工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制.pdf

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第二章工业机器人的机械结构和运动控制

章节目录

2.1工业机器人的系统组成

2.1.1操作机

2.1.2控制器

2.1.3示教器

2.2工业机器人的技术指标

学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习

2.3工业机器人的运动控制

2.3.1机器人运动学问题

2.3.2机器人的点位运动…

2.3.3机器人的位置控制

课前回顾

何为工业机器人？

工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？

工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。

学习目标

认知目标

*熟悉工业机器人的常见技术指标

*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能

*了解工业机器人的运动控制

能力目标

*能够正确识别工业机器人的基本组成

*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动

导入案例

国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈

众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、

美、韩等发达国家。虽然中国机器人产业经过30年的发展，形成了较为完善的

产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部

件严重依赖进口。整个机器人产业链主要分为上游核心零部件（主要是机器人三

大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”）、

中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内95%的企业都集中

在这个环节上）三个层面。

课堂认知

2.1工业机器人的系统组成

第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。对于第

二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及

软件实现。

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工业机器人系统组成

2.1.1操作机

操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执

行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。

关节型机器人操作机基本构造

机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作

装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。

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(1)机械臂

关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。实质上

是一个拟人手臂的空间开链式机构，一端固定在基座上，另一端可自由运动，由

关节-连杆结构所构成的机械臂大体可分为基座、腰部、臂部（大臂和小

臂）和手腕4部分。

1)基座基座是机器人的基础部分，起支撑作用。

2)腰部腰部是机器人手臂的支承部分。

3)手臂手臂是连接机身和手腕的部分，是执行结构中的主要运动部件，亦称主

轴，主

要用于改变手腕和末端执行器的空间位置。

4)手腕手腕是连接末端执行器和手臂的部分，亦称次轴，主要用于改变末端执行

器的空