1、第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计16.4 工业机器人工业机器人6.4.1 工业机器人概况工业机器人是一种可编程的智能型自动化设备，是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统。机器人是从初级到高级逐步完善起来的，它的发展过程可以分为三代。第一代机器人是目前工业中大量使用的示教再现型机器人，它主要由夹持器、手臂、驱动器和控制器组成。第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计2第二代机器人是带感觉的机器人，它具有一些对外部信息进行反馈的能力，诸如力觉、触
2、觉、视觉等。6.4.2工业机器人的结构工业机器人一般由主构架（手臂）、手腕、驱动系统、测量系统、控制器及传感器等组成。图6-16是工业机器人的典型结构。第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计3图6-16 工业机器人的典型结构第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计4工业机器人的运动由主构架和手腕完成。主构架具有三个自由度，其运动由两种基本运动组成，即沿着坐标轴的直线移动和绕坐标轴的回转运动。不同运动的组合形成各种类型的机器人，如图6-17所示。;图6-17所示的
3、工业机器人的基本结构形式有：直角坐标型（图6-17(a)中有三个直线坐标轴）；圆柱坐标型（图6-17(b)中有两个直线坐标轴和一个回转轴）；球坐标型（图6-17(c)中有一个直线坐标轴和两个回转轴）；关节型（图6-17(d)中有三个回转轴关节，图6-17(e)中有三个平面运动关节）。第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计5图6-17工业机器人的基本结构形式(a）直角坐标型；(b）圆柱坐标型；(c）球坐标型；(d）多关节型；(e）平面关节型第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机
4、电一体化系统设计6图6-17工业机器人的基本结构形式(a）直角坐标型；(b）圆柱坐标型；(c）球坐标型；(d）多关节型；(e）平面关节型第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计7图6-17工业机器人的基本结构形式(a）直角坐标型；(b）圆柱坐标型；(c）球坐标型；(d）多关节型；(e）平面关节型第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计8图6-17工业机器人的基本结构形式(a）直角坐标型；(b）圆柱坐标型；(c）球坐标型；(d）多关节型；(e）平面关节型第第6 6章
5、机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计9图6-17工业机器人的基本结构形式(a）直角坐标型；(b）圆柱坐标型；(c）球坐标型；(d）多关节型；(e）平面关节型第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计106.4.3工业机器人的应用目前，工业机器人主要应用于汽车制造、机械制造、电子器件、集成电路、塑料加工等较大规模生产企业。下面介绍几种机器人的典型应用。1.汽车制造领域图6-19是一个焊接机器人系统的示意图。焊接机器人还分成采用点位控制的点焊机器人和采用轨迹控制的焊接机器人两种
6、。第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计11图6-18 喷漆工业机器人系统示意图第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计12图6-19 焊接工业机器人系统示意图第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计132.机械制造领域机械制造企业的柔性制造系统采用搬运机器人搬运物料、工件和工具，装配机器人完成设备的零件装配，测量机器人进行在线或离线测量。图6-20所示是两台机器人用于自动装配的情况，主机器人是一
7、台具有三个自由度且带有触觉传感器的直角坐标机器人，它抓取第1号(No.1)零件，并完成装配动作；辅助机器人仅有一个回转自由度，它抓取第2号(No.2)零件，第1号和第2号零件装配完成后，再由主机械手完成与第3号(No.3)零件的装配工作。第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计14图6-20 机器人用于零件装配第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计15图6-21所示是一教学型FMS，由一台CNC车床、一台CNC铣床、工件传送带、料仓、两台关节型机器人和控制计算机
8、组成。两台机器人在FMS中服务，一台机器人服务于加工设备和传送带之间，为车床和铣床装卸工件；另一台位于传送带和料仓之间，负责上、下料。第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计16图6-21 机器人上、下料第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计173.其它领域机器人在其它领域的应用也非常广泛，如工业机器人可以取代人去完成一些危险环境中的作业(如放射线、火灾、海洋、宇宙等)。例如，2004年1月4日，美国“勇气”号火星探测机器人实现了人类登陆火星的梦想，图6-22为“勇气”号的图片。第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计18图6-22 “勇气”号火星探测器第第6 6章机电一体化系统设计及应用实例章机电一体化系统设计及应用实例机电一体化系统设计机电一体化系统设计19作业：P291（6-1,6-2,6-3）
