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工业机器人:工业机器人系统的组成及和组成的作用

发布日期:2018-09-12 14:06:00 浏览次数:74 来源:悦普达自动化工业机器人 作者:何工
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信息摘要:
1、主体结构系统 主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。工业机器人有6个自由度甚至更多其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动...

原文标题:工业机器人:工业机器人系统的组成及和组成的作用

1、主体结构系统

主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。工业机器人有6个自由度甚至更多其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。

工业机器人机械手机器人机械手

 

2、驱动系统

工业机器人的驱动系统是向执行系统各部件提供动力的装置,包括驱动器和传动机构两部分,它们通常与执行机构连成一体。驱动器通常有电动、液压、气动装置以及把它们结合起来应用的综合系统。常用的传动机构有谐波传动、螺旋传动、链传动、带传动以及各种齿轮传动等。

①气力驱动气力驱动系统通常由气缸、气阀、气罐和空压机等组成,以压缩空气来驱动执行机构进行工作。其优点是空气来源方便、动作迅速、结构简单、造价低、维修方便、防火防爆、漏气对环境无影响,缺点是操作力小、体积大,又由于空气的压缩性大、速度不易控制、响应慢、动作不平稳、有冲击。因起源压力一般只有60MPa左右,故此类机器人适宜抓举力要求较小的场合。

②液压驱动液压驱动系统通常由液动机(各种油缸、油马达)、伺服阀、油泵、油箱等组成,以压缩机油来驱动执行机构进行工作,其特点是操作力大、体积小、传动平稳且动作灵敏、耐冲击、耐振动、防爆性好。相对于气力驱动,液压驱动的机器人具有大得多的抓举能力,可高达上百千克。但液压驱动系统对密封的要求较高,且不宜在高温或低温的场合工作。

③电力驱动电力驱动是利用电动机产生的力或力矩直接或经过减速机构驱动机器人,以获得所需的位置、速度和加速度。电力驱动具有电源易取得,无环境污染,响应快,驱动力较大,信号检测、传输、处理方便,可采用多种灵活的控制方案,运动精度高,成本低,驱动效率高等优点,是目前机器人使用最多的一种驱动方法。驱动电动机一般采用步进电动机、直流伺服电动机以及交流伺服电动机。

 

3、控制系统

      工业机器人的位置控制方式有点位控制和连续路径控制两种。
     其中,点位控制方式只关心机器人末端执行器的起点和终点位置,而不关心这两点之间的运动轨迹,这种控制方式可完成无障碍条件下的点焊、上下料、搬运等操作。
     连续路径控制方式不仅要求机器人以一定的精度达到目标点,而且对移动轨迹也有一定的精度要求,如机器人喷漆、弧焊等操作。实质上这种控制方式是以点位控制方式为基础,在每两点之间用满足精度要求的位置轨迹插补算法实现轨迹连续化的。

 

机器人控制系统是机器人的大脑,是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人技术工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。

控制器系统是机器人的核心,国外有关公司对我国实行严密封锁。近年来随着微电子技术的发展,微处理器的性能越来越高,而价格则越来越便宜,目前市场上已经出现了1-2美金的32位微处理器。

高性价比的微处理器为机器人控制器带来了新的发展机遇,使开发低成本、高性能的机器人控制器成为可能。为了保证系统具有足够的计算与存储能力,目前机器人控制器多采用计算能力较强的。ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片组成。

此外,由于已有的通用芯片功能及性能上不能完全满足有些机器人系统在价格、性能、集成度和接口等方面的要求,这就产生了机器人系统对SoC(Systemon Chip)技术的需求,将特定的处理器与所需要的接口集成在一起,可简化系统外围电路的设计,缩小系统尺寸,并降低成本。

例如,Actel公司将NEOS或ARM7的处理器内核集成在其FPGA产品上,形成了一个完整的SoC系统。在机器人运动控制器方面,其研究主要集中在美国和日本,并有成熟的产品,如美国DELTATAU公司、日本朋立株式会社等。其运动控制器以DSP技术为核心,采用基于PC的开放式结构。
机器人末端

4、末端执行器

末端执行器连接在机械手最后一个关节上的部件,它一般用来抓取物体,与其他机构连接并执行需要的任务。机器人制造上一般不设计或出售末端执行器,多数情况下,他们只提供一个简单的抓持器。通常末端执行器安装在机器人6轴的法兰盘上以完成给定环境中的任务,如焊接,喷漆,涂胶以及零件装卸等就是需要机器人来完成的任务。
 

5、传感系统

     传感系统是机器人的重要组成部分,按其采集信息的位置,一般可分为内部和外部两类传感器。内部传感器是完成机器人运动控制所必需的传感器,如位置、速度传感器等,用于采集机器人内部信息,是构成机器人不可缺少的基本元件。外部传感器检测机器人所处环境、外部物体状态或机器人与外部物体的关系。常用的外部传感器有力觉传感器、触觉传感器、接近觉传感器、视觉传感器等。工业机器人传感系统
传统的工业机器人仅采用内部传感器,用于对机器人运动、位置及姿态进行精确控制。使用外部传感器,使得机器人对外部环境具有一定程度的适应能力,从而表现出一定程度的智能。


 

六、人机交互系统:

 人机接触交互系统是智能机器人等各种智能机器的重要组成部分。人类通过接触交互来感知机器系统的信息并进行操作,智能机器又通过接触交互系统来感知环境并对之进行操作,实现人与环境的和谐自然交互,使人的智能和技巧能通过接触交互系统融入智能机器中。

 

七、机器人-环境交互系统:

      一般工业机器人机械手所有具备的功能在本质上市由其机械部分,传感部分,控制部分内部集成锁决定的。但是,工业机器人的作业能力还决定于与外部环境的联系和配合,即工业机器人与环境的交互能力,工业机器人与外部环境的交互包括你硬件环境和软件环境。

 

 

 

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