新型驱动方式在机器人中的应用

新型驱动方式在机器人中的应用

李武林

机自1207 1210310606

一，机器人传统驱动方式。

机器人的驱动方式有液压驱动、气压驱动、直流电机驱动、步进电机驱动等，这几类驱动方式是目前多数机器人驱动所采用的方式.

（1）液压驱动：机器人的驱动需要将来自电、液、气等多种能源的能量转化成关节的直线运动或旋转运动装置——驱动器。其中，液压/气压驱动器相比于电气驱动器而言具有功率密度大和易于实现力控制的优点。流体动力系统更能满足机器人低速大扭矩的应用需求。机器人技术的发展给用于机器人运动控制的驱动技术提出了新的挑战:节能化、智能化、轻量化和微型化。节能化、轻量化和微型化有待于液压/气压元件结构设计的创新来实现,智能化有待于液压/气压控制方法的创新来实现。

（2）电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中,交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD)均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向,无换向火花,在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。

(3)除了单一的驱动方式,也可以是两个或者两个以上驱动方式结合在一起对机器人进行驱动，比如以微电机控制伺服油缸结构为基础的驱动器,其中,高性能四足仿生机器人的核心技术之一是高功率密度液压动力单元、伺服单元等关键部件的设计技术,高功率密度液压动力单元的研制是保证“四足仿生机器人”实现高动态性、高适应性和高负载能力的基础。针对高功率密度驱动的轻量化、低功耗的目标,基于简捷化、一体化、超高压、低泄漏、负载匹配的设计思路,提出了微电机控制伺服油缸结构原理,以首创的螺旋阀口技术解决了微电机控制伺服阀中电机旋转运动与阀芯直线运动的直接转换问题,微电机替代传统伺服阀的先导级,降低了加工难度且具有无零位油耗、油质要求低等突出优点,使开发超高压、一体化的液压伺服元件成为可能。

二，机器人新型驱动方式

随着科学技术的发展，愈来愈多的新的驱动方式出现，在机器人驱动上得到愈来愈多的应用。

（1）人工肌肉驱动

人造肌肉在智能材料上属于“聚台胶体”，它可以在电激励和化学激励下产生膨胀、收缩和一种类似橡胶的物质发挥机械传动、齿轮和滑轮的作用。美国standford研究所研究所研制的扑翼机就是由人造肌内驱动，看上去像橡胶软管，两端带有电针;佐治亚理工学院的MAV“Entomopter”计划研究组所使用的是一种被称做“往复式化学肌肉(RCM)”它在化学能的驱动下．可以为机器人提

供驱动，通过直接转换，RCM甚至还可以为该机器人上微系统提供少量电能。

（2）压电驱动

智能材料在微型机器人领域受到了越来越广泛的应用，而压电材料作为其中的一份子，在这领域的发展越来越迅速。利用Ⅱ电材料的Ⅲ电效应。将其制为传感器与驱动器，根据外界条件的变化而改变机器人所需的驱动力。压电材料用于智能结构的驱动器时，以双面粘贴压电驱动器的结构进行分析，结构模型如图1所示．压电片通过有限厚度的胶层与主体结构固结。

（3）静电驱动

静电驱动由于能量密度低，相对于其他驱动方式来说应用的比较少。但是，随着尺寸的微小化，静电换能显示出其优越之处．静电驱动由于具有电压驱动、易于集成和控制的特点，同时随著半导体微细加工技术的发展，特别是牺牲层刻蚀技术的开发，为静电致动器的研究提供了可能的技术背景，使静电致动在微型致动嚣的研究开发中占据了突出的位置。圈2为其中一种的胸腔式静电驱动机构简图。

（4）电致伸缩材料的驱动

在外电场的作用下电介质所产生的与场强=次方成正比的应变，称为电致伸缩(Electristriction)．目前还在研究阶段。电致伸缩器的优点电致伸缩器实际上就是两部分，“伸”和“缩”。通过这两种方法．来实现机器人机构在一定角度的上下运动。使用电致伸缩器很好的减小了驱动器的启动功率．也减小了整个系统的冲击载荷。具有较高的灵活性。虽然优点根多。但也有着它最显著的缺陷．就是对于环境要求高。电致伸缩器就其本质而言，是一种往复式直线运动驱动

（5）新型平面直线驱动

为解决机器人在精密装配等操作时有效定位精度问题 ,国内外提出一种宏微操作器相结合的概念，并取得可喜进展。在机器人微驱动末端操作器中 ,二自由度平面直线电动机系统是核心部件之一,它具有体积小、重量轻、力能指标高等特点，国内外关于直线电动机的研究十分活跃，电机种类众多。其中新型二自由度平面直线驱动系统应用越来越广泛。这种二自由度电机由于X及Y方向采用共同永磁体结构，与传统电机系统比较具有较高的性能体积比，应用于实际操作器系统，中取得良好的效果。如下图为永磁体驱动电机示意图。

