任务2工业机器人机械结构地认知

工业机器人组成结构一、引言工业机器人是一种用于自动化生产的机器人，具有广泛的应用领域。

工业机器人的组成结构是保证其正常运行和执行任务的关键要素。

本文将介绍工业机器人的组成结构及其功能。

二、机械结构1. 机械臂：机械臂是工业机器人最重要的组成部分，通常由多个关节连接而成。

每个关节通过电机或液压系统驱动，使机械臂具备灵活的运动能力。

机械臂的材料通常采用高强度合金或碳纤维复合材料，以保证其刚度和轻量化。

2. 夹具：夹具是机械臂末端的装置，用于抓取、固定和操作物体。

夹具的设计要根据不同的工业应用需求进行定制，可以是机械手爪、吸盘或其他形式的装置。

夹具通常由金属材料制成，具备高强度和耐磨损的特性。

三、控制系统1. 控制器：控制器是工业机器人的大脑，负责接收指令并控制机器人的运动。

控制器通常由多个微处理器组成，具备强大的计算和控制能力。

它可以通过编程语言或图形化界面进行编程，以实现不同的任务和运动轨迹。

2. 传感器：传感器是控制系统中不可或缺的部分，用于感知和获取环境信息。

常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。

这些传感器可以帮助机器人检测物体的位置、形状、质量等参数，从而实现精准的操作和控制。

四、动力系统1. 电动驱动：工业机器人通常使用电动驱动系统，包括伺服电机、步进电机或直流电机。

电动驱动系统能够提供高效、精确的动力输出，满足机器人各个关节的运动需求。

2. 液压驱动：在某些特殊场合，工业机器人也采用液压驱动系统。

液压驱动系统具有较高的承载能力和刚性，适用于需要大力矩和高速度的工作任务。

五、通信与安全系统1. 通信系统：工业机器人通常需要与其他设备或计算机进行通信，以实现协同工作或数据传输。

通信系统可以采用有线或无线方式，如以太网、CAN总线等。

2. 安全系统：工业机器人的安全性是至关重要的，为了保护工作人员和设备的安全，通常会配备安全系统。

安全系统包括安全传感器、急停按钮、防撞装置等，能够及时监测和响应危险情况，确保工业机器人的安全运行。

工业机器人结构原理工业机器人是一种可以执行特定任务的智能机械设备。

它们通常由多个主要部分组成，包括机械结构、控制系统、执行器和传感器。

机械结构是工业机器人的重要组成部分，它为机器人提供了身体支持和运动能力。

通常，机械结构由连杆、关节和框架等元件组成。

连杆用于连接不同的关节，使机器人能够执行复杂的动作。

关节是机器人的可动连接点，允许机械结构在不同的方向上旋转或运动。

框架则起到支撑作用，保证机械结构的稳定性和可靠性。

控制系统是控制工业机器人动作和功能的核心。

它通常由硬件和软件两部分组成。

硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口和电源等。

中央处理器是控制系统的主要组成部分，它接收和处理来自传感器的输入信号，并发送指令给执行器。

存储器用于存储程序和数据，以及记录机器人的状态信息。

输入输出接口用于与外部设备进行通信，例如与计算机或其他机器人进行数据交换。

电源则提供所需的能量给控制系统。

执行器是机器人的执行部件，它们负责将控制系统发送的指令转化为动态的机械运动。

常见的执行器包括电动机、液压缸和气动缸等。

电动机是最常用的执行器，它通过电能转变为机械能，驱动机械结构实现各种动作。

液压缸和气动缸则利用液体和气体的压力来实现运动控制，适用于一些需要大力矩或冲击力的操作。

传感器是机器人的感知装置，它们用于获取外部环境的信息，并将信息传递给控制系统。

常见的传感器包括光电传感器、压力传感器、温度传感器和力传感器等。

光电传感器用于检测物体的位置和距离，压力传感器用于测量力的大小，温度传感器用于监测环境的温度变化，力传感器则可测量机器人施加的力。

综上所述，工业机器人的结构原理包括机械结构、控制系统、执行器和传感器等多个方面。

这些部分相互配合，使机器人能够进行复杂的动作和任务执行。

《工业机器人认知》课程标准一、课程基本信息课程名称：《工业机器人认知》课程学时：112开课时段：第一学年（第1学期）适用专业：适用六年制预备技师工业机器人应用与维护专业授课对象：工业机器人应用与维护专业学生二、制订课程标准的依据本标准依据工业机器人应用与维护专业人才培门养方案中的人才培养规格要求和对《工业机器人认知》课程教学目标要求，对接工业机器人应用与维护专业的职业岗位群职业能力和相关技能标准而制订。

