《工业机器人技术基础》3：工业机器人的分类.pptx

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1、工业机器人技术基础目 录1234项目三 ABB工业机器人的基本操作项目二 工业机器人的系统组成及技术参数项目一 工业机器人技术概述项目四 ABB工业机器人的I/O通信65项目六 ABB工业机器人程序编写项目五 ABB工业机器人的程序数据项目一 工业机器人技术概述任务二 工业机器人的发展现状及趋势任务四 工业机器人的典型应用任务一 初识工业机器人任务三 工业机器人的分类任务三 工业机器人的分类123根据机械结构分类 根据控制方式分类根据驱动方式分类任务三 工业机器人的分类 关于工业机器人的分类，目前国际上并没有一个统一的标准，通常可以按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等方式来进行划分。

2、在本书中将按照以下三种方法对机器人进行分类：01按机械结构分类02按控制方式分类03按驱动方式分类01 根据机械结构分类任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类 虽然机器人的结构差异很大，但所有机器人均能将一个部件移动到空间的某一点。机器人的主要运动轴一般有13个自由度，由结实耐用的关节（通常紧靠基座部位）构成。因而，根据机械结构可以将大部分工业机器人分为直角坐标（笛卡尔坐标）机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节坐标机器人，并联机器人和移动机器人。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（1 1）直角坐标（笛卡尔坐标）机器人）直角坐标（笛卡尔坐标）机器人 图1-22所示的直角

3、坐标机器人是一种最简单的结构，该类机器人是以直线运动轴为主，通过沿三个互相垂直的轴线的移动来实现机器人手部空间位置的改变，其动作空间为一长方体。该类机器人结构简单，定位精度高，空间轨迹易于求解，但其动作范围相对较小，设备的空间因数较低，实现相同的动作空间要求时，机体本身的体积较大。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图 图1-22 直角坐标机器人任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（2 2）柱面坐标机器人）柱面坐标机器人 柱面坐标机器人主要由旋转（）基座、垂直移动（z）轴和水平移动（r）轴构成，如图1-23所示，是通过一个转动和两个移动来实现位置的改变，其

4、动作空间呈圆柱形。该类机器人优点是结构简单、刚性好，缺点是在其动作范围内，必须有沿轴线前后方向的移动空间，空间利用率较低。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图 图1-23柱面坐标机器人任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（3 3）球面坐标系机器人）球面坐标系机器人 球面坐标机器人的空间位置分别由旋转（）、摆动（）和平移（r）3个自由度确定，如图1-24所示，动作空间形成球面的一部分，其机械手能够作前后伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。球面坐标机器人结构紧凑，所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多关节型机器人。任务三 工业机

5、器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图 图1-24球面坐标机器人任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（4 4）多关节坐标机器人）多关节坐标机器人 多关节坐标机器人由多个旋转和摆动机构組合而成。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对涂装、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。多关节坐标机器人的摆动方向主要有铅垂方向和水平方向两种，因此这类机器人又可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）垂直多关节机器人 图1-25所示的垂直多关节机器人模拟人类的手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴、带动小臂

6、旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等组成，手腕通常由23个自由度构成。其动作空间近似一个球体，所以也称为多关节球面机器人。其优点是可以自由的实现三维空间的各种姿势及生成各种复杂形状的轨迹。相对机器人的安装面积，其动作范围很宽。缺点是结构刚度较低，动作的绝对位置精度较低。目前工业界使用最多的垂直多关节工业机器人为串联关节型垂直6轴机器人。目前工业界使用最多的垂直多关节工业机器人为串联关节型垂直6轴机器人。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图 图1-25垂直多关节机器人任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（b）水平多关节机器人 如图1-26所示，水平多关节机

7、器人具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途选择24个，动作空间为一圆柱体。水平多关节机器人的优点是在垂直方向上的刚性好，能方便地实现二维平面上的动作，在装配作业中得到普遍的应用。目前工业界使用最多的水平多关节型机器人是平面多关节机器人，也称为SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人，如图1-28(b)所示。SCARA工业机器人精度高，动作范围较大，坐标计算简单，结构轻便，响应速度快，但负载较小。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图 图1-26 水平多关节机器人任务三 工业机器人的分类