（6）气动橡胶驱动

橡胶驱动器具有重量轻、结构简单、柔韧性好等特点，显示出了巨大的应用发展潜力。目前用开关阀实现的气动伺服控制已成为流体动力控制领域竞相研究的对象。以普通开关阀为电-气转换元件的气动脉宽调制系统是一种廉价的、有很大实用价值的新型电-气开关／伺服控制系统。利用开关阀PWM调制对其实现快速、精确的位置控制。因此，气动橡胶驱动在机器人驱动中应用有一定的意义。

（7）形状记忆合金

形状记忆合金(Shape Memory)是指具有形状记忆效应即记忆在高温相状态下形状的合金，如TiNi、cu—zn—Al等。不管在低温状态下如何变形，达到一定温度就恢复到在高温相状态下的形状。从记忆效应的动作特征来说，有单程效应双程效应之分。单程是指SMA在恢复高温相态形状之后，降温后并不能回到低温相态时的形状。而双程则是可逆的。由于目前材料本身的原因，SMA驱动器基本上是利用单程记忆效应工作的。加热时，S MA丝发生热弹性马氏体相变，其相变恢复力使驱动器的活动部分反时钟转动。冷却SMA由母相状态变为马氏体态，在偏置弹簧作用下，驱动器活动部分又回到初始状态。这种丝材结构恢复力大，功率重量比相当高。但动作幅度受其可恢复变形量的限制。因此一般需加行程放大器。将 SMA弹簧代替SMA丝所做成的驱动器转动角度大，但形状恢复力小，适合行程大而驱动力小的情况。

(a)单程记忆效应。形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

（b)双程记忆效应。某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应

（c)全程记忆效应。加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向

相反的低温相形状，称为全程记忆效应。

形状记忆合金由于具有许多优异的性能，形状记忆合金作为低温配合连接在液压系统中及体积较小的工业产品中应用。另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝，用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。这种接件已经用于密封装置、电气连接装置、电子工程机械装置，并能在-65~300℃可靠地工作。已开出的密封系统装置可在严酷的环境中用作电气件连接。

将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧，用于制造精密控制装置，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障。在机械制造过程中，各种冲压和机械操作常需将零件从一台机器转移到另一台机器上，现在利用形状记忆合金开发了一种取代手动或液压夹具，这种装置叫驱动汽缸，它具有效率高灵活，装夹力大等特点。因此，基于形状记忆合金的这些特点及效应，可以把它应用在机器人驱动方式的控制环节以及提供驱动动力的液压、气压等驱动器上，以实现对机器人驱动的更好效果的功能。可以应用在:

1机械手：

形状记忆元件具有感温和驱动的双重功能,因此可以用形状记忆元件制作机器人、机械手,通过温度变化使其动作。

2 SMA既作人造肌肉又兼作驱动器结构材料，因此可应用于人造肌肉驱动器上。

三，总结。

在传统机器人驱动的基础下，越来越多的新型驱动方式得到发展，有人工肌肉、压电驱动、静电驱动、电致伸缩材料的驱动、新型平面直线驱动、气动橡胶驱动、形状记忆合金等等。这些方式能够根据机器人的整体要求进行驱动。

参考文献:

[1]：杨汝清，桑子刚.机器人形状记忆合金（SMA)驱动器及其控制探讨.中国科学院沈阳自动化研究所。

[2]:钟惠英，金晓怡，杨超.微型仿生飞行机器人扑翼驱动机构的研究.上海工程技术大学。

[3]都明宇.基于气动橡胶驱动器的蠕动机器人设计与智能控制研究.浙江工业大学.

[4]王静.机器人液压/气压驱动新方法研究.上海交通大学.

[5]黄丽琴.形状记忆合金的应用.上海电机学院.

新型驱动方式在机器人中的应用

新型驱动方式在机器人中的应用 李武林 机自1207 1210310606 一，机器人传统驱动方式。 机器人的驱动方式有液压驱动、气压驱动、直流电机驱动、步进电机驱动等，这几类驱动方式是目前多数机器人驱动所采用的方式. （1）液压驱动：机器人的驱动需要将来自电、液、气等多种能源的能量转化成关节的直线运动或旋转运动装置——驱动器。其中，液压/气压驱动器相比于电气驱动器而言具有功率密度大和易于实现力控制的优点。流体动力系统更能满足机器人低速大扭矩的应用需求。机器人技术的发展给用于机器人运动控制的驱动技术提出了新的挑战:节能化、智能化、轻量化和微型化。节能化、轻量化和微型化有待于液压/气压元件结构设计的创新来实现,智能化有待于液压/气压控制方法的创新来实现。 （2）电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中,交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD)均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向,无换向火花,在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。 (3)除了单一的驱动方式,也可以是两个或者两个以上驱动方式结合在一起对机器人进行驱动，比如以微电机控制伺服油缸结构为基础的驱动器,其中,高性能四足仿生机器人的核心技术之一是高功率密度液压动力单元、伺服单元等关键部件的设计技术,高功率密度液压动力单元的研制是保证“四足仿生机器人”实现高动态性、高适应性和高负载能力的基础。针对高功率密度驱动的轻量化、低功耗的目标,基于简捷化、一体化、超高压、低泄漏、负载匹配的设计思路,提出了微电机控制伺服油缸结构原理,以首创的螺旋阀口技术解决了微电机控制伺服阀中电机旋转运动与阀芯直线运动的直接转换问题,微电机替代传统伺服阀的先导级,降低了加工难度且具有无零位油耗、油质要求低等突出优点,使开发超高压、一体化的液压伺服元件成为可能。 二，机器人新型驱动方式 随着科学技术的发展，愈来愈多的新的驱动方式出现，在机器人驱动上得到愈来愈多的应用。 （1）人工肌肉驱动 人造肌肉在智能材料上属于“聚台胶体”，它可以在电激励和化学激励下产生膨胀、收缩和一种类似橡胶的物质发挥机械传动、齿轮和滑轮的作用。美国standford研究所研究所研制的扑翼机就是由人造肌内驱动，看上去像橡胶软管，两端带有电针;佐治亚理工学院的MAV“Entomopter”计划研究组所使用的是一种被称做“往复式化学肌肉(RCM)”它在化学能的驱动下．可以为机器人提

