1第六章第六章工业机器人工业机器人第一页，编辑于星期六：十五点 分2 国际上，关于国际上，关于机器人的定义机器人的定义主要有以下几种：主要有以下几种：（1）美国机器人协会美国机器人协会(RIA)的定义的定义：机器人是机器人是“一一种用于种用于移动移动各种材料、零件、工具或专用装置的，各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作通过可编程序动作来来执行执行种种任务的，并具有种种任务的，并具有编程编程能力能力的的多功能机械手多功能机械手(manipulator)”一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义第一节第一节 概述概述第二页，编辑于星期六：十五点 分3（2）日本工业机器人协会日本工业机器人协会(JIRA)的定义：的定义：工业机器工业机器人是人是“一种一种装备有记忆装置装备有记忆装置和和末端执行器末端执行器(end effector)的，能够的，能够转动转动并通过并通过自动完成自动完成各种移动来各种移动来代替人类劳动的通用机器代替人类劳动的通用机器”第三页，编辑于星期六：十五点 分4 （3）美国国家标准局美国国家标准局(NBS)的定义的定义：机器人是机器人是“一一种能够进行编程并种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的动作业任务的机械装置机械装置”。
4）国际标准化组织国际标准化组织(ISO)的定义：的定义：“机器人是一机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务以执行种种任务”第四页，编辑于星期六：十五点 分5（5）我国科学家对机器人的定义我国科学家对机器人的定义是：是：“机器人是机器人是一种一种自动化的机器自动化的机器，所不同的是这种机器具备一，所不同的是这种机器具备一些与些与人或生物相似的智能人或生物相似的智能能力，如能力，如感知能力、规感知能力、规划能力、动作能力和协同能力划能力、动作能力和协同能力，是一种具，是一种具有高度有高度灵活性的自动化机器灵活性的自动化机器”第五页，编辑于星期六：十五点 分6机器人的四大特征机器人的四大特征l仿生特征：仿生特征：模仿人的肢体动作模仿人的肢体动作l自动特征：自动特征：自动完成作业任务自动完成作业任务l柔性特征：柔性特征：对作业具有广泛适应性对作业具有广泛适应性l智能特征：智能特征：具有对外界的感知能力具有对外界的感知能力第六页，编辑于星期六：十五点 分。
7 在工业领域内应用的机器人我们称为工业机器人在工业领域内应用的机器人我们称为工业机器人通常对通常对工业机器人的定义工业机器人的定义是：是：工业机器人是工业机器人是一种一种能模拟人的手、臂的部分动作能模拟人的手、臂的部分动作,按照预定的程序、按照预定的程序、轨迹及其它要求轨迹及其它要求,实现抓取、搬运工件或操作工具实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置的自动化装置第七页，编辑于星期六：十五点 分8p工业机器人工业机器人以以刚性高刚性高的机械的机械手臂手臂为主体，与人相比，为主体，与人相比，可以有可以有更快的运动速度更快的运动速度，可以搬，可以搬更重的东西更重的东西，而且，而且定位精度相当高定位精度相当高它可以很据外部来的信号，自动它可以很据外部来的信号，自动进行各种操作进行各种操作p工业机器人工业机器人是应用是应用计算机进行控制计算机进行控制的替代人进行工的替代人进行工作的高度自动化系统，是典型的机电一体化的产品作的高度自动化系统，是典型的机电一体化的产品p工业机器人工业机器人在实现智能化、多功能化、柔性自动化在实现智能化、多功能化、柔性自动化生产、提高产品质量、生产、提高产品质量、代替人在恶劣环境条件下代替人在恶劣环境条件下工工作中发挥重大作用。
