機器人應用技術第一頁，共40頁。機器人應用技術機器人的技術參數2.3.1機器人的參數2.3.2機器人的舉例第二頁，共40頁。機器人應用技術第二節機器人的主要技術參數一、機器人的參數二、機器人的舉例第三頁，共40頁。Compiledby:DongChunli１．自由度２．工作空間３．工作速度４．工作載荷５．控制方式６．驅動方式７．重復精度8．精度、重復精度和分辨率2.3.1機器人的參數第四頁，共40頁。Compiledby:DongChunli1．自由度自由度是指描述物體運動所需要的獨立坐標數。2．工作空間機器人的工作空間是指機器人手臂或手部安裝點所能達到的所有空間區域，不包括手部本身所能達到的區域。3．工作速度機器人在工作載荷條件下、勻速運動過程中，機械接口中心或工具中心點在單位時間內所移動的距離或轉動的角度。2.3.1機器人的參數第五頁，共40頁。Compiledby:DongChunli4．工作載荷機器人在規定的性能范圍內，機械接口處能承受的最大負載量（包括手部）。用質量、力矩、慣性矩來表示。

5．控制方式機器人用于控制軸的方式，是伺服還是非伺服，伺服控制方式是實現連續軌跡還是點到點的運動。6．驅動方式驅動方式指關節執行器的動力源形式。7．精度、重復精度和分辨率精度、重復精度和分辨率用來定義機器人手部的定位能力。2.3.1機器人的參數第六頁，共40頁。Compiledby:DongChunli１．自由度自由度是指描述物體運動所需要的獨立坐標數。機器人的自由度表示機器人動作靈活的尺度，一般以軸的直線移動、擺動或旋轉動作的數目來表示，手部的動作不包括在內。機器人的自由度越多，就越能接近人手的動作機能，通用性就越好；但是自由度越多，結構越復雜，對機器人的整體要求就越高，這是機器人設計中的一個矛盾。工業機器人一般多為４～６個自由度，７個以上的自由度是冗余自由度，是用來避障礙物的。第七頁，共40頁。Compiledby:DongChunli１．自由度機器人臂部位置在xO1y面內有三個獨立運動升降(L1)、伸縮(L2)、和轉動(Φ1)，腕部在xO1y面內有一個獨立的運動轉動(Φ2)。機器人手部位置需要一個獨立變量手部繞自身軸線O3C的旋轉Φ3。第八頁，共40頁。Compiledby:DongChunli２．工作空間機器人的工作空間是指機器人手臂或手部安裝點所能達到的所有空間區域，不包括手部本身所能達到的區域。機器人所具有的自由度數目及其組合不同，則其運動圖形不同；而自由度的變化量(即直線運動的距離和回轉角度的大小)則決定著運動圖形的大小。第九頁，共40頁。Compiledby:DongChunli３．工作速度工作速度是指機器人在工作載荷條件下、勻速運動過程中，機械接口中心或工具中心點在單位時間內所移動的距離或轉動的角度。確定機器人手臂的最大行程后，根據循環時間安排每個動作的時間，并確定各動作同時進行或順序進行，就可確定各動作的運動速度。分配動作時間除考慮工藝動作要求外，還要考慮慣性和行程大小、驅動和控制方式、定位和精度要求。為了提高生產效率，要求縮短整個運動循環時間。運動循環包括加速度起動，等速運行和減速制動三個過程。過大的加減速度會導致慣性力加大，影響動作的平穩和精度。為了保證定位精度，加減速過程往往占去較長時間。第十頁，共40頁。Compiledby:DongChunli４．工作載荷機器人在規定的性能范圍內，機械接口處能承受的最大負載量(包括手部)。用質量、力矩、慣性矩來表示。負載大小主要考慮機器人各運動軸上的受力和力矩，包括手部的重量、抓取工件的重量，以及由運動速度變化而產生的慣性力和慣性力矩。一般低速運行時，承載能力大，為安全考慮，規定在高速運行時所能抓取的工件重量作為承載能力指標。工業機器人承載能力范圍較大，目前最大可達1000Kg第十一頁，共40頁。Compiledby:DongChunli５．分辨率機器人的分辨率由系統設計檢測參數決定，并受到位置反饋檢測單元性能的影響。分辨率是指機器人每根軸能夠實現的最小移動距離或最小轉動角度。精度和分辨率不一定相關。一臺設備的運動精度是指命令設定的運動位置與該設備執行此命令后能夠達到的運動位置之間的差距，分辨率則反映了實際需要的運動位置和命令所能夠設定的位置之間的差距。分辨率分為編程分辨率與控制分辨率，統稱為系統分辨率。