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详解工业机器人的系统组成和主要技术参数

www.cechina.cn2018.10.21阅读 26856

  工业机器人12问
  这些问题你不一定都能回答清楚,深悉也能算成为半个“砖家”!

  1、工业机器人定义及特点?
  定义:机器人是一个在三维空间具有较多自由度的,并能实现诸多拟人动作和功能的
  机器:而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。
  特点:可编程、拟人化、通用性、机电一体化。
  2、工业机器人有哪几个子系统组成?各自的作用是什么?
  驱动系统: 使机器人运行起来的传动装置。
  机械结构系统: 由机身 手臂 末端操作器 三大件 组成的一个多自由度的机械系统。
  感受系统: 由内部传感器模块和外部传感器模块组成 获取内部和外部环境状态的信息。
  机器人-环境交互系统: 实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
  人-机交互系统: 是操作人员参与机器人控制与机器人进行联系的装置。
  控制系统: 根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。
  3、什么是机器人的自由度?机器人位置操作需要几个自由度?姿态操作需要几个自由度?为什么?
  自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不应包括手爪(末端操作器)的开合自由度,在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度,位置操作需要3个自由度(腰 肩 肘)姿态操作需要3个自由度(俯仰 偏航 侧滚)。但是工业机器人的自由度控制工程网版权所有,但是工业机器人的自由度是根据其用途而设计的可能小于6个自由度,也可能大于6个自由度。
  4、工业机器人的主要技术参数有哪些?
  答:自由度、重复定位精度、工作范围、最大工作速度、承载能力。
  5、机身和臂部的作用各是什么?在设计时应注意哪些问题?
  答:机身是支承臂部的部件,一般实现升降回转和俯仰等运动。
  机身设计时需要注意:
  1)要有足够的刚度和稳定性;
  2)运动要灵活,升降运动的导套长度不宜过短,避免发生卡死现象,一般要有导向装置;
  3)结构布置要合理臂部是支承腕部手部和工件的静动载荷的部件www.cechina.cn,尤其高速运动时将产生较大的惯性力,引起冲击,影响定位的准确性。
  设计臂部时要注意:
  1)刚度要求高 ;
  2)导向性好;
  3)重量轻 ;
  4)运动要平稳,定位精度要高。
  其它传动系统应尽量简短以提高传动精度和效率 ;各部件布置要合理CONTROL ENGINEERING China版权所有,操作维护要方便;特殊情况特殊考虑,在高温环境中应考虑热辐射的影响腐蚀性环境中应考虑防腐蚀问题。危险环境应考虑防暴问题。
  6、手腕上的自由度主要起什么作用?如果要求手部能处于空间任意方向则手腕应具有什么样的自由度?
  手腕上的自由度主要是实现手部所期望的姿态。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。
  7、手部的作用和特点
  机器人手部的作用:工业机器人的手部也叫末端操作器是用来握持工件或工具的部件
  特点: 
  1)手部是一个独立的部件;
  2)手部是工业机器人的末端操作器。不一定与人的手部结构相同。可以具有手指也可以不具有手指:可以有手爪也可以是专用工具;
  3)手部与手腕相连处可拆卸;
  4)手部的通用性比较差。
  8、按握持原理手部分为几类?包括哪些具体形式?
  按握持原理,手部分为两类 夹持类:包括内撑试 外夹试,平移外夹式,勾托式和弹簧式; 吸附类;磁吸式,气吸式。

  9、真空式吸盘根据工作原理可分为几类?分别简述其工作原理
  按工作原理分为:
  1)真空吸盘 利用真空泵抽出吸附头的空气而形成真空;
  2)喷吸式吸盘 利用伯努利效应产生负压 伯努利效应 流体速度加快时www.cechina.cn,物体与流体接触的界面上的压力会减少,反之压力会增加。借助压缩空气和真空发生器无需专用真空泵应用广泛;
  3)挤气负压式吸盘靠机械作用实现真空和释放真空 无需真空泵系统也不需要压缩空气气源经济方便但可靠性稍差。

  10、液压和气压传动在操作力传动性能和控制性能方面的区别
  1) 操作力 液压可得到很大的直线运动力和回转力抓取重量1000到8000N 气压可得到较小的直线运动力和回转力抓取重量小于300N。
  2)传动性能 液压压缩性小传动平稳无冲击基本上无传动滞后现象反映灵敏运动速度最高达2m/s 气压压缩空气粘度小管路损失小流速大可达较高速度但高速时平稳性差冲击较严重通常汽缸50到500mm/s。
  3) 控制性能 液压压力P流量Q均容易控制可无极调速通过调节PQ可较方便地控制输出功率达到较高的定位精度(-0.5到+0.5) 气压低速不易控制难准确定位一般不做伺服控制(国外胭脂出气压伺服机构可以实现任意定位 精度-2mm到+2mm)。
  11、伺服电机和步进电机的性能有何不同?
  1)控制精度不同(伺服电机控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证,伺服电机控制精度高于步进电机);
  2)低频特性不同(伺服电机运转非常平稳,即使低速时也不会出现振动现象,一般伺服电机低频性能好于步进电机);
  3)过载能力不同(步进电机不具备过载能力,伺服电机具有较强的过载能力);
  4)运行性能不同(步进电机的控制为开环控制,交流伺服驱动系统为闭环控制);
  5)速度响应性能不同(交流伺服系统加速度性能较好)。

  12、工业机器人最显著的特点有以下几个:
  (1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程www.cechina.cn,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
  (2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有电脑。此外,智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。
  (3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外,一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如,更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。
  (4)工业机器技术涉及的学科相当广泛,归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这些都是微电子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。因此,机器人技术的发展必将带动其他技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

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