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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)及結(jié)構(gòu) [打印本頁(yè)]

作者: 曉昀 時(shí)間: 2020-5-10 22:56
標(biāo)題: 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)及結(jié)構(gòu)

一,、常用運(yùn)動(dòng)學(xué)構(gòu)形

1,、笛卡爾操作臂

優(yōu)點(diǎn)：很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn),，容易達(dá)到高精度,。
缺點(diǎn)：妨礙工作, 且占地面積大, 運(yùn)動(dòng)速度低, 密封性不好,。

①焊接,、搬運(yùn),、上下料,、包裝,、碼垛,、拆垛、檢測(cè),、探傷,、分類、裝配,、貼標(biāo),、噴碼、打碼,、（軟仿型）噴涂,、目標(biāo)跟隨、排爆等一系列工作,。

②特別適用于多品種,，便批量的柔性化作業(yè)，對(duì)于穩(wěn)定,，提高產(chǎn)品質(zhì)量,，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代有著十分重要的作用。

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2,、鉸鏈型操作臂（關(guān)節(jié)型）

關(guān)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的,，類似于人的手臂,工業(yè)機(jī)器人中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。它的工作范圍較為復(fù)雜,。

①汽車零配件,、模具、鈑金件,、塑料制品,、運(yùn)動(dòng)器材、玻璃制品,、陶瓷,、航空等的快速檢測(cè)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

②車身裝配,、通用機(jī)械裝配等制造質(zhì)量控制等的三坐標(biāo)測(cè)量及誤差檢測(cè),。

③古董、藝術(shù)品,、雕塑,、卡通人物造型、人像制品等的快速原型制作,。

④汽車整車現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和檢測(cè),。

⑤人體形狀測(cè)量、骨骼等醫(yī)療器材制作,、人體外形制作,、醫(yī)學(xué)整容等。

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3,、SCARA操作臂

SCARA機(jī)器人常用于裝配作業(yè), 最顯著的特點(diǎn)是它們?cè)趚-y平面上的運(yùn)動(dòng)具有較大的柔性, 而沿z軸具有很強(qiáng)的剛性, 所以, 它具有選擇性和柔性,。這種機(jī)器人在裝配作業(yè)中獲得了較好的應(yīng)用。

①大量用于裝配印刷電路板和電子零部件

②搬動(dòng)和取放物件,，如集成電路板等

③廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè),、電子產(chǎn)品工業(yè),、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域.

④搬取零件和裝配工作。

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4,、球面坐標(biāo)型操作臂

特點(diǎn)：中心支架附近的工作范圍大,兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封,覆蓋工作空間較大,。但該坐標(biāo)復(fù)雜, 難于控制,且直線驅(qū)動(dòng)裝置存在密封的問(wèn)題。

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5,、圓柱面坐標(biāo)型操作臂

優(yōu)點(diǎn)：且計(jì)算簡(jiǎn)單;直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng),可輸出較大的動(dòng)力; 能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部,。缺點(diǎn)：它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制, 不能到達(dá)近立柱或近地面的空間;

直線驅(qū)動(dòng)部分難以密封,、防塵; 后臂工作時(shí), 手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。

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6,、冗余機(jī)構(gòu)

通�,？臻g定位需要6個(gè)自由度，利用附加的關(guān)節(jié)可以幫助機(jī)構(gòu)避開(kāi)奇異位形,。下圖為7自由度操作臂位形

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7,、閉環(huán)結(jié)構(gòu)

閉環(huán)結(jié)構(gòu)可以提高機(jī)構(gòu)剛度，但會(huì)減小關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍,，工作空間有一定減小,。

①運(yùn)動(dòng)模擬器；

②并聯(lián)機(jī)床,；

③微操作機(jī)器人,；

④力傳感器；

⑤生物醫(yī)學(xué)工程中的細(xì)胞操作機(jī)器人,、可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的注射和分割,；

