《KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應(yīng)用》 教案 1.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和分類

第17頁(yè)共17頁(yè)KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應(yīng)用教案學(xué)科KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應(yīng)用課題工業(yè)機(jī)器人的定義和分類教學(xué)目的及要求：1.了解工業(yè)機(jī)器人的定義和分類；教學(xué)重點(diǎn)：1.了解工業(yè)機(jī)器人的定義；2熟悉工業(yè)機(jī)器人的分類；3.熟悉并聯(lián)機(jī)器人、串聯(lián)機(jī)器人等。教學(xué)難點(diǎn)：1.并聯(lián)機(jī)器人和串聯(lián)機(jī)器人的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)儀器及教具：多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、KEBA控制器、示教器

教學(xué)過(guò)程備注一、教學(xué)導(dǎo)入（約5分鐘）介紹使用的教材和課時(shí)安排；介紹課程的要求；介紹課程的考核方式；二、主要內(nèi)容（約35分鐘）、工業(yè)機(jī)器人的定義和分類（約35分鐘）1、串聯(lián)機(jī)器人（1）關(guān)節(jié)機(jī)器人（2）SCARA機(jī)器人（3）直角坐標(biāo)機(jī)器人（4）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人2、并聯(lián)機(jī)器人三、本節(jié)小結(jié)四、布置作業(yè)及其它課后作業(yè)：無(wú)續(xù)頁(yè)一、1.

工業(yè)機(jī)器人的定義國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義是：工業(yè)機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機(jī)，這種操作機(jī)具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)。機(jī)器人典型應(yīng)用領(lǐng)域是工件搬運(yùn)和工件處理（如噴涂、焊接）。2.

工業(yè)機(jī)器人的分類根據(jù)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的連接方式不同，工業(yè)機(jī)器人可以分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人。1）串聯(lián)機(jī)器人串聯(lián)機(jī)器人由一系列連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)或移動(dòng)關(guān)節(jié)串聯(lián)連接，是一種以串聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的開環(huán)機(jī)器人。串聯(lián)機(jī)器人每一個(gè)關(guān)節(jié)都由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，關(guān)節(jié)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致連桿的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人末端執(zhí)行器到達(dá)一定的位置和姿態(tài)。串聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈如圖1.1所示。圖1.1串聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈（1）關(guān)節(jié)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)器人（見圖1.2）仿照人的手臂來(lái)組合六個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，有時(shí)也被稱為擬人機(jī)器人手臂。關(guān)節(jié)機(jī)器人由2個(gè)肩關(guān)節(jié)和1個(gè)肘關(guān)節(jié)進(jìn)行定位，由2個(gè)或3個(gè)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。其中，第一個(gè)肩關(guān)節(jié)繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)，第二個(gè)肩關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)俯仰，這兩個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線正交，肘關(guān)節(jié)平行于第二個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線。關(guān)節(jié)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域：復(fù)雜工件處理和復(fù)雜注塑。圖1.2關(guān)節(jié)機(jī)器人（2）SCARA機(jī)器人（平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人）SCARA機(jī)器人（見圖1.3）的特點(diǎn)是具有水平安裝的肘關(guān)節(jié)，它有3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向，另一個(gè)關(guān)節(jié)是移動(dòng)關(guān)節(jié)，用于完成末端件垂直于平面的運(yùn)動(dòng)。SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，運(yùn)動(dòng)速度比一般關(guān)節(jié)機(jī)器人快數(shù)倍，它在X、Y方向上具有順從性，而在Z軸方向具有良好的剛性，這些特性特別適用于平面定位、在垂直方向進(jìn)行裝配作業(yè)。例如，將一個(gè)圓頭針插入一個(gè)圓孔，故SCARA機(jī)器人大量用于裝配印制電路板和電子零部件。圖1.3SCARA機(jī)器人（3）直角坐標(biāo)機(jī)器人直角坐標(biāo)機(jī)器人（見圖1.4）由X、Y、Z三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成，其末端執(zhí)行器能夠沿著X、Y、Z軸做線性運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用領(lǐng)域：簡(jiǎn)單搬運(yùn)任務(wù)，例如分揀和放置。圖1.4直角坐標(biāo)機(jī)器人（4）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人圓柱坐標(biāo)機(jī)器人（見圖1.5）由兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成，作業(yè)范圍為圓柱狀。其特點(diǎn)是：位置精度高，運(yùn)動(dòng)直觀，控制簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，價(jià)廉，因此應(yīng)用廣泛；但不能抓取靠近立柱或放置于地面上的工件，與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作比較困難。圖1.5圓柱坐標(biāo)機(jī)器人（5）球坐標(biāo)機(jī)器人球坐標(biāo)機(jī)器人（見圖1.6）由一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成，作業(yè)范圍為空心球體狀。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈活，占地面積小，能上下俯仰地抓取地面上或較低位置處的工件；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)直觀性較差，定位精度尚可，位置誤差與臂長(zhǎng)成正比；能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。圖1.6球坐標(biāo)機(jī)器人2）并聯(lián)機(jī)器人并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座間通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈并聯(lián)連接，是一種以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)機(jī)器人。并聯(lián)機(jī)器人只在基座關(guān)節(jié)上使用驅(qū)動(dòng)器。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈如圖1.7所示。圖1.7并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈并聯(lián)機(jī)器人常見的有Delta機(jī)器人（見