工业机器人应用基础 课件 王海东 项目1-4 工业机器人概述- 工业机器人坐标系的设置

工业机器人应用基础项目1工业机器人概述项目2工业机器人的结构项目3工业机器人的基本操作项目4工业机器人坐标系的设置项目5机器人编程项目6控制指令编程项目7工业机器人的典型应用介绍项目8工业机器人的系统维护及数据备份项目1工业机器人概述1.1初识工业机器人1.1.1机器人的发展史1.1.2工业机器人的发展史1.1.3工业机器人的应用现状1.机器人搬运1.1初识工业机器人2.机器人码垛1.1初识工业机器人3.机器人焊接1.1初识工业机器人4.机器人装配1.1初识工业机器人5.机器人喷涂1.1初识工业机器人1.1.4工业机器人的发展趋势1.智能化2.多样化3.柔性化4.人机协作5.应用领域的扩大1.2工业机器人的安全操作1.2.1安全注意事项1）在燃烧的环境下使用。2）在有爆炸可能的环境下使用。3）在有无线电干扰的环境下使用。4）在水中或高湿度环境下使用。5）以运输入或动物力目的的使用。6）不可攀附。1.2.2安全操作规程1.示教和手动操作机器人2.生产运行1.2工业机器人的安全操作1.2.3工业机器人的安装环境1）环境温度要求：工作温度力0~45°C，运输、储存温度-10~60°。2）相对湿度要求：20%~80%。3）动力电源：3相，AC200V/220V，-15%~10%。4）接地电阻：小于1002。5）机器人工作区域需有防护措施（安全围栏）。6）灰尘、泥土、油雾、水蒸气等必须保持在最小限度。7）环境必须没有易燃、易腐蚀液体或气体。8）设备安装要求远离撞击和振源。9）机器人附近不能有强的电子噪声源。10）振动等级必须低于0.5g（4.9m/s*）。1.3工业机器人的选型1.3.1工业机器人的选型原则1.工艺适应性原则2.可靠性原则3.优化配置原则4.容易操作原则5.质量保证原则6.维修备件供应原则7.维修服务体系完善原则8.市场占有率原则1.3工业机器人的选型9.避免风险原则10.环保安全原则11.科学验收原则12.性能价格比原则1.3.2工业机器人选型实例1）有可以简单方便地进行用户电缆处理的中空手腕机型和可以对应大型工件搬运的具有高容许转动惯量手腕的机型。2）采用具有高刚性的手臀和先进的伺服控制技术，提高了加減速性能，从而缩短了搬运时间，提高了生产效率。【检查】1.3工业机器人的选型1.简述“机器人三定律”的内容。2.简要说明工业机器人主要应用的场景。3.简述工业机器人的发展趋势。4.简述工业机器人的选型原则。【评价】1.评分表（见表1-1）项目2工业机器人的结构2.1工业机器人的本体结构2.1.1工业机器人的基本组成2.1工业机器人的本体结构1.自由度2.控制精度2.1工业机器人的本体结构3.工作范围2.1工业机器人的本体结构4.最大工作速度5.承载能力2.1.3工业机器人的本体结构特点1）开式运动链：结构刚度不高。2）相对机架：独立驱动器，运动灵活。3）扭矩变化非常复杂：对刚度、间隙和运动精度都有较高的要求。4）动力学参数（力、刚度、动态性能）随位姿的变化而变化：易发生振动或出现其他不稳定现象。2.2工业机器人的机械系统2.2工业机器人的机械系统2.2.1工业机器人的手部2.2.2工业机器人的手腕结构2.2.3工业机器人的手臂结构2.2.4工业机器人的机身结构2.3工业机器人的控制与驱动系统2.3.1工业机器人的控制系统2.3工业机器人的控制与驱动系统2.3.2工业机器人的驱动装置2.3工业机器人的控制与驱动系统2.3.3工业机器人的传动单元1.谐波减速器2.3工业机器人的控制与驱动系统2.3工业机器人的控制与驱动系统2.RV减速器2.3工业机器人的控制与驱动系统3.带传动2.4工业机器人的感知系统2.4.1工业机器人的传感器概述2.4.2工业机器人的内部传感器1.位置和位移传感器2.速度传感器2.4工业机器人的感知系统3.力觉传感器2.4工业机器人的感知系统2.4.3工业机器人的外部传感器1.触觉传感器（1）微动开关式它由弹簧和触头构成。（2）导电橡胶式它以导电橡胶敏感元件。（3）含碳海绵式它在基板上装有海绵构成的弹性体，在海绵中按阵列布以含碳海绵。（4）碳素纤维式以碳素纤维力上表层，下表层为基板，中间装以氨基甲酸酯和金属电极。（5）气动复位式它有柔性绝缘表面，受压时变形，脱离接触时则由压缩空气作为复位的动力。2.应力应变传感器3.接近度传感器（1）磁感应器式接近度传感器按构成原理又可分为线圈磁铁式、电涡流式和霍尔式。1）线圈磁铁式：它由装在壳体内的一块小永磁铁和绕在磁铁上的线圈构成，当被测物体进入永磁铁2.4工业机器人的感知系统的磁场时，就在线圈里感应出电压信号。2）电涡流式：它由线圈、激励电路和测量电路组成，线圈受激励而产生交变磁场，当金属物体接近时就会由于电涡流效应而输出电信号。3）霍尔式：它由霍尔元件或磁敏二极管、晶体管构成，当磁敏元件进入磁场时就产生霍尔电动势，从而能检测出引起磁场变化的物体的接近。（2）振荡器式接近度传感器它有两种形式。