工业机器人技术及应用(教案)-工业机器人机械结构和运动控制.doc

第二章工业机器人的机械结构和运动控制 章节目录 2.1 工业机器人的系统组成 2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器 2.2 工业机器人的技术指标 学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习 2.3 工业机器人的运动控制 2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动… 2.3.3 机器人的位置控制 课前回顾 何为工业机器人？ 工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？ 工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。 学习目标 认知目标 *熟悉工业机器人的常见技术指标 *掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能 *了解工业机器人的运动控制 能力目标 *能够正确识别工业机器人的基本组成 *能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动 导入案例 国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈 众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。虽然中国机器人产业经过30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。整个机器人产业链主要分为上游核心零部件（主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”）、中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。 课堂认知 2.1 工业机器人的系统组成 第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。

工业机器人系统组成 2.1.1 操作机 操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。 关节型机器人操作机基本构造 机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。

机器人的主要驱动方式及其特点

一目前机器人的主要驱动方式及其特点 根据能量转换方式，将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。在选择机器人驱动器时，除了要充分考虑机器人的工作要求，如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外，还应考虑到是否能够在较大的惯性负载条件下，提供足够的加速度以满足作业要求。 A液压驱动特点 液压驱动所用的压力为5～320kgf/cm2. a）优点 1能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比。 2可以把驱动油缸直接做成关节的一部分，故结构简单紧凑，刚性好。 3由于液体的不可压缩性，定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置的开停。 4液压驱动调速比较简单和平稳，能在很大调整范围内实现无级调速。 5使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生。 6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。 B）缺点 1油液容易泄漏。这不仅影响工作的稳定性与定位精度，而且会造成环境污染。

2因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应用。 3因油液中容易混入气泡、水分等，使系统的刚性降低，速度特性及定位精度变坏。 4需配备压力源及复杂的管路系统，因此成本较高。 C)适用范围 液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合。在机器人液压驱动系统中，近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。 B气压驱动的特点 气压驱动在工业机械手中用的较多。使用的压力通常在0.4-0.6Mpa，最高可达1Mpa。 a）优点 1快速性好，这是因为压缩空气的黏性小，流速大，一般压缩空气在管路中流速可达180m/s，而油液在管路中的流速仅为2.5-4.5 m/s。 2气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得。 3废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作，所以比液压驱动干净而简单。 4通过调节气量可实现无级变速。 5由于空气的可压缩性，气压驱动系统具有较好的缓冲作用。

工业机器人用电机驱动系统

工业机器人用电机驱动系统 机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 一、机器人对关节驱动电机的主要要求规纳如下 1.快速性 电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。 2.起动转矩惯量比大 在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。 3.控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 4.调速范围宽。 能使用于1：1000～10000的调速范围。 5.体积小、质量小、轴向尺寸短。 6.能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。 目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。

机器人的主要驱动方式及其特点

一目前机器人的主要驱动方式及其特点根据能量转换方式，将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。在选择机器人驱动器时，除了要充分考虑机器人的工作要求，如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外，还应考虑到是否能够在较大的惯性负载条件下，提供足够的加速度以满足作业要求。 A 液压驱动特点 液压驱动所用的压力为5~ 320kgf/cm2. a）优点 1能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比。 2可以把驱动油缸直接做成关节的一部分，故结构简单紧凑，刚性好。 3由于液体的不可压缩性，定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置的开停。 4液压驱动调速比较简单和平稳，能在很大调整范围内实现无级调速。 5使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生。 6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。 B）缺点 1油液容易泄漏。这不仅影响工作的稳定性与定位精度，而且会造成环境污染。 2因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应用。 3因油液中容易混入气泡、水分等，使系统的刚性降低，速度特性及定位精度变坏。

