一砾脑、工業(yè)機(jī)器人的分類(lèi)

1. 按操作機(jī)坐標(biāo)形式可分為：

（1）直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人

其運(yùn)動(dòng)部分由三個(gè)相互垂直的直線移動(dòng)（即PPP）組成，其工作空間圖形為長(zhǎng)方形传透。它在各個(gè)軸向的移動(dòng)距離耘沼，可在各個(gè)坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)朱盐，易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)算群嗤，定位精度高，控制無(wú)耦合兵琳，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單狂秘，但機(jī)體所占空間體積大，動(dòng)作范圍小躯肌，靈活性差者春，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作破衔。

（2）圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人

其運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)移動(dòng)組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其工作空間圖形為圓柱碧查，與直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人相比运敢，在相同的工作空間條件下，機(jī)體所占體積小舅尸，而運(yùn)動(dòng)范圍大斯身，其位置精度僅次于直角坐標(biāo)型機(jī)器人，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作得鸳。

（3）球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人

又稱(chēng)極坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人遍考，其手臂的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)直線移動(dòng)（即RRP,一個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)俯仰和一個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)）所組成扳引，其工作空間為一球體橡宪，它可以作上下俯仰動(dòng)作并能抓取地面上或教低位置的協(xié)調(diào)工件，其位置精度高蛙府，位置誤差與臂長(zhǎng)成正比慷尸。

（4）多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人

又稱(chēng)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，這種工業(yè)機(jī)器人的手臂與人一體上肢類(lèi)似树聪，其前三個(gè)關(guān)節(jié)是回轉(zhuǎn)副（即RRR）瘤嗜，該工業(yè)機(jī)器人一般由立柱和大小臂組成，立柱與大臂見(jiàn)形成肩關(guān)節(jié)胡电，大臂和小臂間形成肘關(guān)節(jié)着还，可使大臂做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和俯仰擺動(dòng)，小臂做仰俯擺動(dòng)徽惋。其結(jié)構(gòu)最緊湊案淋，靈活性大，占地面積最小险绘，能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作踢京，但位置精度教低，有平衡問(wèn)題宦棺，控制耦合瓣距，這種工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

（5）平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人

它采用一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（即PRR）渺氧，移動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，而兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)則控制前后蹬屹、左右運(yùn)動(dòng)侣背。這種形式的工業(yè)機(jī)器人又稱(chēng)（SCARA(Seletive Compliance Assembly Robot Arm)裝配機(jī)器人。在水平方向則具有柔順性慨默，而在垂直方向則有教大的剛性贩耐。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單弧腥，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中春佑，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配婚咱，如在電子工業(yè)的插接、裝配中應(yīng)用廣泛栽不。

2. 按驅(qū)動(dòng)方式可分為：

（1）氣動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人

這類(lèi)工業(yè)機(jī)器人以壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)操作機(jī)挣徽，其優(yōu)點(diǎn)是空氣來(lái)源方便，動(dòng)作迅速哲童，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低咙借，無(wú)污染，缺點(diǎn)是空氣具有可壓縮性堡酗，導(dǎo)致工作速度的穩(wěn)定性較差脖投，又因氣源壓力一般只有6kPa左右，所以這類(lèi)工業(yè)機(jī)器人抓舉力較小斜兽，一般只有幾十牛頓防苗，最大百余牛頓。

（2）液壓式工業(yè)機(jī)器人

液壓壓力比氣壓壓力高得多帕恩，一般為70kPa左右谋旦，故液壓傳動(dòng)工業(yè)機(jī)器人具有較大的抓舉能力，可達(dá)上千牛頓骗随。這類(lèi)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊蛤织，傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏鸿染，但對(duì)密封要求較高指蚜，且不宜在高溫或低溫環(huán)境下工作。

（3）電動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人

這是目前用得最多的一類(lèi)工業(yè)機(jī)器人涨椒，不僅因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)品種眾多摊鸡，為工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)提供了多種選擇，也因?yàn)樗鼈兛梢赃\(yùn)用多種靈活控制的方法蚕冬。早期多采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)免猾，后來(lái)發(fā)展了直流伺服驅(qū)動(dòng)單元，目前交流伺服驅(qū)動(dòng)單元也在迅速發(fā)展囤热。這些驅(qū)動(dòng)單元或是直接驅(qū)動(dòng)操作機(jī)猎提，或是通過(guò)諸如諧波減速器的裝置來(lái)減速后驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)十分緊湊旁蔼、簡(jiǎn)單锨苏。