編程分辨率是指程序中可以設定的最小距離單位，又稱基準分辨率。第十二頁，共40頁。Compiledby:DongChunli6．精度精度是一個位置量相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際到達位置與所需要到達的理想位置之間的差距。機器人的精度主要依存于機械誤差、控制算法誤差與分辨率系統誤差。機械誤差主要產生于傳動誤差、關節間隙與連桿機構的撓性。傳動誤差是由輪齒誤差、螺距誤差等所引起的；關節間隙是由關節處的軸承間隙、諧波齒隙等引起的；連桿機構的撓性隨機器人位形、負載的變化而變化。分辨率系統誤差可取1/2基準分辨率。其理由是基準分辨率以下的變位既無法編程又無法檢測，故誤差的平均值可取1/2基準分辨率。機器人的精度可認為是1/2基準分辨率與機構誤差之和，即：機器人的精度=1/2基準分辨率+機構誤差第十三頁，共40頁。Compiledby:DongChunli7．重復精度重復精度指在相同的運動位置命令下，機器人連續若干次運動軌跡之間的誤差度量。如果機器人重復執行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復精度。所以，重復定位精度是關于精度的統計數據。第十四頁，共40頁。Compiledby:DongChunli8．精度、重復精度和分辨率精度：一個位置相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際到達位置與所需要到達的理想位置之間的差距。重復精度：在相同的運動位置命令下，機器人連續若干次運動軌跡之間的誤差度量。如果機器人重復執行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復精度。分辨率：指機器人每根軸能夠實現的最小移動距離或最小轉動角度。精度和分辨率不一定相關。一臺設備的運動精度是指命令設定的運動位置與該設備執行此命令后能夠達到的運動位置之間的差距，分辨率則反映了實際需要的運動位置和命令所能夠設定的位置之間的差距。第十五頁，共40頁。Compiledby:DongChunli8．精度、重復精度和分辨率圖2-4給出了分辨率精度和重復精度的關系。工業機器人的精度、重復精度和分辨率要求是根據其使用要求確定的。機器人本身所能達到的精度取決于機器人結構的剛度、運動速度控制和驅動方式、定位和緩沖等因素。由于機器人有轉動關節，不同回轉半徑時其直線分辨率是變化的，因此造成了機器人的精度難以確定。由于精度一般難測定，通常工業機器人只給出重復精度。第十六頁，共40頁。Compiledby:DongChunli8．精度、重復精度和分辨率表2-3為不同作業機器人要求的重復精度。第十七頁，共40頁。Compiledby:DongChunli美國DENSO公司的XYC4-G系列直角坐標機器人。美國Unimation公司的VERSATRAN系列圓柱坐標機器人L-1000型CO2激光切割機器人是典型的極坐標型機器人日本安川公司生產的MOTOMANUP6型通用工業機器人典型的多關節坐標型機器人深圳市眾為興數控技術有限公司生產的ADT-600×4G300-5機器人是典型的平面多關節坐標型機器人。2.3.2實用機器人舉例分析第十八頁，共40頁。直角坐標機器人美國DENSO公司的XYC4-G系列直角坐標機器人。適用于小型工作空間的緊湊尺寸。寬泛的變化：左臂類型、右臂類型。48種行程。利用高強度滑動單元可獲得最大負載：10kg的物體。用于大功率或精細任務的兩種驅動功率模式標準配置：6套空氣管線系統，10個信號閥和電磁閥。Compiledby:DongChunli第十九頁，共40頁。直角坐標機器人Compiledby:DongChunli第二十頁，共40頁。直角坐標機器人Compiledby:DongChunli第二十一頁，共40頁。Compiledby:DongChunli美國Unimation公司的VERSATRAN系列圓柱坐標機器人，見圖2-19所示。為一臺持重30kg，供搬運、檢測、裝配用的圓柱坐標型工業機器人圓柱坐標機器人第二十二頁，共40頁。Compiledby:DongChunli自由度：共有三個基本關節1,2,3和兩個選用關節4,5；工作范圍：見圖b所示；關節移動范圍及速度：A13000