4.机器人的其他外部传感器（1）声觉传感器该传感器主要用于感受和解释在气体（非接触式感受）、液体或固体（接触感受）中的声波。（2）温度传感器温度传感器有接触式和非接触式两种，均可用于工业机器人。（3）滑觉传感器这种传感器主要检测物体的滑动。2.4工业机器人的感知系统【检查】1.简要说明工业机器人的基本组成。2.工业机器人的主要参数有哪些？3.工业机器人的内部传感器包括哪些？4.工业机器人的外部传感器包括哪些？【评价】1.评分表（见表2-3）2.4工业机器人的感知系统项目3工业机器人的基本操作3.1工业机器人的手动操作3.1.1机器人控制器1.机器人控制器的常规型号3.1工业机器人的手动操作2.机器人控制器的结构3.1工业机器人的手动操作3.1工业机器人的手动操作3.控制器各部件的功能（1）主板主板上安装着两个微处理器、外围线路、存储器以及操作面板控制电路。（2）主板电池在控制器电源关闭之后，电池维持主板存储器状态不变。（3）I/O板它是输入/输出单元。（4）急停单元该单元控制着两个设备的紧急停止系统（即磁电流接触器和伺服放大器预加压器），达到控制可靠的紧急停止性能标准。（5）电源供给单元电源供给单元将交流电源转换成不同大小的直流电源。（6）伺服放大器伺服放大器控制着伺服电动机的电源、脉冲编码器（APC）、制动控制、超行程以及手制动。（7）操作面板和操作盒操作面板和操作盒上的按钮盒二极管用来启动机器人以及显示机器人状态。（8）变压器变压器将输入的电压转换成控制器所需的交流电压。（9）风扇单元和热交换器这些设备为控制单元内部降温。3.1工业机器人的手动操作（10）线路断开器如果控制器内的电子系统故障，或者非正常输入电源造成系统内产生大电流，则输入电源应连接到线路断开器，以保护设备。（11）再生电阻为了释放伺服电动机的逆向电场强度，在伺服放大器上接一个再生电阻。3.1.2示教器的使用1）移动机器人。2）编写机器人程序。3）试运行程序。4）生产运行。5）查看机器人状态，如I/O设置、位置信息等。6）手动运行机器人。3.1工业机器人的手动操作1.示教器整体介绍3.1工业机器人的手动操作2.示教器操作键1）进行移动机器人操作时，需先消除警报，即按【RESET】键。2）如果想要机器人运动，必须要按【SHIFT）+运动键才能实现。3）按【SHIFT】+移动光标可使光标移动多行。4）移动示教时速度倍率最好置于10%以下，避免发生误操作时反应不过来。5）用户键是用户自己定义的快捷键。6）切换速度倍率的方法有两种：单独按速度倍率键和按【SHIFT】+速度倍率键。3.1工业机器人的手动操作3.1工业机器人的手动操作①单独按速度倍率键切换速度倍率的方法：a）在1%~5%之间，每按一次【+%】键，速度倍率增加1%。b）在5%~100%之间，每按一次【+%】键，速度倍率增加5%。c）1%~5%之间，每按一次【-%】键，速度倍率减少1%。d）5%~100%之间，每按一次【-%】键，速度倍率减少5%。②按【SHIFT】+速度倍率键切换速度倍率的方法：a）按【SHIFT】+【+%】键，速度快速增加，并按VFINE—FINE5%50%100%规律变化。b）按【SHIFT】+【-%】键，速度快速减小，并按100%->50%->5%FINEVFINE规律变化。7）按【SHIFT】+【DISP】键可使示教器显示屏分屏显示，如图3-7所示。3.1工业机器人的手动操作3.1工业机器人的手动操作3.示教器打印画面3.1工业机器人的手动操作3.1.3机器人手动的类型1.关节手动（JOINT手动关节）2.直角手动（XYZ手动直角）3.1工业机器人的手动操作3.工具手动（TOOL手动工具）3.1.4机器人手动的条件3.1工业机器人的手动操作3.1.5机器人位置状态的查看3.2工业机器人的零点标定3.2.1零点标定的概念3.2.2零点标定的必要性1）机器人执行一个初始化启动。2）SRAM（CMOS）的备用电池的电压下降导致零点标定数据丢失。3）串行脉冲编码器（SPC）的备用电池的电压下降导致SPC脉冲计数丢失。4）在关机状态下卸下机器人底座电池盒盖子。5）更换电动机。6）机器人的机械部分因撞击导致脉冲计数不能指示轴的角度。7）编码器电源线断开。8）更换SPC。9）机械拆卸。3.2工业机器人的零点标定3.2.3零点标定的种类1）按【MENU），显示出菜单画面。2）按【NEXT】（下页），选择【SYSTEM】（系统）。3）按【F1】（类型），显示出画面切换菜单。4）选择【Master/Cal】，进入【系统零点标定/校准】界面。3.2工业机器人的零点标定3.2.4设定简易零点标定参考点3.2工业机器人的零点标定3.2工业机器人的零点标定3.2.5全轴零点位置标定3.2工业机器人的零点标定3.2工业机器人的零点标定3.2.6单轴零点标定3.2工业机器人的零点标定3.2工业机器人的零点标定3.2.7零点标定改参数3.2工业机器人的零点标定3.2工业机器人的零点标定3.2.8零点标定相关报警1.