工業(yè)機(jī)器人的集成應(yīng)用系統(tǒng)是在機(jī)械設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,本質(zhì)上兩者還是一樣的,但工業(yè)機(jī)器人相對于機(jī)械設(shè)備來說有幾大顯著特點(diǎn)。
(1)所謂機(jī)器人,大家都會想到是由數(shù)個(gè)部分組成的,連接這些部分的就叫做關(guān)節(jié),工業(yè)機(jī)器人有若干個(gè)關(guān)節(jié),典型工業(yè)機(jī)器人有五六個(gè)關(guān)節(jié),每個(gè)關(guān)節(jié)由一個(gè)伺服系統(tǒng)控制多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動要求各個(gè)伺服系統(tǒng)協(xié)同工作。這是傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備不具備的特點(diǎn)之一;
(2)重復(fù)定位及軌跡是工業(yè)機(jī)器人的又一大特點(diǎn),這是比機(jī)械設(shè)備復(fù)雜太多的!工業(yè)機(jī)器人的工作任務(wù)是要求操作機(jī)的手部進(jìn)行空間點(diǎn)位運(yùn)動或連續(xù)軌跡運(yùn)動,對工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制,需要進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換運(yùn)算,以及矩陣函數(shù)的逆運(yùn)算;
(3)工業(yè)機(jī)器人對環(huán)境的要求也是非常嚴(yán)格的,如防爆、潔凈無塵等。高級的工業(yè)機(jī)器人要求對環(huán)境條件、控制指令進(jìn)行預(yù)測和分析,采用計(jì)算機(jī)建立龐大的信息庫,用人工智能的方法進(jìn)行控制、決策、管理和操作。按照給定的要求,自動選擇集成規(guī)律;
(4)工業(yè)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)多變量、非線性和變殘數(shù)的復(fù)雜模型,各變量之間還存在著耦合,因此工業(yè)機(jī)器人的控制中經(jīng)常使用前饋、補(bǔ)償、解耦合自適應(yīng)等復(fù)雜控制技術(shù)。
工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)是由工業(yè)機(jī)器人和集成對象及環(huán)境共同組成的,其中包括機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng),驅(qū)動系統(tǒng),控制系統(tǒng),和感知系統(tǒng)四的部分組成??梢哉f工業(yè)機(jī)器人的組成部分與人類極為類似。一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器人有一套可移動的身體結(jié)構(gòu)、一部類似于馬達(dá)的裝置、一套傳感系統(tǒng)、一個(gè)電源和一個(gè)用來控制所有這些要素的計(jì)算機(jī)“大腦”。從本質(zhì)上講,工業(yè)機(jī)器人是由人類制造的“動物”,它們是模仿人類和動物行為的機(jī)器。
1、工業(yè)機(jī)器人構(gòu)成;
工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身,臂部,手腕,末端操作器和行走機(jī)構(gòu)等部分組成,每一部分都有若干自由度的機(jī)械系統(tǒng)。此外,有的機(jī)器人還具有行走機(jī)構(gòu),若具有行走機(jī)構(gòu)則構(gòu)成行走機(jī)器人,若沒有則構(gòu)成單機(jī)器人手臂。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械機(jī)械系統(tǒng)相當(dāng)于人的身體(骨骼,手,臂,腿等)。
驅(qū)動系統(tǒng)主要是指驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)動作的驅(qū)動裝置。這部分的作用相當(dāng)于人的肌肉。根據(jù)驅(qū)動源的不同,驅(qū)動系統(tǒng)分為電氣,液壓,氣壓以及把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。電氣驅(qū)動在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用的較為廣泛,主要分為步進(jìn)電動機(jī),直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)三種。液壓驅(qū)動運(yùn)動平穩(wěn),且負(fù)載能力大,對于重載的搬運(yùn)和零件加工機(jī)器人,采用液壓驅(qū)動比較合理。但液壓驅(qū)動管道復(fù)雜,清潔困難,因此限制了在裝配作業(yè)中的作用。無論電氣還是液壓驅(qū)動的機(jī)器人,其手爪的開合都采用氣動形式。
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來的信號,控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu),使其完成規(guī)定的運(yùn)動和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征,則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng);如果機(jī)器人具備信息反饋特征,則還控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該部分主要由計(jì)算機(jī)硬件和控制軟件組成。軟件主要有人與機(jī)器人的人機(jī)交互系統(tǒng)和控制算法等組成。該部分的作用相當(dāng)于人的大腦。
感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成,其作用是獲取機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息,并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測各個(gè)關(guān)節(jié)的位置,速度等變量,為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部狀態(tài)傳感器用于檢測機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量,如距離,接近程度和接觸情況等,用于引導(dǎo)機(jī)器人,便于其實(shí)別物體并作出相應(yīng)處理。該部分的作用相當(dāng)于人的五官。
2、工業(yè)機(jī)器人工作原理
機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng),其工作原理為:控制系統(tǒng)發(fā)出動作指令,控制驅(qū)動器動作,驅(qū)動器帶動機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動,使末端操作器到達(dá)空間某一位置和實(shí)現(xiàn)某一姿態(tài),實(shí)施一定的作業(yè)任務(wù)。末端操作器在空間的實(shí)時(shí)位姿由感知系統(tǒng)反饋給控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)把實(shí)際位姿與目標(biāo)位姿相比較,發(fā)出下一個(gè)動作指令,如此循環(huán),直到完成作業(yè)任務(wù)為止。
對此,出來了投資工業(yè)機(jī)器人的理由!
*:降低運(yùn)營成本;
第二:提升產(chǎn)品質(zhì)量與*性;
第三:改善員工的工作環(huán)境;
第四:擴(kuò)大產(chǎn)能;
第五:增強(qiáng)生產(chǎn)的柔性;
第六:減少原料浪費(fèi),提高成品率;
第七:滿足安全法規(guī),改善生產(chǎn)安全條件;
第八:減少人員流動,緩解招聘技術(shù)工人的壓力;
第九:降低投資成本,提高生產(chǎn)效率;
后一點(diǎn):節(jié)約寶貴的生產(chǎn)空間;
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