8、1.根据机械结构分类（5 5）并联机器人并联机器人 并联机器人可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机器人。图1-27为一种六自由度并联机器人。并联机器人不易产生动态误差，无误差积累，精度较高。另外其结构紧凑稳定，输出轴大部分承受轴向力，机器刚性高，承载能力大。但是，并联机器人在位置求解上正解比较困难，而反解容易。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类图1-27 六自由度并联机器人任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类（6 6）移动机器人）移动机器人 如图1-28所示的移动机器人可沿某个方向或任意方向移动。根据移

9、动方式的不同，移动机器人可分为轮式机器人、履带式机器人和步行机器人，其中后者又有单足、双足、四足、六足和八足行走机器人之分。移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统，是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。任务三 工业机器人的分类1.根据机械结构分类图1-28 移动机器人02 根据控制方式分类任务三 工业

10、机器人的分类2.根据控制方式分类 从控制的角度来看，工业机器人可以分为点位控制机器人和连续轨迹控制机器人。（1 1）点位控制机器人）点位控制机器人 点位控制的机器人广泛用于执行将部件从某一位置移动到另一位置的操作。例如图1-29的码垛工业机器人就是点位伺服控制的机器人。任务三 工业机器人的分类2.根据控制方式分类图1-29 码垛工业机器人任务三 工业机器人的分类2.根据控制方式分类（2 2）连续轨迹控制机器人）连续轨迹控制机器人 许多应用要求机械手的作用半径大或能送重的负载物，特别是有的应用场合，需要沿空间一条复杂的轨迹运动，还可能要求手臂末端作高速运动。这种应用包括：喷漆、抛光、磨削、电弧焊

11、等，运动要求执行的任务十分复杂，因为轨迹是连续的，故称为连续轨迹（CP）机器人。图1-30所示的弧焊工业机器人属于连续轨迹伺服控制机器人。任务三 工业机器人的分类2.根据控制方式分类图1-30 连续轨迹控制工业机器人03 根据驱动方式分类任务三 工业机器人的分类3.根据驱动方式分类 工业机器人的驱动方式主要有气动驱动、液压驱动和电动驱动三种。（1 1）气动驱动式工业机器人）气动驱动式工业机器人 气动驱动是靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动，适用于中小负载、快速驱动、精度要求较低的有限点位控制的工业机器人，如冲压机器人，或用于点焊等较大型通用机器人的气动平衡中，或用于装备机器人的气动夹具。

12、图1-31为用于焊接的气动驱动式工业机器人。任务三 工业机器人的分类3.根据驱动方式分类 图1-31气动驱动式焊接工业机器人任务三 工业机器人的分类3.根据驱动方式分类 （2 2）液压驱动式工业机器人）液压驱动式工业机器人 液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能转变成机械能。液压驱动系统控制精度较高、可无极调速、反应灵敏、可实现连续轨迹控制、操作力大、功率体积比大，适合于大负载、低速驱动的工业机器人应用。但液压驱动系统对密封的要求较高，对温度有要求，此外要求的制作精度较高。图1-32所示的Nachi的SC700机器人与SC500机器人都属于液压驱动式工业机器人。任务三 工业机器人的分类3.根据驱动方式分类 图1-32 液压驱动式工业机器人任务三 工业机器人的分类3.根据驱动方式分类 （3 3）电动驱动式工业机器人）电动驱动式工业机器人 电动驱动是利用各种电动机产生力矩和力，即由电能产生动能，直接或间接地驱动机器人各关节动作。电动驱动方式控制精度高、能精确定位、反应灵敏并可实现连续轨迹控制，适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度、速度较高的机器人。图1-33所示的库卡KRAgilus系列机器人就属于电动驱动式工业机器人。任务三 工业机器人的分类3.根据驱动方式分类 图1-33 库卡KRAgilus系列电动驱动式工业机器人谢 谢 观 看！