工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用

一種能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)材料、工件或操持工具來(lái)完成各種作業(yè)。一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或者生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。中國(guó)當(dāng)前第1頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.1什么是工業(yè)機(jī)器人所處位置————廣義地說(shuō)：工業(yè)機(jī)器人是一種在計(jì)算機(jī)控制下的可編程的自動(dòng)機(jī)器。它具有四個(gè)基本特征：【課堂認(rèn)知①特定的機(jī)械機(jī)構(gòu)

】②通用性③不同程度的智能④獨(dú)立性返回目錄5/28當(dāng)前第2頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)2023/6/9進(jìn)口部分（22000）我國(guó)2012年工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)進(jìn)口：22,000臺(tái)富士康：10,000臺(tái)

本土：1,000臺(tái)補(bǔ)充：機(jī)器人的發(fā)展概況當(dāng)前第3頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人與進(jìn)口機(jī)器人尚存一定差距，具體現(xiàn)狀如下：第一，低端技術(shù)水平有待改善。

第二，產(chǎn)業(yè)鏈條亟待充實(shí)與規(guī)范。

當(dāng)前第4頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)諧波減速器國(guó)產(chǎn)精度不夠當(dāng)前第5頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)高精度機(jī)器人減速機(jī)：基本依賴進(jìn)口

伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器：大多需要進(jìn)口。

機(jī)器人控制器：性能與國(guó)外較大差距。工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)當(dāng)前第6頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)工業(yè)機(jī)器人核心部件與技術(shù)未端執(zhí)行器與本體-----基本自主研制諧波減速器-----依賴進(jìn)口控制系統(tǒng)-----進(jìn)口占80%伺服系統(tǒng)-----進(jìn)口占80%耗能耗材最大核心軟件技術(shù)當(dāng)前第7頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處位關(guān)于工業(yè)機(jī)器人分類，國(guó)際上沒(méi)有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可按負(fù)載重量、控制方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分。

置————1、按機(jī)器人的技術(shù)等級(jí)劃分【課（1）

示教再現(xiàn)機(jī)器人第一代工業(yè)機(jī)器人能夠按照人類預(yù)先示教的軌跡、行為、順序和速度重復(fù)作業(yè)，示教可由操作員手把手進(jìn)行或通過(guò)示教器完成。

堂認(rèn)知】返回示教器示教手把手示教目錄13/28當(dāng)前第8頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用所處位（2）感知機(jī)器人第二代工業(yè)機(jī)器人程具有環(huán)境感知裝置，能在一定度上適應(yīng)環(huán)境的變化，目前已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段。置————【課堂認(rèn)知】配備視覺(jué)系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人返回目錄14/28配備感覺(jué)系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前第9頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)（3）智能機(jī)器人第三代工業(yè)機(jī)器人具有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且能自主地解決問(wèn)題的能力，尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。

