兵工安全技术
工业机器人安全分析
华北工学院专科学校赵志瑛
【摘要】本文讨论了工业机器人的不安全因素,工业机器人的防护装置,对工业机器人的安全分析以及操作人员安全教育对保证操作安全的重要性,最后讨论了工业机器人应用的未来展望。
【关键词】工业机器人安全安全分析
工业机器人(以下简称机器人)指为完成不
同的任务,通过不同的程序动作而设计用来移
动材料、工具或特殊装置的可编程的多功能操纵器,它是典型的机电一体化产品。目前,我国
已独立研制出6类10种工业机器人,其中喷
漆、点焊、搬运、装配、压铸等7种机器人达到国
际80年代中期水平,非接触式机器人性能系统达到目前国际先进水平。由于机器人的许多人
所共知的优点,它已应用于许多工业领域。在兵工企业中,工业机器人可以用于机械加工、冲
压、加料、装配等场合;在火化工生产中,还可用
排险机器人排除地雷或可疑爆炸物的险情。可
以说,工业机器人已越来越多地受到企业和人们的重视。虽然工业机器人在工业上的优点是
很多的,但安全工作者必须对其可能存在的危险性加以识别并提出预防的建议。
一、工业机器人的不安全因紊在工业机器人手册中米勒(Miler)指出,
机器人不能伤害人或在行动中使前来的人受
伤,简单地说,机器人不应伤害人。但是统计表
明,由于安装、操作和维护错误,确实发生过伤
害事故。
尽管机器人技术在不断进步,现有的机器
人还不能象人一样可以看、听或思考,结果发生
伤害事故。美国国家职业安全与卫生研究所(NIOS)年发表的有关机器人工作岗位维修指南中总结了1979年至1983年瑞典、日
本、美国发生的事故和未遂事故。瑞典报道至少
发生36次事故旧本有5起未公开的死亡事故;美国共发生20起事故或米遂事故,其中有
13起是在进行故障检查期间发生的。除这20
起事故外美国还至少发生2起死亡事故。
在上述案例中一个共同的因素是事故发生时,工人正处在机器人的工作包络线e(vnel叩e)范围内。机器人工业协会将工作包
络线定义为:机器人操作臂在所有方向动作所
1. 机器人具有的三大特征：拟人功能、可编程、通用性
2. 机器人三大定律：服务于人，自我保护，不危害人类
3. 工业机器人之父：英格伯格 Shakey 世界上第一台智能机器人
加藤一郎 仿机器人之父
4. 按机器人的应用领域分为：产业用机器人，极限作业机器人，服务型机器人
5. 操作臂：通常将机身，臂部，手腕和末端操作器（如手爪）称为~，它由一系列的连杆通过关节顺序相串联而成。关节决定两相邻的连杆副之间的连接关系，也称为运动副。机器人最常用的两种关节是移动关节和回转关节。
6. 五种坐标形式的机器人：直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球（极）坐标型机器人、关节坐标型机器人、SCARA型机器人
1-2.简述机器人的组成部分及其作用。
答：机器人是由机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成。
其中，机械系统由机身、肩部、手腕、末端操作器和行走机构组成；工业机器人的机械系统的作用相当于认得身体。
驱动系统可分为电气、液压、气压驱动系统以及它们结合起来应用的综合系统组合；该部分的作用相当于人的肌肉。
控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能；该部分的作用相当于人的大脑。 感知系统由内部传感器和外部传感器组成。其中，内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控制系统提供反馈信息；外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度、接触程度等，用于引导机器人，便于其识别物体并作出相应的处理。该部分的作用相当于人的五官。