⑥微外科手術(shù)機(jī)器人；

⑦大型射電天文望遠(yuǎn)鏡的姿態(tài)調(diào)整裝置,；

⑧混聯(lián)裝備等,，如SMT公司的Tricept混聯(lián)機(jī)械手模塊是基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)單元的模塊化設(shè)計(jì)的成功典范。

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工業(yè)機(jī)器人的幾種常用結(jié)構(gòu)形式（圖）

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二,、機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)反映了機(jī)器人可勝任的工作,、具有的最高操作性能等情況，是設(shè)計(jì),、應(yīng)用機(jī)器人必須考慮的問(wèn)題,。機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)有自由度、分辨率,、工作空間,、工作速度、工作載荷等,。

1,、自由度

機(jī)器人具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。機(jī)器人的自由度是指確定機(jī)器人手部在空間的位置和姿態(tài)時(shí)所需要的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目,。手指的開(kāi),、合，以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi),。.機(jī)器人的自由度數(shù)一般等于關(guān)節(jié)數(shù)目,。機(jī)器人常用的自由度數(shù)一般不超過(guò)5～6個(gè)。

2,、關(guān)節(jié)（Joint）

即運(yùn)動(dòng)副,，允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),。

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3、工作空間

機(jī)器人手臂或手部安裝點(diǎn)所能達(dá)到的所有空間區(qū)域,。其形狀取決于機(jī)器人的自由度數(shù)和各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的類型與配置,。機(jī)器人的工作空間通常用圖解法和解析法兩種方法進(jìn)行表示。

4,、工作速度

機(jī)器人在工作載荷條件下,、勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械接口中心或工具中心點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,。

5,、工作載荷

指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)任何位置上所能承受的最大負(fù)載，一般用質(zhì)量,、力矩,、慣性矩表示。還和運(yùn)行速度和加速度大小方向有關(guān),，一般規(guī)定高速運(yùn)行時(shí)所能抓取的工件重量作為承載能力指標(biāo),。

6、分辨率

能夠?qū)崿F(xiàn)的最小移動(dòng)距離或最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度,。

7,、精度

重復(fù)性或重復(fù)定位精度：指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)某一目標(biāo)位置的差異程度�,；蛟谙嗤奈恢弥噶钕�,，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度,，即重復(fù)度,。

三、機(jī)器人常用材料

1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼這類材料強(qiáng)度好,，特別是合金結(jié)構(gòu)鋼,，其強(qiáng)度增大了4～5倍，彈性模量E大,，抗變形能力強(qiáng),，是應(yīng)用最廣泛的材料。

2）鋁,、鋁合金及其他輕合金材料這類材料的共同特點(diǎn)是重量輕,，彈性模量E并不大，但是材料密度小,，故E/ρ之比仍可與鋼材相比。有些稀貴鋁合金的品質(zhì)得到了更明顯的改善,，例如添加3.2％(重量百分比)鋰的鋁合金,，彈性模量增加了14％,，E/ρ比增加了16％。

3）纖維增強(qiáng)合金這類合金如硼纖維增強(qiáng)鋁合金,、石墨纖維增強(qiáng)鎂合金等,，其E/ρ比分別達(dá)到11.4×107和8.9×107。這種纖維增強(qiáng)金屬材料具有非常高的E/ρ比,，但價(jià)格昂貴,。

4）陶瓷陶瓷材料具有良好的品質(zhì)，但是脆性大,，不易加工,，日本已經(jīng)試制了在小型高精度機(jī)器人上使用的陶瓷機(jī)器人臂樣品。

5）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料這類材料具有極好的E/ρ比,，而且還具有十分突出的大阻尼的優(yōu)點(diǎn),。傳統(tǒng)金屬材料不可能具有這么大的阻尼，所以在高速機(jī)器人上應(yīng)用復(fù)合材料的實(shí)例越來(lái)越多,。

