工业机器人编程与操作部分课件概述

工业机器人概述GSK工业机器人培训教程

广州市广数职业培训学院2016年3月机器人概述主要学习内容机器人概述工业机器人概述工业机器人技术指标机器人概述机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业或是危险的工作。什么是机器人？视频机器人概述1920年，捷克剧作家卡里洛·奇别克在其科幻剧本《罗萨姆万能机器人制造公司》(Rossum’sUniversalRobots)首次使用了ROBOT这个名词，意思是“人造的人”。现在已被人们作为机器人的专用名词机器人（

ROBOT）一词的由来？

机器人特种机器人服务机器人娱乐机器人工业机器人机器人的种类？机器人概述特种机器人：机器人概述服务机器人：机器人概述娱乐机器人：机器人概述工业机器人：机器人概述工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。时至今天，机电一体化、机械智能等技术应运而生。人类充分发挥主观能动性，进一步增强对机械的利用效率，这为我们创造出更加巨大的生产力。工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。工业机器人概述第一代机器人19世纪50、60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了实用阶段。1954年美国的G.C.Devol发表了“通用机器人”专利；1960年美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机器人，可进行点位和轨迹控制，这是世界上第一种应用于工业生产的机器人。工业机器人发展概述70年代随着计算机技术、现代控制技术、传感技术、人工智能技术的发展，机器人也得到了迅速的发展。1974年CincinnatiMilacron公司成功开发了多关节机器人；1979年Unimation公司又推出了PUMA机器人，它是一种多关节、全电机驱动、多CPU二级控制的机器人，采用VAL专用语言，可配视觉、触觉、力觉传感器，在当时是技术最先进的工业机器人。现在的工业机器人在结构上大体都以此为基础。这一时期的机器人属于“示教再现”（Teach-in/Playback）型机器人，只具有记忆、存储能力，按相应程序重复作业，对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。工业机器人发展概述工业机器人发展概述第二代机器人进入80年代，机器人产业得到了巨大的发展，成为机器人发展的一个里程碑，1980年被称为“机器人元年”。随着传感技术，包括视觉传感器、非视觉传感器（力觉、触觉、接近觉等）以及信息处理技术的发展，出现了第二代机器人——有感觉的机器人。它能够获得作业环境和作业对象的部分相关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。为了满足汽车行业蓬勃发展的需要，这个时期开发出点焊机器人、弧焊机器人、喷涂机器人以及搬运机器人这四大类型的工业机器人，其系列产品已经成熟并形成产业化规模。工业机器人发展概述工业机器人汽车行业应用车身喷涂车身焊接、装配工业机器人发展概述进入20世纪90年代以后，装配机器人好柔性装配技术得到了广泛的应用，并进入了一个大发展时期。现在工业机器人已发展成为一个庞大的家族，并与数控（NC）、可编程控制器(PLC)一起成为工业自动化的三大技术支柱好基本手段，广泛应用于制造业的各个领域之中。工业机器人发展概述第三代机器人目前正在研究的“智能机器人”，它不仅具有比第二代机器人更加完善的环境感知能力，而且还具有逻辑思维、判断和决策能力，可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。工业机器人的定义美国机器人协会(RIA):机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，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。可见，这里的机器人是指工业机器人。日本工业机器人协会(JIRA):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。工业机器人的定义德国工业机器人协会（VDI）：工业机器人是“具有多自由度的、能进行各种动作的自动机器，它的动作是可以顺序控制的。轴的关节角度或轨迹可以不靠机械调节，而由程序或传感器加以控制。工业机器人具有执行器、工具及制造用的辅助工具，可以完成材料搬运和制造等操作”。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类材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。目前国际上大都遵循ISO所下的定义。国际主要机器人生产厂家在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的abbRobotics，日本的fanuc、YASKAWA