用于指导《工业机器人认知》课程建设与课程教学。

三、课程性质与任务《工业机器人认知》是工业机器人应用与维护专业的专业基础（或者专业核心、专业方向）课程，是工业机器人装调维护等人员必备的知识。

通过本课程的学习，使学生了解工业机器人的基本慨况，熟悉工业机器人的机械结构、传感器应用、控制系统原理，了解如何进行示教编程和设备的管理与维护，培养学生在工业机器人技术方面分析与解决问题的能力，提升学生机器人学习兴趣，为后续课程学习奠定基础。

四、本课程与其它课程的关系五、课程目标与要求通过本课程的学习和训练，使学生具备以下知识-能力-素质：（一）知识目标1.了解工业机器人的历史与发展、分类与应用，理解工业机器人坐标及坐标系2.了解工业机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等3.理解工业机器人运动学、动力学的基本概念，了解工业机器人的位姿分析和运动分析方法，了解工业机器人轨迹规划的基本概念和特点4.了解工业机器人的视觉、触觉、位置及位移等环境感觉技术原理5.了解工业机器人控制系统的主要功能，理解其控制方式，了解相关工业机器人编程语言6.了解工业机器人工作站及生产线的基本组成和特点7.了解工业机器人的自动线管理、维护保养技术8.了解EV3机器人系统组成，掌握EV3机器模块的用法9.掌握EV3核心机器人模块的用法，学会独立设计EV3机器人10.通过EV3机器人，掌握最基本的编程知识，学会程序流程图的绘制方法。