6）粘彈性大阻尼材料增大機(jī)器人連桿件的阻尼是改善機(jī)器人動(dòng)態(tài)特性的有效方法,。目前有許多方法用來(lái)增加結(jié)構(gòu)件材料的阻尼，其中最適合機(jī)器人采用的一種方法是用粘彈性大阻尼材料對(duì)原構(gòu)件進(jìn)行約束層阻尼處理,。

四,、機(jī)器人主要結(jié)構(gòu)

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㈠、機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置

概念：要使機(jī)器人運(yùn)行起來(lái), 需給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安置傳動(dòng)裝置作用：提供機(jī)器人各部位,、各關(guān)節(jié)動(dòng)作的原動(dòng)力,。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：可以是液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)傳動(dòng),、電動(dòng)傳動(dòng), 或者把它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅(qū)動(dòng)或者是通過(guò)同步帶,、鏈條、輪系,、諧波齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動(dòng),。

1、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置

電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的能源簡(jiǎn)單,，速度變化范圍大,，效率高，速度和位置精度都很高,。但它們多與減速裝置相聯(lián),，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。

電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置又可分為直流(DC),、交流(AC)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),。直流伺服電機(jī)電刷易磨損，且易形成火花。無(wú)刷直流電機(jī)也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多為開(kāi)環(huán)控制,，控制簡(jiǎn)單但功率不大，多用于低精度小功率機(jī)器人系統(tǒng),。

電動(dòng)上電運(yùn)行前要作如下檢查：

1）電源電壓是否合適（過(guò)壓很可能造成驅(qū)動(dòng)模塊的損壞）,；對(duì)于直流輸入的+/-極性一定不能接錯(cuò)，驅(qū)動(dòng)控制器上的電機(jī)型號(hào)或電流設(shè)定值是否合適（開(kāi)始時(shí)不要太大）,；

2）控制信號(hào)線接牢靠,，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最好要考慮屏蔽問(wèn)題（如采用雙絞線）；

3）不要開(kāi)始時(shí)就把需要接的線全接上,，只連成最基本的系統(tǒng),，運(yùn)行良好后，再逐步連接,。

4）一定要搞清接地方法,，還是采用浮空不接。

5）開(kāi)始運(yùn)行的半小時(shí)內(nèi)要密切觀察電機(jī)的狀態(tài),，如運(yùn)動(dòng)是否正常,，聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即停機(jī)調(diào)整,。

2,、液壓驅(qū)動(dòng)

通過(guò)高精度的缸體和活塞來(lái)完成，通過(guò)缸體和活塞桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng),。

優(yōu)點(diǎn)：功率大,，可省去減速裝置直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊,，剛度好,，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度,。

缺點(diǎn)：需要增設(shè)液壓源,，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高,、低溫場(chǎng)合,，故液壓驅(qū)動(dòng)目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)。

選擇適合的液壓油,。防止固體雜質(zhì)混入液壓系統(tǒng),，防止空氣和水入侵液壓系統(tǒng) 。機(jī)械作業(yè)要柔和平順機(jī)械作業(yè)應(yīng)避免粗暴,，否則必然產(chǎn)生沖擊負(fù)荷,，使機(jī)械故障頻發(fā)，大大縮短使用壽命。要注意氣蝕和溢流噪聲,。作業(yè)中要時(shí)刻注意液壓泵和溢流閥的聲音,，如果液壓泵出現(xiàn)“氣蝕”噪聲，經(jīng)排氣后不能消除,，應(yīng)查明原因排除故障后才能使用。保持適宜的油溫,。液壓系統(tǒng)的工作溫度一般控制在30～80℃之間為宜,。

3、氣壓驅(qū)動(dòng)

氣壓驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，清潔,，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用,。.但與液壓驅(qū)動(dòng)裝置相比,，功率較小，剛度差,，噪音大,，速度不易控制，所以多用于精度不高的點(diǎn)位控制機(jī)器人,。