4需配备压力源及复杂的管路系统，因此成本较高。 C）适用范围 液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合。在机器人液压驱动系统中，近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。 B 气压驱动的特点气压驱动在工业机械手中用的较多。使用的压力通常在 0.4-0.6Mpa，最高可达1Mpa。 a）优点 1快速性好，这是因为压缩空气的黏性小，流速大，一般压缩 空气在管路中流速可达180m/s，而油液在管路中的流速仅为2.5-4.5 m/s。 2气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得。 3废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作，所以比液压驱动干净而简单。 4通过调节气量可实现无级变速。 5由于空气的可压缩性，气压驱动系统具有较好的缓冲作用。 6可以把驱动器做成关节的一部分，因而结构简单、刚性好、成本低。 b)缺点 1因为工作压力偏低，所以功率重量比小、驱动装置体积大。 2基于气体的可压缩性，气压驱动很难保证较高的定位精度。 3使用后的压缩空气向大气排放时，会产生噪声。 4因压缩空气含冷凝水，使得气压系统易锈蚀，在低温下易结冰。

工业机器人的驱动方式

题目 1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型 比较 2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型 比较 3、现在机器人的控制系统、控制结构 概述 机器人问世已有几十年 但没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发 展 另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念 成为一个难以回答的哲学问 题。也许正是由于机器人定义的模糊 才给了人们充分的想象和创造空间。 美国机器人协会 RIA) 一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的 通过程序动作来执行各种任务 并具有编程能力的多功能操作机。 美国家标准局 一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业 任务或动作的机械装置。 1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义 “工业机器人是一种具 有自动控制的操作和移动功能 能完成各种作业的可编程操作机。 日本工业标准局 一种机械装置 在自动控制下 能够完成某些操作或者动 作功能。 英国 貌似人的自动机 具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。 中国 我国科学家对机器人的定义是 “机器人是一种自动化的机器 这种 机器具备一些与人或生物相似的智能能力 如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力 是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 尽管各国定义不同 但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点 (1) 是一种自动机械装置 可以在无人参与下 自动完成多种操作或动作功 能 即具有通用性。 (2)可以再编程 程序流程可变 即具有柔性(适应性 。 机器人是20世纪人类伟大的发明 比尔?盖茨预言 机器人即将重复PC机 崛起的道路 彻底改变这个时代的生活方式。 机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理 论及人工智能等多学科的最新研究成果 代表了机电一体化的最高成就 是当代 科学技术发展最活跃的领域之一。 概述 驱动方式 现代工业机器人的驱动方式主要有三种 气动驱动、液压驱动和电动驱动。 气动驱动 机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。气动驱动机器人具有气源方便 系统结构简单 动作快速灵活 不污染环境以及维护方便、价格便宜、适合在恶劣工况 高温、有毒、多粉尘 条件下工作等特点。常用于冲床上下料 小零件装配、食品包装及电子元件输送等作业中。由于气体可压缩 遇阻时具有容让性 因此也常用作机器人手爪的驱动源。 气动驱动系统的组成 1 气源 气动机器人可直接使用工厂压缩空气站的气源 或自行设置气源

机器人的主要驱动方式及其特点教学文案

机器人的主要驱动方式及其特点

一目前机器人的主要驱动方式及其特点 根据能量转换方式，将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。在选择机器人驱动器时，除了要充分考虑机器人的工作要求，如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外，还应考虑到是否能够在较大的惯性负载条件下，提供足够的加速度以满足作业要求。 A液压驱动特点 液压驱动所用的压力为5～320kgf/cm2. a）优点 1能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比。 2可以把驱动油缸直接做成关节的一部分，故结构简单紧凑，刚性好。 3由于液体的不可压缩性，定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置的开停。 4液压驱动调速比较简单和平稳，能在很大调整范围内实现无级调速。 5使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生。 6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。 B）缺点 1油液容易泄漏。这不仅影响工作的稳定性与定位精度，而且会造成环境污染。

2因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应 用。 3因油液中容易混入气泡、水分等，使系统的刚性降低，速度特性及定位精度变坏。 4需配备压力源及复杂的管路系统，因此成本较高。 C)适用范围 液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合。在机器人液压驱动系统中，近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。 B气压驱动的特点 气压驱动在工业机械手中用的较多。使用的压力通常在0.4- 0.6Mpa，最高可达1Mpa。 a）优点 1快速性好，这是因为压缩空气的黏性小，流速大，一般压缩空气在管路中流速可达180m/s，而油液在管路中的流速仅为2.5-4.5 m/s。 2气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得。 3废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作，所以比液压驱动干净而简单。 4通过调节气量可实现无级变速。 5由于空气的可压缩性，气压驱动系统具有较好的缓冲作用。

