工业机器人的特点

 

　　1.基本特点

 

　　工业机器人是集合各种学科为一体的先进的机电一体化设备，主要技术特点如下

 

　　1拟人。在结构形态上，大多数工业机器人的本体有类似人类的腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部件，并接受其控制器的控制。在智能工业机器人上，还安装有模拟人类等生物的传感器，如：模拟感官的接触传感器、力传感器、负载传感器、光传感器﹔模拟视觉的图像识别传感器﹔模拟听觉的声传感器、语音传感器等。这样的工业机器人具有类似人类的环境自适应能力。

 

　　2.柔性。工业机器人有完整、独立的控制系统，它可通过编程来改变其动作和行为，此外，还可通过安装不同的末端执行器来满足不同的应用要求，因此，它具有适应对象变化的柔性。

 

　　3通用。除了部分专用工业机器人外，大多数工业机器人都可通过更换工业机器人手部的末端操作器（如更换手爪、夹具、工具等）来完成不同的作业。因此，它具有一定的、执行不同作业任务的通用性。

 

　　工业机器人、数控机床、机械手三者在结构组成、控制方式和行为动作等方面有许多相似之处，以至于非专业人士很难区分，有时容易引起误解。以下通过三者的比较来介绍相互之间的区别。

 

　　2工业机器人与数控机床

 

　　全世界首台数控机床出现于1952年，由美国麻省理工率先研发，其诞生比工业机器人早了 7年，因此，工业机器人的很多技术都来自数控机床。

 

　　乔治·德沃尔（George Devo1）***初设想的机器人实际上就是工业机器人，他所申请的***就是利用数控机床的伺服轴驱动连杆机构，然后通过操纵、控制器对伺服轴的控制来实现机器人的功能。按照相关标准的定义，工业机器人是「具有自动定位控制、可重复编程的多功能、多自由度的操作机J，这点也与数控机床十分类似。

 

　　因此，工业机器人和数控机床的控制系统类似，它们都有控制面板、控制器、伺服驱动等基本部件，操作者可利用控制面板对它们进行手动操作或进行程序自动运行、程序输入与编辑等操作控制。但是，由于工业机器人和数控机床的研发目的有着本质的区别，因此，其地位、用途、结构、性能等各方面均存在较大的差异。图2.1-7是数控机床和工业机器人的功能比较图，总体而言，两者的区别主要有以下几点。

 

　　（ 1）作用和地位

 

　　机床是用来加工机器零件的设备，是制造机器的机器，故称为工作母机；没有机床就几乎不能制造机器，没有机器就不能生产工业产品。因此，机床被称为国民经济基础的基础，在现有的制造模式中，它仍处于制造业的核心地位。工业机器人尽管发展速度很快，但目前绝大多数还只是用于零件搬运﹑装卸、包装﹑装配的生产辅助设备，或是进行焊接、切割、打磨、抛光等简单粗加工的生产设备，它在机械加工自动生产线上（焊接﹑涂装生产线除外〉所占的价值―般还只有15%左右。

 

　　因此，除非现有的制造模式发生颠覆性变革，否则，工业机器人的体里很雅超越机床：所以，那些认为「随着自动化大趋势的发展，机器人将取代机床成为新—代工业生产的基础」的观点，至少以目前来看是不正确的。库卡机器人集成

 

　　（ 2）目的和用途

 

　　研发数控机床的根本目的是解决轮廓加工的刀具运动轨迹控制问题，而研发工业机器人的根本目的是用来协助或代替人类完成那些单调、重复、频繁或长时间﹑繁重的工作或者进行高温﹑粉尘、有毒、易燃、易爆等危险环境下的作业。由于两者研发目的不同，因此其用途也有根本的区别。简言之·数控机床是直接用来加工零件的生产设备；而大部分工业机器人则是用来替代或部分替代操作者进行零件搬运﹑装卸、装配﹑包装等作业的生产辅助设备，两者目前尚无法相互完全替代。

 

　　（3〉结构形态

 

　　工业机器人需要模拟人的动作和行为，在结构上以回转摆动轴为主、直线轴为辅可能无直线轴），多关节串联、并联轴是其常见的形态﹔部分机器人（如无人搬运车等〉的作业空间也是开放的。数控机床的结构以直线轴为主、回转摆动轴为辅〈可能无回转摆动轴），绝大多数都采用直角坐标结构。其作业空间《加工范围〉局限于设备本身。

 

　　但是，随着技术的发展，两者的结构形态也在逐步融合﹐如机器人有时也采用直角坐标结构，采用并联虚拟轴结构的数控机床也已有实用化的产品等。

 

　　（4）技术性能

 

