《工业机器人》- 工业机器人基础 课件

工业机器人基础机器人的起源

起源于文学作品1.捷克剧作家、小说家卡雷尔•查培克将“机器人”一词推荐给全世界。2.科幻小说家艾萨克·阿西莫夫在他的小说中给机器人下了“机器人三定律”：机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾；机器人应能保持自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。机器人的发展简史1958年，美国推出了世界上第一台工业机器人实验样机。1967年，日本引进了美国的工业机器人技术，经过消化、仿制、改进、创新，到1980年，机器人技术在日本取得了极大的成功与普及。80年代以来，国际机器人的发展速度平均保持在25%~30%年增长率，所生产的机器人主要用于改善恶劣的工作条件。我国机器人技术起步较晚，1987年，北京首届国际机器人展览会上，我国展出10余台自行研制或仿制的工业机器人。已过“七五”、“八五”攻关，我国研制和生产的工业机器人已达到了工业应用水平。机器人的定义美国机器协会（RIA）机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。日本工业机器人协会工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。国际标准化组织（ISO）机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。机器人的定义我国GB/T12643-1990标准：工业机器人是一种能够自动控制、可以重复编程、多功能、多自由度的操作机，能够搬运物料、工件或操持工具。操作机的定义：具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓取物体或进行其他操作的机械装置。综上所述，可将工业机器人理解为：工业机器人是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置，它可把任一物体或工具按空间位置的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。机器人的定义工业机器人机器人的定义智能机器人研制机器人的目的在于为人类服务。在社会生产和科学实验等活动中，人们可以将那些单调、繁重以主,对健康有害、对生命有危险的劳动交给机器人去完成，以此改善人们的工作条件。工业机器人的分类按系统功能分类：专用机器人以固定程序工作机器人，结构简单、无独立控制系统、造价低廉，如自动换刀机械手。通用机器人可完成多种作业，结构复杂，工作范围大，定位精度高，通用性强。示教再现式机器人在示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件重现示教作业。智能机器人具有视觉、听觉、触觉功能，通过比较和识别，作出决策和规划，完成预定的动作。工业机器人的分类按驱动方式分类：气压传动机器人以压缩空气作为动力源，高速轻载；液压传动机器人采用液压驱动，负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏；电力传动机器人交直流伺服电机驱动，结构简单、响应快、精度高。工业机器人的分类按结构形式分类：直角坐标机器人有三个正交平移坐标轴，各个坐标轴运动独立,可沿三个直角坐标移动（图a）；圆柱坐标机器人有一个旋转轴和两个平移轴,可作升降、回转和伸缩动作（图b）；a)直角坐标机器人b)圆柱坐标机器人工业机器人的分类按结构形式分类：关节机器人类似人手臂，由各关节组成，可实现三个方向旋转运动,可作回转、俯仰和伸缩动作（图c）；球坐标机器人有两个旋转轴和一个平移轴有多个转动关节（图d）。c)关节机器人d)球坐标机器人工业机器人的分类按照机器人性能指标分类：分类负载能力作业空间大型机器人106~107N10m2以上中型机器人105~106N1~10m2小型机器人1~104N0.1~1m2超小型机器人1N以下0.1m2超大型机器人107N以上机器人应用

弧焊:机器人应用

点焊:机器人应用

搬运:喷漆:机器人应用

切割:机器人应用

涂胶:

点焊

弧焊

机器人应用

点焊视频 弧焊视频 水切割视频 激光切割 铸造视频 折边视频 搬运视频 分拣视频 装卸视频 堆垛视频 喷涂视频 打磨视频 装配视频 粘合视频

全球主要机器人介绍FANUC

全球主要机器人介绍川崎KawasakiOTC威猛Wittmann松下Panasonic史陶比尔Stabil现代HYUNDAI阿德普拉Adept雅玛哈Yamaha本田Honda精锐APEX广州数控工业机器人的基本组成与控制方式

