工业机器人技术基础5.2工业机器人手腕-课件

•运动速度
运动速度影响工作效率，与所提取的重力和 位置精度有关。 •位置精度 机器人定位精度一般在±0.02-5mm范围。
a)圆柱坐标机器人 b)球坐标机器人
c)关节机器人
机器人的工作空间
5.2 工业机器人的机械结构
【上节主要内容回顾】
1、工业机器人是如何定义的？其基本组成包括哪几部分？ （1）工业机器人是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电
第五章 工业机器人
5.1 工业机器人概述
5.2 工业机器人的机械结构
5.3 工业机器人的编程技术 5.4 工业机器人半个世纪发展的回顾与展望
5.1 工业机器人概述
一、机器人的起源 起源于文学作品。
1、机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔· 卡佩克 使用并推荐给全世界。 2、然后由另一位作家在他的小说中给机器人下了“机器 人学三定律”： •机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸； •机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一 定律相矛盾； •机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第 一或第二定律相矛盾。
一体化装置，它可把任一物体或工具按空间位置的时变要求
进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。 （2）基本组成：机械系统、控制系统、驱动系统、智能系 统
工业机器人的手部结构
工业机器人的手部（末端执行器）是装在手腕上直接抓
握工件或执行作业的部件，它是安装在机器人手臂的前端， 具有模仿人手动作的能力。手部与手腕相连处一般可以拆卸 ，以适应不同的作业需要。 •夹持式：利用手爪的开闭来夹紧和抓取工件的，按其结构
工业机器人的分类--按驱动方式分类
•气压传动机器人 以压缩空气作为动力源，高速轻载
；
•液压传动机器人

作器的通用机械，它
能够通过自动化的动 作替代人类劳动。
机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具 或专用装置的，通过可编程序操作来执行各种 任务的，并具有编程能力的多功能机械手。
一、机器人的定义与特性
3)我国对机器人的定义
我国科学家对机器人的定义为：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 相似的智能能力，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。
二、机器人的历史与发展
1979年，Unimate公司又推出PUMA系列工业机器人，它是 一种全电动驱动，关节式结构，多CPU二级微处理器控制，采用 VAL专用语言，可配置视觉、触觉和力传感器的较为先进的机器人； 同年，日本山梨大学的牧野洋研制出了具有平面关节的SCARA型机 器人。1985年，发那科公司又推出了交流伺服驱动的工业机器人 产品。这一时期，各种装配机器人的产量增长较快，与机器人配套 使用的装置和视觉技术也在迅速发展。
二、机器人的历史与发展
《列子·汤问》记载，西周时期周穆王在位时，能工巧 匠偃师制造出一个逼真的机器人，它和人一样能歌善舞，这 是我国最早记载的具备机器人概念的文字资料。《墨经》记 载，春秋后期，木匠鲁班在机械方面也有所造诣，他曾制造 过一只木鸟，能在空中飞行“三日而不下”。
三国时，又出现了能替人搬东西的“机器人”。它是 由蜀汉丞相诸葛亮发明的，能替代人运输物资的机器—— “木牛流马”，也就是现代的步行机机器人。它在结构和功 能上相当于今天运输用的工业机器人。
学习要求
学习完本模块的内容后， 学生应能够了解机器人 的定义、历史，了解机 器人应用技术的现状与 发展趋势，掌握机器人 的部件、结构、特性； 能够分析机器人的组成 与工作原理；能够运用 上述所学讲述机器人应 用技术的内容，并强化 学好本门课程的决心。

4.1.2 工业机器人的基本技术参数
工业机器人的设计与大多数机器设计过程相同，在进行工业机器人选型设 计之前，首先要对工业机器人的作业目的、功能需求、作业空间和生产条 件等做出规划，然后由机器人技术参数可选择机器人机械结构和坐标形式， 这度、作业范围、最大工作速度和承载能力等。
目前，由于工业机器人具有重复精度高、可靠性好、适用性强等优点，已广泛应用于汽车、 机械、电子、物流等行业，如在自动化生产线上的垛码机器人、包装机器人、转线机器人 等；在汽车生产线上的焊接机器人等。
One
4.1
工业机器人整体方案
工业机器人是应用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机械装置，能 够自动执行工作指令，靠自身动力和控制能力来实现预期功能的装置。它 既可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的指令程序运行，现代智能工 业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则和纲领作业，达到智能处理 作业的水平。
4.1.2 工业机器人的基本技术参数
（2）精度
工业机器人精度往往指的是定位精度与重复定位精度两个精度指标。
➢定位精度是指机器人末端执行器的实际位置与目标位置之间的偏 差，它是由于受机器人的机械误差、控制算法与系统分辨率等参 数影响产生。
➢重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一 命令下，机器人连续重复运动若干次，每一次的运动目标位置分 布情况，是一个关于位姿精度的统计数据。
机器人。运动耦合性强，控制较复杂，但运动灵活性最好，自身占据空间
最小。多关节型机器人的臂部有多个转动关节。
α
θ4
θ5
θ3
θ6
φ θ
示意图
θ2 θ1
EDUBOT-PUMA 560
4.1.3工业机器人的分类

详解机器人手腕结构图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：【详解】机器人手腕结构图机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件,它的作用是调节或改变工件的方位, 因而它具有独立的自由度,以使机器人末端操作器适应复杂的动作要求。

工业机器人一般需要6个自由度才能使手部达到目标位置并处于期望的姿态。

为了使手部能处于空间任意方向, 要求腕部能实现对空间三个坐标轴x、y、z的转动，即具有翻转、俯仰和偏转三个自由度,如图2．3１所示。

通常也把手腕的翻转叫做Roｌl,用R表示;把手腕的俯仰叫做Pｉtch，用Ｐ表示; 把手腕的偏转叫Yaｗ,用Y表示。

图2.31 手腕的自由度(a）绕z轴转动; (b)绕y轴转动; (c) 绕ｘ轴转动；（d) 绕x、y、ｚ轴转动手腕的分类１．按自由度数目来分手腕按自由度数目来分, 可分为单自由度手腕、2自由度手腕和3自由度手腕。

(1）单自由度手腕,如图2.32所示。

图（ａ)是一种翻转(Rｏll)关节, 它把手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴形式。

这种R关节旋转角度大, 可达到3６0°以上。

图(b)、(c）是一种折曲（Benｄ)关节(简称B关节), 关节轴线与前后两个连接件的轴线相垂直。

这种B关节因为受到结构上的干涉, 旋转角度小,大大限制了方向角。

图(d)所示为移动关节。

图2.3２单自由度手腕（a) R手腕；(ｂ) B手腕;(c）Ｙ手腕；(d) T手腕(2) ２自由度手腕,如图2．3３所示。

２自由度手腕可以由一个R关节和一个B关节组成ＢR手腕（见图２.3３(a))，也可以由两个B关节组成BB手腕(见图2.33(b））。

但是,不能由两个Ｒ关节组成RR手腕，因为两个R共轴线,所以退化了一个自由度, 实际只构成了单自由度手腕,见图2.33(ｃ)。

图2.33 二自由度手腕(ａ) BR手腕; (b) ＢＢ手腕; (c) ＲＲ手腕(3)3自由度手腕，如图2.34所示。