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第四节 工业机器人

一、工业机器人的组成和分类及编程方式

(一)工业机器人的组成

工业机器人由操作机、驱动装置和控制系统三部分组成。操作机也称执行机构，由末端执行器、手腕、手臂和机座组成。其功能与人的手臂相似。

驱动装置为操作机工作提供动力，分为电动、液动和气动三种类型。其执行部件(伺服电动机、液压缸或气缸)可以与操作机直接相连，也可以通过齿轮、链条和谐波减速器与操作机连接。

控制系统的功能是控制工业机器人按要求动作，分为开环控制系统和闭环控制系统。目前，工业机器人多采用计算机控制。

(二)工业机器人的分类

工业机器人有多种分类方法：

1、按坐标形式分为直角坐标式(代号PPP);圆柱坐标式(代号RPP);球坐标式(代号RRP)，又称回转坐标式，分为垂直关节坐标和平面(水平)关节坐标。

2、按驱动方式分为电力驱动、液压驱动和气压驱动。电力驱动的驱动元件可以是步进电机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。液压驱动可以获得很大的抓取能力(可抓取高达上千斤牛力)，传动平稳，防暴性好，动作也较灵敏，但对密封性要求高，不宜于在高、低温现场工作，需配备一套液压系统。采用气压驱动的机器人结构简单、动作迅速、价格低，但由于空气可压缩而使工作速度稳定性差，抓取力小(几十牛力至几百牛力)。

3、按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制。点位控制方式简单，适用于上下料、点焊、卸运等作业。连续轨迹控制比较复杂，常用于焊接、喷漆和检测的机器人中。

二、工业机器人的特性参数和技术要求

1、工业机器人的主要特性参数有：

(1)坐标形式，常用的坐标形式有直角坐标、圆柱坐标、球坐标、关节坐标等。

(2)运动自由度数，自由度数表示机器人动作的灵活程度。一般少于6个，也有多于6个的。

(3)各自由度的动作范围，指各关节的活动范围。各关节的基本动作范围决定了机器人操作机工作空间的形状和大小。

(4)各自由度的动作速度，指各关节的极限速度。

(5)额定负载，指在规定性能范围内，在手腕机械接口处所能承受的最大负载允许值。

(6)精度，主要包括位姿精度、位姿重复性、轨迹精度和轨迹重复性等。

2、工业机器人的技术要求包括：外观和结构，电气设备，可靠性和安全性。

三、工业机器人的编程方式

工业机器人有示教编程和语言编程两种编程方式。示教编程又分为手把手示教编程和示教盒示教编程。适用于重复操作型，面对作业任务比较简单的机器人。语言编程方式适用于动作复杂，操作精度要求高的工业机器人(如装配机器人)。

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