等噴漆生產線，以保證

13、產品的加工質量、提高生產效率、減輕操作人員勞動強度。,二、特點,噴涂機器人在使用環(huán)境和動作要求上有如下的特點: ① 工作環(huán)境包含易爆的噴涂劑蒸氣; ② 沿軌跡高速運動，途經各點均為作業(yè)點; ③ 多數和被噴涂件都搭載在傳送帶上，邊移動邊噴涂，所以它需要一些特殊性能。,三、分類,噴涂機器人通常有兩類。液壓噴涂機器人電動噴涂機器人,四、PR11型噴漆機器人,1、概況 PR — 1 型 噴 漆 機

14、 器 人 是 為 適 應 生 產 自 動 化 發(fā) 展 的 需 要 ， 改 善 勞 動 條 件 ， 提 高 產 品 質 量 和勞 動 生 產 率 ， 降 低 生 產 成 本 而 研 制 的 自 動 化 噴 漆 裝 置 ， 也 是 機 電 一 體 化 的 高 技 術 產 品 。 　　PR — 1 型 機 器 人 為 計 算 機 閉 環(huán) 控 制 ， 電 液 伺 服 驅 動 ， 示 教 再 現(xiàn) 式 ， 多 關 節(jié) 型 工 業(yè) 機 器 人。 具

15、 有 設 計 方 案 合 理 ； 機 、 電 、 液 匹 配 協(xié) 調 ； 控 制 系 統(tǒng) 設 計 合 理 ； 元 件 國 產 化 程 度 高 等 特 點。 達 到 國 內 自 行 設 計 同 類 產 品 的 先 進 水 平 ， 其 關 鍵 性 能 指 標 — — 重 復 位 置 精 度 處 國 內 領 先 地位 。,,2、主要機構 操作機械手 液壓站 微機控制柜 。,3、主 要 技 術 指 標如 下： 　

16、· 自 由 度 數 ： 5 個 　· 額 定 負 載 ： 5kgf 　· 動 作 范 圍 ： 1600 × 1300 × 500mm 　· 平 均 速 度 ： 1m/s 　· 重 復 位 置 精 度 ： ± 0.93mm 　· 操 作 方 式 ： 示 教 — 再 現(xiàn) ， PTC/CP 　· 計 算 機 內 存 ： 122Kb,

17、噴漆機器人的圖片,機器人在噴涂、涂膠領域的應用,噴漆機器人生產線,車燈涂膠機器人工作站,衛(wèi)生陶瓷施釉機器人工作站,裝配機器人,裝配機器人,一、概述二、精密裝配機器人 1、裝配機器人（ 裝配單元、裝配線) 2、裝配機器人的周邊設備,一、概述,隨著機器人智能程度的提高，使得它有可能對復雜產品如汽車發(fā)動機、電動機等進行自動裝配，并可大大提高產品質量和生產效率。,二、精密裝配機器人,（1）裝配機器人（裝配單元、裝配線）,水

18、平多關節(jié)型機器人是裝配機器人的典型代表。它共有4個自由度:兩個回轉關節(jié)，上下移動以及手腕的轉動。最近開始在一些機器人上配備各種可換手，以增加通用性。,手爪主要有電動手爪和氣動手爪兩種形式,氣動手爪相對來說比較簡單，價格便宜，因而在一些要求不太高的場合用得比較多。,電動手爪造價比較高，主要用在一些特殊場合,帶有傳感器的裝配機器人可以更好地順應對象物進行柔軟的操作。裝配機器人經常使用的傳感器有視覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器和力傳

19、感器等。 視覺傳感器主要用于零件或工件的位置補償，零件的判別、確認等。 觸覺和接近覺傳感器一般固定在指端，用來補償零件或工件的位置誤差，防止碰撞等。 力傳感器一般裝在腕部，用來檢測腕部受力情況，一般在精密裝配或去飛邊一類需要力控制的作業(yè)中使用。,（2） 裝配機器人的周邊設備 機器人進行裝配作業(yè)時，除機器人主機、手爪、傳感器外，零件供給裝置和工件搬運裝置也至為重要。無論從

20、投資額的角度還是從安裝占地面積的角度，它們往往比機器人主機所占的比例大。周邊設備常由可編程控制器控制，此外一般還要有臺架、安全欄等。,①零件供給器 零件供給器的作用是保證機器人能逐個正確地抓取待裝配零件，保證裝配作業(yè)正常進行。給料器 用振動或回轉機構把零件排齊，并逐個送到指定位置。托 盤 大零件或易磕碰劃傷的零件加工完畢后一般應碼放在稱為"托盤"的容器中運輸，托盤裝置能按一定精度要