到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的智能機(jī)器人定義。大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素：一是感覺(jué)要素，用來(lái)認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境狀態(tài)；二是運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；三是思考要素，根據(jù)感覺(jué)要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動(dòng)作。當(dāng)前第10頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)智能機(jī)器人根據(jù)其智能程度的不同，又可分為三種：一、傳感型機(jī)器人又稱外部受控機(jī)器人。機(jī)器人的本體上沒(méi)有智能單元只有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)機(jī)構(gòu)，它具有利用傳感信息（包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)、力覺(jué)和紅外、超聲及激光等）進(jìn)行傳感信息處理、實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。受控于外部計(jì)算機(jī)，在外部計(jì)算機(jī)上具有智能處理單元，處理由受控機(jī)器人采集的各種信息以及機(jī)器人本身的各種姿態(tài)和軌跡等信息，然后發(fā)出控制指令指揮機(jī)器人的動(dòng)作。目前機(jī)器人世界杯的小型組比賽使用的機(jī)器人就屬于這樣的類型。當(dāng)前第11頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)當(dāng)前第12頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)當(dāng)前第13頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)二、交互型機(jī)器人機(jī)器人通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人－機(jī)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制與操作。雖然具有了部分處理和決策功能，能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)一些諸如軌跡規(guī)劃、簡(jiǎn)單的避障等功能，但是還要受到外部的控制。當(dāng)前第14頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)當(dāng)前第15頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)三、自主型機(jī)器人在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無(wú)需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動(dòng)完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。自主型機(jī)器人的本體上具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊，可以就像一個(gè)自主的人一樣獨(dú)立地活動(dòng)和處理問(wèn)題。機(jī)器人世界杯的中型組比賽中使用的機(jī)器人就屬于這一類型。全自主移動(dòng)機(jī)器人的最重要的特點(diǎn)在于它的自主性和適應(yīng)性，自主性是指它可以在一定的環(huán)境中，不依賴任何外部控制，完全自主地執(zhí)行一定的任務(wù)。適應(yīng)性是指它可以實(shí)時(shí)識(shí)別和測(cè)量周圍的物體，根據(jù)環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)自身的參數(shù)，調(diào)整動(dòng)作策略以及處理緊急情況。由于全自主移動(dòng)機(jī)器人涉及諸如驅(qū)動(dòng)器控制、傳感器數(shù)據(jù)融合、圖像處理、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等許多方面的研究，所以能夠綜合反映一個(gè)國(guó)家在制造業(yè)和人工智能等方面的水平。當(dāng)前第16頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)當(dāng)前第17頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用所處位置————2、按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分【課堂工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式認(rèn)知】直角坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系返回目錄15/28當(dāng)前第18頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)按機(jī)器人結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系特點(diǎn)方式分類1）直角坐標(biāo)型機(jī)器人

2）圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人

3）極坐標(biāo)型機(jī)器人4）關(guān)節(jié)型機(jī)器人通過(guò)沿三個(gè)互相垂直的軸線的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手部空間位置的改變通過(guò)兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)位置的改變運(yùn)動(dòng)由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)組成運(yùn)動(dòng)由前后的俯仰及立柱的回轉(zhuǎn)組成當(dāng)前第19頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處位y置工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式z【直角坐標(biāo)系課x堂認(rèn)知柱面坐標(biāo)系】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系直角坐標(biāo)機(jī)器人具有空間上相互垂直的多個(gè)直線移動(dòng)軸，通過(guò)直角坐標(biāo)方向的3個(gè)獨(dú)立自由度確定其手部的空間位置，其動(dòng)作空間為一長(zhǎng)方體。

返回目錄16/28當(dāng)前第20頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所θ處位置————r工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式x【直角坐標(biāo)系課堂認(rèn)知柱面坐標(biāo)系】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)機(jī)器人主要由旋轉(zhuǎn)基座、垂直移動(dòng)和水平移動(dòng)軸構(gòu)成，具有一個(gè)回轉(zhuǎn)和兩個(gè)平移自由度，其動(dòng)作空間呈圓柱形。

17/28當(dāng)前第21頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處位β置————工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式rθ【直角坐標(biāo)系課堂認(rèn)柱面坐標(biāo)系知】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系球面坐標(biāo)機(jī)器人空間位置分別由旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)和平移3個(gè)自由度確定，動(dòng)作空間形成球面的一部分。

18/28當(dāng)前第22頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所α處位置————工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式φ【直角坐標(biāo)系課堂θ認(rèn)柱面坐標(biāo)系知】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人模擬人手臂功能，由垂直于地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸、帶動(dòng)小臂旋轉(zhuǎn)的肘部旋轉(zhuǎn)軸以及小臂前端的手腕等組成，手腕通常有2~3個(gè)自由度，其動(dòng)作空間近似一個(gè)球體。

