第二章 机器人分类及结构,机器人基本结构 机器人分类 各类机器人的结构特点 机器人的腕部结构 机器人机构运行,一、机器人系统的基本结构,人,基座,传动机构,机械手机构,末端执行器,机械手总成,内部传感器,示教盒,焊接机器人的基本构成：,焊接机器人,执行机构：本体,控制系统,外围设备,驱动系统,控制柜、示教盒,2. 机器人分类：, 控制系统, 动作形态,3. 机器人结构形式及特点：, 机器人的运动自由度：,机器人结构属于空间结构，主要运动形式：移动、转动 机器人自由度：机器人机构能够独立运动（包括移动和转动）的关节（杆件）的数目。,6 自由度：3 个自由度：空间定位 3 个自由度：姿态控制,各种运动机构的表示符号,Motoman MA1400机器人的主要技术参数,抓重：表明机器人的负载能力 3 Kg 自由度：可控制的轴数 6 轴 重复定位精度：运动控制水平 0.08mm 运动速度：本体机构设计 220/s - 610/s （各轴） 运动范围：本体机构设计 最大工作半径 1434 mm 机器人本体重量 ：130Kg 驱动方式：交流伺服 AC Servo 定位方式：绝对编码器 ABS 存储容量：200,000 步 + 10,000 条指令, 机器人的动作形态和坐标系：,1）圆柱坐标型机器人： 运动范围：圆柱体 特点：占地面积小 活动范围大 结构紧凑 定位精度高 缺点：负载能力较差 用途：装配等,2）极坐标型机器人： 运动范围：球体 特点：占地面积小 活动范围大 动作较灵活 缺点：定位精度较低 用途：早期机器人 点焊、搬运,3）直角坐标型机器人： 运动范围：立方体 特点：结构简单 活动范围大 运动直观性强 缺点：占地面积大 定位精度较低 动作灵活性较差 用途：大型机器人,4）多关节型 机器人： 运动范围：近似于球体 特点：通用性强 动作灵活 活动范围大 缺点：运动直观性差 运动控制较复杂 用途：通用型,一般电弧焊工件的外形轮廓尺寸分布,单位：mm,水平面（长宽）：85-90% 1000mm 1000mm 垂直面（高）： 85% 500mm,二、机器人的腕部结构,焊接机器人的腕部动作：,焊接机器人的腕部与焊枪是刚性连接的 可视为一体式结构 由于焊接操作(特别是电弧焊)的特殊性，要求机器人腕部设计考虑以下三个方面： 1）焊枪姿态控制的灵活性 2）实现曲线焊缝的灵活性 3）实现焊枪摆动的灵活性,最初的 2 轴,现在的 3 轴,2. 机器人的腕部结构：,三、机器人的机构运行,定位与缓冲：,机器人运行的最基本要求： 运动平稳、重复定位精度高 以上要求主要涉及： 机器人机械结构设计、控制器（控制和驱动）设计,影响机器人运动稳定性： 惯性冲击力、定位方式、结构刚性、控制系统品质,1）惯性冲击力,F = W V/ t /g = Wdv/dt /g F：惯性冲击力 W：机器人运动构件总重量 V：运动速度变化量 t：冲击力作用时间 dv/dt F,2. 防振：,2）定位方式,定位方式决定了机构的运动/位置精度 接近开关：0.1 1 mm 机械挡板：0.01 0.1 mm 编码器：0.036（2500线，4分频）,振动问题影响运动精度（轨迹精度、定位精度） 机器人的振动：机械结构共振和速度冲击振动,END,3. 机械手概念图,S：Turning/Sweep L：Lower Arm U：Upper Arm R：Wrist Roll B：Bend/ Pitch T：Wrist Twist,本体,示教盒,控制柜,焊接机器人系统原理图,