（1）具有速度快,、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便,、價(jià)格低等特點(diǎn),。適于在中、小負(fù)荷的機(jī)器人中采用,。但因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制,，多用于程序控制的機(jī)械人中，如在上,、下料和沖壓機(jī)器人中應(yīng)用較多,。

（2）在多數(shù)情況下是用于實(shí)現(xiàn)兩位式的或有限點(diǎn)位控制的中、小機(jī)器人中的,。

（3）控制裝置目前多數(shù)選用可編程控制器(PLC控制器),。在易燃、易爆場(chǎng)合下可采用氣動(dòng)邏輯元件組成控制裝置,。

㈡,、直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

傳動(dòng)裝置是連接動(dòng)力源和運(yùn)動(dòng)連桿的關(guān)鍵部分,，根據(jù)關(guān)節(jié)形式,，常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式有直線傳動(dòng)和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。直線傳動(dòng)方式可用于直角坐標(biāo)機(jī)器人的X、Y,、Z向驅(qū)動(dòng),，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動(dòng)和垂直升降驅(qū)動(dòng)，以及球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動(dòng),。直線運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)齒輪齒條,、絲杠螺母等傳動(dòng)元件將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可以有直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng),，也可以直接由氣缸或液壓缸的活塞產(chǎn)生,。

1、齒輪齒條裝置

通常齒條是固定的,。齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成托板的直線運(yùn)動(dòng),。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn)：回差較大,。
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2,、滾珠絲杠

在絲杠和螺母的螺旋槽內(nèi)嵌入滾珠，并通過(guò)螺母中的導(dǎo)向槽使?jié)L珠能連續(xù)循環(huán),。

優(yōu)點(diǎn)：摩擦力小,，傳動(dòng)效率高，無(wú)爬行,，精度高
缺點(diǎn)：制造成本高,，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
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自鎖問(wèn)題：理論上滾珠絲杠副也可以自鎖,但是實(shí)際應(yīng)用上沒(méi)有使用這個(gè)自鎖的,原因主要是：可靠性很差,，或加工成本很高,；因?yàn)橹睆脚c導(dǎo)程比非常大，一般都是再加一套蝸輪蝸桿之類的自鎖裝置,。

㈢,、旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

采用旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的目的是將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)源輸出的較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成較低轉(zhuǎn)速，并獲得較大的力矩,。機(jī)器人中應(yīng)用較多的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪鏈,、同步皮帶和諧波齒輪。

1,、齒輪鏈

（1）轉(zhuǎn)速關(guān)系

（2）力矩關(guān)系

2,、同步皮帶

同步帶是具有許多型齒的皮帶，它與同樣具有型齒的同步皮帶輪相嚙合,。工作時(shí)相當(dāng)于柔軟的齒輪,。

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)滑動(dòng)，柔性好,，價(jià)格便宜,，重復(fù)定位精度高,。
缺點(diǎn)：具有一定的彈性變形。

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3,、諧波齒輪

諧波齒輪由剛性齒輪,、諧波發(fā)生器和柔性齒輪三個(gè)主要零件組成，一般剛性齒輪固定,，諧波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)柔性齒輪旋轉(zhuǎn),。主要特點(diǎn)：

(1)、傳動(dòng)比大,，單級(jí)為50—300,。

(2)、傳動(dòng)平穩(wěn),，承載能力高。

(3),、傳動(dòng)效率高,可達(dá)70%—90%,。

(4)、傳動(dòng)精度高,比普通齒輪傳動(dòng)高3—4倍,。

(5),、回差小，可小于3’,。

(6),、不能獲得中間輸出，柔輪剛度較低,。

諧波傳動(dòng)裝置在機(jī)器人技術(shù)比較先進(jìn)的國(guó)家已得到了廣泛的應(yīng)用,。僅就日本來(lái)說(shuō)，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置的60％都采用了諧波傳動(dòng),。

美國(guó)送到月球上的機(jī)器人,，其各個(gè)關(guān)節(jié)部位都采用諧波傳動(dòng)裝置，其中一只上臂就用了30個(gè)諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu),。