工业机器人的系统组成工业机器人的本体主要是一只类似于人上肢功能的关节型机械手，其控制系统构成如图1所示。图1一般工业机器人系统基本构成工业机器人的基本组成与控制方式

工业机器人的控制方式示教再现和位置控制示教再现控制就是操作人员通过示教器把作业程序内容编制成程序，输入到记忆装置中。给出启动命令后，系统从存储单元中读出信息并送到控制装置，控制装置发出控制信号，由驱动机构控制机械手在一定精度范围内按照存储单元中的内容完成各种动作工业机器人的基本组成与控制方式

工业机器人的控制方式位置控制---点位控制和连续路径控制点位控制方式只控制机器人运动的起点和终点位置，而不关心这两点之间的运动轨迹，这种控制方式可完成无障碍条件下的点焊、上下料、搬运等操作。连续路径控制这种方式不仅要求机器人以一定的精度达到目标点，而且对移动轨迹也有一定精度要求，例如机器人喷漆、弧焊等操作。连续路径控制方式的实现是以点位控制为基础的，在每两个点之间采用满足精度要求的位置轨迹插补运算即可实现轨迹的连续化。工业机器人的技术指标工业机器人的技术指标反映了机器人的适用范围和工作性能，是选择、使用机器人必须考虑的关键问题。自由度

自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。自由物体在空间有6个自由度，即3个移动自由度和3个转动自由度。如果机器人是一个开式连杆系，而每个关节运动副又只有一个自由度，那么机器人的自由度数就等于它的关节数。目前生产中应用的机器人通常具有4～6个自由度。工作范围机器人的工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心运动时所能到达的所有点的集合。工作范围一般指不安装末端执行器时的工作区域。ABB工业机器人的工作范围如图2所示，其阴影部分为机器人手臂可以到大的范围。工业机器人的技术指标图2工业机器人的工作范围工业机器人的技术指标最大工作速度机器人的最大工作速度是指机器人主要关节上最大的稳定速度或手臂末端最大的合成速度。因生产厂家不同而标注不同，一般都会在技术参数中加以说明。负载能力工业机器人的负载能力又称为有效负载。指机器人在工作时臂端可能搬运的物体质量或所能承受的力。当关节型机器人的臂杆处于不同位姿时，其负载能力是不同的。机器人的额定负载能力是指其臂杆在工作空间中任意位姿时腕关节端部所能搬运的最大质量。工业机器人的技术指标定位精度和重复定位精度定位精度是指工业机器人的末端执行器的实际到达位置与目标位置之间的偏差。重复定位精度（又称为重复精度）是指工业机器人在同一环境、同一条件、同一目标动作及同一命令下，工业机器人连续运动若干次重复定位至同一目标位置的能力。点位控制机器人的位置精度不够，会造成实际到达位置与目标位置之间有较大的偏差。连续轨迹控制型机器人的位置精度不够，则会造成实际工作路径相对于示教路径或离线编程路径之间的偏差，如图3所示。工业机器人的技术指标图3工作路径与示教路径的偏差机械结构6自由度载荷重量7kg定位精度±0.06mm安装方式落地式本体重量380kg电源容量4kVA总高1731mm标准涂色橘黄色最大工作范围1轴（旋转）360°2轴（立臂）200°3轴（横臂）125°4轴（腕）370°5轴（腕摆）240°6轴（腕转）800°工业机器人的技术指标ABB2400L型机器人的技术指标工业机器人的技术指标ABB2400L型机器人的技术指标（续）最大速度1轴（旋转）150°/s2轴（臂）150°/s3轴（臂）150°/s4轴（腕）360°/s5轴（弯曲）360°/s6轴（旋转）450°/s安装环境环境温度5～45℃相对湿度最高95%防护等级IP54噪音水平最高70dB(A)工业机器人的机械机构工业机器人的机械结构也就是它的执行机构，又叫作操作机，是由一系列连杆和关节或其他形式的运动副所组成，可实现各个方向的运动，它包括基座、腰、臂、腕和手等部件。基座工业机器人的基座是机器人的基础部分腰工业机器人的腰是臂的支承部分臂工业机器人的臂是执行机构中的主要运动部件腕工业机器人的腕是连接臂与手的部件，起支承手的作用手工业机器人的手是安装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件工业机器人的机械机构图4工业机器人的机械结构机器人系统组成及功能图5ABB工业机器人系统组成机器人系统组成及功能机器人本体用于搬运工件和夹持焊枪，执行工作任务，如搬运和焊接等。机器人系统组成及功能机器人本体机械手是由六个转轴组成的空间六杆开链机构，理论上可达到运动范围内任何一点。每个转轴均带有一个齿轮箱，机械手运动精度(综合)达正负0.05mm至正负0.2mm。六个转轴均有AC伺服电机驱动，每个电机后均有编码器与刹车。机械手带有串口测量板(SMB)。串口测量板带有六节可充电的镍铬电池，起保存数据作用。机械手带有手动松闸按钮，维修时使用，非正常使用会造成设备或人员被伤害。机械手带有平衡气缸或弹簧。机器人系统组成及功能用于安装各种控制单元，进行数据处理及存储和执行程序，是机器人系统的大脑。控制柜机器人系统组成及功能示教器

