工业机器人的关键技术.docx

PAGE 4 PAGE 4/5 工业机器人的关键技术 摘要：本文简单的介绍了机器人的技术：定义、组成及分类，着重阐述了工业机器人关键 技术，并对六种工业机器人：移动机器人、点焊机器人、弧焊机器人、激光加工机器人真空 机器人及洁净机器人等的关键技术进行了详细分析。 关键词：工业机器人关键技术制造业 1工业机器人技术概述 1.1定义 工业机器人（英语：industrial robot□简称IR)是种能自动控制、可重复编程、多功能、 多自山度的操作机。它们通常配有机械手、刀具或其它装配的加工工具，能够搬运材料、工 件，完成各种作业，是种柔性自动化设备。 结构组成 工业机器人一般由主构架(手臂)、手腕、驱动系统、测量系统、控制器及传感器等组成。 机器人手臂具有3个自由度(运动坐标轴)，机器人作业空间由手臂运动范围决定。 手腕是机器人工具(如焊枪、喷嘴、机加工刀具、夹爪)与主构架的连接机构，它具有3 个自由度。 驱动系统为机器人各运动部件提供力、力矩、速度、加速度。 测量系统用于机器人运动部件的位移、速度和加速度的测量。 控制器(RC)用于控制机器人各运动部件的位置、速度和加速度，使机器人手爪或机器人 工具的中心点以给定的速度沿着给定轨迹到达目标点。通过传感器获得搬运对象和机器人本 身的状态信息，如工件及其位置的识别，障碍物的识别，抓举工件的重量是否过载等。 工业机器人的典型结构如图1所示。 图1机器人的典型结构 1.3分类 工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆 柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型 的臂部有多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执 行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;连 续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算 机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信 号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直 接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的 信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信 息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器 人称为示教再现型工业机器人。 2工业机器人的关键技术 机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控 制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及 动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用 方便等特点。 关键技术包括： 开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控 制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器 人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完 成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编 程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 模块化层次化的控制器软件系统:软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统 Lmux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分 为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同 层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协 作共同实现该层次所提供的功能。 机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进 行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生 产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太 网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生 产线进行监控、诊断和管理。 3六种典型工业机器人 移动机器人(AGV) 移动机器人（AGV)是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导 航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食 品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装 配系统（以AGV作为活动装配平台）；同时可在车