工业机器人的基本结构工业机器人是一种用于自动化生产的机器人系统，它具有复杂的结构和多样的功能。

下面将介绍工业机器人的基本结构。

工业机器人主要由机械结构、传感器、控制系统和执行器四个主要部分组成。

一、机械结构工业机器人的机械结构是机器人的骨架，它决定了机器人的外形和运动能力。

机械结构包括机器人的机身、关节、连杆、末端执行器等部分。

1. 机身：机身是机器人的主体部分，承载着各个关节和执行器。

一般采用铝合金、钢材或碳纤维等材料制作，具有较强的刚性和轻量化特性。

2. 关节：关节是连接机身和连杆的部分，用于实现机器人的运动。

根据运动方式的不同，关节可以分为旋转关节和直线关节。

旋转关节可以使机器人在水平方向上旋转，而直线关节可以使机器人在垂直方向上进行上下运动。

3. 连杆：连杆是连接关节和末端执行器的部分，它们通过关节的旋转和直线运动，使机器人能够完成各种复杂的任务。

连杆一般采用铝合金或钢材制作，具有一定的刚性和强度。

4. 末端执行器：末端执行器是机器人的“手”，用于实现机器人的具体操作。

常见的末端执行器包括夹爪、焊枪、刀具等，不同的末端执行器适用于不同的工作任务。

二、传感器传感器是工业机器人的感知器官，用于获取周围环境的信息，帮助机器人做出相应的动作。

常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、位置传感器等。

1. 视觉传感器：视觉传感器可以通过拍摄和分析图像，实现对物体的识别、定位和测量。

它可以帮助机器人在不同的工作环境中准确定位和操作物体。

2. 力传感器：力传感器可以测量机器人施加在物体上的力和力矩，帮助机器人控制力的大小和方向，实现精确的操作和装配。

3. 位置传感器：位置传感器可以测量机器人各个关节的位置和姿态，提供给控制系统进行运动控制。

常见的位置传感器有编码器、陀螺仪等。

三、控制系统控制系统是工业机器人的大脑，负责对机器人进行运动控制和任务规划。

它由硬件和软件两部分组成。

1. 硬件：硬件部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等。

工业机器人组成结构工业机器人是一种用于自动化生产的机器，它能够完成人类在生产线上的工作任务。

工业机器人的组成结构是多样的，下面将从机械结构、电气控制和软件系统三个方面来介绍工业机器人的组成结构。

一、机械结构工业机器人的机械结构是支持其运动和操作的基础。

通常，它由底座、臂架、关节、末端执行器等部分组成。

1. 底座：底座是机器人的基础，通常由铸铁或钢板制成，具有足够的强度和稳定性。

底座上通常安装有电机和减速器，用于提供机器人的旋转运动。

2. 臂架：臂架是机器人的主体结构，通常由铝合金或碳纤维等材料制成，具有轻量化和高强度的特点。

臂架上的关节连接着各个运动部件，使机器人能够进行多轴运动。

3. 关节：关节是机器人的运动部件，通常由电动机、减速器和编码器等组成。

关节能够提供机器人的转动和抬升等运动，使机器人能够灵活地完成各种工作任务。

4. 末端执行器：末端执行器是机器人的工作部件，通常根据需要选择不同的执行器，如夹爪、吸盘、焊枪等。

末端执行器能够完成机器人的具体操作任务，如抓取、装配、焊接等。

二、电气控制电气控制是机器人的神经系统，负责控制机器人的运动和操作。

它由电机驱动系统、传感器系统和控制器等组成。

1. 电机驱动系统：电机驱动系统是机器人的动力源，通常由伺服电机和伺服驱动器等组成。

电机驱动系统能够提供机器人的运动能力，使机器人能够精确地控制运动轨迹和速度。

2. 传感器系统：传感器系统能够感知机器人周围的环境和工件信息，通常包括视觉传感器、力传感器、接近开关等。

传感器系统能够为机器人提供反馈信号，使机器人能够根据实际情况进行调整和控制。

3. 控制器：控制器是机器人的大脑，负责整个系统的协调和控制。

控制器通常由工控机或嵌入式控制器组成，可以通过编程来实现机器人的自动化控制和任务规划。

三、软件系统软件系统是机器人的智能核心，负责实现机器人的智能化和自主性。

它由操作系统、控制算法和应用软件等组成。

1. 操作系统：操作系统是机器人的基础软件平台，通常采用实时操作系统（RTOS），如VxWorks、RobotWare等。

项目1 工业机器人的认知思考与练习1.简答题1.各国科学家是如何定义机器人的？答：国际标准化组织：机器人是一种仿生的、具有自动控制能力的、可重复编程的多功能、多自由度的操作机械；美国机器人协会：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务的，并具有编程能力的多功能操作机；日本机器人协会：机器人是一种带有存储器和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动；我国科学家：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。

2.机器人四大家分别是哪些机器人公司？答：ABB、KUKA、FAUNC和安川被称为机器人四大家。

3.我国工业机器人的主流品牌有哪些？你还了解哪些工业机器人制造企业？答：我国工业机器人的主流品牌主要以沈阳新松、南京埃斯顿、安徽埃夫特和广州数控等机器人制造企业为代表。

4.机器人系统有哪几部分组成？分别有何作用？答：机器人系统通常由三部分和六个子系统构成。

三部分包括机械部分、传感部分和控制部分，六个子系统包括机械系统、驱动系统、控制系统、感知系统、机器人—环境交互系统和人机交互系统。

机械部分由驱动系统和机械系统组成，该部分多为机器人的本体。

控制部分由人机交互系统和控制系统组成，该部分多为机器人的控制器。

传感部分由感知系统和机器人—环境交互系统组成，该部分将机器人本体的运动状态以及外部信号传输到机器人控制器，从而正确驱动机器人本体运动。

机械系统是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体，形成开环运动学链系。

连杆类似于人类的小臂、大臂等；关节通常分为转动关节和移动关节，转动关节允许连杆之间发生旋转运动，而移动关节仅允许连杆做直线运动。

由关节—连杆机构所构成的机械结构一般有3个主要部件：臂、腕和手，它们可在规定范围内运动。

驱动系统是使各种机械部件产生运动的装置。

工业机器人实验报告工业机器人初识工业机器人是现代制造业中的重要装备，具备高效、精准、可靠的作业能力。

工业机器人的应用范围广泛，可以用于自动化生产线上的装配、焊接、喷涂等工作。

本文将介绍工业机器人的基本概念、结构和工作原理，并通过实验来验证其作业能力。

一、工业机器人基本概念工业机器人是指具备多轴自动操作功能的用于进行工业生产活动的机器。

它通过精确的定位和操作，可以完成各种复杂的生产任务。

工业机器人的灵活性和高度自动化的特点使其成为生产效率提升的重要手段。

二、工业机器人的结构和组成部分工业机器人通常由机械结构、传动系统、控制系统、传感器以及执行器等组成。

机械结构包括机械臂和末端执行器，传动系统负责传递动力，控制系统用于控制机器人的运动，传感器用于感知环境，并根据环境变化作出相应的调整。

三、工业机器人的工作原理工业机器人的工作原理是基于运动学和动力学原理的。

通过对机器人的运动轨迹和力矩的精确控制，实现对工件的装配、加工等操作。

工业机器人一般采用伺服电机驱动，通过控制电机转动角度和速度来实现机械臂的精确定位。

四、实验设备与步骤本次实验使用了一台六轴工业机器人，用于进行物体抓取和放置的操作。

实验设备包括工业机器人、物体抓取器、控制系统以及示教器。

具体操作步骤如下：1. 设置机器人的起始位置和工作空间范围。

2. 使用示教器对机器人进行示教，确定物体抓取和放置的路径。

3. 预先设定机器人的工作参数，包括速度、力矩等。

4. 运行程序，进行物体抓取和放置的操作。

5. 对实验结果进行记录和分析。

五、实验结果与分析通过实验，我们成功地实现了工业机器人对物体的抓取和放置操作。

机器人能够准确地根据预设的路径进行动作，并完成任务。

同时，我们也注意到，在不适当的参数设定和程序编写下，机器人的操作也可能出现错误。

这提示我们在实际应用中要合理设置机器人的工作参数，并进行充分的测试和调试。

六、实验总结本次实验通过对工业机器人的操作实践，使我们初步了解了工业机器人的基本概念、结构和工作原理。

机电设备概论教学设计工业机器人（如图2-2-1所示）是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，技术附加值很高，应用范围很广，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

