第五章工业机器人和机械手 一、工业机器人介绍;1.工业机器人的特点 2.工业机器人的构造与分类 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组 成。;3.工业机器人的应用 由于工业机器人具有一定的通用性和适应性,能适应多品种 中、小批量的生产,20世纪70年代起,常与数字控制机床结合在一起,成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。 ;4.中国工业机器人 我国工业机器人起步于20世纪70年代初期,经过20多年的发 展,大致经历了3个阶段:70年代的萌芽期,80年代的开发期和9 0年代的适用化期。;二、工业机器人的控制技术;1.关键技术 2.工业机器人的技术特点 ① 技术先进 ② 技术升级 ③ 应用领域广泛 ④ 技术综合性强;三、工业机器人的发展前景 (1)顺序型: (2)沿轨迹作业型: (3)远距作业型: (4)智能型: ;四、工业机器人的应用案例 1.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,;2.点焊机器人 焊接机器人(如图5-3所示)具有性能稳定、工作空间大、运 动速度快和负荷能力强等特点,焊接质量明显优于人工焊接, 大大提高了点焊作业的生产率。;图 5-4弧焊机器人;3.弧焊机器人 弧焊机器人(如图5-4所示)主要应用于各类汽车零部件的焊 接生产。在该领域,国际大型工业机器人生产企业主要以向 成套装备供应商提供单元产品为主。;图 5-5激光机器人;图 5-6线.真空机器人 线所示)是一种在真空环境下工作的机器 人,主要应用于半导体工业中,实现晶圆在线.机器人输送线)系统简介 机器人及输送线物流自动化系统主要由如下几个部分组成;(如图5-8所示)。;8.机器人涂胶工作站;图 5-10机器人焊接工作站;10.自动装箱、码垛工作站;11.转轴自动焊接工作站;五、机械手介绍 机械手(MECHANICAL HAND),也称自动手 (AUTO HAND),是模仿人手和臂的某些运动功 能,用以按固定程序抓取、轨迹搬运物件或操作工具的自动操作装置;1.机械手的发展历史 ① 1954年USA工程师德尔沃最早提出机械人的概念; ② 1959年USA德尔沃与英格伯制造了世界上第一台机械人; ③ 1962年USA正式将机械人的使用性提出来,且制造出类似 人的手臂;;④ 1967年JAN成立了人工手研究会,并召开了首届机械手学 术会; ⑤ 1970年在USA召开了第一届工业机械人学术会,并得到迅速普及; ⑥ 1973年辛辛那提公司制造出第一台小型计算机控制的工 业机械人,当时是液压驱动,能载重达45kg; ⑦ 1980年在JAN得到普及,并定为“机械人元年”,此后在日 本机械人得到前所未有的发展与提升。;2.机械手分类 (1)按用途分 机械手可分为专用机械手和通用机械手两种。;(2)按驱动方式分 ① 液压传动机械手 ② 气压传动机械手 ③ 机械传动机械手 ④ 电力传动机械手;(3)按控制方式分 ① 点位控制 ② 连续轨迹控制;六、机械手构成 机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统 及检测装置三大部分组成,智能机械手还具有感 觉系统和智能系统。;图 5-14机械手结构示意图;(1)手部 即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式 不同,可分为夹持式和吸附式手。;图 5-15某机械手手抓结构;(2)手腕 是连接手部和手臂的部件,并可用来调整被抓取 物件的方位(即姿势)。 (3)手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件;(4)立柱 (5)行走机构 (6)机座 ;2.驱动系统 3.控制系统 4.位置检测装置 ;七、机械手的应用现状 1.应用领域及意义 机械手的推广意义如下。 (1)可以提高生产过程中的自动化程度 (2)可以改善劳动条件,避免人身事故 (3)可以减轻人力,并便于有节奏的生产 ;2.发展方向 (1)重复高精度 (2)易于模块化 (3)无给油化(节能化) (4)机电气一体化 ;3.机械手设计和组装 (1)机械手设计的主要参数 (2)驱动系统方案选择 ;表 5-1主要驱动方式优缺点比较;表 5-1主要驱动方式优缺点比较;表 5-1主要驱动方式优缺点比较;表 5-1主要驱动方式优缺点比较;表 5-1主要驱动方式优缺点比较;4.基于单片机的机械手设计案例 本设计以AT89S52单片机为核心,采用LMD18200电机控制芯 片达到控制直流电机的启停、速度和方向,完成了筛选机械 手基本要求和发挥部分的要求。;调速的目的。 (1)总体方案设计 ① 设计要求生产线cm的圆 铁片,设计一种机械手,该手能自动筛选出红色铁片,并把红色 铁片放到指定位置。机械手有上行/下行、左行/右行、放松/ 夹紧几个运行方式。并要求机械手有判别铁片颜色的功能, 且能准确把握铁片位置、重量、形状等因素。该手运行路;② 基本设计思路总体设计框图如图5-17所示。;③ 传动机构 ④ 机械手坐标形式的选择 ⑤ 抓取机构的选择 ⑥ 驱动方式的选择;(2)机械结构设计 ① 机械手尺寸的确定;② 机械传动部分设计;图 5-20伺服电动机原理图;(3)电控硬件设计;图 5-22LMD18200典型应用电路;图 5-23WLCS-M4颜色识别传感器;图 5-24机械手控制程序流程图;6.机械手应用案例;图 5-26“达芬奇机”器人(一);图 5-27“达芬奇机”器人(二);图 5-28排爆机器人工作中;图 5-29救人机械手;图 5-30“My Spoon”机器人;图 5-31“贝尔蒂”(Berti)机器人;图 5-32“Rollin Justin”;图 5-33机器人正在装配萨曼德汽车;图 5-34机器人手臂????;图 5-35“日式烧饼”的烹调机器;????

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