前蘇聯(lián)送入月球的移動(dòng)式機(jī)器人“登月者”,，其成對(duì)安裝的8個(gè)輪子均是用密閉諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的。.德國(guó)大眾汽車公司研制的ROHREN,、GEROT R30型機(jī)器人和法國(guó)雷諾公司研制的VERTICAL 80型機(jī)器人等都采用了諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu),。

㈣、機(jī)器人傳感系統(tǒng)

1,、感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息,。

2、智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性,、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn),。

3,、智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn),。

4,、對(duì)于一些特殊的信息, 傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。

㈤,、機(jī)器人位置檢測(cè)

旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器是最常用的位置反饋裝置,。光電探測(cè)器把光脈沖轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制波形。軸的轉(zhuǎn)角通過(guò)計(jì)算脈沖數(shù)得到,，轉(zhuǎn)動(dòng)方向由兩個(gè)方波信號(hào)的相對(duì)相位決定,。感應(yīng)同步器輸出兩個(gè)模擬信號(hào)——軸轉(zhuǎn)角的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)。軸的轉(zhuǎn)角由這兩個(gè)信號(hào)的相對(duì)幅值計(jì)算得到,。感應(yīng)同步器一般比編碼器可靠,，但它的分辨率較低。

電位計(jì)是最直接的位置檢測(cè)形式,。它連接在電橋中,，能夠產(chǎn)生與軸轉(zhuǎn)角成正比的電壓信號(hào)。但是,，由于分辨率低,、線性不好以及對(duì)噪聲敏感。轉(zhuǎn)速計(jì)能夠輸出與軸的轉(zhuǎn)速成正比的模擬信號(hào),。如果沒(méi)有這樣的速度傳感器,，可以通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的位置相對(duì)于時(shí)間的差分得到速度反饋信號(hào)。

㈥,、機(jī)器人力檢測(cè)

力傳感器通常安裝在操作臂下述三個(gè)位置：

1,、安裝在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上�,？蓽y(cè)量驅(qū)動(dòng)器/減速器自身的力矩或者力的輸出,。但不能很好地檢測(cè)末端執(zhí)行器與環(huán)境之間的接觸力。

2,、安裝在末端執(zhí)行器與操作臂的終端關(guān)節(jié)之間,，可稱腕力傳感器。通常,，可以測(cè)量施加于末端執(zhí)行器上的三個(gè)到六個(gè)力/力矩分量,。

3、安裝在末端執(zhí)行器的“指尖”上,。通常,，這些帶有力覺(jué)得手指內(nèi)置了應(yīng)變計(jì)，可以測(cè)量作用在指尖上的一個(gè)到四個(gè)分力,。

㈦,、機(jī)器人－環(huán)境交互系統(tǒng)

1,、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。

2,、工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元,，如加工制造單元、焊接單元,、裝配單元等,。也可以是多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備,、多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成 ,。

3、也可以是多臺(tái)機(jī)器人,、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備,、多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。

㈧,、人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置,。該系統(tǒng)歸納起來(lái)分為兩大類: 指令給定裝置和信息顯示裝置。

五,、機(jī)器人的控制系統(tǒng)

1、機(jī)器人的控制系統(tǒng)

“控制”的目的是使被控對(duì)象產(chǎn)生控制者所期望的行為方式,。.“控制”的基本條件是了解被控對(duì)象的特性,。“實(shí)質(zhì)”是對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出力矩的控制,。

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2,、機(jī)器人示教原理

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機(jī)器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)；示教也稱導(dǎo)引,，即由用戶導(dǎo)引機(jī)器人,，一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍，機(jī)器人在導(dǎo)引過(guò)程中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)動(dòng)作的位置,、姿態(tài),、運(yùn)動(dòng)參數(shù)/工藝參數(shù)等，并自動(dòng)生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序,。完成示教后,，只需給機(jī)器人一個(gè)啟動(dòng)命令，機(jī)器人將精確地按示教動(dòng)作,，一步步完成全部操作,；