二、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)

1. 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)

是在傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的容厦，因此兩者之間并無(wú)根本的不同但工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)也有許多特殊之處旺民。

其特點(diǎn)如下：

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（1）工業(yè)機(jī)器人有若干個(gè)關(guān)節(jié)嗦府，典型工業(yè)機(jī)器人有五六個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)由一個(gè)伺服系統(tǒng)控制阵拜，多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)要求各個(gè)伺服系統(tǒng)協(xié)同工作肺致。

（2）工業(yè)機(jī)器人的工作任務(wù)是要求操作機(jī)的手部進(jìn)行空間點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)或連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制稍呛，需要進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換運(yùn)算哈涣，以及矩陣函數(shù)的逆運(yùn)算。

（3）工業(yè)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)多變量蛾沪、非線性和變參數(shù)的復(fù)雜模型紫声，各變量之間還存在著耦合，因此工業(yè)機(jī)器人的控制中經(jīng)常使用前饋拗炎、補(bǔ)償京甫、解耦和自適應(yīng)等復(fù)雜控制技術(shù)。

（4）較高級(jí)的工業(yè)機(jī)器人要求對(duì)環(huán)境條件李根、控制指令進(jìn)行測(cè)定和分析槽奕，采用計(jì)算機(jī)建立龐大的信息庫(kù)，用人工智能的方法進(jìn)行控制房轿、決策粤攒、管理和操作，按照給定的要求囱持，自動(dòng)選擇最佳控制規(guī)律夯接。

2. 工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)發(fā)基本要求：

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的位置、速度纷妆、加速度等控制功能盔几，對(duì)于連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人還必須具有軌跡的規(guī)劃與控制功能。

（2）方便的人---機(jī)交互功能掩幢，操作人員采用直接指令代碼對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行作用指示逊拍。使用工業(yè)機(jī)器人具有作業(yè)知識(shí)的記憶、修正和工作程序的跳轉(zhuǎn)功能际邻。

（3）具有對(duì)外部環(huán)境（包括作業(yè)條件）的檢測(cè)和感覺(jué)功能芯丧。為使工業(yè)機(jī)器人具有對(duì)外部狀態(tài)變化的適應(yīng)能力，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)能對(duì)諸如視覺(jué)世曾、力覺(jué)懊霹、觸覺(jué)等有關(guān)信息進(jìn)行測(cè)量、識(shí)別踏旷、判斷凹田、理解等功能。在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與其它設(shè)備交換信息扬骑，協(xié)調(diào)工作的能力。

3. 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類(lèi)：

工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)可以從不同角度分類(lèi)刮诅，如控制運(yùn)動(dòng)的方式不同涎舞，可分為關(guān)節(jié)控制、笛卡爾空間運(yùn)動(dòng)控制和自適應(yīng)控制舟窥；按軌跡控制方式的不同栗怪，可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制；按速度控制方式的不同削仲，可分為速度控制娘瞻、加速度控制、力控制不恭。

（1）程序控制系統(tǒng)

給每個(gè)自由度施加一定規(guī)律的控制作用叶雹，機(jī)器人就可實(shí)現(xiàn)要求的空間軌跡。

（2）自適應(yīng)控制系統(tǒng)

當(dāng)外界條件變化時(shí)换吧，為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改善控制品質(zhì)折晦，其過(guò)程是基于操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再調(diào)整非線性模型的參數(shù)沾瓦，一直到誤差消失為止满着。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時(shí)間和條件自動(dòng)改變。

（3）人工智能系統(tǒng)

事先無(wú)法編制運(yùn)動(dòng)程序贯莺，而是要求在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)所獲得的周?chē)鸂顟B(tài)信息风喇，實(shí)時(shí)確定控制作用。當(dāng)外界條件變化時(shí)缕探，為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改善控制品質(zhì)魂莫，其過(guò)程是基于操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再調(diào)整非線性模型的參數(shù)撕蔼，一直到誤差消失為止豁鲤。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時(shí)間和條件自動(dòng)改變。因而本系統(tǒng)是一種自適應(yīng)控制系統(tǒng)钝摧。

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