作中发挥重大作用一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义第八页，编辑于星期六：十五点 分9二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成执行机构执行机构控制系统控制系统驱动系统驱动系统（液压缸、电机等）（液压缸、电机等）检测系统检测系统 工工业业机机器器人人第九页，编辑于星期六：十五点 分10 各组成部分关系各组成部分关系控制系统控制系统驱动系统驱动系统执行机构执行机构操作对象操作对象检测系统检测系统第十页，编辑于星期六：十五点 分11第十一页，编辑于星期六：十五点 分12二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成1.1.执行机构执行机构：一种具有和人手臂相似的一种具有和人手臂相似的动作功能动作功能，可在，可在空空间抓放物体间抓放物体或执行或执行其他操作其他操作的的机械装置机械装置，通常包括：通常包括：机座、手臂、手腕和末端执行器机座、手臂、手腕和末端执行器；第十二页，编辑于星期六：十五点 分13二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成(1)机座机座 机座是机座是工业机器人的基础部件工业机器人的基础部件，承受相应的载承受相应的载荷荷，机座分为，机座分为固定式固定式和和移动式移动式两类2)手臂手臂 手臂是手臂是支承支承手腕和末端执行器手腕和末端执行器的部件。
它的部件它由由动力关节动力关节和和连杆连杆组成组成，用来，用来改变末端执行器的空间位改变末端执行器的空间位置置3)手腕手腕 手腕是手腕是连接手臂和末端执行器连接手臂和末端执行器的部件，的部件，用以用以调整调整末端执行器末端执行器的方位和姿态的方位和姿态第十三页，编辑于星期六：十五点 分14二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成(4)末端执行器末端执行器（或称手部）（或称手部）是机器人是机器人直接执行工作直接执行工作的装置的装置，可安装夹持器、工具、传感器等可安装夹持器、工具、传感器等夹持器夹持器可分为可分为机械夹紧、真空抽吸、液压夹紧、磁机械夹紧、真空抽吸、液压夹紧、磁力吸附力吸附等l 在手部安装的某些在手部安装的某些专用工具专用工具，如焊枪、喷枪、电钻、螺钉如焊枪、喷枪、电钻、螺钉螺帽拧紧器等，可视为螺帽拧紧器等，可视为专用专用的特殊手部的特殊手部第十四页，编辑于星期六：十五点 分15二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成2 2、控制系统、控制系统是机器人的大脑，是机器人的大脑，支配着机器人按规支配着机器人按规定的程序运动，定的程序运动，并并记忆人们给予的指令信息记忆人们给予的指令信息(如动如动作顺序、运动轨迹、运动速度等作顺序、运动轨迹、运动速度等)，同时，同时按其控制系按其控制系统的信息统的信息控制执行机构按规定要求动作控制执行机构按规定要求动作。
第十五页，编辑于星期六：十五点 分16二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成 采用计算机控制的工业机器人，采用计算机控制的工业机器人，控制系统分成决策级、控制系统分成决策级、策略级和执行级三级策略级和执行级三级决策级决策级的功能是识别环境、建立模型、将作业任务的功能是识别环境、建立模型、将作业任务分解为基本动作序列分解为基本动作序列；l策略级策略级将将基本动作变为关节坐标协调变化的规律基本动作变为关节坐标协调变化的规律，分配，分配给各关节的伺服系统；给各关节的伺服系统；l执行级执行级给出给出各关节伺服系统的具体指令各关节伺服系统的具体指令第十六页，编辑于星期六：十五点 分17二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成3.3.驱动系统驱动系统 驱动系统是驱动系统是按照控制系统发出的控制指令按照控制系统发出的控制指令将信号放大将信号放大，驱动执行机构运动的传动装置驱动执行机构运动的传动装置常用的有常用的有电气、液压、气动和机械电气、液压、气动和机械等四种驱动方式等四种驱动方式有些机器人采用这些驱动方式的组合有些机器人采用这些驱动方式的组合,如电如电液混合液混合驱动和气驱动和气液混合驱动等驱动方式。
