機(jī)器人是近40年來發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備鲸伴。

工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的一個重要分支拨臂，它的特點(diǎn)是可通過編程完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)数壤，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器人各自的優(yōu)點(diǎn)称海，尤其是體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性终太，機(jī)器作業(yè)的準(zhǔn)確性和在各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力。因而在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。

機(jī)器人技術(shù)涉及力學(xué)辰丛、機(jī)械學(xué)滓层、電氣液壓技術(shù)、自控技術(shù)向酝、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)等學(xué)科領(lǐng)域禁糖，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。而機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)乃是機(jī)器人的主要基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)盖疾，也是現(xiàn)代機(jī)械原理研究的主要內(nèi)容睡清。

工業(yè)機(jī)器人是一種能自動控制并可重新編程予以變動的多功能機(jī)器。它有多個自由度喊解，可用來搬運(yùn)物料刨仑、零件和握持工具，以完成各種不同的作業(yè)夹姥。

1杉武、工業(yè)機(jī)器人的組成

工業(yè)機(jī)器人通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動-傳動系統(tǒng)辙售、控制系統(tǒng)及智能系統(tǒng)部分組成轻抱。

2、機(jī)器人各部分關(guān)系

3旦部、機(jī)器人各部分功能

執(zhí)行機(jī)構(gòu):是機(jī)器人賴以完成各種作業(yè)的主體部分祈搜。通常為開式空間連桿機(jī)構(gòu)。

驅(qū)動-傳動機(jī)構(gòu):由驅(qū)動器和傳動機(jī)構(gòu)組成士八。傳動有機(jī)械式容燕、電氣式、液壓式婚度、氣動式和復(fù)合式等蘸秘。而驅(qū)動器有步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)蝗茁、液壓馬達(dá)和液壓缸等僚洋。

控制系統(tǒng):一般由示教操作盤或控制計(jì)算機(jī)和伺服控制裝置組成。前者作用是發(fā)出指令協(xié)調(diào)各有關(guān)驅(qū)動器之間的運(yùn)動泊术，同時要完成編程候赏、示教/再現(xiàn)以及和其它環(huán)境狀況(傳感器信號)、工藝要求沃菩。外部相關(guān)設(shè)備之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作盯媚。而后者是控制各關(guān)節(jié)驅(qū)動器使各桿能按預(yù)定運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動。

智能系統(tǒng):則由感知系統(tǒng)和分析決策系統(tǒng)組成伐薯，它分別由傳感器及軟件來實(shí)現(xiàn)弥禀。

4、機(jī)器人操作機(jī)

工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分稱為操作機(jī)诡岂。它由機(jī)座骏芍、腰部、大臂登鄙、小臂既憔、腕部及手部組成。即由手臂機(jī)構(gòu)和手腕機(jī)構(gòu)組成骤公。

5抚官、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過程

第一代為示教/再現(xiàn)型機(jī)器人。它主要由機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成阶捆。當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多凌节。

第二代機(jī)器人為感覺型機(jī)器人。如有力覺洒试、觸覺和視覺等倍奢，它具有對某些外界信號進(jìn)行反饋調(diào)整的能力。目前已進(jìn)入應(yīng)用階段垒棋。

第三代為智能型機(jī)器人卒煞。其尚處于完全研究階段。

6叼架、操作機(jī)的主要類型:直角坐標(biāo)型;圓柱坐標(biāo)型;球坐標(biāo)型;關(guān)節(jié)型畔裕。

7、操作機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)

(1)自由度

自由度為用來確定手部相對機(jī)座的位置和姿態(tài)的獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目乖订，它等于操作機(jī)獨(dú)立驅(qū)動的關(guān)節(jié)數(shù)目扮饶。由下式來計(jì)算。

自由度是反映操作機(jī)的通用性和適應(yīng)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)乍构。目前一般通用工業(yè)機(jī)器人大多為5自由度左右淫蜕，已能滿足多種作業(yè)的要求。

