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工業(yè)機(jī)器人的工作原理是什么?

2021-04-28發(fā)布者:工業(yè)智能機(jī)器人

現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的焊接機(jī)器人都屬于第一代工業(yè)機(jī)器人,它的基本工作原理是示教再現(xiàn)。示教也稱導(dǎo)引,即由用戶導(dǎo)引機(jī)器人,一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍,機(jī)器人在導(dǎo)引過程中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)\工藝參數(shù)等,并自動(dòng)生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后,只需給機(jī)器人一個(gè)啟動(dòng)命令,機(jī)器人將準(zhǔn)確地按示教動(dòng)作,一步步完成全部操作。這就是示教與再現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)上述功能的主要工作原理,簡述如下:
(1)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一臺(tái)通用的工業(yè)機(jī)器人,按其功能劃分,一般由3個(gè)相互關(guān)連的部分組成:機(jī)械手總成、控制器、示教系統(tǒng),如圖所示。        機(jī)械手總成是機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu),它由驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)器人臂、關(guān)節(jié)、末端操作器、以及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務(wù)是準(zhǔn)確地保證末端操作器所要求的位置,姿態(tài)和實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)。
?        控制器是機(jī)器人的神經(jīng)中樞。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些專用電路構(gòu)成,其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機(jī)器人專用語言、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)軟件、機(jī)器人控制軟件、機(jī)器人自診斷、白保護(hù)功能軟件等,它處理機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。
示教系統(tǒng)是機(jī)器人與人的交互接口,在示教過程中它將控制機(jī)器人的全部動(dòng)作,并將其全部信息送入控制器的存儲(chǔ)器中,它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)專用的智能終端。
(2)機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器人的機(jī)械臂是由數(shù)個(gè)剛性桿體由旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)的關(guān)節(jié)串連而成,是一個(gè)開環(huán)關(guān)節(jié)鏈,開鏈的一端固接在基座上,另一端是自由的,安裝著末端操作器(如焊槍),在機(jī)器人操作時(shí),機(jī)器人手臂前端的末端操作器與被加工工件處于相適應(yīng)的位置和姿態(tài),而這些位置和姿態(tài)是由若干個(gè)臂關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)所合成的。因此,機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中,要知道機(jī)械臂各關(guān)節(jié)變量空間和末端操作器的位置和姿態(tài)之間的關(guān)系,這就是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。一臺(tái)機(jī)器人機(jī)械臂幾何結(jié)構(gòu)確定后,其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型即可確定,這是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)。機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)中有兩個(gè)基本問題。
1)對給定機(jī)械臂,己知各關(guān)節(jié)角矢量g(f)=[gl(t),g2(t),......gn(i)]',其中n為自由度。求末端操作器相對于參考坐標(biāo)系的位置和姿態(tài),稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題。在機(jī)器人示教過程中。機(jī)器人控制器即逐點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題運(yùn)算。
2)對給定機(jī)械臂,已知末端操作器在參考坐標(biāo)系中的期望位置和姿態(tài),求各關(guān)節(jié)矢量,稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題。在機(jī)器人再現(xiàn)過程中

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