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第四節(jié)　工業(yè)機(jī)器人

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12643-90將工業(yè)機(jī)器人定義為：

工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(dòng)定位控制，可重復(fù)編程的，多功能的、多自由度的操作機(jī)。能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人不同于機(jī)械手。工業(yè)機(jī)器人具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，可以通過編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)作程序的變化;而機(jī)械手只能完成簡單的搬運(yùn)、抓取及上下料工作，它一般作為自動(dòng)機(jī)或自動(dòng)線上的附屬裝置，工作程序固定不變。

一、工業(yè)機(jī)器人的組成和分類

(一)工業(yè)機(jī)器人的組成

工業(yè)機(jī)器人一般由操作機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)三部分組成。

1.操作機(jī)。操作機(jī)也稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由末端執(zhí)行器、手腕、手臂和機(jī)座組成。

末端執(zhí)行器又稱手部，是操作機(jī)直接執(zhí)行操作的裝置。其上可安裝夾持器、工具、傳感器等。夾持器分為機(jī)械夾緊、磁力夾緊、液壓張緊和真空抽吸四種。

2.驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置為操作機(jī)工作提供動(dòng)力。按所采用的動(dòng)力源分為電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)三種類型。

3.控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，其功能是控制工業(yè)機(jī)器人按照要求動(dòng)作。

計(jì)算機(jī)控制一般設(shè)計(jì)成二或三級(jí)。二級(jí)控制系統(tǒng)：第一級(jí)監(jiān)控、作業(yè)管理、自診斷。第二級(jí)控制各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)。

三級(jí)控制系統(tǒng)：分為決策級(jí);策略級(jí);執(zhí)行級(jí)。

機(jī)器人傳感器分為內(nèi)部和外部：內(nèi)部傳感器測(cè)量自身運(yùn)動(dòng)速度、姿態(tài)、加速。外部傳感器測(cè)量外部環(huán)境作業(yè)對(duì)象和工況。

(二)工業(yè)機(jī)器人的分類

1.按坐標(biāo)形式分。

(1)直角坐標(biāo)式(PPP)。機(jī)器人末端執(zhí)行器(手部)空間位置的改變是通過三個(gè)互相重直的坐標(biāo)x、y、z軸的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。

(2)圓柱坐標(biāo)式(RPP)。機(jī)器人末端執(zhí)行器空間位置的改變是由兩個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)的。

(3)球坐標(biāo)式(RRP)。又稱極坐標(biāo)式，機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)組成，即沿x軸的伸縮，繞y軸的俯仰和繞z軸的回轉(zhuǎn)。

(4)關(guān)節(jié)坐標(biāo)式(RRR)。又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)式，分為垂直關(guān)節(jié)坐標(biāo)和平面(水平)關(guān)節(jié)坐標(biāo)。

2.按驅(qū)動(dòng)方式分為電力驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)。

(1)電力驅(qū)動(dòng)。使用最多，驅(qū)動(dòng)元件可以是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。目前交流伺服電動(dòng)機(jī)是主流。

(2)液壓驅(qū)動(dòng)。有很大的抓取能力(可抓取高達(dá)上千牛力)，液壓力可達(dá)7Mpa，液壓傳動(dòng)平穩(wěn)，防爆性好，動(dòng)作也較靈敏，但對(duì)密封性要求高，對(duì)溫度敏感。

(3)氣壓驅(qū)動(dòng)。結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作迅速、價(jià)格低，但由于空氣可壓縮而使工作速度穩(wěn)定性差，氣壓一般為0.7MPa，抓取力小(幾十牛力至一百牛力)。

3.按控制方式分。

(1)點(diǎn)位控制。適用于上下料、點(diǎn)焊、卸運(yùn)等作業(yè)。

(2)連續(xù)軌跡控制。采用這種控制方式的機(jī)器人，常用于焊接、噴漆和檢測(cè)等作業(yè)。

二、工業(yè)機(jī)器人的特性參數(shù)和技術(shù)要求

(一)特性參數(shù)

1.坐標(biāo)型式：直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、球坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等

2.運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)：一般少于 6 個(gè)

3.各自由度的動(dòng)作范圍

4.自由度的動(dòng)作速度

5.額定負(fù)載

6.精度

表5—3工業(yè)機(jī)器人的主要特性參數(shù)

項(xiàng)目名稱說明

坐標(biāo)形式常用的坐標(biāo)形式有直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、球坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等

運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)自由度數(shù)表示機(jī)器人動(dòng)作的靈活程度;機(jī)器人的自由度一般少于6個(gè)，也有多于6個(gè)的

各自由度的動(dòng)作范圍自由度的動(dòng)作范圍是指各關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍;各關(guān)節(jié)的基本動(dòng)作范

圍決定了機(jī)器人操作機(jī)工作空間的形狀和大小

各自由度的動(dòng)作速度各自由度的動(dòng)作速度是指各關(guān)節(jié)的極限速度

額定負(fù)載額定負(fù)載是指在規(guī)定性能范圍內(nèi)，在手腕機(jī)械接口處所能承受的最大負(fù)載允許值

精度精度主要包括位姿精度、位姿重復(fù)性、軌跡精度、軌跡重復(fù)性等，

(二)技術(shù)要求

1.外觀和結(jié)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人要求布局合理、操作方便、造型美觀、便于維修;無漏油、漏氣現(xiàn)象;潤滑冷卻情況良好;機(jī)構(gòu)動(dòng)動(dòng)應(yīng)靈活、平穩(wěn)、可靠。

2.電氣設(shè)備。動(dòng)力線與信號(hào)線盡可能分開遠(yuǎn)離，信號(hào)線應(yīng)采用屏蔽、雙絞等抗干擾技術(shù);在運(yùn)動(dòng)中突然停電后，恢復(fù)供電時(shí)不得自行接通; 非接地處的絕緣電阻不得小于5MΩ;電子元器件一般應(yīng)進(jìn)行老化處理;控制柜應(yīng)具有良好的通風(fēng)、散熱措施;電源電壓波動(dòng)允許±10%,頻率允許50±1HZ。

3.可靠性。采用平均無故障工作時(shí)間(MTBF)及可維修時(shí)間(MTTR)作為衡量可靠性的指標(biāo)。

4.安全性。安全性要求應(yīng)滿足《工業(yè)機(jī)器人安全規(guī)范》(GB11291-89)的規(guī)定。

三、工業(yè)機(jī)器人的編程方式

對(duì)于重復(fù)操作型機(jī)器人，所面對(duì)的作業(yè)任務(wù)比較簡單，一般采用示教編程方式編程。

對(duì)于動(dòng)作復(fù)雜，操作精度要求高的工業(yè)機(jī)器人(如裝機(jī)器人)，采用工業(yè)機(jī)器人語言編程方式編程。

2011年注冊(cè)資產(chǎn)評(píng)估師報(bào)考指南   2011年注冊(cè)資產(chǎn)評(píng)估師模擬試題

（責(zé)任編輯：中大編輯）

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