(2)工作空間:即操作機(jī)的工作范圍抬奠。

(3)靈活度:靈活度是指操作機(jī)末端執(zhí)行器在工作(如抓取物件)時肩检，所能采取的姿態(tài)的多少。若能從各個方位抓取物體蚓绞，則其靈活度最大;若只能從一個方位抓取物體泉疆，則其靈活度最小。

7雌吱、操作機(jī)位置與姿態(tài)的確定

(1)操作機(jī)位置和姿態(tài)的描述

構(gòu)件的空間位置和姿態(tài)是用該構(gòu)件的位置列陣rij和姿態(tài)矩陣Rij來描述滑攘，或用該構(gòu)件的位置矩陣Mij來描述。

(2)兩桿間的位置矩陣

桿i相對與桿i-1的位姿矩陣Mi-1,i盼蝴，即為坐標(biāo)系i相對于坐標(biāo)系i-1的變換矩陣超璧，此法稱為D-H法隙趣。

8、操作機(jī)位置方程建立及求解

(1)操作機(jī)位姿方程的建立

操作機(jī)i的位姿矩陣方程為:M0i=M01M02…Mi-1,i嘴缓，即為操作機(jī)的運(yùn)動方程旱万。

(2)操作機(jī)位姿方程的求解

機(jī)器人操作機(jī)末端執(zhí)行器的位姿分析有兩類基本問題:

1)位姿方程的正解

已知各關(guān)節(jié)的運(yùn)動參數(shù)，求末端執(zhí)行器相對參考坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)吐句。

2)位姿方程的逆解

根據(jù)已給定的滿足工作要求的末端執(zhí)行器相對參考坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)胁后，求各關(guān)節(jié)的運(yùn)動參數(shù)。

這是對機(jī)器進(jìn)行控制的關(guān)鍵嗦枢，因此只有使各關(guān)節(jié)按逆解中求得的運(yùn)動攀芯，才能使末端執(zhí)行器獲得所需的位置和姿態(tài)。

9文虏、工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)是由機(jī)座侣诺、手臂、手腕及末端執(zhí)行器等組成的機(jī)械裝置氧秘。而從機(jī)器人完成作業(yè)的方式來看紧武，操作機(jī)個是由手臂機(jī)構(gòu)、手腕機(jī)構(gòu)及末端執(zhí)行器等組成的機(jī)構(gòu)敏储。其結(jié)構(gòu)方案及其運(yùn)動設(shè)計(jì)是整個機(jī)器人設(shè)計(jì)的關(guān)鍵阻星。

(1)操作機(jī)手臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

手臂機(jī)構(gòu)一般為2~3個自由度，要求可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)已添、仰俯妥箕、升降或伸縮三種運(yùn)動形式。手臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時鹰觅，先要確定其結(jié)構(gòu)型式和尺寸涮婿，還需考慮各種構(gòu)件的重量對其運(yùn)動速度、精度及剛度的影響田蝠。

(2)操作機(jī)手腕機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

手腕機(jī)構(gòu)一般為1~3個自由度掠佛，要求可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、偏擺或擺轉(zhuǎn)和仰俯三種運(yùn)動形式权塑。

手腕機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時蔽碘，要確定其結(jié)構(gòu)型式及持續(xù)尺寸，并要注意誘導(dǎo)運(yùn)動托茅。為使其機(jī)構(gòu)緊湊武慨，要減少其重量和體積，以利于驅(qū)動傳動的布置和提高手腕動作的精確性层焚。

(3)末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)

根據(jù)不同作業(yè)任務(wù)的要求行掰，先確定其類型和機(jī)構(gòu)形式，并盡可能使其類型和機(jī)構(gòu)形式岸腔，盡可能使其結(jié)構(gòu)簡單坪江、緊湊仲闽、重量輕，以減輕手臂的負(fù)載僵朗。

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