A2500mm 600mm/sA3500mm 1200mm/sA43600A51900重復定位誤差：控制方式：五軸同時可控，點位控制；持重（最大伸長、最高速度下）：30kg驅動方式：三個基本關節由交流伺服電動機驅動，并采用增量式角位移檢測裝置。圓柱坐標機器人第二十三頁，共40頁。極坐標機器人激光切割機器人有CO2氣體激光和YAG固體激光切割機器人。通常激光切割機器人既可進行切割又能用于焊接。Compiledby:DongChunli第二十四頁，共40頁。項目技

術

參

數動作形態極坐標式控制軸數5軸（θ、W、R、γ、β）設置狀態固定在地面或懸掛在門架上工作范圍θ軸（°）200W軸（°）60R軸（mm）1200γ軸（°）360β軸（°）280最大動作速度θ軸（°/s）90W軸（°/s）70R軸（mm/s）90γ軸（°/s）360β軸（°/s）360手臂前段可攜帶質量（kg）5驅動方式交流伺服電機伺服驅動控制方式數字伺服控制位置重復精度（mm）±0.5激光反射鏡數量4激光進入口直徑（mm）62輔助氣體管路系統2套光路清潔用空氣管路系統1套激光反射鏡冷卻水系統進、出水各1套機械結構部分的質量（kg）580Compiledby:DongChunli第二十五頁，共40頁。多關節坐標型機器人日本安川公司生產的MOTOMANUP6型通用工業機器人Compiledby:DongChunli第二十六頁，共40頁。基本參數機械結構垂直多關節型自由度數6載荷質量6kg重復定位精度±0.08mm本體質量130kg安裝方式地面安裝電源容量1.5kV·A最大動作范圍S軸（回旋）±170°L軸（下臂傾動）+155°、–90°U軸（上臂傾動）+190°、–170°R軸（手臂橫擺）±180°B軸（手腕俯仰）+225°、–45°T軸（手腕回旋）±360°最大速度S軸2.44rad/s（140°/s）L軸2.79rad/s（160°/s）U軸2.97rad/s（170°/s）R軸5.85rad/s（335°/s）B軸5.85rad/s（335°/s）T軸8.37rad/s（500°/s）容許力矩R軸11.8N·m（1.2kgf·m）B軸9.8N·m（1.0kgf·m）T軸5.9N·m（0.6kgf·m）容許轉動慣量R軸0.24?kg·m2B軸0.17kg·m2T軸0.06kg·m2標準涂色活動部位：淡灰色固定部位：深灰色電動機：黑色安裝環境溫度0～45?°C濕度（20～80）

%RH（不能結露）振動4.9m/s2以下其他避免接觸易燃及腐蝕性氣體或液體；不可接近水、油、粉塵等；遠離電氣噪聲源Compiledby:DongChunli第二十七頁，共40頁。多關節坐標型機器人Compiledby:DongChunli第二十八頁，共40頁。平面多關節坐標型機器人深圳市眾為興數控技術有限公司生產的ADT-600×4G300-5機器人是典型的平面多關節坐標型機器Compiledby:DongChunli第二十九頁，共40頁。型號ADT-600X4G100ADT-600X4G200ADT-600X4G300軸規格X軸手臂長度350mmY軸手臂長度250mmZ軸行程100mm200mm300mmX軸旋轉范圍±115°Y軸旋轉范圍±145°R軸旋轉范圍±360°電機規格X軸400WY軸200WZ軸（帶剎車）200WR軸100W最高速度X速度225°/sY速度225°/sX、Y軸合成3.3m/sZ速度0.8m/sR速度360°/s重復定位精度X、Y軸±0.05mmZ±0.02mmR±0.02°最大負載3KG/5KG用戶用信號線0.12sq×25用戶配管φ6×3線限位保護1.軟件限位

2.機械限位（X、Y、Z軸）重量40KGCompiledby:DongChunli第三十頁，共40頁。Compiledby:DongChunli相關術語及性能指標關節（Joint）：即運動副，允許機器人手臂各零件之間發生相對運動的機構。第三十一頁，共40頁。Compiledby:DongChunli相關術語及性能指標連桿（Link）：機器人手臂上被相鄰兩關節分開的部分。第三十二頁，共40頁。Compiledby:DongChunli剛度（Stiffness）：機身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量（位移）之比來度量。相關術語及性能指標第三十三頁，共40頁。Compiledby:DongChunli自由度（Degreeoffreedom）：或者稱坐標軸數，是指描述物體運動所需要的獨立坐標數。手指的開、合，以及手指關節的自由度一般不包括在內。相關術語及性能指標第三十四頁，共40頁。Compile