《工业机器人新》课件

工业机器人新工业机器人正经历着快速发展，新技术和应用层出不穷，为制造业带来革新。by课程大纲工业机器人基本概念介绍工业机器人的定义、分类、结构和工作原理。工业机器人应用讲解工业机器人在焊接、喷涂、搬运、装配等方面的应用。工业机器人发展趋势展望工业机器人的发展方向，例如协作机器人、人工智能机器人等。工业机器人编程与控制讲解工业机器人编程语言、控制系统和操作方法。工业机器人的历史发展早期雏形(1950s)乔治·德沃尔发明了第一个可编程机器人，并将其称为“Unimate”。工业应用(1960s)Unimate被用于通用汽车的生产线上，标志着工业机器人的首次应用。发展壮大(1970s-1980s)日本等国家在工业机器人领域取得了快速发展，开发了各种类型的机器人。智能化趋势(1990s-至今)工业机器人朝着智能化、柔性化、协作化方向发展，应用范围不断扩大。工业机器人的机械结构工业机器人机械结构通常包括机身、手臂、手腕和末端执行器等部分。机身是工业机器人的基础，手臂连接在机身上，用于移动末端执行器到目标位置。手腕连接在手臂末端，提供灵活的运动能力，末端执行器则是完成具体工作任务的工具，如焊接、喷涂、抓取等。工业机器人的驱动装置电机类型工业机器人常用电机类型包括伺服电机、步进电机和直流电机。伺服电机精确度高，步进电机价格低，直流电机通用性强。驱动方式驱动方式主要包括齿轮传动、蜗轮传动、谐波传动等。齿轮传动效率高，蜗轮传动承载力强，谐波传动精度高。控制系统驱动装置由控制系统控制，根据指令进行运动和精确控制。控制系统通常由控制器、驱动器和传感器组成。工业机器人的控制系统控制系统功能工业机器人控制系统是机器人的“大脑”，负责接收指令、规划运动轨迹、控制执行机构等。它还负责监控机器人的运行状态，并进行故障诊断和处理。控制系统类型工业机器人控制系统主要分为集中式控制系统和分散式控制系统。集中式控制系统将所有控制功能集中在一个控制器中，而分散式控制系统则将控制功能分散到多个控制器中。控制系统组成典型的工业机器人控制系统包含硬件和软件两部分。硬件包括控制器、驱动器、传感器等，而软件则包括操作系统、运动控制程序、人机交互界面等。控制系统发展趋势近年来，工业机器人控制系统的发展趋势是朝着智能化、网络化、集成化方向发展。智能化控制系统可以实现自主学习、自适应控制等功能，网络化控制系统可以实现远程监控、数据共享等功能，集成化控制系统可以将机器人控制系统与其他系统集成，实现更加高效的生产。工业机器人的传感器1位置传感器用于确定机器人关节和末端执行器的精确位置，例如编码器和电位计。2速度传感器测量机器人关节和末端执行器的速度，用于控制和运动规划。3力传感器检测机器人与环境之间的力或力矩，用于安全性和精确的操作。4视觉传感器提供机器人周围环境的视觉信息，用于识别、定位和导航。工业机器人的编程与控制工业机器人的编程和控制是让机器人执行特定任务的关键。这涉及到设计程序、编写代码和配置机器人系统，以实现所需的运动、轨迹和操作。1编程语言机器人使用专门的编程语言，例如示教语言、文本编程语言或图形化编程语言。2控制系统控制系统接收编程指令并控制机器人的执行。3传感器传感器提供机器人周围环境的信息，以辅助控制和操作。工业机器人的控制系统通常包含运动控制、轨迹规划和关节控制等功能。这些系统可以确保机器人在工作过程中保持精确性、重复性和安全性。工业机器人的安全防护安全围栏隔离危险区域，防止人员直接接触机器人，保障操作人员安全。