7. 工业机器人系统分析：根据机器人的适用场合，明确机器人的目的和任务、分析机器人所在系统的工作环境，包括机器人与已有设备的兼容性、认真分析系统的工作要求，确定机器人的基本功能和方案、进行必要的调查研究，搜集国内外的有关技术资料，进行综合分析，找出可借鉴之处，了解设计过程中需要注意哪些问题。
精心整理
工业机器人实验指导书
SPC200智能伺服定位系统
SPC200能被独立操作或者与PLC/PC进行联机操作。在有限的范围内，它也能达到控制的功能。为达到这个目的，数字输入/输出的I/O模块与SPC200相连接，外部数字输入/输出也可以与轴或者汽缸相连接。
SPC200与PLC/PC相连接可以用数字输入/输出I/O模块，也可以用例如PROFIBUS-DP现场地址总线模块来完成。
对于一整套SPC200的设备来说，它一般由以下几部分构成：
1、 RACK机架
SPC200有多个模块，根据来完成的任务不同，来选择不同的模块，并且按照一定的排列顺序来组合安装到机架上。
2、 Controlpanel控制面板
控制面板直接插在SPC200上，所有的功能和动作都可以通过控制面板上的6个按钮，来选择菜单完成规定任务。
3、 Axisinterface轴的接口与反馈
它将空气动力轴与SPC200相连接，它得到测量系统的反馈值，并将反馈值送到SPC200中，SPC200做出计算来控制阀的开口大小。
4、 I/OfunctionmoduleI/O功能模块
提供2个可以直接连接传感器和执行机构的输入和输出。
5、 伺服执行机构
我们所使用的是气动轴。
本套系统具有非常强的灵活性，它集模块化、综合性和易扩充等特点于一身，它从简单的线路搭接，连接气动回路，到最后复杂的编程控制.目前我所用的这套系统的气动伺服位置系统是由动滑块、滑动导轨、滑动动力驱动器、位置测量系统、运行控制器和安全保护装置所组成。线性轴可以用电、气动及液压驱动。
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工业机器人实验指导书
张延恒 郭磊
北京邮电大学 机电工程实验教学中心
2007.9 1实验一 一种新型3PSS并联机构的运动轨迹规划与控制
1.1 机器人控制的理论基础
本文研制的3P-6SS并联机构实物如图1-1 所示，该机构由动（上平台）、静（下平台）
两个平台和三组导轨—滑块—支链组成, 每条支链含有两根平行等长的杆, 每组杆通过球铰
链连接滑块和上下平台。滑块在伺服电机—丝杠—螺母副驱动下沿导轨作水平运动, 进而使
动平台运动。
图3-1 3P-6SS并联机构仿真图 图3-2 3P-6SS并联机构的结构简图
图1-2为该3P-6SS并联机构的结构简图，在静平台上设定一个固定坐标系OXYZ，动
平台上设定一个动坐标系O’X’Y’Z’，如图1-2所示，两坐标系初始位置相互平行，静平台
上三条移动副轴线相交于中心O，两两夹角120度，方向设为ui，X轴与u1轴重合，滑块
上球铰链中心点在固定坐标系中坐标设为Ai，动平台上球铰链中心点在动坐标系中坐标设
为Bi并分布在半径为r的圆上，取Ai Ai+1的中点为Ci，BiBi+1的中点为Di且均匀分布在
圆上，，杆长均相等设为l，如图示AiBiBi+1Ai+1(i=1,3,5)构成平行四边行。
该机构是由11个构件(6个连杆，3个滑块，1个动平台，1个静平台，所以活动构件数
为10=n
)、6个球副(每个连杆分别与动平台及相应滑块组成球副，因此Ⅲ级副数为
63=p
)、3个移动副(滑块分别与静平台组成移动副，由此得Ⅴ级副数为35=p
)组成。6
个连杆(构件1～6)长度都为l，每个连杆都存在一个绕自身轴线转动的局部自由度，因此该
机构的局部自由度数6=k
。
则机构的自由度[2]为：
363112310665
1=−×−×−×=−−=∑
=kqpnF
（式1-1）
并联机器人机构运动学主要研究平台，连杆和静平台之间的互相运动关系。
已知并联机 2构动平台的空间位置和姿势，求连杆长度叫位置反解[3]。并联机构平台的空间位姿势设计
