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工业机器人组成集成:工业机器人有哪几个子系统组成?

发布日期:2020-08-19 14:41:09 浏览次数:64 来源:悦普达自动化工业机器人 作者:余工
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信息摘要:
机器人是一个在三维空间具有较多自由度的,并能实现诸多拟人动作和功能的机器:而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。根据ISO8373定义:工业机器人是指在工业自动化中使用的,固...

原文标题:工业机器人组成集成:工业机器人有哪几个子系统组成?

机器人是一个在三维空间具有较多自由度的,并能实现诸多拟人动作和功能的机器:而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。根据ISO8373定义:工业机器人是指在工业自动化中使用的,固定式或移动式,具有三轴及以上可重复编程、多用途的自动控制操作机。按照机械结构,工业机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球面坐标型、垂直多关节型、SCARA型(平面多关节机器人)及Delta型(并联关节机器人)

工业机器人分类

图:直角坐标式机器人和并联机器人                        图:多关节型机器人和SCARA机器人

 

三大子系统构成工业机器人整体:

控制系统:类似于人体大脑,负责输入信息的处理及向驱动系统传输运动信息
动力系统:接收控制系统指令,驱动机器人机身、手臂及等机械结构完成指定运动
机械结构系统:相当于人体的骨架,包囊各子系统,整体承载并实际完成作业

构成工业机器人整体的三大子系统

 

 

控制系统是工业机器人的大脑

控制系统:类似于人体大脑,负责输入信息的处理及向驱动系统传输运动信息
嵌入式运动控制系统是主流:基于核的微控制器移动性能好、功耗低、可靠性高、实时性强
嵌入式控制系统架构一般基于ARM处理器、DSP处理器及FPGA(单一或组合形式)

 

 

工业机器人的:大脑控制系统

图:基于上述架构的机器人控制系统

 

动力系统是工业机器人的心脏脉络

动力系统:主要由驱动系统(心脏,亦称伺服系统)及传动系统(肌肉、筋络)组成
完整的伺服系统囊括伺服驱动器、伺服电机和编码器三个重要部件
传动系统核心零部件:减速电机、滚珠丝杆、齿形带、减速器

工业机器人动力系统划分:

  伺服系统 传动系统
功能 把输出量以一定准确度跟随输入量的变化而变化的自动控制系统 长距离传递动力源、将伺服电机输出角位移转变成机械结构线位移
核心零部件 伺服驱动器、伺服电机、编码器 减速电机、滚珠丝杆、齿形带、减速器
核心零部件介绍 驱动器是驱动伺服电机运转的信号传递单元 线位移机械(直角坐标机器人),通常配套减速电机
编码器,是反馈元件,相当于标尺 对于角位移机械(关节型机器人),精密减速器是其减速增矩的核心零部件。


机械结构系统是工业机器人骨架
机械结构系统:机器人的机械结构类似人体,通常可划分为腰部、臂部及腕部结构。

机械结构系统的主要结构及零部件:

  腰部结构 臂部结构 腕部结构
简介 腰部结构包括机座和腰关节 连结腰部和腕部结构,实现空间操作机在空间的运动 连接操作机手臂与末端执行器,并决定末端执行器在空间的姿态
特征 腰关节是负载最大的运动轴,对末端执行
器运动精度影响最大,设计精度要求高。
臂部结构一般选用高强度轻质材料,满足运动刚度需求、减轻质量尽量灵活 腕部具有2-3个自由度,各运动轴采用分离传动,整体结构紧凑

 

工业机器人系统集成设计:
工业机器人系统集成
自动化项目进入实质阶段的标志是系统的设计,它包括了现场的布局设计、流程设计、机械设计、电气设计……
设计阶段的主要工作:
  • 项目监管
  • 机器人系统安全设计
  • 自动化流程的设计
  • CAD平面布局设计
  • 3D仿真图像设计
  • 机械结构设计
  • 电气系统设计
  • 硬件和软件设计
  • ……

机械结构设计
机器人机械结构设计
  • 精益制造过程——生产资源的合理配置
  • 高品质的成果——实现并优化生产中的重复劳动
  • 生产效率优化——实现产能的最大化利用
  • 节约设备成本——结构设计兼顾投入成本的合理性
  • 节约能耗成本——新工艺运用最大化实现节能
  • 节约生产成本——优化工具和操作要求
机械设计工作为我们的自动化概念设想建立了坚实的基础,这一项艰巨的工作从起初的概念思路开始,经过讨论过程中的反复评定、设计过程中的调整修正、直到最终在生产车间的实施实现。
电气与控制设计
工业机器人电气与控制设计
电气控制设计的影响自动化生产的各个方面。控制设计的关键是生产的灵活性,因为它包含逻辑,运动,操作界面和数据处理功能。电气与控制设计任务的艰巨性并不亚于机械结构的设计,正如前所述,电气与控制的设计是建立在机械基础之上的,同时,优秀的电气控制设计往往是与机械设计互补的——电气自动化。机电一体化。
 

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