19/28當(dāng)前第23頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所zω2ω1處位置————工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式ω3【直角坐標(biāo)系課堂認(rèn)柱面坐標(biāo)系知】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)上具有串聯(lián)配置的兩個(gè)能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的手臂，自由度可依據(jù)用途選擇2~4個(gè)，動(dòng)作空間為一圓柱體。

20/28當(dāng)前第24頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)知機(jī)器人搬運(yùn)被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。】

機(jī)器人搬運(yùn)返回目錄21/28當(dāng)前第25頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)搬運(yùn)機(jī)器人當(dāng)前第26頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)機(jī)器人碼垛被廣泛應(yīng)用于化工、飲料、食品、啤酒、塑料等生產(chǎn)企業(yè)，對(duì)紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱、瓶裝等各種形狀的包裝成品都適用。

知】

機(jī)器人碼垛返回目錄22/28當(dāng)前第27頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂機(jī)器人焊接最早應(yīng)用在裝配生產(chǎn)線上。開(kāi)拓了一種柔性自動(dòng)化生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)了在一條焊接機(jī)器人生產(chǎn)線上同時(shí)自動(dòng)生產(chǎn)若干種焊件。認(rèn)知】機(jī)器人焊接返回目錄23/28當(dāng)前第28頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)知】機(jī)器人涂裝被廣泛應(yīng)用汽車、汽車零配件、鐵路、家電、建材、機(jī)械等行業(yè)。

機(jī)器人涂裝返回目錄24/28當(dāng)前第29頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)機(jī)器人裝配被廣泛應(yīng)用于各種電器的制造行業(yè)及流水線產(chǎn)品的組裝作業(yè)，具有高效，精確，不間斷工作的特點(diǎn)。知】

機(jī)器人裝配返回目錄25/28當(dāng)前第30頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)本章小結(jié)所工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(dòng)定位控制并可重新編程予以變

處位動(dòng)的多功能機(jī)器。它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)材料、零件

置————和握持工具，以完成各種不同的作業(yè)。

【工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過(guò)程可分為三代：第一代為示教-再現(xiàn)型機(jī)器人，它可以按照預(yù)先設(shè)定的程序，自主完成規(guī)定動(dòng)作或操作，當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺(jué)型機(jī)器人，如有力覺(jué)、觸覺(jué)和視覺(jué)等，它具有對(duì)某些外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整的能力，目前已進(jìn)入應(yīng)用階段。第三代為智能型機(jī)器人，其尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。

本章結(jié)】返回目錄26/28當(dāng)前第31頁(yè)\共有38頁(yè)\編于星期日\(chéng)22點(diǎn)思考練習(xí)1、填空所處（1）國(guó)際工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，基本沿著兩個(gè)路徑在發(fā)展：一是模仿人位的_______，實(shí)現(xiàn)多維運(yùn)動(dòng)，在應(yīng)用上比較典型的是點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人；二是模置————仿人的_______，實(shí)現(xiàn)物料輸送、傳遞等搬運(yùn)功能，例如搬運(yùn)機(jī)器人。（2）按照機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展水平，可以將工業(yè)機(jī)器人分為三代_______機(jī)器【人、_______機(jī)器人和_______機(jī)器人。思（3）目前在我國(guó)應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人主要分_______、_______和國(guó)產(chǎn)三種。考練習(xí)2、選擇】（1）工業(yè)機(jī)器人一般具有的基本特征是（）。①擬人性；②特定的機(jī)械機(jī)構(gòu)；③不同程度的智能；④獨(dú)立性；⑤通用性A.①②③④B.①②③⑤C.①③④⑤D.②③④⑤（2）按基本動(dòng)作機(jī)構(gòu)，工業(yè)機(jī)器人通常可分為（）。①直角坐標(biāo)機(jī)器人；②柱面坐標(biāo)機(jī)器人；③球面坐標(biāo)機(jī)器人；④關(guān)節(jié)型機(jī)器人A.①②B.①②③C.①③D.①②③④（