示教器包含很多功能，如手动移动机器人，编辑程序，运行程序等。它与控制柜通过一根电缆连接。A—插头B—触摸屏C—急停按钮D—手动上电按键（使能键）E—操纵摇杆F—全速运行保持键机器人系统组成及功能示教器菜单及窗口菜单

系统应用进程从主菜单开始，每项应用将在该菜单中选择机器人系统组成及功能ABB机器人主菜单功能图标名称功能输入输出（I/O）查看输入输出信号手动操纵手动移动机器人时，通过该选项选择需要控制的单元，如机器人或变位机等。自动生产窗口由手动模式切换到自动模式时，窗口自动跳出。自动运行中可观察程序运行状况。程序数据窗口设置数据类型，即设置应用程序中不同指令所需的不同类型的数据。程序编辑器用于建立程序、修改指令及程序的复制、粘贴等。备份与恢复备份程序、系统参数等。机器人系统组成及功能ABB机器人主菜单功能校准输入、偏移量、零位等校准。控制面板参数设定、I/O单元设定、弧焊设备设定、自定义键设定及语言选择等。例如，示教器中英文界面选择方法：ABB→控制面板→语言→ControlPanel→Language→Chinese。事件日志记录系统发生的事件，如马达上电/失电、出现操作错误等各种过程。资源管理器新建、查看、删除文件夹或文件等。系统信息查看整个控制器的型号、系统版本和内存等。机器人系统组成及功能示教器菜单及窗口窗口菜单中每项功能选择后，都会在任务栏中显示一个按钮。可以按此按钮进行切换当前的任务（窗口）。如图1-13所示，使用中同时打开四个窗口，最多可以打开6个窗口，且可以通过点击窗口下方任务栏按钮实现在不同窗口之间的切换。机器人系统组成及功能图6机器人系统窗口1.操纵窗口2.程序数据窗3.输入/输出窗口4.编程窗口机器人系统组成及功能示教器菜单及窗口快捷菜单快捷菜单提供较操作窗口更快捷的操作按键，每项菜单使用一个图标显示当前的运行模式或设定。机器人系统组成及功能系统快捷菜单功能图标名称功能快捷键快速显示常用选项机械单元工件与工具坐标系的改变步长手动操纵机器人的运动速度调节运行模式有连续和单周运行两种步进运行不常用速度模式运行程序时使用，调节运行速度的百分率机器人系统组成及功能伺服驱动系统RectifierMotor电机Resolve编码器Transformer变压器Gear齿轮箱AxisComputer轴计算机MainComputer主计算机SerialMeasurementunit串口测量板Driveunit驱动板Driveunit驱动板Driveunit驱动板窗口PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jie