焊接工艺与操作技术课件 模块一单元3 焊接工业机器人原理

焊接工业机器人原理模块一单元3

CONTENTS目录学习目标1学习内容2学习小结3目录ContentsCONTENTS目录

第一部分学习目标基本要求重点1.学习目标一、基本要求1、了解机器人由来、三原则及分类2、掌握工业机器人定义3、掌握焊接工业机器人系统及特点4、掌握焊接工业机器人组成5、掌握焊接工业机器人工作原理二、重点1、掌握焊接工业机器人系统及特点2、掌握焊接工业机器人组成3、掌握焊接工业机器人工作原理CONTENTS目录

第二部分学习内容1.机器人概述

2.工业机器人定义

3.焊接工业机器人系统及特点4.焊接工业机器人组成5.焊接工业机器人工作原理1.1机器人概述——机器人（Robot）由来施与机关的“木偶人”历史上最早的机器人见于公元600年左右的隋朝，隋炀帝命工匠按照柳抃形象所营造的木偶机器人，施有机关，有坐、起、拜、伏等能力。“帝犹恨不能夜召，于是命匠刻木偶人，施机关，能坐起拜伏，以像于抃。帝每在月下对酒，辄令宫人置之于座，与相酬酢，而为欢笑。”——《隋书》Robot卡雷尔·恰佩克1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨母万能机器人制造公司》中将捷克语“Robota”写成了“Robot”，是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人（Robot）一词的起源。1.2机器人概述——机器人三原则

为了防止机器人伤害人类，1950年科幻作家阿西莫夫在《我是机器人》一书中提出了“机器人三原则”：①机器人必须不伤害人类，也不允许它见人类将受到伤害而袖手旁观；②机器人必须服从人类的命令，除非人类的命令与第一条相违背；③机器人必须保护自身不受伤害，除非这与上述两条相违背。这三条原则，给机器人社会赋以新的伦理性。至今，它仍会为机器人研究人员、设计制造厂家和用户提供十分有意义的指导方针。——影片《我，机器人》讲述了人和机器之间相处，人类自身是否值得信赖的故事1.3机器人概述——机器人功能分类2.工业机器人定义美国工业机器人协会（RIA）定义

工业机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程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（JIRA）定义工业机器人是一种带有记忆装置和末端执行器的、能够通过自动化的动作而代替人类劳动的通用机器。国际标准化组织（ISO）定义

工业机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。中国国家标准（GB/T12643—2013）定义

工业机器人是自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程，它可以是固定式或移动式，在工业自动化中使用的机器。3.1工业机器人行业应用113.2焊接工业机器人系统弧焊接机器人系统原理图机器人控制系统焊枪机器人主体气瓶送丝机焊接电源示教器12

随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动焊接工业机器人,从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优点：1）稳定和提高焊接质量，且保证其均一性；2）可24小时连续生产，提高劳动生产率；3）改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；4）缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；5）降低对工人操作技术的要求；6）可实现小批量产品焊接自动化；7）为焊接柔性生产线提供技术支持。因此，焊接工业机器人在各行各业已得到了广泛的应用。3.3焊接工业机器人特点134.1工业机器人的组成工业机器人通常由执行机构、驱动系统、控制系统和传感系统四部分组成：执行机构手部、腕部、臂部、腰部、基座部驱动系统驱动器（电动、液压、气动）、传动机构（谐波、螺旋、链传动、带传动、齿轮传动）控制系统运动控制装置、位置检测装置、示教再现装置传感系统

触觉装置、视觉装置、听觉装置、嗅觉装置、语言识别装置、逻辑判断装置、学习装置机器人本体力传感器视觉装置个人电脑机器人控制系统示教器144.2工业机器人的组成——执行机构执行机构（1）手部（2）腕部（3）臂部（4）腰部（5）基座轴1腰部旋转轴2大臂部前后运动轴4小臂部旋转轴3小臂部上下轴5腕部弯曲轴6手部旋转154.3工业机器人的组成——驱动系统驱动系统（1）电动（2）液压（3）气动（4）减速机（RV减速、谐波减速）RV减速谐波减速电机4.4工业机器人的组成——机器人控制系统组成

控制器是根据指令以及传感器信息控制机器人完成一定动作或作业任务的装置，是决定机器人功能和性能的主要因素，也是机器人系统中更新和发展最快的部分基本功能

示教、记忆、坐标设定、与外围设备联系、人机接口、传感器接口、位置伺服、故障诊断安全保护开放程度

封闭型、开放型和混合型，目前基本上都是封闭型系统（如日系）或混合型系统（如欧系）控制方式集中式控制、分布式控制组成部分

控制计算机、示教器、操作面板、硬盘和软盘存储、打印机接口、传感器接口、轴控制器、辅助设备控制、通信接口、网络接口、Ethernet接口174.5工业机器人的组成——机器人传感系统触感装置视觉装置听觉装置嗅觉装置语言识别装置逻辑判断装置学习装置

传感系统

机器人传感系统是机器人与外界进行信息交换的主要窗口，机器人根据布置在机器人身上的不同传感元件对周围环境状态进行瞬间测量，将结果通过接口送入单片机进行分析处理，控制系统则通过分析结果按预先编写的程序对执行元件下达相应的动作命令185.工业机器人工作原理——四种控制方式

简单地说，机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。从控制的角度，机器人可以通过如下四种方式来达到这一目标。“示教再现”方式

通过“示教盒”或人“手把手”两种方式教机械手如何动作，控制器将示教过程记忆下来，然后机器人就按照记忆周而复始地重复示教动作，如焊接机器人。“可编程控制”方式

工作人员事先根据机器人的工作任务和运动轨迹编制控制程序，然后将控制程序输入给机器人的控制器，起动控制程序，机器人就按照程序所规定的动作一步一步地去完成，如果任务变更，只要修改或重新编写控制程序，非常灵活方便。大多数工业机器人都是按照前两种方式工作的。“遥控”方式

由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。“自主控制”方式

是机器人控制中最高级、最复杂的控制方式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。5.工业机器人工作原理——示教再现

示教－再现

即分为示教－存储－再现－操作四步进行。示教(1)直接示教－手把手

(2)间接示教－示教盒控制存储

保存示教信息(1)顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按动作先后顺序的设定、检测等(2)位置信息：作业之间各点的坐标值，包括手爪在该点上的姿态，通常总称为位姿（POSE）(3)时间信息：各顺序动作所需时间，即机器人完成各个动作的速度再现

根据需要，读出存储的示教信息向机器人发出重复动作的命令操作

根据读取的动作命令，完成命令内容的操作KUKA示教器ABB示教器安川示教器Fanuc示教器205.工业机器人工作原理——技术参数

机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性、自由度等。工作空间（Workspace）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。工作空间的形状和大小反映了机器人工作能力的大小有效负载(Payload)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运动精度(Accurucy)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、重复轨迹精度等运动特性（Speed）速度和加速度是表明