1.2 工业机器人的基本组成与技术参数

1.2.1 工业机器人的基本组成

工业机器人系统主要由三大部分六个子系统组成，具体如下：
机械部分：用于实现各种动作，包括机械结构和驱动系统。
传感部分：用于感知内部和外部信息，包括感受系统和机器人——环境交互系统。
控制部分：用于控制机器人完成各种动作，包括人机交互系统和控制系统。

1.机械部分

1）机械结构
工业机器人的机械结构又称执行机构或操作机，它是完成工作任务的实体，通常由杆件和关节组成。机械机构从功能角度区分，可分为末端执行器、腕部、臂部和机座。
2）驱动系统
工业机器人的驱动系统包括驱动器和传动机构两部分，它们通常安装在机器人的关节部位，与机械结构共同组成工业机器人的本体，如图1-12所示。

驱动器的驱动方式通常有电动驱动、液压驱动和气动驱动三种。传动机构通常包括连杆机构、滚珠丝杠、齿轮系、链、带、谐波减速器和RV减速器等。

2.传感部分

1）感受系统
感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。
内部检测系统的作用是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后，对执行机构进行调整，以保证其动作符合设计要求。
外部检测系统则检测机器人所处环境、外部物体状态或机器人与外部物体的关系。
2）机器人——环境交互系统
机器人——环境交互系统是实现工业机器人与外部环境设备相互联系和协调的系统。
工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。当然，也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。

3.控制部分

1）人机交互系统
人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，如计算机的标准终端、信息显示板、指令控制台、危险信号报警器等。该系统归纳起来可分为指令给定装置和信息显示装置两大类。
2）控制系统
通过对工业机器人驱动系统的控制，使执行机构按照规定的要求进行工作。工业机器人的控制系统一般由控制计算机和伺服控制器组成。控制计算机不仅发出指令，协调各关节驱动之间的运动，同时要完成编程示教及再现在其他环境状态（传感器信息）、工艺要求、外部相关设备（如电焊机）之间传递信息和协调工作。伺服控制器控制各个关节的驱动器，使各杆按一定的速度、加速度和位置要求进行运动。

1.2.2 工业机器人的技术参数

工业机器人的技术参数是各工业机器人制造商在供货时所提供的技术数据，主要有机器
人的工作范围、自由度、重复定位精度、运动速度和有效负载等。

1.工作范围

工作范围又称工作区域，是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位
置集合，工作范围的形状和大小反映了机器人工作能力的大小。如图1-13所示。

2.自由度

自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
描述一个物体在三维空间内的位姿需要六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度)。但是，工业机器人一般为开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此一般机器人的自由度数目就等于其关节数。机器人的自由度数目越多，功能就越强。目前工业机器人通常具有4~6个自由度。当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。冗余度的出现增加了机器人工作的灵活性，但也使控制变得更加复杂。

3.重复定位精度

定位精度是指工业机器人末端执行器的实际到达位置与目标位置之间的差异，如图1-14所示。重复定位精度是指工业机器人重复定位其末端执行器于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它用于衡量误差值的密集度（即重复度），如图1-15所示。

4.运动速度

运动速度影响工业机器人的工作效率和运动周期，它与工业机器人所提取的重力和位置精度均有密切的关系。运动速度提高,工业机器人所承受的动载荷会增大,所承受的加减速时的惯性力也会增大,这会影响工业机器人的工作平稳性和位置精度。以目前的技术水平而言,一般工业机器人的最大直线运动速度大多在以下,最大回转速度一般不超过%2Fs#card=math&code=120%28%C2%B0%29%2Fs&id=C0nZM)。
一般情况下,生产商会在技术参数中标明出厂机器人的最大运动速度。

5.有效负载

有效负载是指工业机器人操作机在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作机的负荷能力。若机器人将目标工件从一个工位搬运到另一个工位，则其工作负荷为工件的重量与机器人末端执行器的重量之和。目前，工业机器人的负载范围为。

6.工业机器人参数示例