⑴ 工業機器人的技術原理是什麼
工業機器人的技術原理:
機器人控制系統是機器人的大腦,是決定機器人功能和性能的主要因素。
工業機器人控制技術的主要任務就是控制工業機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡、操作順序及動作的時間等。具有編程簡單、軟體菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。
關鍵技術包括:
(1)開放性模塊化的控制系統體系結構:採用分布式CPU計算機結構,分為機器人控制器(RC),運動控制器(MC),光電隔離I/O控制板、感測器處理板和編程示教盒等。機器人控制器(RC)和編程示教盒通過串口/CAN匯流排進行通訊。機器人控制器(RC)的主計算機完成機器人的運動規劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數字I/O、感測器處理等功能,而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入。
(2)模塊化層次化的控制器軟體系統:軟體系統建立在基於開源的實時多任務操作系統Linux上,採用分層和模塊化結構設計,以實現軟體系統的開放性。整個控制器軟體系統分為三個層次:硬體驅動層、核心層和應用層。三個層次分別面對不同的功能需求,對應不同層次的開發,系統中各個層次內部由若干個功能相對對立的模塊組成,這些功能模塊相互協作共同實現該層次所提供的功能。
(3)機器人的故障診斷與安全維護技術:通過各種信息,對機器人故障進行診斷,並進行相應維護,是保證機器人安全性的關鍵技術。
(4)網路化機器人控制器技術:當前機器人的應用工程由單台機器人工作站向機器人生產線發展,機器人控制器的聯網技術變得越來越重要。控制器上具有串口、現場匯流排及乙太網的聯網功能。可用於機器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊,便於對機器人生產線進行監控、診斷和管理。
⑵ 機器人由那幾部分組成,各部分什麼功能
機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和復雜機械等組成。
各個組成部分的作用:
一、執行機構
執行驅動裝置發出的系統指令;
二、驅動裝置
是驅使執行機構運動的機構,按照控制系統發出的指令信號,藉助於動力元件使機器人進行動作。
三、檢測裝置
是實時檢測機器人的運動及工作情況,根據需要反饋給控制系統,與設定信息進行比較後,對執行機構進行調整,以保證機器人的動作符合預定的要求。
四、控制系統
常用於負責系統的管理、通訊、運動學和動力學計算,並向下級微機發送指令信息;
拓展資料
能力評價
機器人能力的評價標准包括:智能,指感覺和感知,包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等;機能,指變通性、通用性或空間佔有性等;物理能,指力、速度、可靠性、聯用性和壽命等。因此,可以說機器人就是具有生物功能的實際空間運行工具,可以代替人類完成一些危險或難以進行的勞作、任務等。
按照用途主要可以分為:
工業機器人、農業機器人、家用機器人、醫用機器人、服務型機器人、空間機器人、 水下機器人、軍用機器人、 排險救災機器人、 教育教學機器人、娛樂機器人等
按照功能可以分為:
操作機器人, 移動機器人, 信息 機器人, 人機機器人
按照裝置可以分為:
電力驅動機器人,液壓機器人,氣動機器人
按照受控方式可以分為:
點位控制型機器人,連續控制型機器人
⑶ 工業機器人工作原理
機器人的工作原理是一個比較復雜的問題。簡單地說,機器人的原理就是模仿人的各種肢體動作、思維方式和控制決策能力。從控制的角度,機器人可以通過如下四種方式來達到這一目標。
「示教再現」方式:它通過「示教盒」或人「手把手」兩種方式教機械手如何動作,控制器將示教過程記憶下來,然後機器人就按照記憶周而復始地重復示教動作,如噴塗機器人。
「可編程式控制制」方式:工作人員事先根據機器人的工作任務和運動軌跡編制控製程序,然後將控製程序輸入給機器人的控制器,起動控製程序,機器人就按照程序所規定的動作一步一步地去完成,如果任務變更,只要修改或重新編寫控製程序,非常靈活方便。大多數工業機器人都是按照前兩種方式工作的。
「遙控」方式:由人用有線或無線遙控器控制機器人在人難以到達或危險的場所完成某項任務。如防暴排險機器人、軍用機器人、在有核輻射和化學污染環境工作的機器人等。
「自主控制」方式:是機器人控制中最高級、最復雜的控制方式,它要求機器人在復雜的非結構化環境中具有識別環境和自主決策能力,也就是要具有人的某些智能行為。
⑷ 工業機器人設計步驟
這個開發流程單拉哪個環節出來都夠寫一個長文,這里只能簡單說一下我自己的認識。按照時間順序,一個批量機器人產品的開發由以下幾個流程組成:
1. 需求分析和產品定義。
產品管理人員在這個階段搜集市場信息,走訪客戶,了解競爭對手,最終總結出一種產品需求,以及需求所針對的典型行業和典型工藝。根據市場提出市場預期,一年能賣多少台,目標價格區間,目標行業應用的現狀和發展趨勢等。根據需求,提出一份產品性能指標,定量的具體的對預期產品進行產品功能層面的描述,例如使用環境,工作范圍,最高速度,額定負載,實現某典型工藝軌跡的時間,IP等級,電源類型,重量限制,使用壽命,需要遵循哪些認證和標准等等。
這里需要的技能是對行業,對市場,對成本,對公司戰略,對其他開發環節和生產製造過程的綜合認識以及商業敏感。這是在長期工作中慢慢建立起來的。
2. 前期研究和可行性分析
針對前一步提出的產品性能指標,機械,模擬,驅動,電氣,軟體領域的工程師開始從各自的技術角度對指標進行評估。主要從技術可行性和成本兩個方向切入,期間還需要采購和生產人員的協助。目標是確定在技術和成本間是否存在一個可盈利的平衡點。在這個階段另一個重要內容是對競爭對手相似產品進行詳盡的分析和測試,盡可能把對手的經驗轉化為自己產品的優勢。
本階段結束後會得到一個概念方案,並且對開發周期和成本有了估計。這些內容會以可行性分析報告,項目計劃,成本分析,風險評估等形式成為輸出文檔供管理層決策是否正式開始開發項目。
在這個階段各個領域都會有資深的工程師參加。各個領域涉及的知識和技術會在後面其他開發階段介紹。
3. 計算與模擬
前面的概念方案雖然缺乏大部分細節,但依靠大致的尺寸,負載,速度,典型工藝軌跡等信息已經可以對產品進行粗略的建模和模擬計算。依照概念方案中的幾何尺寸信息可以建立機器人的運動學模型。在這樣的基礎上,外部負載是已經定義,自然質量負載和摩擦力根據經驗估計,這樣可以進一步獲得動力學模型。以目標速度和軌跡作為輸入進行動力學模擬就獲得了兩項重要的數據:a. 各驅動軸扭矩;b. 各關節受力情況;
其中前者作為驅動系統開發和選型的依據,而後者是機械結構設計的依據。
模擬計算工作是機器人開發過程中系統層和元件層的介面,面向產品功能的性能指標在這里被轉化為面向技術實現的各元件性能參數。
在這個階段格外需要經典力學,多體動力學模擬,對機械繫統,電氣系統以及控制理論的綜合知識要有深刻的理解。需要熟練使用模擬計算工具,Matlab/Simulink, Modelica, Adams, 或各種機器人領域內的軟體。當然工具的使用並不是最重要的,對知識的理解永遠是第一位。
4. 驅動系統選型開發
驅動系統包括從電源,伺服驅動器,電機,到減速機的一系列元件,更多被叫做powertrain。因為不同元件涉及的領域差別較大,通常由電力電子(power electronic),伺服電機,減速機三個領域的工程師合作完成。
根據經模擬計算得出的轉速扭矩需求,在上述三個領域內的產品內選擇已有的標准型號,在標准型號的基礎上進行優化,或開發新型號。這里設計的三個元件驅動器,伺服電機,減速機是工業機器人最核心的三個零部件,承載了物理層的大部分關鍵技術,也是元件成本的大頭。三個元件都是工業系統中的常用元件,但對性能要求與其他應用(除了精密加工和航空航天)比要高一些。因為安裝空間有限且封閉,在緊湊型和熱量管理上的要求尤其高。
在這個階段,工程師需要對相關領域的知識有深入理解,例如電力電子,電機驅動與控制 (基於空間向量),電機(主要是無刷永磁電機)設計,電機相關的電磁學,各種減速機設計和應用,軸承與潤滑等。如果不涉及元件開發只是選型則需要對各種元件的性能參數有深入的理解,且有大量應用經驗。
5. 機械設計
常規的運動系統機械設計。設計輸入有以下幾方面,一是經過模擬計算的機械部分子系統性能指標(長度,空間運動范圍,重量),二是各節點受力分析,三是驅動系統的安裝要求,四是功能性能指標中對安裝方式和應用環境的要求。綜合這些輸入,機械工程師需要選擇適當的材料,設計合理的結構實現以上要求。
其中力學分析結果作為有限元分析的輸入,由機械工程師對設計進行有限元計算,驗證結構的強度。
知識結構上:機械設計,材料,有限元,熟悉相關標准,了解各種加工工藝(鑄造,壓鑄,塑料成型,鈑金,焊接),熟練使用CAD軟體(ProE, UG, Catia, Inventor),有限元計算,還有更重要的,經驗,經驗,經驗。
6. 控制櫃設計
典型的工業驅動控制系統電氣櫃設計。櫃體為驅動系統中的電源和啟動器,控制系統中的工控計算機(大多廠商選擇工控計算機而不是PLC加運動控制器方案),以及通信匯流排系統提供安裝,操作,維護的環境。布局,熱量管理,以及相關設計標准(IEC, UL, GB, CE)的執行是關鍵。
知識體系:低壓電氣系統設計,伺服驅動系統應用,電氣櫃風道和散熱設計,本質安全,現場匯流排的連接,各種設計標准。熟練使用CAD軟體(Eplan, Autodesk)