工业机器人技术基础56工业机器人的驱动装置气动驱动

机器人气动原理
机器人的气动原理是指利用气体流动和压力的力学原理来驱动机器人的运动。

气动原理基于流体力学的基本原理，主要涉及气体的流体动力学、静力学和动力学等方面的知识。

气动原理中的关键是气压。

在机器人的气动系统中，通过控制气压的变化来控制机器人的各项运动。

气压的变化会产生压力差，从而驱动动力元件实现机器人的各种运动。

机器人气动系统中常用的气体有空气、氮气等。

通过气缸和气管等装置，气体可以在机器人的各个部位进行输送和控制。

在气动系统中，气压的变化通过压缩气体或释放气体来实现。

气动原理的典型应用是机器人的运动控制。

通过改变气动系统中的气压，将气体传递到相应的气动执行器上，就能驱动机器人的关节或执行机构进行运动。

不同的气压变化方式可以实现机器人的不同运动模式，如旋转、摆动、伸缩等。

气动原理在机器人工程中具有广泛的应用。

它通过简单的气体流动和压力变化来实现机器人的复杂运动，具有机械传动和电动系统无法比拟的优势。

同时，气动系统具有响应速度快、力矩大、密封性好等特点，使得机器人可以应对复杂的工作环境和任务要求。

总而言之，机器人气动原理是一种基于气体流动和压力变化的力学原理，通过控制气压的变化来实现机器人的运动控制。

它
是机器人工程中重要的动力学原理，具有广泛应用和多样化的运动模式。

第五章机器人驱动系统5.2机器人气压驱动 5.3 机器人液压驱动【内容提要】本课主要学习机器人气压驱动系统，气源装置、气动控制元件、气动执行元件和辅助元件；液压驱动系统及其特性。

知识要点：✓气压驱动系统的组成✓气源装置、气动控制元件、气动执行元件和辅助元件的功能✓液压驱动系统的组成和作用重点：✓掌握气压驱动系统的组成和元件功能✓掌握液压驱动系统的作用难点：✓气压驱动和液压驱动的对比关键字：✓气压驱动、气动三大件、液压驱动【本课内容】5.2机器人气压驱动系统气压驱动系统是以压缩空气为工作介质进行能量和信号传递的技术.气压系统的工作原理是利用空压机把电动机或其他原动机输出的机槭能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。

由此可知，气压驱动系统和液压驱动系统类似，也是由四部分组成的，分别为气源装置、气动控制元件、气动执行元件和辅助元件。

5.2.1 气源装置气源装置是获得压缩空气的装置。

其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能。

气压驱动系统中的气源装置是为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气压传动系统的重要组咸部分。

由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后`才能供给控制元件和执行元件使用。

而用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。

1 压缩空气站的设备组成压缩空气站的设备一般包括产生压缩空气的空气压缩机和使气源洚化的辅助设备。

图5.16是压缩空气站设各组成及布置示意图。

在图中，空气压缩机用以产生压缩空气，一般由电动机带动。

其吸气口装有空气过滤器以减少进入空气压缩机的杂质量，后冷却器用以降温冷却压缩空气，使净化的水凝结出来.油水分离器用以分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等，贮气罐用以储存压缩空气，稳定压缩空气的压力并除去部分油分和水分。

