工业机器人技术基础（微课版）课件 模块二工业机器人的结构.pptx

模块二工业机器人的结构

学习导读工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。工业机器人的结构参数对机器人起着非常重要的作用，反映了它可以胜任的工作、具有的最高操作性能等情况，是设计、应用机器人时必须考虑的问题。工业机器人结构主要包括执行机构、驱动系统、控制系统、传感系统等，执行机构是工业机器人的本体结构；驱动系统是将能源传送到执行机构的装置；控制系统是根据机器人的作业指令以及从传感器反馈回来的信号，支配执行机构去完成规定的运动和功能的结构；传感系统是一种包含多个传感器和处理单元的综合性系统，可以对环境信息进行感知、采集、处理和传输等多项任务。与计算机、网络技术类似，工业机器人的广泛应用正在日益改变人类的生产和生活方式，了解工业机器人的组成部分、结构以及技术参数就显得尤为重要。

知识目标?了解工业机器人的系统组成；?掌握工业机器人的机械结构。能力目标?熟练掌握工业机器人的组成部分及其作用；?能够掌握工业机器人执行机构的工作原理。素养目标?培养学生深入思考的能力；?在学习过程中提高学生的思维能力，使学生感受学习的快乐；?认识掌握工业机器人相关技能的重要性，提升学生的劳动精神和工匠精神。

思维导图

2.1.1执行机构工业机器人通常由执行机构、驱动系统、控制系统和传感系统4部分组成。执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体部分，通常由一系列连杆、关节或其他形式的运动副组成，也可以理解为工业机器人的机械结构部分。从功能的角度分析，工业机器人的执行机构由手部、腕部、臂部、腰部等组成，如图2-1所示。图2-1工业机器人的执行机构

2.1.2驱动系统工业机器人的驱动系统是向执行机构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。驱动器的驱动方式通常分为电力驱动、液压驱动、气动驱动以及把它们结合起来应用的综合驱动。常用的传动机构有谐波传动机构、螺旋传动机构、链传动机构、带传动机构以及各种齿轮传动机构等。

2.1.2驱动系统1.电力驱动电力驱动是指利用电动机产生的力或力矩直接或经过减速机构来驱动机器人，以获得所需的位置、速度和加速度。由于低惯量，大转矩，交、直流伺服电动机及其配套的伺服驱动器（交流变频器、直流脉冲宽度调制器）被广泛采用，且不需能量转换，使用方便，控制灵活，这类驱动系统在机器人中被大量选用。电力驱动系统的缺点是大多数电动机后面需安装精密的传动机构，直流有刷电动机不能直接用于防爆的环境中，成本也比气动驱动系统和液压驱动系统高。但因这类驱动系统优点比较突出，在机器人控制中比较常见。机器人的电力驱动如图2-2所示。图2-2机器人的电力驱动

2.1.2驱动系统2.液压驱动由于液压驱动系统需进行能量转换（电能转换成液压能），速度控制多数情况下采用节流调速，因此效率比电力驱动系统低。液压驱动系统的液体泄漏会对环境产生污染，工作噪声也较大。因这些弱点，近年来，在负荷为100?kg以下的机器人中液压驱动系统往往被电力驱动系统所取代。机器人的液压驱动如图2-3所示。图2-3机器人的液压驱动

2.1.2驱动系统3．气动驱动气动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，具有速度快、系统结构简单、维修方便、价格低等特点，适用于中、小负荷的机器人中。但因难以实现伺服控制，气动驱动系统多用于开环程序控制的机器人中，如上下料机器人和冲压机器人。机器人的气动驱动如图2-4所示。图2-4机器人的气动驱动

2.1.3控制系统工业机器人控制系统是自动化生产的神经中枢，由控制计算机、示教器、驱动系统（虽然从整个机器人的角度看它是独立的一环，但在控制系统中，驱动系统也被视为执行控制指令的部分，即接收控制信号并驱动执行机构运动）、传感系统（在工业机器人架构中单独列出，但在控制系统中，它被视作提供反馈信息的组件，帮助控制系统实时调整机器人的行为）及外围设备接口构成。控制计算机处理逻辑，示教盒用于编程与监控；驱动系统将信号转化为运动，感知系统监测状态与环境。控制系统通过软件系统协调，实现记忆、示教再现、路径规划等功能，确保机器人高效、准确地执行任务，与生产环境无缝对接。这一系统的核心作用在于精准控制与实时调整，支撑着现代制造业的自动化流程。工业机器人的控制原理如图2-5所示机器人控制器是机器人控制系统的核心，对机器人的性能起着决定性的影响，主要控制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。机器人的控制器主要包括两个部分，控制柜和示教器，其中控制柜包含多个PLC控制模块，用于控制机器人的运动；示教器则用于编程和发送控制命令给控制柜，以控制机