21、求把零件送到給定位置，然后再由機器人一個一個取出。,②輸送裝置 在機器人裝配線上，輸送裝置承擔把工件搬運到各作業(yè)地點的任務，輸送裝置中以傳送帶居多。輸送裝置的技術問題是停止精度、停止時的沖擊和減速振。減震器可用來吸收沖擊能。,其他用途的工業(yè)機器人,2.6 其他用途的工業(yè)機器人,搬運機器人 主要用于工廠中一些工序的上下料作業(yè)、拆垛和碼垛作業(yè)等。這類機器人精度相對低一些，但負荷比較大，運動速度比較高。其機器人操作機多采

22、用點焊或弧焊機器人結構，也有的采用框架式和直角坐標式結構形式。隨著工廠自動化程度的不斷提高和生產節(jié)拍的加快，搬運機器人使用得越來越多。,水切割機器人、激光加工機器人 它通過高壓水和激光這種新的工具，對工件實施切割、焊接或者是金屬材料的表面特殊處理，可以實現(xiàn)金屬及其他材料的特殊加工。高壓水切割的特點是其切縫處光滑，無需進行二次處理，并且避免了其他熱加工手段帶來的工件變形。激光加工則是充分利用了激光的特性，實現(xiàn)對工件的精密切

23、割、鉆孔、焊接以及表面熱處理這些作業(yè)往往是傳統(tǒng)的加工手段無法完成的。,檢查和測量機器人 集三種功能于一體，包括機器人的運動控制、操作對象狀態(tài)的感知以及對所采集到的信息進行分析和判斷，最終給出檢查和測量結果。檢查和測量機器人主要用于工件的形狀測量、裝配檢查以及產品缺陷檢查等。,隨著信息技術和微電子技術的發(fā)展，這些行業(yè)也迫切需要機器人進行作業(yè)。但這些行業(yè)的特點是超精密化和精細化，產品的質量與環(huán)境的好壞有直接關系，在這種環(huán)境下

24、作業(yè)對機器人有特殊要求，因此產生了凈化機器人。對于凈化機器人，如何抑制塵埃粒子大小和數量是其關鍵問題。另外，現(xiàn)代制造業(yè)中，許多器件的制造需要在真空環(huán)境下進行，因此也出現(xiàn)了真空機器人。凈化機器人和真空機器人除對環(huán)境有很高的要求之外，其速度和精度也有了很大提高。并且機器人的結構不同于一般工業(yè)機器人的結構，具有一定的特殊性。,工業(yè)機器人發(fā)展趨勢,工業(yè)機器人發(fā)展趨勢 機器人技術是一種綜合性高技術，它涉及到多種相關技術及學科，如機

25、構學、控制工程、計算機、人工智能、微電子學、傳感技術、材料科學以及仿生學等科學技術。因此機器人技術的發(fā)展一方面帶動了相關技術及學科的發(fā)展，另一方面也取決于這些相關技術和學科的發(fā)展進程。 (1) 機器人操作機,負載/自重比大、高速高精度的機器人操作機一直是機器人設計者追求的目標，通過有限元模擬分析及仿真設計等現(xiàn)代設計方法的運用，機器人操作機已實現(xiàn)了優(yōu)化設計。,(3) 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的性能迸一步提高，已由過去控制標準的

26、6軸機器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸，以實現(xiàn)多機器人系統(tǒng)及周邊設備的協(xié)調運動，并且實現(xiàn)了軟件伺服和全數字控制。在該領域日本YASKAWA和德國KUKA公司處于領先地位。,(2) 并聯(lián)機器人 采用并聯(lián)機構，利用機器人技術，實現(xiàn)高精度測量及加工，這是機器人技術向數控技術的拓展，為將來實現(xiàn)機器人和數控技術的一體化奠定了基礎。意大利comau公司、日本fanuc等公司已開發(fā)出了此類產品。,(5)網絡通訊功能

27、 日本YASKAWA和德國KUKA公司的最新機器人控制器已實現(xiàn)了與Canbus、Profibus總線及一些網絡的連接，使機器人由專用設備向標準化設備發(fā)展。,(4) 傳感系統(tǒng) 激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在工業(yè)機器人系統(tǒng)中已得到廣泛應用，并實現(xiàn)了利用激光傳感器和視覺傳感器進行焊縫自動跟蹤以及自動化生產線上物體的自動定位，利用視覺系統(tǒng)和力覺系統(tǒng)進行精密裝配作業(yè)等，大大提高了機器人的作業(yè)性能和對環(huán)境的適應性。日本YAS