安全传感器实时监测机器人运行状态，在发生异常时及时停止运行，避免意外事故。安全培训对操作人员进行安全操作培训，提高安全意识，掌握安全操作规范。安全警示标志警示标志醒目易懂，提醒人员注意安全，避免误操作。工业机器人的典型应用领域汽车制造汽车制造是工业机器人应用最广泛的领域之一，包括焊接、喷涂、组装等环节。电子制造电子产品生产线中，工业机器人用于精确的组装、测试、包装等工作，提高生产效率和产品质量。物流仓储工业机器人可以用于搬运货物、码垛、分拣等任务，提高物流效率和安全性。食品加工工业机器人可用于食品加工、包装、分装等环节，确保食品安全和卫生。焊接机器人焊接机器人用于自动执行焊接任务，提高焊接效率和质量。焊接机器人可以克服人工焊接的局限性，例如：重复性、精确度和安全性。焊接机器人广泛应用于汽车制造、航空航天、造船等领域。搬运装配机器人搬运装配机器人是工业机器人中应用最广泛的一种类型，它可以完成各种物料的搬运、装配和操作任务。它可以提高生产效率，降低劳动强度，改善工作环境，提高产品质量。搬运装配机器人一般由机械臂、驱动装置、控制系统、传感器和软件组成。它可以通过编程来完成各种复杂的动作，例如抓取、放置、旋转、移动等。在汽车制造、电子制造、食品加工、物流仓储等行业得到广泛应用。喷涂机器人喷涂机器人是一种工业机器人，用于自动喷涂表面。喷涂机器人通常配备喷枪，并使用压缩空气或其他气体将涂料喷到物体表面。喷涂机器人可以用于各种工业应用，例如汽车制造、家具制造和航空航天。码垛机器人高效率与精度码垛机器人以其高效性和准确性在仓库和物流中心中得到广泛应用，提高生产效率，减少人工成本。灵活性和适应性码垛机器人可以适应各种尺寸和重量的货物，并能够根据实际情况调整码垛模式，实现灵活多样的码垛方案。安全可靠性码垛机器人配备了安全防护措施，确保操作人员的安全，并能稳定可靠地执行码垛任务，保证生产过程的顺利进行。检测机器人检测机器人是指用于对产品或零件进行尺寸、形状、表面缺陷、材料成分等检测的机器人系统。检测机器人通常配备各种传感器，例如视觉传感器、激光传感器、触觉传感器等，以获取目标物体的相关信息，并进行分析和判断。检测机器人应用于汽车、电子、航空航天等多个领域，提高了检测效率和精度，减少了人工检测的误差。机器人工艺优化11.运动规划优化机器人路径规划，减少运动时间和能量消耗。22.控制策略优化提升机器人轨迹跟踪精度和稳定性。33.参数优化优化机器人关节速度、加速度等参数。44.仿真模拟在虚拟环境中进行工艺优化，降低实际生产成本。机器人运动学1位置机器人末端执行器在空间中的位置。2方向机器人末端执行器相对于参考系的姿态。3运动轨迹机器人末端执行器在空间中的运动路径。机器人运动学研究机器人各个连杆之间的运动关系，并描述机器人末端执行器的位置和姿态。通过分析机器人运动学，可以预测机器人末端执行器的运动轨迹，并为机器人控制提供基础。机器人动力学1运动方程建立机器人系统运动方程，描述机器人的运动状态和受力情况，包括牛顿定律和拉格朗日方程。2动力学分析分析机器人系统在运动过程中产生的力和力矩，评估机器人关节的扭矩需求和电机选型。3控制策略根据动力学模型设计控制策略，实现机器人轨迹跟踪和力控制，提高机器人运动性能和操作精度。机器人控制策略关节空间控制关节空间控制主要控制机器人的关节变量，实现机器人末端执行器在关节空间的运动，实现关节轨迹规划。笛卡尔空间控制笛卡尔空间控制主要控制机器人的末端执行器在笛卡尔空间的运动，实现机器人末端执行器的位姿轨迹规划。