SCARA机器人驱动方式及参数初定

SCARA机器人驱动方式及参数初定SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。手腕参考点的位置是由两旋转关节的角位移φ1和φ2，及移动关节的位移z决定的，即p=f(φ1,φ2,z)。这类机器人的结构轻便、响应快，例如Adept1·用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。 SCARA系统在x,y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作，例如将一个圆头针插入一个圆孔，故SCARA系统首先大量用于装配印刷电路板和电子零部件；SCARA的另一个特点是其串接的两杆结构，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件，如集成电路板等。 如今SCARA机器人还广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域。它的主要职能是搬取零件和装配工作。它的第一个轴和第二个轴具有转动特性，第三和第四个轴可以根据工作的需要的不同，制造成相应多种不同的形态，并且一个具有转动、另一个具有线性移动的特性。由于其具有特定的形状，决定了其工作范围类似于一个扇形区域。 SCARA机器人可以被制造成各种大小，最常见的工作半径在100毫米至1000毫米之间，此类的SCARA机器人的净载重量在1千克至200千克之间。 SCARA机器人之所以能够在平面内灵活定位，依靠的是三个轴线相互平行的旋转关节。同理，之所以能够在垂直方向上定位是因为拥有一个移动自由度。SCARA机器人的1个移动自由度和3个旋转自由度使其能满足要求的情况下完成一系列复杂的运动。 一、SCARA机器人的驱动方式 SCARA机器人的驱动方式可分为液压，气动和电动三种基本类型。 1、液压驱动 液压传动机械手有很大的抓取能力，抓取力可高达上百公斤，液压力可达7MPa，液压传动平稳，动作灵敏，但对密封性的要求高，不宜在高或低温现场工作，需配备一套液压系统。液压驱动有以下特点：

《工业机器人》复习题

《工业机器人》 一、填空题 1、按坐标形式分类，机器人可分为、、球坐标型 和四种基本类型。 2、作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是、 和。 3、机器人主要技术参数一般有、、、重复定位精度、、承载能力及最大速度等。 4、自由度是指机器人所具有的的数目，不包括 的开合自由度。 5、机器人分辨率分为和，统称为。 6、重复定位精度是关于的统计数据。 7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为、和 等三种基本类型。 8、机器人运动轨迹的生成方式有、、 和空间曲线运动。 9、机器人传感器的主要性能指标有、、、重复性、、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。 10、自由度是指机器人所具有的的数目。 11、机器人的重复定位精度是指。 12、机器人的驱动方式主要有、和三种。 13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。 14、机器人控制系统按其控制方式可以分为控制方式、控制方式和控制方式。 15、按几何结构分划分机器人分为：串联机器人、并联机器人。 二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案。) 1、工作范围是指机器人或手腕中心所能到达的点的集合。 A 机械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。

2、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用来标记。 A R B W C B D L 4、RRR型手腕是自由度手腕。 A 1 B 2 C 3 D 4 5、真空吸盘要求工件表面、干燥清洁，同时气密性好。 A 粗糙 B 凸凹不平 C 平缓突起 D平整光滑 6、同步带传动属于传动，适合于在电动机和高速比减速器之间使用。 A 高惯性 B 低惯性 C 高速比 D 大转矩 7、机器人外部传感器不包括传感器。 A 力或力矩 B 接近觉 C 触觉 D 位置 8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和工件。 A 固定 B 定位 C 释放 D 触摸。 9、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 10、机器人的控制方式分为点位控制和。 A 点对点控制 B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制 11、焊接机器人的焊接作业主要包括。 A 点焊和弧焊 B 间断焊和连续焊 C 平焊和竖焊 D气体保护焊和氩弧焊 12、作业路径通常用坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。 A 手爪 B 固定 C 运动 D工具 13、谐波传动的缺点是。 A扭转刚度低 B 传动侧隙小 C惯量低 D 精度高 14、机器人三原则是由谁提出的。（D） A 森政弘 B 约瑟夫·英格伯格 C 托莫维奇 D 阿西莫夫 15、当代机器人大军中最主要的机器人为：（A） A 工业机器人 B 军用机器人 C 服务机器人 D 特种机器人 16、手部的位姿是由哪两部分变量构成的？（B）

机器人控制原理_百度文库概要

第二章机器人系统简介 2.1 机器人的运动机构(执行机构 机器人的运动机构是机器人实现对象操作及移动自身功能的载体,可以大体 分为操作手(包括臂和手和移动机构两类。对机器人的操作手而言,它应该象人的手臂那样,能把(抓持装工具的手依次伸到预定的操作位置,并保持相应的姿态,完成给定的操作;或者能够以一定速度,沿预定空间曲线移动并保持手的姿态,并在运动过程中完成预定的操作。移动机构应能将机器人移动到任意位置,并保持预定方位姿势。为此,它应能实现前进、后退、各方向的转弯等基本移动功能。在结构上它可以象人、兽、昆虫,具有二足、四足或六足的步行机构, 也可以象车或坦克那样采用轮或履带结构 2.1.1 机器人的臂结构 机器人的臂通常采用关节——连杆链形结构,它由连杆和连杆间的关节组 成。关节,又称运动副,是两个构件组成相对运动的联接。在关节的约束下,两连杆间只能有简单的相对运动。机器人中常用的关节主要有两类: (1 滑动关节 (Prismatic joint: 与关节相连的两连杆只能沿滑动轴做直 线位移运动,移动的距离是滑动关节的主要变量,滑动轴一般和杆的轴线重合或平行。 (2转动关节 (Revolute joint: 与关节相连的两连杆只能绕关节轴做相对 旋转运动,其转动角度是关节的主要变量,转动轴的方向通常与轴线重合或垂直。 杆件和关节的构成方法大致可分为两种:(1 杆件和手臂串联连接,开链机 械手 (2 杆件和手臂串联连接,闭链机械手。