简述工业机器人的组成及每部分的功能。

工业机器人主要由以下几个部分组成：
1. 机械结构：工业机器人的机械结构是实现机器人运动和操作的基础。

它包括臂架、关节、机械手、手爪等组件，可以具备多个自由度。

机械结构的主要功能是实现机器人的运动和操作。

2. 控制系统：工业机器人的控制系统是实现机器人工作的核心部分。

它包括控制器、编程设备、传感器等组件。

控制系统接收操作员或者计算机发出的指令，通过控制器对机械结构进行控制和操作。

同时，它还可以根据传感器的反馈信息，实现自适应和反馈控制。

3. 传感器系统：工业机器人的传感器系统主要用于获取周围环境的信息。

它可以包括接近传感器、视觉传感器、力传感器等。

传感器系统的主要功能是检测和感知周围环境的变化，为机器人的操作和决策提供数据支持。

4. 执行器：工业机器人的执行器是机械结构的驱动装置。

它可以包括电机、液压驱动器、气动驱动器等。

执行器的主要功能是将控制系统发出的信号转化为机械力或者运动，驱动机械结构进行工作和操作。

综上所述，工业机器人的组成部分主要包括机械结构、控制系统、传感器系统和执行器。

这些部分通过协同工作，实现机器人的运动、操作和感知能力，完成各种工业任务。

工业机器人的驱动系统分类及特点
液压驱动系统是利用液体的流动和液压元件的作用实现机器人的运动。

其特点是具有较大的推力和扭矩输出，适用于重型机械臂和需要高负载、
高速度运动的场景。

液压驱动系统的优点是工作平稳，噪音小，可靠性高，但其缺点是驱动精度相对较低，成本较高。

电动驱动系统是通过电动机驱动机器人的运动。

常用的电动机包括直
流电动机、交流电动机和步进电动机等。

电动驱动系统的特点是具有较高
的驱动精度和较好的响应性能，适用于需要高精度和灵活性的场景。

电动
驱动系统的优点是体积小，重量轻，能耗低，但其缺点是输出力较小，不
适用于高负载场景。

气动驱动系统是利用气体的压缩和释放来实现机器人的运动。

其特点
是具有快速动作和较大的力矩输出，适用于需要轻量化和快速运动的场景。

气动驱动系统的优点是成本低，可靠性高，但其缺点是运动精度较低，噪
音较大，能耗较高。

除了以上三种主要的驱动系统，还有一些其他新兴的驱动技术在工业
机器人中得到应用，如直线电动机驱动系统、磁悬浮驱动系统等。

这些驱
动技术具有更高的驱动精度和响应速度，能够实现更复杂的运动轨迹和操
作方式。

综上所述，不同的驱动系统适用于不同的工业机器人应用场景。

液压
驱动系统适用于重型和高负载机器人，电动驱动系统适用于需要高精度和
灵活性的场景，气动驱动系统适用于轻量化和快速运动的场景。

随着技术
的不断发展和创新，将有更多新型的驱动系统被应用于工业机器人中，进
一步提升其性能和应用范围。

简述工业机器人的驱动方式
工业机器人的驱动方式主要有以下几种：
1.电气驱动：利用各种电动机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节，以获得所需的位置、速度和加速度。

这种驱动方式具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低、驱动效率高等优点，应用最为广泛。

其中，交流伺服电机驱动具有大的转矩质量比和转矩体积比，没有直流打击的电刷和整流子，因而可靠性高，运行时几乎不需要维护，可用在防爆场合，因此在现代机器人中广泛应用。

2.液压驱动：利用液压泵将动力源的机械能转换为压力能，然后通过液压缸和液压马达将压力能转换为机械能，以驱动机器人关节。

3.气动驱动：利用气动泵将气体压力能转换为机械能，然后通过气缸和气马达将机械能转换为驱动力，以驱动机器人关节。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，请查阅专业书籍或咨询专业人士。

工业机器人技术与应用考试题+参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、V形滚珠导轨的优点是接触应力较小，刚性较大。

