工业机器人定义与特性解析
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本文档主要介绍了工业机器人的定义及其相关概念,包括与数控机床的区别、与外界环境的关系,以及工业机器人的基本组成、分类和技术术语。此外,还涉及到坐标变换和机械手运动学的问题。 工业机器人通常被定义为一种能够自动执行任务的多功能设备,它可以在编程或预设指令下进行操作,广泛应用于制造业、物流和自动化领域。机器人的主要特征包括可编程性、自主性(在一定范围内)、灵活性和重复精度。 与数控机床相比,工业机器人具有更高的灵活性和多任务处理能力,能够在复杂环境下完成多种任务,而数控机床则更专注于精确的、重复性的切削和加工任务。 工业机器人与外界环境有密切关系,它们可以适应不同的工作环境,例如高温、有毒有害物质的环境,或者在精确装配和搬运任务中与周围物体交互。 工业机器人的基本组成包括机械系统、控制系统和传感系统。机械系统主要包括执行机构和末端执行器,负责机器人的运动和操作;控制系统负责接收指令、解析并执行动作;传感系统则用于感知环境和机器人自身的状态,提供反馈信息。 术语解释: - 自由度:机器人可独立移动或转动的轴的数量,决定了机器人的灵活性。 - 重复定位精度:机器人在多次到达同一位置的精度,体现其定位稳定性。 - 工作原理:机器人如何通过电机、液压或气压等动力源实现运动的机制。 - 工作速度:机器人执行任务时的速度。 - 承载能力:机器人能承载的最大重量。 冗余自由度机器人是指具有超过完成特定任务所需最低自由度的机器人,这样的设计可以提高其灵活性和避障能力。 对于题0.7,二自由度平面关节型机器人的工作范围可以通过绘制关节转角变化时的轨迹来表示。 工业机器人按照机械系统基本结构可以分为关节型、笛卡尔坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和 SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm,选择性顺应装配机器人臂)等类型。 按控制方式分类,工业机器人可分为示教再现型、离线编程型和自主型。 SCARA机器人是一种特殊类型的关节型机器人,常用于电子组装和精密装配任务,特点是速度快、精度高。 机器人应用广泛,涵盖汽车制造、电子产品组装、食品包装、医疗等领域。 坐标变换问题涉及到齐次坐标和旋转、平移算子,如1.1至1.8题所示,这些问题需要利用矩阵运算来解决,通过旋转和平移矩阵的组合来描述坐标系之间的转换。 对于1.8题的二自由度平面机械手,首先需要建立关节坐标系,然后根据关节变量求解手部中心的位置。这涉及到了机械手的运动学分析。 这个文档深入浅出地介绍了工业机器人的基本概念和相关数学模型,是学习机器人技术的良好参考资料。
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