以操作对象为理想刚体为例,物体的位置和姿态各需要 3 个独立变量来描 述。我们将确定物体在坐标系中位姿的独立坐标数目称为自由度(DOF (degree of freedom 。而机器人的自由度是由有关节数和每个关节所具有的自由度数决定的(每个关节可以有一个或多个自由度,通常为 1 个。机器人的自由度是独立的单独运动的数目,是表示机器人运动灵活性的尺度。(由驱动器能产生主动动作的自由度称为主动自由度,不能产生驱动力的自由度称为被动自由度。通常开链机构仅使用主动自由度机器人自由度的构成,取决于它应能保证完成与目标作业相适应的动作。分析可知,为使机器人能任意操纵物体的位姿,至少须 6DOF ,通常用三个自由度确定手的空间位置(手臂,三个自由度确定手的姿态 (手。比较而言,人的臂有七个自由度,手有二十个自由度,其中肩 3DOF ,肘 2 DOF ,碗 2DOF 。这种比 6 还多的自由度称为冗余自由度。人的臂由于有这样的冗余性,在固定手的位置和姿态的情况下,肘的位置不唯一。因此人的手臂能灵活回避障碍物。对机器人而言,冗余自由度的设置易于增强运动的灵活性,但由于存在多解,需要在约束条件下寻优,计算量和控制的难度相对增大。 典型的机器人臂结构有以下几种: (1直角坐标型 (Cartesian/rectanglar/gantry (3P 由三个线性滑动关节组成。 三个关节的滑动方向分别和直角坐标轴 x,y,z 平行。 工作空间是个立方体 (2圆柱坐标型 (cylindrical(R2P 由一个转动关节和两个滑动关节组成。 两个滑动关节分别对应于圆柱坐标的径向和垂直方向位置,一个旋 转关节对应关于圆柱轴线的转角。

工业机器人的驱动方式.资料

题目1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型比较 2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型比较 3、现在机器人的控制系统、控制结构 概述 机器人问世已有几十年但没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发 展另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念成为一个难以回答的哲学问 题。也许正是由于机器人定义的模糊才给了人们充分的想象和创造空间。 美国机器人协会RIA)一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的 通过程序动作来执行各种任务并具有编程能力的多功能操作机。 美国家标准局一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业 任务或动作的机械装置。 1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义“工业机器人是一种具 有自动控制的操作和移动功能能完成各种作业的可编程操作机。 日本工业标准局一种机械装置在自动控制下能够完成某些操作或者动 作功能。 英国貌似人的自动机具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。 中国我国科学家对机器人的定义是“机器人是一种自动化的机器这种 机器具备一些与人或生物相似的智能能力如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 尽管各国定义不同但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点(1) 是一种自动机械装置可以在无人参与下自动完成多种操作或动作功 能即具有通用性。 (2)可以再编程程序流程可变即具有柔性(适应性。 机器人是20世纪人类伟大的发明比尔?盖茨预言机器人即将重复PC机 崛起的道路彻底改变这个时代的生活方式。 机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理 论及人工智能等多学科的最新研究成果代表了机电一体化的最高成就是当代 科学技术发展最活跃的领域之一。 概述 驱动方式 现代工业机器人的驱动方式主要有三种气动驱动、液压驱动和电动驱动。 气动驱动 机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。气动驱动机器人具有气源方便系统结构简单动作快速灵活不污染环境以及维护方便、价格便宜、适合在恶劣工况高温、有毒、多粉尘条件下工作等特点。常用于冲床上下料小零件装配、食品包装及电子元件输送等作业中。由于气体可压缩遇阻时具有容让性因此也常用作机器人手爪的驱动源。 气动驱动系统的组成 1气源气动机器人可直接使用工厂压缩空气站的气源或自行设置气源

介绍几种机器人驱动芯片(电机)

介绍几种机器人驱动芯片(电机) 注：本文已经投稿至《电子制作》) 在自制机器人的时候，选择一个合适的驱动电路也是非常重要的。最初，通常选用的驱动电路是由晶体管控制继电器来改变电机的转向和进退，这种方法目前仍然适用于大功率电机的驱动，但是对于中小功率的电机则极不经济，因为每个继电器要消耗20~100mA的电力。 当然，我们也可以使用组合三极管的方法，但是这种方法制作起来比较麻烦，电路比较复杂，因此，我在此向大家推荐的是采用集成电路的驱动方法： 马达专用控制芯片LG9110 芯片特点： ??低静态工作电流； ??宽电源电压范围：2.5V-12V ； ??每通道具有800mA 连续电流输出能力； ??较低的饱和压降； ??TTL/CMOS 输出电平兼容，可直接连CPU ； ??输出内置钳位二极管，适用于感性负载； ??控制和驱动集成于单片IC 之中；