A、正确B、错误正确答案：B2、ABB机器人标准IO板是通过DeviceNet网络与机器人控制器进行通信的。

A、正确B、错误正确答案：A3、传感器的精度越高越好。

A、正确B、错误正确答案：B4、作用在活塞上的推力越大，活塞的运动速度越快。

A、正确B、错误正确答案：B5、伺服系统的性能不会影响到数控机床加工零件的表面粗糙度值。

A、正确B、错误正确答案：B6、二联件由开关阀和调压阀（减压阀）组成。

A、正确B、错误正确答案：B7、RR二自由度手腕实际只是构成单自由度功能。

A、正确B、错误正确答案：A8、金属膜位移传感器优点是无限分辨率，接触电阻小，耐热性好，耐热温度可达到90℃。

A、正确B、错误正确答案：B9、ABB 机器人新建的工具坐标，重量值为﹣1，必须修改为正值后才能调用例行程序测量工具重心。

A、正确B、错误正确答案：A10、在PWMT调制中，脉冲宽度越小，脉冲的间隔时间越大，输出的电压平均值就越小。

（）。

A、正确B、错误正确答案：B11、机器人的重定位运动是机器人绕着第六轴法兰盘上的工具TCP点做姿态调整。

A、正确B、错误正确答案：A12、进行控制柜保险丝熔断的故障处理，只要换上同样规格的保险丝即可。

A、正确B、错误正确答案：B13、光传感器是利用半导体的光电导效应。

A、正确B、错误正确答案：B14、关节位置数据的每一个元素数值是以弧度为单位的。

A、正确B、错误正确答案：A15、在同一个PROFIBUS-DP网络中，所有操作部件的节点地址必须不一致，通信波特率必须一致。

A、正确B、错误正确答案：A16、使用顺序控制继电器指令时，可以在SCR段内使用FOR、NEXT或END 指令。

A、正确B、错误正确答案：B17、设置数字量输入信号时，主要设置的参数包括信号名称，信号类型，信号所属板卡，信号地址。

2021年春工业机器人技术基础（A卷）一、填空题（每空1分，共23分）1.传感器主要由___、___和三个基本部分组成。

（答案：敏感元件、转化元件、基本转化电路）2.工业机器人内部传感器一般安装于机器人的（）上。

（答案：末端执行器）3•传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化Ay与输入信号变化Ax的比值称为___。

（答案：灵敏度）4.响应时间是传感器的指标。

（答案：动态特性）5.当工件滑动时，滚轮式滑觉传感器发出脉冲信号，脉冲信号的频率反映了滑移的_,脉冲信号的个数反映了滑移的___。

（答案：速度、距离）6.当导体在一个不均匀的磁场中运动或处子一个交变磁场中时，其内部便会产生感应电流,这种感应电流称为___。

（答案：电涡流）7.工业机器人控制系统的功能通常有___和___两种。

（答案：示教再现、运动控制）8.在两级计算机控制中，上位机担负___、___和___任务。

（答案：系统监控、作业管理、实时插补）9.根据作业任务的不同，工业机器人的运动控制方式可分为___和___。

（答案：点位控制、连续轨迹控制）10.在被动交互控制中，机器人末端执行器的轨迹被___修正。

（答案：相互作用力）11.工业机器人的编程方式可以分为___、___和___三种。

（答案：在线编程、离线编程、自主编程）12.工业机器人要实现特定的连贯动作，可以先将连贯动作拆分成机器人关键动作序列，称之为___。

（答案：动作节点）13. __________________________ 编程语言的效率取决于编程的___。

（答案：容易些）14. __________________________ 对于装有传感器的工业机器人所进行的最有用的运算是___计算。

（答案：解析几何）二、单项选择题（每题2分，共30分）15. __________________________ 工业机器人外部传感器不包括（）。

A.视觉传感器B.温度传感器C.加速度传感器（正确答案）D.声觉传感器16.工业机器人内部传感器不包括（）。

简述工业机器人传动系统的主要传动形式及主要区别
工业机器人传动系统的主要传动形式包括：电机驱动、气动驱动和液压驱动。

电机驱动：电机驱动是目前工业机器人最常用的一种传动形式，主要包括直流电机、交流电机和伺服电机等。

气动驱动：气动驱动是指利用压缩空气作为能源，通过气缸、阀门等气动元件来实现工业机器人的运动。

液压驱动：液压驱动是指利用液体作为能源，通过液压缸、液压阀等液压元件来实现工业机器人的运动。

主要区别：
电机驱动的传动系统具有精度高、稳定性好、响应速度快等优点，但需要电源支持，存在散热问题，且电机噪音较大。

气动驱动的传动系统系统具有简单、成本低、可靠性高等优点，但精度不高，输出力矩限制较大，且需准备压缩空气的供应系统。

液压驱动的传动系统具有输出力矩大、运动平稳、环境适应性强，但液压系统成本较高，需要做好油品维护，同时有液压泄漏的风险。

选择题1. C；2.B；3.A；4.A；5. A判断题1. √；2.×；3.√ ；4.×；5.√；6.√填空题1. 阿西摩夫；2. 日本；3. 通用；4. Motoman ；5. ABB 、库卡、发那科和安川电机。

