机械制造装备设计
全国本科院校机械类创新型应用人才培养规划教材
第6章 工业机器人
概述
　传动机构设计
机身和臂部设计
腕部和手部设计
本章分六个小节：
行走机构设计
　工业机器人在制造业中的应用
6.1 概述
工业机器人的定义 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统以及检测传感装置等构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的集成度非常高的机电一体化设备。对工业机器人的定义不同的国家有不同的看法。 国际标准化组织的定义是：“工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务 我国国家标准的定义是：“工业机器人是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。
6.1 概述
工业机器人的组成和分类 工业机器人的组成 工业机器人系统是由机器人和作业对象及环境共同构成的，包括三大部分 六个系统，三大部分是机 械部分、传感部分和控制、 部分；六个系统是驱动系 统、机械结构系统、感受 系统、机器人—环境交互 系统、人—机交互系统和 控制系统 。
⑥数据管理
6.1 概述
（1）驱动系统 驱动系统可以是液压传动、气动传动、电动传动，或者把它们结合起来应用的综合系统；可以直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。 （2）机械结构系统 工业机器人的机械结构系统 由机身、手臂、末端操作器三 大件组成。每一大件都有若干 自由度，构成一个多自由度的 机械系统。
⑥数据管理
6.1 概述
（3）感受系统 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，以获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。 （4）机器人—环境交互系统 工业机器人—环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。
⑥数据管理
6.1 概述
（5）人—机交互系统 人—机交互系统是使操作人员参与机器人控制，与机器人进行联系的装置，例如计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号报警器等。归纳起来为两大类：指令给定装置和信息显示装置。 （6）控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式可分为点位控制和轨迹控制。
⑥数据管理
6.1 概述
工业机器人的分类 工业机器人按机械结构可分为以下五类 ： （1）直角坐标型机器人 直角坐标型机器人由三个互相垂直的直线移动关节分别作X向、Y向和Z向移动组成。这三个方向的直线运动的复合就决定了机器人手部在工作空间内的位置。这一结构方案的优点是各轴线位移分辨率在操作容积内任一点均为恒定，计算容易。