工業(yè)機器人的基礎知識

工業(yè)機器人是能模仿人體某些器官的功能（主要是動(dòng)作功能）、有獨立的控制系統、可以改變工作程序和編程的多用途自動(dòng)操作裝置。

工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長(cháng)時(shí)間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門(mén)中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。

“機器人”一詞出自捷克文，意為勞役或苦工。1920年，捷克斯洛伐克小說(shuō)家、劇作家恰佩克在他寫(xiě)的科學(xué)幻想戲劇《羅素姆萬(wàn)能機器人》中**次使用了機器人一詞。此后被歐洲各國語(yǔ)言所吸收而成為專(zhuān)門(mén)名詞。

20世紀50年代末，美國在機械手和操作機的基礎上，采用伺服機構和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱(chēng)為工業(yè)機器人;60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應用;1969年，美國通用汽車(chē)公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車(chē)車(chē)身的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。此后，各工業(yè)發(fā)達國家都很重視研制和應用工業(yè)機器人。

由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應性，能適應多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數字控制機床結合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統的組成部分。

工業(yè)機器人由主體、驅動(dòng)系統和控制系統三個(gè)基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業(yè)機器人有3～6個(gè)運動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運動(dòng)自由度;驅動(dòng)系統包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機構，用以使執行機構產(chǎn)生相應的動(dòng)作;控制系統是按照輸入的程序對驅動(dòng)系統和執行機構發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。

工業(yè)機器人按臂部的運動(dòng)形式分為四種。直角坐標型的臂部可沿三個(gè)直角坐標移動(dòng);圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動(dòng)作;球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮;關(guān)節型的臂部有多個(gè)轉動(dòng)關(guān)節。

工業(yè)機器人按執行機構運動(dòng)的控制機能，又可分點(diǎn)位型和連續軌跡型。點(diǎn)位型只控制執行機構由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準確定位，適用于機床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運、裝卸等作業(yè);連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動(dòng)，適用于連續焊接和涂裝等作業(yè)。

工業(yè)機器人按程序輸入方式區分有編程輸入型和示教輸入型兩類(lèi)。編程輸入型是以穿孔卡、穿孔帶或磁帶等信息載體，輸入已編好的程序。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器（示教操縱盒），將指令信號傳給驅動(dòng)系統，使執行機構按要求的動(dòng)作順序和運動(dòng)軌跡操演一遍;另一種是由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執行機構，按要求的動(dòng)作順序和運動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過(guò)程的同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存入程序存儲器中在機器人自動(dòng)工作時(shí)，控制系統從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動(dòng)機構，使執行機構再現示教的各種動(dòng)作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱(chēng)為示教再現型工業(yè)機器人。

具有觸覺(jué)、力覺(jué)或簡(jiǎn)單的視覺(jué)的工業(yè)機器人，能在較為復雜的環(huán)境下工作;如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應、自學(xué)習功能，即成為智能型工業(yè)機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復雜的工作。

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