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2011年注冊資產評估師考試機電設備輔導講義(32)

發表時間:2011/8/26 13:27:35 來源:互聯網 點擊關注微信:關注中大網校微信
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第四節 工業機器人

國家標準GB/T12643-90將工業機器人定義為:

工業機器人是一種能自動定位控制,可重復編程的,多功能的、多自由度的操作機。能搬運材料、零件或操持工具,用以完成各種作業。工業機器人不同于機械手。工業機器人具有獨立的控制系統,可以通過編程實現動作程序的變化;而機械手只能完成簡單的搬運、抓取及上下料工作,它一般作為自動機或自動線上的附屬裝置,工作程序固定不變。

一、工業機器人的組成和分類

(一)工業機器人的組成

工業機器人一般由操作機、驅動裝置和控制系統三部分組成。

1.操作機。操作機也稱執行機構,由末端執行器、手腕、手臂和機座組成。

末端執行器又稱手部,是操作機直接執行操作的裝置。其上可安裝夾持器、工具、傳感器等。夾持器分為機械夾緊、磁力夾緊、液壓張緊和真空抽吸四種。

2.驅動裝置。驅動裝置為操作機工作提供動力。按所采用的動力源分為電動、液動和氣動三種類型。

3.控制系統。控制系統分為開環控制系統和閉環控制系統,其功能是控制工業機器人按照要求動作。

計算機控制一般設計成二或三級。二級控制系統:第一級監控、作業管理、自診斷。第二級控制各關節伺服系統。

三級控制系統:分為決策級;策略級;執行級。

機器人傳感器分為內部和外部:內部傳感器測量自身運動速度、姿態、加速。外部傳感器測量外部環境作業對象和工況。

(二)工業機器人的分類

1.按坐標形式分。

(1)直角坐標式(PPP)。機器人末端執行器(手部)空間位置的改變是通過三個互相重直的坐標x、y、z軸的移動來實現的。

(2)圓柱坐標式(RPP)。機器人末端執行器空間位置的改變是由兩個移動坐標和一個旋轉坐標實現的。

(3)球坐標式(RRP)。又稱極坐標式,機器人手臂的運動由一個直線運動和二個轉動組成,即沿x軸的伸縮,繞y軸的俯仰和繞z軸的回轉。

(4)關節坐標式(RRR)。又稱回轉坐標式,分為垂直關節坐標和平面(水平)關節坐標。

2.按驅動方式分為電力驅動、液壓驅動和氣壓驅動。

(1)電力驅動。使用最多,驅動元件可以是步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機。目前交流伺服電動機是主流。

(2)液壓驅動。有很大的抓取能力(可抓取高達上千牛力),液壓力可達7Mpa,液壓傳動平穩,防爆性好,動作也較靈敏,但對密封性要求高,對溫度敏感。

(3)氣壓驅動。結構簡單、動作迅速、價格低,但由于空氣可壓縮而使工作速度穩定性差,氣壓一般為0.7MPa,抓取力小(幾十牛力至一百牛力)。

3.按控制方式分。

(1)點位控制。適用于上下料、點焊、卸運等作業。

(2)連續軌跡控制。采用這種控制方式的機器人,常用于焊接、噴漆和檢測等作業。

二、工業機器人的特性參數和技術要求

(一)特性參數

1.坐標型式:直角坐標、圓柱坐標、球坐標、關節坐標等

2.運動自由度數:一般少于 6 個

3.各自由度的動作范圍

4.自由度的動作速度

5.額定負載

6.精度

表5—3工業機器人的主要特性參數

項目名稱說明

坐標形式常用的坐標形式有直角坐標、圓柱坐標、球坐標、關節坐標等

運動自由度數自由度數表示機器人動作的靈活程度;機器人的自由度一般少于6個,也有多于6個的

各自由度的動作范圍自由度的動作范圍是指各關節的活動范圍;各關節的基本動作范

圍決定了機器人操作機工作空間的形狀和大小

各自由度的動作速度各自由度的動作速度是指各關節的極限速度

額定負載額定負載是指在規定性能范圍內,在手腕機械接口處所能承受的最大負載允許值

精度精度主要包括位姿精度、位姿重復性、軌跡精度、軌跡重復性等,

(二)技術要求

1.外觀和結構。工業機器人要求布局合理、操作方便、造型美觀、便于維修;無漏油、漏氣現象;潤滑冷卻情況良好;機構動動應靈活、平穩、可靠。

2.電氣設備。動力線與信號線盡可能分開遠離,信號線應采用屏蔽、雙絞等抗干擾技術;在運動中突然停電后,恢復供電時不得自行接通; 非接地處的絕緣電阻不得小于5MΩ;電子元器件一般應進行老化處理;控制柜應具有良好的通風、散熱措施;電源電壓波動允許±10%,頻率允許50±1HZ。

3.可靠性。采用平均無故障工作時間(MTBF)及可維修時間(MTTR)作為衡量可靠性的指標。

4.安全性。安全性要求應滿足《工業機器人安全規范》(GB11291-89)的規定。

三、工業機器人的編程方式

對于重復操作型機器人,所面對的作業任務比較簡單,一般采用示教編程方式編程。

對于動作復雜,操作精度要求高的工業機器人(如裝機器人),采用工業機器人語言編程方式編程。

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(責任編輯:中大編輯)

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