　　数控机床是用来加工零件的精密加工设备，其轮廓加工能力﹑定位精度和加工精度等是衡里数控机床性能***重要的技术指标。高精度数控机床的定位精度和加工精度通常需要达到0.01mm或0.O01mm的数里级，甚至更高，且其精度检测和计算标准的要求高于机器人。数控机床的轮廓加工能力取决于工件要求和机床结构，通常而言，能同时控制5轴（5轴联动〉的机床，就可满足几乎所有零件的轮廓加工要求。

 

　　工业机器人是用于零件搬运﹑装卸、码垛、装酉的生产辅助设备，或是进行焊接、切割、打磨﹑抛光等粗加工的设备，强调的是动作灵活性、作业空间、承载能力和感知能力。因此，除少数用于精密加工或装配的机器人外，其余大多数工让机器人对定位精度和轨迹精度的要求并不高，通常只需要达到0.1~1mm的数里级便可满足要求，且精度检测和计算标准均低于数控机床。但是，工业机器人的控制轴数将直接决定自由度、动作灵活性等关键指标其要求很高﹔理论上说，需要工业机器人有6个自由度（6轴控制），才能完全描述—个物体在三维空间的位姿，如需要避障﹐还需要有更多的自由度。此外，智能工业机器人还需要有一定的感知能力，故需要配备位置、触觉、视觉、听觉等多种传感器﹔而数控机床一般只需要检则速度与位置，因此工业机器人对检则技术的要求高于数控机床。

 

　　工业机器人是用于零件搬运、装卸、码垛、装酉的生产辅助设备，或是进行焊接、切割、打磨、抛光等粗加工的设备，强调的是动作灵活性、作业空间、承载能力和感知能力。因此，除少数用于精密加工或装配的机器人外，其余大多数工让机器人对定位精度和轨迹精度的要求并不高，通常只需要达到0.1~1mm的数里级便可满足要求，且精度检测和计算标准均低于数控机床。但是，工业机器人的控制轴数将直接决定自由度、动作灵活性等关键指标其要求很高；理论上说，需要工业机器人有6个自由度（6轴控制），才能完全描述-个物体在三维空间的位姿，如需要避障，还需要有更多的自由度。）此外，智能工业机器人还需要有一定的感知能力，故需要配备位置、触觉、视觉、听觉等多种传感器；而数控机床一般只需要检则速度与位置，因此工业机器人对检则技术的要求高于数控机床。 3.工业机器人与机械手

 

　　3.工业机器人与机械手

          用于零件搬运﹑装卸﹑码垛、装酉珀的工业机器人功能和自动化生产设备中的辅助机械手类似。例如，国际标准化组织将工业机器人定义为「自动的、位置可控的、具有编程能力的

 

　　用于零件搬运、装卸、码垛、装酉珀的工业机器人功能和自动化生产设备中的辅助机械手类似。例如，国际标准化组织将工业机器人定义为“自动的、位置可控的、具有编程能力的 多功能机械手3日本机器人协会将工业机器人定义为「能够执行人体上肢（手和臂〉类似动作的多功能机器」，表明两者的功能存在很大的相似之处。但是，工业机器人与生产设备中的辅助机械手的控制系统﹑操作编程﹑驱动系统均有明显的不同。图2.1是工业机器人和机械手的比较图，两者的主要区别如下。

 

　　（ 1）控制系统

 

　　工业机器人需要有独立的控制器、马区动系统、操作界面等，可对其进行手动、自动操作和编程，因此，它是—种可独立运行的完整设备，能依靠自身的控制能力来实现所需要的功能。机械手只是用来实现换刀或工件装卸等操作的辅助装置，其控制一般需要通过设备的控制器〈如CNE、PL等）来实现，它没有自身的控制系统和操作界面，故不能独立运行。

 

　　（2〉操作编程

 

　　工业机器人具有适应动作和对象变化的柔性，其动作是随时可变的，如需要，***终用户可随时通过手动操作或编程来改变其动作，现代工业机器人还可根据人工智能技术所制定的原则纲领自主行动。但是，辅助机械手的动作和对象是固定的，其控制程序通常由设备生产厂家编制﹔即使在调整和维修时，用户通常也只能按照设备生产厂的规定进行操作﹐而不能改变其动作的位置与次序。

 

　　（3）驱动系统

 

　　工业机器人需要灵活改变位姿﹐绝大多数运动轴都需要有任意位置定位功能，需要使用伺服驱动系统；在无人搬运车（ Automated GuidedVehicle，AGV）等输送机器人上，还需要配备相应的行走机构及相应的驱动系统。而辅助机械手的安装位置、定位点和动作次序样板都是固定不变的，大多数运动部件只需要控制起点和终点，故较多地采用气动、液压驱动系统。

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