??具备管脚高压保护功能； ??工作温度：0 ℃-80 ℃。 描述： LG9110 是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS 兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750 ～800mA 的持续电流，峰值电流能力可达1.5 ～2.0A ；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。LG9110 被广泛应用于玩具汽车电机驱动、步进电机驱动和开关功率管等电路上。 管脚定义： 1 A 路输出管脚、2和3 电源电压、4 B 路输出管脚、5和8 地线、6 A 路输入管脚、7 B 路输入管脚 2、恒压恒流桥式1A驱动芯片L293 图2是其内部逻辑框图 图3是其与51单片机连接的电路原理图

工业机器人常用电机驱动系统的分类与要求

工业机器人常用电机驱动系统的分类与要求 机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 一、机器人对关节驱动电机的主要要求规纳如下 1．快速性 电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。 2．起动转矩惯量比大 在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。 3．控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 4．调速范围宽。 能使用于1：1000～10000的调速范围。 5．体积小、质量小、轴向尺寸短。

6．能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。 目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。 二、电机大致可细分为以下几种： 1．交流伺服电动机 包括同步型交流伺服电动机及反应式步进电动机等。 2．直流伺服电动机 包括小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、大惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。 3．步进电动机 包括永磁感应步进电动机。 速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器；位置传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来，国外机器人制造厂家已经在使用一种集光电码盘及旋转变压器功能为一体的混合式光电位置传感器，伺服电动机可与位置及速度检测器、制动器、减速机构组成伺服电动机驱动单元。

工业机器人基础复习题

1、机器人安应用类型可以分为工业机器人、极限作业机器人和娱乐机器人。2﹑机器人按照控制方式可分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。 3、工业机器人的坐标形式主要有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 4、直角坐标机器人的工作范围是长方形形状；圆柱坐标机器人的工作范围是圆柱体形状；球坐标机器人的工作范围是球面一部分状。 5、工业机器人的参考坐标系主要有关节坐标系、工具参考坐标系、全局参考系坐标系。 6、工业机器人的传动机构是向手指传递运动和动力，该机构根据手指的开合动作特点可以分为回转型和移动型。 7、吸附式取料手靠吸附力取料，根据吸附力的不同分为磁吸附和气吸附两种。 8、气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差而工作。按形成压力差的方法，可分为真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负压气吸附几种。 9、手臂是机器人执行机构的重要部件，它的作用是支待手腕并将被抓取的工件运送到指定位置上，一般机器人的手臂有3个自由度，即手臂的伸缩升降及横向移动、回转运动和复合运动。 10、机器人的底座可分为固定式和移动式两种。 11、谐波齿轮传动机构主要有柔轮、刚轮和波发生器三个主要零件构成。 12、谐波齿轮通常将刚轮装在输入轴上，把柔轮装在输出轴上，以获得较大的齿轮减速比。 13、机器人的触觉可以分为接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉五种。 14、机器人接触觉传感器一般由微动开关组成，根据用途和配置不同，一般用于探测物体位置，路径和安全保护。 二、选择题 1、世界上第一台工业机器人是（B ） A、Versatran B、Unimate C、Roomba D、AIBO 2、通常用来定义机器人相对于其它物体的运动、与机器人通信的其它部件以及运动部件的参考坐标系是（ C ） A、全局参考坐标系 B、关节参考坐标系 C、工具参考坐标系 D、工件参考坐标系 3、用来描述机器人每一个独立关节运动参考坐标系是（ B ） A、全局参考坐标系 B、关节参考坐标系 C、工具参考坐标系 D、工件参考坐标系 4、夹钳式取料手用来加持方形工件，一般选择（A ）指端。 A、平面 B、V型 C、一字型 D、球型 5、夹钳式取料手用来加持圆柱形工件，一般选择（ B ）指端。 A、平面 B、V型 C、一字型 D、球型 6、夹钳式手部中使用较多的是（ D ） A、弹簧式手部 B、齿轮型手部 C、平移型手部 D、回转型手部 7、平移型传动机构主要用于加持（ C ）工件。

工业机器人电机驱动

对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 一、机器人对关节驱动电机的主要要求规纳如下 1．快速性 电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。 2．起动转矩惯量比大 在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。 3．控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 4．调速范围宽。 能使用于1：1000～10000的调速范围。 5．体积小、质量小、轴向尺寸短。

6．能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。 目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。 二、电机大致可细分为以下几种： 1．交流伺服电动机 包括同步型交流伺服电动机及反应式步进电动机等。 2．直流伺服电动机 包括小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、大惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。 3．步进电动机 包括永磁感应步进电动机。 速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器；位置传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来，国外机器人制造厂家已经在使用一种集光电码盘及旋转变压器功能为一体的混合式光电位置传感器，伺服电动机可与位置及速度检测器、制动器、减速机构组成伺服电动机驱动单元。 机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大。 三、常用的减速机构 1．RV减速机构； 2．谐波减速机械； 3．摆线针轮减速机构； 4．行星齿轮减速机械；

