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工业机器人的组成部分2023-09-10 21:57

  随着时间的推移、技术的发展,如今,现代工业自动化应用中所使用的工业机器人绝大多数仍然是示教再现型机器人,通常由机械手臂和电气系统两个基本部分组成。

  什么是示教再现?示教再现就是操作人员通过手动操作机械手臂,此时系统会同步记录运动点位,并生成程序,这样在切换成自动模式后,操作人员就可以调用生成的程序,实现机械手臂的自动化运行。

  ,由控制系统和驱动系统组成:控制系统,包括控制器、机器人操作系统、功能安全系统、示教器等软件和硬件,根据系统设置和信号反馈,发出指令;驱动系统,包括配电保护、驱动器等,根据控制指令,输出功率驱动机械手臂。

  ,作为执行机构,包括机械本体、末端执行器等,根据输入功率进行工作,反馈信号。

  控制系统,主要负责接受反馈信号,发送控制指令,通常由控制器、机器人操作系统OS、功能安全系统、示教器等软件和硬件组成。

  控制系统-控制器,是控制系统的大脑,承载着工业机器人的操作系统OS,接受各种各样的反馈信号,处理各种中断请求,实时地发送控制指令。

  控制器可用工业计算机IPC或可编程逻辑控制器PLC构成,实际行业内一般用工业计算机 —— 工业计算机在本质上同普通的计算机并没有区别,但是通常会带有网络、传感器、驱动器等硬件接口,同时兼容性好、软件安装方便、通信方便。

  控制器-机器人操作系统OS,处理各种控制指令、信号、中断请求等等,一般在系统中预设了机器人参数、模型。

  控制系统-功能安全系统,避免机器人系统对操作人员构成伤害。国际上,工业机器人必须符合ISO10218的所有内容,在北美,则必须满足UL1740。

  控制系统-示教器,由显示器、键盘组成,大多数的机器人操作都可以用示教器来完成。如今在行业内,示教器的显示器多是触摸屏,并且欧美系工业机器人(ABB, KUKA)的示教器会多一个六自由度的摇杆,方便调试人员示教机械手臂的运动。

  示教器的作用,无外乎就是作为人机交互的界面,帮助调试人员在现场直观地示教机械手臂的运动、调试程序、设置机器人操作系统的系统参数。一个符合人机工程学、带有便捷操作界面以及快速响应速度的示教器能够给现场调试人员带来极大地便利,缩短现场调试的工作周期。

  驱动系统,根据控制指令,输出功率驱动机械手臂,通常由配电保护系统、驱动器等硬件组成。

  驱动系统-配电保护系统,机器人电气系统,首先是一套电气系统,所以配电保护是必须配备的,配置要求基本与普通的电气成套系统一致。

  驱动系统-驱动器,是机器人系统的重要组件,负责为机器人的工作提供输入功率,实现驱动工业机器人各个电动机位置、速度、转矩的控制。如今的驱动器一般都是伺服驱动器,配备绝缘栅双极型晶体管IGBT,可以是集成式、模块式和独立型。

  机械手臂作为执行机构,包括机械本体、末端执行器等,根据输入功率进行工作,反馈信号。这里主要介绍六个轴的关节型机器人 —— 市场上现在的主流结构。

  六个轴的关节型机器人,由六个轴组成,每个关节(轴)由电动机、减速机、位置传感器组成。

  :现在一般用精密减速机,具有传动比大、精度高、承载能力大、效率高、体积小、重量轻、传动平稳、噪声小、刚度大等特点,是机械本体的核心技术,比较著名的有:Nabtesco的RV减速机,Harmonic Drive的谐波减速机。

  从左往右,分别是交流伺服电动机、RV减速机、旋转变压器Resolver

  机械手臂-末端执行器,又称之为工具,是安装在机器人手腕上的作业机构。现代工业机器人一般是多功能机器人,所谓的“焊接机器人”,“搬运机器人”,“装配机器人”等等都是取决于末端执行器的类型 —— 例如,如果末端执行器是一把弧焊枪,那该机器人就是弧焊机器人。