企业学习模块（ABB） 1-1-2 工业机器人的组成与主要参数 T-01-O-A-工业机器人的组成与主要参数.docx

工业机器人的组成与主要参数 　 工业机器人的结构和分类 工业机器人依据机械结构和运动形态可以分为不同的类别。最常见的是如下几类：关节型工业机器人、平面关节型工业机器人、直角坐标型工业机器人和并联型工业机器人。下图为这几类机器人的轴运动结构、工作范围和外形示意图。 以常见六轴关节机器人为例，其机械结构如图所示，每个电机负责一个机械轴（机械臂）的转动，六个伺服电机直接通过谐波减速器或同步带轮等驱动六个关节轴的旋转。 注意观察一、二、三、四轴的结构，关节一至关节四的驱动电机为空心结构，空心轴结构的电机一般较大。采用空心轴电机的优点是：机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过，无论关节轴怎么旋转，管线不会随着旋转，即使旋转，管线由于布置在旋转轴线上，所以具有最小的旋转半径。此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局问题。 对于工业机器人的机械结构设计来说，管线布局是难点之一，怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线（六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电磁阀控制线、传感器线等），使其不受关节轴旋转的影响，是一个值得深入研究的问题。 工业机器人的系统组成 一个完整的工业机器人整体可分为三大部分六个系统。三大部分指的是用于实现各种动作的机械结构部分、用于感知内部和外部信息的传感部分和用于控制机器人动作的控制部分。六个系统分别为驱动系统、机械结构系统（执行系统）、机器人-环境交互系统、感受系统、人机交互系统和控制系统。 驱动系统 驱动系统包括动力装置和传动机构，用来使执行机构产生相应的动作。驱动方式包括电机驱动、液压驱动、气动驱动和其他驱动方式。根据需要也可由这些常见的方式组合而成，目前最常用的是电机驱动。 机械结构系统 机械机构系统指的就是机器人的机械部件本体，一般由机身、手臂、手腕和末端执行部件四大部件组成。有的机器人还有行走机构，大多数机器人的拥有3~6个运动自由度。 机器人的手部（末端执行器）是机器人完成任务作业的工具，是机器人最重要的执行机构。通常由抓取工件的各种手爪、取料器、专用工具的夹持器，包括专用工具如拧螺钉螺母机、喷枪、焊枪、切割头等。末端手部通常采用法兰连接这些执行机构。 机器人-环境交互系统 机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境设备相互联系的协调系统。工业机器人经常与外部设备连接集成为一个功能单元，如一台或多台加工机床组成加工制造单元，与货仓或传送带等集成为一个搬运存储单元等。机器人与这些设备之间的连接协调即为交互系统。 4、感受系统 感受系统由内部与外部传感器组成。其作用是获取机器人内部与外部的信息，并反馈给机器人控制系统。内部传感器用于检测各个关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控制提供信息，外部传感器用于检测机器人周围环境的变量，如距离、接触等情况，用于引导机器人合理的动作，如机器人视觉系统。 人机交互系统 人机交互系统是人参与机器人控制的操作装置，分别是指令给定装置和信息显示装置，一般是工业机器人的自带示教单元和上位机软件。如ABB机器人的FlexPendant示教器和上位机虚拟控制软件RobotStudio。 控制系统 控制系统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。根据控制原理，工业机器人的控制系统可以分为程序控制系统、自适应控制系统和人工智能控制系统，根据控制运动形式，工业机器人的控制系统可分为点位控制和连续轨迹控制。 工业机器人主要参数 工业机器人作为一类机电一体化产品设备，在选用的时候应该关注如下几个基本的设备参数： 自由度 自由度是工业机器人所具有的能够独立运动的坐标轴运动的数目，不包括末端执行器如手爪自身的开合自由度。在三维空间中描述一个物体的位置和姿态，需要6个自由度，在实际应用中，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，可能小于也可能大于6个自由度，另外，由于工业机器人系统中一个自由度的实现是通过一个驱动电机的运动来实现的，而电机的转动范围有可能不足360°，因此6自由度机器人并不意味着它在其工作范围内可以以任何姿态到达任意点。 自由度的多少在一定程度上描述了该工业机器人在空间运动中的灵活性。 常用的6自由度关节型工业机器人的各轴分配 精度 工业机器人的精度包括定位精度和重复定位精度。 定位精度至的是工业机器人末端到达指定位置的实际值与目标值之间的差异。重复定位精度指的是机器人末端重复到达同一目标位置，实际的到达值之间的分散程度来表示。 定位精度、重复定位精度示意图 这两个精度值是描述工业机器人运动准确性的参数。 工作范围 工作范围也称为工作空间，指的是机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也称为工作区域。一般指的是不安装任何末端执行器时机器人所能到达的区域空间。工作范围的大小和和形状对工业机器人十分重要，因为有可能在执行某