清除报警、使机器人正常运作的步骤1）清除SRVO-062报警。2）清除SRVO-075报警。3）清除SRVO-038报警。4）根据实际情况，选择合适的方式做零点标定。2.清除SRVO-062报警的步骤3.2工业机器人的零点标定3.2工业机器人的零点标定3.清除SRVO-075报警的步骤1）开机（出现报警）。2）按【COORD】键将坐标系切换成关节坐标系。3）使用示教器点动机器人报警轴到20°左右（使用【SHIFT】+运动键）。4）按【RESET】键，消除SRVO-075报警。4.清除SRVO-038报警的步骤3.3认识ROBOGUIDE3.3.1ROBOGUIDE简介3.3.2新建工作环境3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE1）第一项力“以默认配置流程新建一个机器人”。2）第二项“以上一个建立的机器人配置复制一个机器人”。3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE3）第三项力“以备份中的配置新建一个机器人”。4）第四项力“复制一个已有的机器人”。3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE3.3.3常用工具条功能介绍（1）ZoomIn3DWorld用于放大仿真环境，也可用鼠标滚轮实现。（2）ZoomOut用于缩小仿真环境，也可用鼠标滚轮实现。（3）ZoomWindow用于局部放大仿真环境。（4）CentertheViewontheSelectedObject让所选对象的中心处在屏幕正中间。（5）这5个按钮分别表示将示教调整为俯视图、右视图、左视图、前视图、后视图。（6）用于记录（调用）现在的视角。（7）ViewWire-frame这个按钮表示让所有对象以线框图状态显示。（8）MeasureTool用于测量距离或调整设备位置，单击后出现的对话框如图3-21所示。①选择固定设备。②选择可动设备。③修改位置。3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE（9）Show/HideMouseCommands单击这个按钮出现发列了鼠标、键盘的一些快捷键功能的黑色表格。①调整视角功能。②调整设备功能。③机器人示教功能。（10）Show/HideJogCoordinatesQuickBar显示/隐藏一个用于切换机器人示教坐标系的快捷菜单。（11）Show/HideMovetoQuickBar显示/隐藏一个用于将机器人移动至所需位置的快捷菜单。（12）Show/HideTargetTool显示/隐藏一个用于添加标记的快捷菜单。（13）Open/CloseHand用于控制机器人手爪的开和闭。（14）AddLabelonClickedObject用于在已经单击选中的设备上添加标签。3.3认识ROBOGUIDE（15）Show/HideWorkerQuickBar显示/隐藏一个用于添加工人的快捷菜单。（16）DrawFeatureonParts用于在工件上添加边线特征。（17）Show/HideWorkEnvelope用于显示机器人的工作范围。（18）Show/HideTeachPendant显示/隐藏示教器。（19）RecordAVI运行当前机器人程序并录制视频。（20）CycleStart运行当前机器人程序。（21）Hold暂停机器人的运行。（22）Abort终止机器人的运行。（23）FaultReset消除出现的报警。（24）Show/HideJointJogTool（25）Show/HideRunPanel显示/隐藏运行控制面板。3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE3.3.4添加附加设备1.添加工件3.3认识ROBOGUIDE3.3认识ROBOGUIDE2.添加工具（1）搬运手爪的添加和设置在添加手爪时需要将目录树的中目录一级级点开，直至出现图3-26中的Tooling及其下一级的UT。（2）点焊焊钳的添加和设置点焊焊钳按打开方式可以分为C型和X型，按驱动方式可以分为气动焊钳和伺服焊钳。（3）弧焊焊枪的添加和设置添加弧焊焊枪较为简单，只需将数模导入UT中，调整位置然后设置TCP即可。3.3认识ROBOGUIDE【检查】1.机器人的TI模式和T2模式有什么区别？2.手动操作机器人工作需要哪些条件？3.具体说明关节坐标系下手动移动机器人到各个方向的方法。4.单轴零点标定应用在什么场合？【评价】1.评分表（见表3-11）3.3认识ROBOGUIDE项目4工业机器人坐标系的设置4.1认识FANUC机器人中的坐标系4.1.1坐标系的概念4.1.2机器人坐标系的分类4.1认识FANUC机器人中的坐标系4.1认识FANUC机器人中的坐标系4.1.3世界坐标系4.1.4工具坐标系4.1认识FANUC