液混合驱动等驱动方式第十七页，编辑于星期六：十五点 分18二、二、工业机器人的组成工业机器人的组成4 4、位置检测系统、位置检测系统 主要检测工业机器人主要检测工业机器人执行系统执行系统的的运动位置运动位置、状态状态，并随时将并随时将执行系统的实际位置反馈给控制系统执行系统的实际位置反馈给控制系统，并与并与设定的位置进行比较设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行，然后通过控制系统进行调整，使执行系统以一定放入精度达到设定位置状调整，使执行系统以一定放入精度达到设定位置状态常用力、位置、触觉、视觉等传感器常用力、位置、触觉、视觉等传感器第十八页，编辑于星期六：十五点 分19工业机器人的性能特征工业机器人的性能特征影响着机器人的工作效率影响着机器人的工作效率和可靠性和可靠性在设计和选用机器人时应考虑如下几在设计和选用机器人时应考虑如下几个性能指标：个性能指标：(1)自由度工业机器人的运动自由度是工业机器人的运动自由度是指各关节在指各关节在三维空间对于固定坐标系具有的独立运动三维空间对于固定坐标系具有的独立运动各关节自各关节自由度的总和就是由度的总和就是工业机器人的工业机器人的自由度数自由度数。
三、三、工业机器人的性能特征工业机器人的性能特征第十九页，编辑于星期六：十五点 分20第二十页，编辑于星期六：十五点 分21第二十一页，编辑于星期六：十五点 分22p自由度数越高，机器人可以完成的动作越复杂，通用性越自由度数越高，机器人可以完成的动作越复杂，通用性越强，应用范围也越广强，应用范围也越广p每个自由度需要一个伺服轴进行驱动，相应地带来的技术每个自由度需要一个伺服轴进行驱动，相应地带来的技术困难也越大困难也越大p一般情况下，通用工业机器人有一般情况下，通用工业机器人有36个自由度个自由度第二十二页，编辑于星期六：十五点 分23(2)工作空间工作空间工作空间是指机器人应用工作空间是指机器人应用手爪进行工作手爪进行工作的空间范围的空间范围机器人的工作空间主要取机器人的工作空间主要取决于决于臂部的自由度臂部的自由度 和和每个每个关节的运动范围关节的运动范围l腕部的自由度腕部的自由度主要用来主要用来调整手部在空间的方位调整手部在空间的方位l手指的开闭动作手指的开闭动作，仅用于夹放工件或工夹具，仅用于夹放工件或工夹具，它不它不改变工件或工夹具的空间位置和方位改变工件或工夹具的空间位置和方位，所一般，所一般不计不计入机器人的自由度数入机器人的自由度数。
第二十三页，编辑于星期六：十五点 分24p直角坐标机器人的工作空间是一个直角坐标机器人的工作空间是一个矩形空间矩形空间，p圆柱坐标机器人的工作空间是一圆柱坐标机器人的工作空间是一圆柱体圆柱体，p而球坐标机器人的工作空间是一个而球坐标机器人的工作空间是一个球体球体第二十四页，编辑于星期六：十五点 分25(3)提取重力提取重力提取的重力是反映机器人提取的重力是反映机器人负载能力的负载能力的一个参数一个参数，根据提取重力的不同，可将机器人分为：，根据提取重力的不同，可将机器人分为：微型机器人，微型机器人，提取重力在提取重力在10 N以下；以下；小型机器人，小型机器人，提取重力为提取重力为1050 N；中型机器人，中型机器人，提取重力为提取重力为50300 N；大型机器人，大型机器人，提取重力为提取重力为300500 N；重型机器人，重型机器人，提取重力在提取重力在500N以上目前实际应用机器人一般为中、小型机器人目前实际应用机器人一般为中、小型机器人第二十五页，编辑于星期六：十五点 分26 (4)运动速度运动速度运运动动速速度度影影响响机机器器人人的的工工作作效效率率，它它与与机机器器人人所所提提取取的重力和位置精度均有密切的关系的重力和位置精度均有密切的关系。
p运运动动速速度度高高，机机器器人人所所承承受受的的动动载载荷荷增增大大，必必将将在在加加减减速速时时承承受受较较大大的的惯惯。