图2-2-1工业机器人一、工业机器人的定义1987年，ISO对工业机器人进行的定义是:“工业机器人是一种具有自动操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机”。

我国国家标准GB/112643-90将工业机器人定义为“是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机，能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。

二、工业机器人的基本术语1. 关节：关节（joint）即运动副，是允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构，是两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接，如图2-2-2所示。

A、B两部件可以做互动连接，如图2-2-2所示。

A、B两部件可以做互动链接。

图2-2-2 不同坐标结构的机器人关节2.连杆：连杆（link）指机器人手臂上被相邻两关节分开的部分，是保持各关节间固定关系的刚体，是机械连杆机构中，两端分别与主动和从动构件铰接，以传递运动和力的杆件。

如图2-2-3所示为焊接机器人的连杆。

图2-2-3焊接机器人的连杆3.刚度：刚度（stiffness）是机器人机身或臂部在外力作用下抵抗变形的能力。

它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）之比来度量的。

4. 自由度：自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。

机器人的自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，其中不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。

机器人的自由度反映机器人动作灵活的尺度，一般以轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。

5. 工作空间：工作空间又称工作范围、工作区域，是设备所能活动的所有空间区域。

机器人的工作空间是指机器人手臂末端或手腕中心（手臂或手部安装点）所能到达的所有点的集合，不包括手部本身所能达到的区域。

第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录工业机器人的系统组成操作机控制器示教器工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习工业机器人的运动控制机器人运动学问题机器人的点位运动…机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人？工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。

学习目标认知目标*熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能*了解工业机器人的运动控制能力目标*能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。

虽然中国机器人产业经过 30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。

整个机器人产业链主要分为上游核心零部件（主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”）、中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。

课堂认知工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。

对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。

工业机器人系统组成操作机操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。

它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。

关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。

(1) 机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。

实质上是一个拟人手臂的空间开链式机构，一端固定在基座上，另一端可自由运动，由关节 - 连杆结构所构成的机械臂大体可分为基座、腰部、臂部（大臂和小臂）和手腕 4 部分。

工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制一、机器人的机械结构1. 机器人的基本构造•机器人的基本构造包括：臂部、手部和控制系统•臂部是机器人的主体，由一系列连接的杆件和关节构成，可用于控制机器人的姿态和位置•手部包含各种工具和夹具，可以用于各种生产和制造任务•控制系统包括计算机、传感器和执行器，用于控制机器人的运动和操作任务2. 关节类型•机器人的关节可分为旋转关节和平移关节•旋转关节可以使机器人沿着轴旋转，常用于拾取和放置物品的任务•平移关节可以使机器人沿着轴移动，常用于加工任务3. 机械臂•机械臂是机器人的核心部分，通常由6个旋转关节组成•机械臂的材料通常是铝合金或碳纤维，以保证强度和轻量化•机械臂的末端装有工具或夹具，以进行各种操作任务二、机器人的运动控制1. 运动规划•运动规划是制造机器人进行操作任务的一个重要部分•运动规划可以精确计算机器人的轨迹和姿态，以达到完成任务的目的•运动规划分为离线运动规划和在线运动规划2. 控制系统•控制系统是用于控制机器人运动的核心部分•控制系统包括控制器、传感器和执行器•控制器负责计算机器人的位置和姿态，并控制执行器完成任务•传感器用于检测机器人周围环境的变化•执行器通常使用电机或液压驱动系统，以驱动机械臂进行运动和操作任务3. 轨迹控制•轨迹控制是控制机器人运动的一个重要部分•轨迹控制可以实现精确控制机械臂的速度、加速度和位置•轨迹控制可以通过控制硬件和软件实现三、工业机器人的应用1. 应用领域•工业机器人广泛应用于自动化生产线、汽车制造、电子产品制造等领域•工业机器人可以减少劳动力成本，提高生产效率，降低事故率•工业机器人的应用范围不断扩大，也在人类生产中扮演越来越重要的角色2. 应用案例•工业机器人在汽车制造中的应用，可以实现大规模生产，提高生产效率•工业机器人在电子产品制造中的应用，可以提高制造质量、提高生产效率，并减少原料浪费•工业机器人也在生物医药和军事领域得到应用，如手术机器人和无人机等四、小结本文较为详细地介绍了工业机器人的机械结构和运动控制，以及应用领域和案例。