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通用工业机器人结构设计(上）

1 绪论

1.1 工业机器人概述

工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构

成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机

电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、

提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重

要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人

工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广

泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并

不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人

的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长

时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器进化

过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造

技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、

轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机

械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产

率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产，尤其在高温、高压、低

温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正

常的工作，意义更为重大。因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、

热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应

用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装

置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按

程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用

机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变

换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。

1.2 工业机器人的组成和分类

1.2.1 工业机器人的组成

机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各

系统相互之间的关系如方框图 1.1 所示。

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