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工业机器人研究综述

摘要:介绍了工业机器人的三个组成局部——主体,控制系统,驱动系统。探讨了目前工目的的控制系统,其构造要比一般自动机械复杂的多。有如下特点:
1.传统的自动机械是以自身的动作为重点,而工业机器人的控制系统更着重本体与操作对象的相互联系。无论多么高的精度控制手臂,机器人必须能夹持并操作物体到达目的位置。
2.工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。机器人手足的状态可以在各种坐标下描述,且能根据需要选择不同的基准坐标系,并做适当的坐标变换。
3.即便一个简单的工业机器人,至少也有3-5个自由度。每个自由度一般包含一个伺服机构,它们必须协调起来,组成一个多变量控制系统。
4.描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,随着状态的不同和外力的变化,其参数也在变化,各变量之间还存在耦合。因此,不仅要利用位置闭环,还要利用速度甚至加速度闭环。系统中经常使用重力补偿、解耦和基于传感信息的控制盒最优PID控制等方法。另外,工业机器人还有一种特有的控制方式
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——示教再现控制方式。即是当需要工业机器人完成*作业时,可预先移开工业机器人的手臂,来示教该作业顺序、位置以及其他信息,在执行时,依靠工业机器人的动作再现功能,可重复进展该作业。
4、驱动系统
驱动系统种类
工业机器人驱动系统按动力源划分可分为液压驱动系统,气动驱动系统,电动驱动系统和新型驱动系统。
,液压泵转动形成高压液流〔也就是动力〕,液压管路将高压液体〔一般是液压油〕接到液压马达,液压马达转动,形成驱动力。
2. 气动驱动系统则与液压驱动系统相似,不过传动介质不同,利用气体的抗挤压力来实现力的传递。
3. 电动驱动是一种将电信号转化为角位移或者线位移的驱动方法。比方步进电机是将电脉冲信号转化为位移或者角位移的驱动方式。
4. 新型驱动系统利用压电陶瓷等材料上施加电压而产生变形的压电效应。
驱动方式的改变
20世纪70年代后期,日木安川电动机公司研制开发出了第一台全电动的工业机器人,而此前的工业机器人基木上采用液压驱动方式。与采用液压驱动的机器人相比,采用伺服电动机驱动的机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大提高,因此,也逐步代替了采用液压驱动的机器人,成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中,谐波减速器、RV减速器等高性能减速机构的开展也功不可没。近年来,交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式,直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足开展。
5. 工业机器人的技术展望
工业机器人机械系统性能的提高
机器人是一种多关节开链式构造,因此,机器人手臂的刚度一般都不高。另外由于构件的尺寸误差和传动间隙的存在,以及机器人手臂末端误差的放大作用,使当前机器人的定位与运动还不能到达很高的精度。,机器人在工作精度上大为逊色。因此,至今工业机器人在精细装