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選用什么樣的工業(yè)機(jī)器人，首先要了解機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)，然后根據(jù)生產(chǎn)和工藝的實(shí)際要求，通過(guò)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)來(lái)選擇機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)形式和傳動(dòng)裝置等。機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)反映了機(jī)器人的適用范圍和工作性能，主要包括：自由度、額定負(fù)載、工作空間、工作精度。其他參數(shù)還有：工作速度、控制方式、驅(qū)動(dòng)方式、安裝方式、動(dòng)力源容量、本體質(zhì)量、環(huán)境參數(shù)等。本期小編將帶各位讀者了解學(xué)習(xí)“工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)”。

1.自由度

自由度是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。空間直角坐標(biāo)系又稱笛卡爾直角坐標(biāo)系，它是以空間一點(diǎn)O 為原點(diǎn)，建立三條兩兩相互垂直的數(shù)軸，即x 軸、y 軸和z 軸，且三個(gè)軸的正方向符合右手規(guī)則，如圖1.1 所示，即右手大拇指指向z 軸正方向，食指指向x 軸正方向，中指指向y 軸正方向。

在三維空間中描述一個(gè)物體的位姿（即位置和姿態(tài)）需要6 個(gè)自由度，如圖1.2 所示。沿空間直角坐標(biāo)系 O-xyz 的x、y、z 三個(gè)軸的平移運(yùn)動(dòng)Tx、Ty、Tz；繞空間直角坐標(biāo)系 O-xyz 的x、y、z 三個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)Rx、Ry、Rz。

機(jī)器人的自由度是指工業(yè)機(jī)器人相對(duì)坐標(biāo)系能夠進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括末端執(zhí)行器的動(dòng)作，如圖1.3 所示。

機(jī)器人的自由度反映機(jī)器人動(dòng)作的靈活性，自由度越多，機(jī)器人就越能接近人手的動(dòng)作機(jī)能，通用性越好；但是自由度越多，結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，對(duì)機(jī)器人的整體要求就越高。因此，工業(yè)機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途設(shè)計(jì)的。

采用空間開(kāi)鏈連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)器人，因每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)副僅有一個(gè)自由度，所以機(jī)器人的自由度數(shù)就等于它的關(guān)節(jié)數(shù)。

2.額定負(fù)載

額定負(fù)載也稱有效負(fù)荷，是指正常作業(yè)條件下，工業(yè)機(jī)器人在規(guī)定性能范圍內(nèi)，手腕末端所能承受的最大載荷。目前使用的工業(yè)機(jī)器人負(fù)載范圍較大，一般為0.5～2 300 kg，見(jiàn)表1.1。

額定負(fù)載通常用載荷圖表示，如圖 1.4 所示。

在圖 1.4 中：“縱軸Z（cm）”表示負(fù)載重心與連接法蘭端面的距離。“橫軸X、Y（cm）”表示負(fù)載重心在連接法蘭所處平面上的投影與連接法蘭中心的距離。圖中負(fù)載重心落在2 kg 載荷線上，表示此時(shí)負(fù)載質(zhì)量不能超過(guò)2 kg。

3.工作空間

工作空間又稱工作范圍、工作行程，是指工業(yè)機(jī)器人作業(yè)時(shí)，手腕參考中心（即手腕旋轉(zhuǎn)中心）所能到達(dá)的空間區(qū)域，不包括手部本身所能達(dá)到的區(qū)域，常用圖形表示，如圖1.5 所示，P 點(diǎn)為手腕參考中心。

工作空間的形狀和大小反映了機(jī)器人工作能力的大小，它不僅與機(jī)器人各連桿的尺寸有關(guān)，還與機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)有關(guān)，工業(yè)機(jī)器人在作業(yè)時(shí)可能會(huì)因存在手部不能到達(dá)的作業(yè)死區(qū)而不能完成規(guī)定任務(wù)。由于末端執(zhí)行器的形狀和尺寸是多種多樣的，為真實(shí)反映機(jī)器人的特征參數(shù)，工作范圍一般是指不安裝末端執(zhí)行器時(shí)，可以達(dá)到的區(qū)域。

注意：在裝上末端執(zhí)行器后，需要同時(shí)保證工具姿態(tài)，實(shí)際的可達(dá)空間會(huì)和生產(chǎn)商給出的有差距，因此需要通過(guò)比例作圖或模型核算，來(lái)判斷是否滿足實(shí)際需求。

4.工作精度

工業(yè)機(jī)器人的工作精度包括定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度又稱絕對(duì)精度，是指機(jī)器人的末端執(zhí)行器實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差距。重復(fù)定位精度簡(jiǎn)稱重復(fù)精度，是指在相同的運(yùn)動(dòng)位置命令下，機(jī)器人重復(fù)定位其末端執(zhí)行器于同一目標(biāo)位置的能力，以實(shí)際位置值的分散程度來(lái)表示。

實(shí)際上機(jī)器人重復(fù)執(zhí)行某位置給定指令時(shí)，它每次走過(guò)的距離并不相同，都是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，變化的幅值代表重復(fù)精度，如圖1.6 和圖1.7 所示。機(jī)器人具有絕對(duì)精度低、重復(fù)精度高的特點(diǎn)。