3、機(jī)器人控制的分類：

1）按照有無(wú)反饋分為：開(kāi)環(huán)控制,、閉環(huán)控制,；

開(kāi)環(huán)精確控制的條件：精確地知道被控對(duì)象的模型,，并且這一模型在控制過(guò)程中保持不變。

2）按照期望控制量分為：位置控制,，力控制,，混合控制；

位置控制分為：?jiǎn)侮P(guān)節(jié)位置控制（位置反饋,，位置速度反饋,，位置速度加速度反饋）、多關(guān)節(jié)位置控制,、多關(guān)節(jié)位置控制分為分解運(yùn)動(dòng)控,、集中控制；力控制分為：直接力控制,、阻抗控制,、力位混合控制；

3）智能化的控制方式：模糊控制,、自適應(yīng)控制,、最優(yōu)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 ,、專家控制以及其他；

4,、控制系統(tǒng)硬件配置及結(jié)構(gòu)：

由于機(jī)器人的控制過(guò)程中涉及大量的坐標(biāo)變換和插補(bǔ)運(yùn)算以及較低層的實(shí)時(shí)控制,，所以，目前的機(jī)器人控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上大多數(shù)采用分層結(jié)構(gòu)的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),，通常采用的是兩級(jí)計(jì)算機(jī)伺服控制系統(tǒng),。

[attach]502266[/attach]

1）具體流程：

主控計(jì)算機(jī)接到工作人員輸入的作業(yè)指令后，首先分析解釋指令,，確定手的運(yùn)動(dòng)參數(shù),。

然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和插補(bǔ)運(yùn)算,，最后得出機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)參數(shù),。這些參數(shù)經(jīng)過(guò)通信線路輸出到伺服控制級(jí)，作為各個(gè)關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)的給定信號(hào),。關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器將此信號(hào)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)產(chǎn)生協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),。傳感器將各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輸出信號(hào)反饋回伺服控制級(jí)計(jì)算機(jī)形成局部閉環(huán)控制，從而更加精確的控制機(jī)器人手部在空間的運(yùn)動(dòng),。

2）基于PLC的運(yùn)動(dòng)控制兩種控制方式：

1,、利用PLC的某些輸出端口使用脈沖輸出指令來(lái)產(chǎn)生脈沖驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)使用通用I/O或者計(jì)數(shù)部件來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)位置控制,。

2,、使用PLC外部擴(kuò)展的位置控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)位置控制主要是以發(fā)高速脈沖方式控制,，屬于位置控制方式，一般點(diǎn)到點(diǎn)的位置控制方式較多

作者: 3983596 時(shí)間: 2020-5-11 09:10
感謝分享

作者: 童子智少 時(shí)間: 2020-5-11 09:58
有用

作者: 遠(yuǎn)祥 時(shí)間: 2020-5-11 19:58
挺好的理論知識(shí),，感謝樓主分享,。

作者: wanax 時(shí)間: 2020-5-11 22:18
收藏了

作者: nature1021 時(shí)間: 2020-5-12 12:04
感謝分享

作者: 奈索橋 時(shí)間: 2020-5-13 09:11
收藏了

作者: 超聲振動(dòng)切削 時(shí)間: 2020-11-6 09:39
支持樓主收藏了

作者: wonder-free 時(shí)間: 2020-12-23 23:21

作者: jzran 時(shí)間: 2020-12-29 16:18

wonder-free 發(fā)表于 2020-12-23 23:21

您好，還能進(jìn)群?jiǎn)�,，可以拉一下嗎�?img src="static/image/smiley/default/loveliness.gif" smilieid="28" border="0" alt="" />

作者: wonder-free 時(shí)間: 2021-6-27 16:41

jzran 發(fā)表于 2020-12-29 16:18
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QQ：1661356616

作者: wonder-free 時(shí)間: 2021-6-27 18:58
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