混合控制混合控制结合了关节空间控制和笛卡尔空间控制的优点，根据不同的任务需求选择不同的控制方式。自适应控制自适应控制能根据环境变化和任务需求自动调整控制参数，实现机器人的稳定性和鲁棒性。机器人传感器融合多传感器信息融合将多个传感器的数据进行整合，提供更全面的信息，提高机器人对环境的感知能力。数据处理与分析对传感器数据进行处理和分析，提取关键信息，提高机器人的决策效率。提高机器人精度融合多种传感器数据，提高机器人定位精度，提升运动控制的准确性。增强环境感知融合视觉、激光雷达等传感器，增强机器人对周围环境的感知能力，实现更安全的导航。机器人视觉技术视觉传感器摄像头、深度传感器等，用于获取图像信息。图像处理对图像进行分析、识别和理解，提取关键特征。机器人控制根据视觉信息，引导机器人进行定位、导航和操作。机器人人机交互人机交互界面机器人可以通过图形界面、语音识别和手势控制等方式与人类进行交互，实现指令输入和信息反馈。协作机器人协作机器人更加注重安全性，通过传感器感知周围环境并调整运动轨迹，与人类安全协同作业。人工智能通过机器学习和深度学习算法，机器人可以理解人类的语言、意图和需求，并做出更加自然的响应。机器人仿真与离线编程机器人仿真与离线编程是现代机器人应用中不可或缺的一部分。它们允许工程师在实际生产环境投入前，在虚拟环境中进行机器人程序设计、测试和优化。1虚拟环境创建逼真的虚拟工作空间2机器人模型构建机器人模型和运动学3程序设计在仿真环境中编写和调试程序4仿真测试模拟真实场景，优化程序性能5生成代码生成可直接用于实际机器人的代码通过仿真与离线编程，可以有效减少机器人部署时间，提高效率，降低成本。机器人集成应用实例工业机器人广泛应用于各个领域，并已成为现代工业生产的重要组成部分。机器人集成应用可以有效提高生产效率，降低生产成本，改善产品质量，并为企业带来更多竞争优势。机器人集成应用是指将机器人技术与其他相关技术相结合，实现自动化生产。它需要综合考虑机器人本身的特性、生产工艺、环境条件等因素，并进行合理设计和集成。我国工业机器人发展趋势国产化进程加快国内机器人企业技术实力不断提升，自主研发能力增强，国产机器人市场占有率持续提高。应用领域不断拓展从传统制造业向新兴产业渗透，包括电子信息、生物医药、新能源等领域。智能化水平提升人工智能、大数据、云计算等技术融合，推动工业机器人向智能化方向发展。协作机器人应用广泛人机协作机器人安全可靠，灵活易用，在中小企业中得到广泛应用。工业机器人关键技术展望11.智能化人工智能，机器学习算法提升工业机器人感知能力，实现自主决策和优化控制，提高效率和精度。22.人机协作人机协作机器人，安全可靠，提升生产灵活性，促进人机协同作业，拓宽应用场景。33.模块化模块化设计，提高机器人可扩展性，降低成本，缩短开发周期，满足个性化需求。44.云平台云计算技术，提供数据存储、分析和共享服务，远程控制和监控，实现机器人状态实时监控和数据分析。工业机器人人才培养人才需求工业机器人行业快速发展，对相关人才的需求日益增加。专业人才包括机器人设计、制造、编程、维护、应用等多个方面。企业对机器人人才的需求迫切，需要培养具有扎实专业基础、动手能力强、能够解决实际问题的应用型人才。培养方向高校应加强机器人相关专业的建设，设置机器人工程、智能制造等专业，培养具有创新能力、实践能力、国际视野的复合型人才。职业院校应加强机器人应用技术人才的培养，与企业合作，开展订单式培养，为企业提供