工業機器人的定義及特點

定義：機器人是一種在三維空間中具有更多自由度的機器，可以實現許多擬人的動作和功能。工業機器人是一種應用於工業生產的機器人。

特點：可編程，人格化，通用，機電一體化

工業機器人的子系統是什麼？他們各自的角色是什麼？

驅動系統：使機器人運行的驅動器。

機械結構系統：由機身、手臂、末端操作器的三大部分組成的多自由度機械系統。

傳感系統：由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內外部環境狀態信息。

機器人-環境交互系統：在外部環境中實現工業機器人與設備之間的連接與協調的系統。

人機交互系統：操作人員參與機器人控制與機器人聯繫的裝置。

控制系統：根據機器人的操作指令程序和傳感器的信號反饋，控制機器人的執行機構完成規定的動作和功能。

機器人的自由度是什麼？機器人的位置操作需要幾個自由度？姿態操縱需要多少自由度？為什麼？

自由度是指機器人的獨立軸運動次數，不應包括爪(末端機械手)的開放和閉合自由度。

描述物體在三維空間中的位置和姿態需要六個自由度。位置操縱需要三個自由度（腰部、肩部和肘部），姿態操縱需要三個自由度（俯仰、偏航和側滾）。

然而，工業機器人的自由度，但工業機器人的自由度是根據其目的設計的，可能小於6個自由度，也可能大於6個自由度。

工業機器人的主要技術參數是什麼？

答：自由度、重複定位精度、工作範圍、最大工作速度、承載力

機身和手臂的功能是什麼？設計時應注意哪些問題？

答：機身是支撐臂的部件，一般實現升降、旋轉和俯仰運動。

機身的設計應該注意以下幾點：

1）要有足夠的剛度和穩定性

2）導軌運動應靈活，升降運動的導套長度不宜過短，以避免出現卡住現象，一般應有導向裝置。

3）結構佈置要合理。手臂是支撐手腕和工件的靜態和動態載荷的部件。特別是在高速運動時，會產生較大的慣性力，從而產生衝擊，影響定位精度。

設計臂部時要注意：

1）剛度要求高

2）導向性好

3）重量輕

4）運動穩定，定位精度高。

為了提高傳動精度和效率，其它傳動系統應儘可能短，各部件佈局要合理，操作和維護要方便。在某些特殊的情況下，應該要特別考慮高溫環境中熱輻射對腐蝕的影響，在腐蝕環境中應考慮腐蝕防護。在危險環境中應考慮防暴問題。

手腕自由度的主要作用是什麼？如果手必須在空間的任何方向，手腕的自由度是多少？

手腕的自由度主要是為了達到所需的手勢。為了使手在任意方向的空間，手腕需要實現空間X，Y，Z的三個軸的旋轉。也就是說，有三個自由度，即翻轉螺距和撓度。

手部的作用和特點

機器人手的作用：工業機器人手，也稱為末端操作器，是用來固定工件或工具的部件。

特點：

1）手部是一個獨立的部件

2）手部是工業機器人的末端操作器。不一定與人的手部結構相同。可以具有手指也可以不具有手指：可以有手爪也可以是專用工具

3）手在與手腕的連接上是可分離的

4）手的通用性差

根據握持原理，有多少種手部？包括哪些具體形式？

根據握持原理，手可分為兩種類型：內試式、換檔鉗式、鉤式和彈簧式；吸附型；磁吸式、吸風型；磁吸式；吸風型；吸磁式；吸風型；吸附式；磁吸式；吸風型；

根據工作原理，真空吸盤可分為幾種類型？分別簡要介紹了它們的工作原理。

按工作原理分為：

1）真空吸盤：利用真空泵抽出抽吸頭的空氣，形成真空。

2）噴吸式吸盤：當流體速度加快時，物體與流體界面上的壓力降低，反之亦然，壓力增加。它在壓縮空氣和真空發生器的幫助下得到了廣泛的應用，而不需要專門的真空泵。

3）擠氣負壓式：在沒有真空泵系統或壓縮空氣源的情況下，機械作用可以實現真空和釋放真空，但可靠性較低。

液壓氣動傳動在工作力驅動性能和控制性能上的差異

主要研究結果如下：

1)在1000~8000N範圍內，操作力液壓可以獲得很大的直線運動力和旋轉力抓取重量，而小於300N的直線運動力和旋轉力抓取重量可以獲得較小的線性運動力和旋轉力抓取重量。

2)傳動性能、液壓壓縮性、小傳動、穩定無衝擊、基本無傳動滯後現象，表明最靈敏的運動速度為2米/秒壓力、壓縮空氣粘度、管損小、流量小、速度快，但速度可與液壓壓縮速度一樣高。高速靜差衝擊嚴重，通常為50~500 mm/s汽缸。

3)液壓P流量Q的控制性能易於控制。通過調整PQ，可以很容易地控制輸出功率，以獲得更高的定位精度（-0.5到+0.5）。在沒有伺服控制的情況下，很難低速控制氣壓，很難精確定位（國外的Carmine壓力伺服機構可以實現-2 mm到+2 mm的任意定位精度）。

伺服電機和步進電機的性能有什麼不同？

1.控制精度不同(伺服電機控制精度由電機軸後端旋轉編碼器保證，伺服電機控制精度高於步進電機)。

2.低頻特性不同（伺服電機運行非常平穩，即使在低速時，也不會有振動現象，一般伺服電機的低頻性能比步進電機好）

3.不同的過載能力(步進電機沒有過載能力，伺服電機有很強的過載能力

4.運行性能不同(步進電機控制為開環控制，交流伺服驅動系統為閉環控制)

5.不同的速度響應性能（交流伺服系統有更好的加速性能）