简答题1. 工业机器人主要应用于汽车及汽车零部件制造业、电子电气行业、金属制品业（包括机械）、橡胶及塑料工业和食品工业等范畴。

2. 工业机器人技术发展趋势主要为：结构模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC 化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化等方面。

同时工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适应“敏捷制造” ，满足多样化、个性化的需要，并适应多变的非结构环境作业，向非制造领域进军。

选择题1. A ；2.B ；3.A判断题1. √；2. √；3. ╳；4. √；5. √；6. √；7. ╳；8. √；9. √；10. ╳；11. √；12.╳ 填空题1. 直角、3；2. 圆柱、2 、1 ；3.1 、2；4. 俯仰、回转；5. 关节、平行、共面。

简答题1. 根据工业机器人机械结构对应的运动链的拓扑结构，可以将机器人结构分为三类：串联、并联和混合结构。

串联机器人具有结构简单,成本低,控制简单,运动空间大等优点，有的已经具备快速、高精度和多功能化等特点。

并联结构承载能力强，与串联机构相比刚度大，结构稳定；运动负荷小;在位置求解上，并联机构正解困难，反解却非常容易。

但目前的并联机器人机构普遍存在工作空间小，结构尺寸偏大、传动环节过多，工作空间内可能存在奇异位形。

混联机构即有并联机构刚度好的优点，又有串联机构工作空间大的优点，能充分发挥串、并联机构各自的优点, 进一步扩大机器人的应用范围, 提高机器人的性能。

2. 从上到下，从左到右，依次是：直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人（R2P），球坐标型机器人（2RP），关节坐标型机器人，SCARA机器人。

工业机器人技术与应用习题+参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、变量VAR在程序执行过程中和停止时会保持当前值，一旦程序指针被移到主程序时，当前值丢失。

A、正确B、错误正确答案：A2、安川MA1400机器人包括机器人本体、DX100控制柜、示教器组成。

A、正确B、错误正确答案：A3、视觉检测系统的特点之一是适合在安全风险高、人机工程恶劣和环境差区域工作。

A、正确B、错误正确答案：A4、机器人与外部设备联动时，机器人输入 IO 板只配置了 PNP 型，因此外部设备只能通过输出低电平才能向机器人传递信号。

A、正确B、错误正确答案：B5、计算机视觉学科中绝大多数问题为病态问题，既难以求解或解不唯一。

A、正确B、错误正确答案：A6、断路器机械特性试验主要检测断路器的合闸时间、分闸时间、合闸同期性等技术参数。

A、正确B、错误正确答案：A7、谐波减速机是工业机器人的核心零部件，其精度、耐久性等性能水平直接决定机器人整机的性能。

A、正确B、错误正确答案：A8、电阻应变片压力传感器，金属电阻应变片，当长度增大时，电阻减小。

（）。

A、正确B、错误正确答案：B9、机器人的手部也称末端执行器，它是装在机器人的腕部上，直接抓握工作或执行作业的部件。

A、正确B、错误正确答案：A10、电阻两端的交流电压与流过电阻的电流相位相同，在电阻一定时，电流与电压成正比。

( )。

A、正确B、错误正确答案：B11、图像二值化处理便是将图像中感兴趣的部分置 1，背景部分置 2 。

A、正确B、错误正确答案：B12、在ABB机器人中，用户自定义坐标系有两个：工具坐标系和工件坐标系。

A、正确B、错误正确答案：A13、在移动模块上，电缆可以与气管混扎在一起。

A、正确B、错误正确答案：A14、寻址方式是指获得操作数的方式，STEP7有4种寻址方式：立即寻址、直接寻址、存储器间接寻址和寄存器间接寻址。

A、正确B、错误正确答案：A15、非接触式温度传感器无需与被测量介质接触。