工业机器人的发展历史及操作机设计,工业机器人组成部分

工业机器人的操作机设计

一、工业机器人及其操作机

由于机器人一词带有“人”字,再加上科幻小说和影视作品的宣传,人们往往把机器人想象成为外貌象人的机电装置。但事实并非如此。机器人,特别是工业机器人,与人的外貌毫无相象之处。在国家标准中,工业机器人被定义为:“一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。它能搬运材料、零件或操持工具,用以完成各种作业。”机器人赖以完成各种作业的机械实体(称作操作机或操作器)被定义为:“具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置,”可见,工业机器人是-一机电系统,操作机(器)是它的执行机构,该机构与电子器件密切相关,它的灵活程度和动态性能,直接影响着机器人系统的工作质量。本书的目的,在于阐述对操作机的分析和设计方法,以期对从事工业机器人的设计和应用的专业人员有所裨益。

二、工业机器人的发展和分代

1954年,美国人(George C. Devol)提出了一个关于工业机器人的技术方案,随后注册成为专利。1960年推出了工业机器人的实验样机。1961年推出了定名为“Unimate”(如图1.1所示)的第一台工业机器人,用于模铸生产。与此同时,美国的AMF公司也推出了一台数控自动通用机电装置,商品名为”Versatran”,并以”Industrial Robot”为商品广告投入市场。随后,工业机器人开始在美国工业生产中得到了大力发展和广泛应用。

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图1-1 Uninate 工业机器人(在Genarel Motors工厂的模铸机使用)日本的丰田、川崎、安川以及法拿柯等公司,自1967年起,开始引进或自主开发工业机器人技术,到80年代,工业机器人已在日本工业中被广泛应用。日本现在拥有的机器人台数和制造技术都处于世界领先地位。安川公司的MOTOMAN系列机器人的累计生产台数到1993年已处于世界首位。该公司还建成了主要由机器人组成的机器人自动装配、测试生产线。为机器人的技术进步做出了贡献。世界其他国家,诸如瑞典、德国、意大利等,也都在大力发展工业机器人的研究和生产,并E拥有了各自的名牌产品。

我国的机器人技术起步较晚,但经过“七五”攻关,一些自行开发研制的工业机器人,已达到了工业应用水平。目前大多数工业机器人仍使用G. C. Devol提出的示教/再现《teach- in/playback)控制方案。该方案的最初形式是:人们用手以”Industrial Robot”为商品广告投入市场。随后,工业机器人开始在美国工业生产中得到了大力发展和广泛应用。

工业机器人(在Genarel Motors工厂的模铸机使用)日本的丰田、川崎、安川以及法拿柯等公司,自1967年起,开始引进或自主开发工业机器人技术,到80年代,工业机器人已在日本工业中被广泛应用。日本现在拥有的机器人台数和制造技术都处于世界领先地位。安川公司的MOTOMAN系列机器人的累计生产台数到1993年已处于世界首位。该公司还建成了主要由机器人组成的机器人自动装配、测试生产线。为机器人的技术进步做出了贡献。世界其他国家,诸如瑞典、德国、意大利等,也都在大力发展工业机器人的研究和生产,并E拥有了各自的名牌产品。

我国的机器人技术起步较晚,但经过“七五”攻关,一些自行开发研制的工业机器人,已达到了工业应用水平。目前大多数工业机器人仍使用G. C. Devol提出的示教/再现《teach- in/playback)控制方案。该方案的最初形式是:人们用手抓住机器人的“手”,缓慢地进行“示教”,同时检测并贮存决定“手”的位置、姿态等运动的数据。到工作时,再把这些贮存的数据作为命令去指挥机器人复现e经进行过的示教运动。由于手把手示教比较繁重,目前更多地是采用示教盒进行示教。示教盒是一个如图1-2所示的小型操作按钮“盘”,利用不同按钮可手动慢速地操作机器人进行工作并贮存所需要的数据,从而完成示教要求。人们通常将按这种示教/再现式进行工作而没有感知功能(如力感觉、视觉、听觉等)的机器人称为第-代工业机器人

工业机器人组成部分

随着科学技术的发展,最近出现了带感、视、听等感知功能一.执行机构执行机构(也称操作机)是机器人赖以完成工作任务的实体,通常由杆件和关节组成。从功能的角度,执行机构可分为:手部、腕部、臂部、腰部和基座等
1.手部
手部又称末端执行器,是工业机器人直接进行工作的部分,可以是各种夹持器。有时人们也常把诸如电焊枪、油壕喷头等划作机器人的手部。
2.腕部
腕部与手部相连,通常有3个自由度,多为轮系结构,主要功用是带动手部完成预定姿态,是操作机中结构最为复杂的部分。
3.臂部
臂部用以连接腰部和腕部,通常由两个臂杆(小臂和大臂)组成,用以带动腕部作平面运动。
4.腰部
腰部是连接臂和基座的部件,通常是回转部件,腰部的回转运动再加上臂部的平面运动,就能便腕部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件,它的制造误差、运动精度和平稳性,对机器一.执行机构执行机构(也称操作机)是机器人赖以完成工作任务的实体,通常由杆件和关节组成。从功能的角度,执行机构可分为:手部、腕部、臂部、腰部和基座等,如图1-5所示。
1.手部
手部又称末端执行器,是工业机器人直接进行工作的部分,可以是各种夹持器。有时人们也常把诸如电焊枪、油壕喷头等划作机器人的手部。
2.腕部
腕部与手部相连,通常有3个自由度,多为轮系结构,主要功用是带动手部完成预定姿态,是操作机中结构最为复杂的部分。
3.臂部
臂部用以连接腰部和腕部,通常由两个臂杆(小臂和大臂)组成,用以带动腕部作平面运动。
4.腰部
腰部是连接臂和基座的部件,通常是回转部件,腰部的回转运动再加上臂部的平面运动,就能便腕部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件,它的制造误差、运动精度和平稳性,对机器前使用最多的悬交流何服电机.
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