Motoman

，德国的kukaRoboter，美国的Alphabet,inc,(Google)，意大利comau，英国的AutoTechRobotics，加拿大的JcdInternationalRobotics，以色列的RobogroupTek公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国际主要机器人生产厂家ABBIRB1600KUKAKR16L6-2国际主要机器人生产厂家Fanuc机器人YASKAWAMOTOMAN-MH6搬运国内主要机器人生产厂家在国内，工业机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲。如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，广州数控生产的GSK工业机器人，上海新时达，南京埃斯顿，安徽抚湖埃夫特等等。国际主要机器人生产厂家新松RD120点焊机器人GSKRB08搬运机器人国内主要机器人生产厂家新时达SR210通用机器人埃斯顿机器人工业机器人的分类按作业用途分类依据工业机器人具体的作业用途，可分为焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、抛光打磨机器人以及装配机器人等。工业机器人的分类按本体结构分类依据工业机器人本体结构，可分为串联机器人、并联机器人、水平机器人、桁架式机器人等。工业机器人的分类关节机器人工业领域中最常见的工业机器人形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。圆柱坐标机器人具有一个转动关节的机器人，应用于搬运领域。SCARA机器人塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域。它的主要职能是搬取零件和装配工作。并联机器人并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间。直角坐标机器人应用于物料搬运、上下料、点焊、弧焊，一般工业等领域，需求任意组合一至三轴机器人工业机器人的应用领域清洁机器人

物料输送机器人

材料去除机器人

包装机器人

上下料机器人

喷漆机器人

部件移动机器人

自动钻孔机器人

工业机器人的应用领域装配机器人

设备维护机器人

包装机器人

工业机器人的应用领域去毛刺机器人

堆跺机器人

磨销机器人

高温喷涂机器人

涂层机器人

工业机器人的应用领域工业机器人的应用工业机器人应用视频工业机器人的技术参数技术参数与性能指标表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。工业机器人的技术参数工作空间：工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。工业机器人的技术参数注意：（1）通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。工业机器人的技术参数注意：（2）机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义的最大空间。这是因为在可达空间中手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其它位置的小些。此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异形位，而在奇异形位周围相当大的范围内都会出现自由度退化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。工业机器人的技术参数注意：（3）除了在工作手腕边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。空腔是批在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。工业机器人的技术参数自由度机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。机器人的自由度数目越多，功能就越强。有时还包括手爪（末端操作器）的开合自由度。工业机器人的技术参数在三维空间中描述一个物体的位姿（位置和姿态）需要6个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，可能小于6个自由度，也可能大于6个自由度。例如，A4020装配机器人具有4个自由度，可以在印刷电路板上接插电子器件，PUMA562机器人具有6个自由度，可以进行复杂空间曲面的弧焊作业。工业机器人的技术参数有效负载有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作机的负荷能力。机器人在不同位姿时，允许的最大可搬运质量是不同的，因此机器人的额定可搬运质量是指其臂杆在工作空间中任意位姿时腕关节端部都能搬运的最大质量。工业机器人的技术参数运动精度机器人机械系统的精度主要涉及位姿精度、重复位姿精度、轨迹精度、重复轨迹精度等。位姿精度是指指令位姿和从同一方向接近该指令位姿时的实到位姿中心之间的偏差。重复位姿精度是指对同指令位姿从同一方向重复响应n次后实到位姿的不一致程度。轨迹精度是指机器人机械接口从同一方向n次跟随指令轨迹的接近程度。轨迹重复精度是指对一给定轨迹在同方向跟随n次后实到轨迹之间的不一致程度。工业机器人的技术参数运动特性速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。在机器人说明书中，通常提供了主要运动自由度的最大稳定速度，但在实际应用中单纯考虑最大稳定速度是不够的，还应注意其最大允许加速度。工业机器人的技术参数动态特性结构动态参数主要包括质量、惯性矩、刚度、阻尼系数、固有频率和振动模态。工业机器人设计时应该尽量减小质量和惯量。对于机器