工业机器人简介

工业机器人论文 专业：机电一体化班级：机电093039

摘要：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 键词关：工业机器人； 由来

1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。 20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图 所示，这是一种主从型控制系统，主 机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元 特点 戴沃尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起，预先设定的机械手动作经编程输入后，系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示教过程中，机械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。

工业机器人技术试题库与答案

工业机器人技术题库及答案 一、判断题 第一章 1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。√ 2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。 × 3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器4大件组成。 × 4、示教盒属于机器人-环境交互系统。× 5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。× 6、机器人最大稳定速度高, 允许的极限加速度小, 则加减速的时间就会长一些。√ 7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。× 第二章 1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。√ 2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。× 3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。√ 4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。√ 5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。√ 6、柔性手属于仿生多指灵巧手。√ 7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。√ 8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。√ 9、一般工业机器人手臂有4个自由度。× 10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。× 11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。√ 12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。√ 13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。√ 第三章 1、正向运动学解决的问题是：已知手部的位姿，求各个关节的变量。× 2、机器人的运动学方程只局限于对静态位置的讨论。√ 第四章 1、用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步。√ 2、视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的60% 。× 3、工业机器人用力觉控制握力。× 4、超声波式传感器属于接近觉传感器。√ 5、光电式传感器属于接触觉传感器。× 6、喷漆机器人属于非接触式作业机器人。√ 7、电位器式位移传感器，随着光电编码器的价格降低而逐渐被取代。√ 8、光电编码器及测速发电机，是两种广泛采用的角速度传感器。× 9、多感觉信息融合技术在智能机器人系统中的应用, 则提高了机器人的认知水平。 √ 第五章 1、机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。√

工业机器人驱动系统

动夹具弧焊机器人、装配机 器人等 成本液压元件成本较 高 成本低成本高 维修及使用 方便，但油液对 环境温度有一定要 求 方便较复杂 2.电动驱动系统及其控制 机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。 电驱动的控制方法有两种： 一种是通过改变电机的电流来控制机器人手臂的力矩。 手臂的输出力矩靠电流控制，而手臂的运动速度会随手臂上所施加的转动惯量变化而改变。当控制电流一定时，手臂的输出力矩不变，因此在运动过程中负载的惯量变大时，手臂运动的速度就减小，当惯量变小的时候，使运动加速度增加，容易冲击目标。 这种控制方法适用于压配和拧紧螺栓等装配工作，另外它在遇到阻碍时不会再增加力矩，只会使手臂的运动减慢，可实现手臂受阻停止，不会破坏阻碍物体。 另一种是通过改变电机的电压来控制机器人手臂的运动速度。

全球工业机器人产业发展历程及行业五大驱动因素分析

全球工业机器人产业发展历程及行业五大驱动因 素分析 2014年08月28日 10:5315118人浏览字号:T|T 现代机器人的起源可以追溯到二十世纪40-50年代，美国橡树岭等国家实验室进行了机器人方面的初步探索，50-60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了使用化阶段。1960年美国AMF公司生产了圆柱坐标型机器人Versatran，这是世界上第一种用于工业生产上的机器人。 60-70年代，日本、德国面临劳动力短缺的严重问题，两国投入巨资研发机器人来替代劳动力，机器人技术迅速发展，日本一举超越机器人起源国美国成为世界机器人第一强国，同时也为世界工业机器人的发展打下了坚实的基础。进入80年代后，随着计算机、传感器技术的发展，机器人技术已经具备了初步的感知、反馈能力，在工业生产中开始逐步应用。工业机器人首先在汽车制造业的流水线生产中开始大规模应用，随后，诸如日本、德国、美国这样的制造业发达国家开始在其他工业生产中也大量采用机器人作业。进入21世纪以来，随着劳动力成本的不断提高，技术的不断进步，各国陆续进行制造业的转型与升级，出现了机器人替代人的热潮。同时，人工智能发展愈演愈烈，服务机器人也开始走进普通家庭的生活。 机器人历史发展阶段

资料来源：智研数据中心整理 随着技术的进步，工业机器人的功能也越来越强大，自由度、精度、作业范围、承载能力等传统的衡量工业机器人水平的各项技术指标都有了显著地提升。2000年之前，6轴机器人还是高端工业机器人的代名词，而目前6轴工业机器人已经渐渐普及，很多高端机器人的轴数都在 6轴以上，安川最新研发的莫托曼 双臂机器人最高轴数达到了15轴，更多的自由度让机器人的灵活度得到了显著提升，不再局限于之前的简单重复劳动。精密减速器的发展使得机器人的精度和重复定位精度较10年前大大进步，目前ABB的IRB-120机器人工作精度能达到0.01mm，在作业范围、最大工作速度和承载能力方面也有了显著的提高，发那科最新的大型机器人承载能力最高可达1.5吨。 技术指标提升 资料来源：智研数据中心整理全球机器人行业发展的五大推动因素分析 中国产业信息网发布的《2014-2019年中国工业机器人产业专项研究及投资策略咨询报告》指出：影响机器人行业发展的积极因素有全球化、人口老化、生产周期减少、健康和安全条例以及薪资水平这五大因素。 1、全球化