引言學(xué)習(xí)成果達(dá)成要求：1、了解工業(yè)機(jī)器人的概念；2、了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)；3、熟悉工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)；4、了解工業(yè)機(jī)器人編程語言的作用；5、了解工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域；6、掌握應(yīng)用機(jī)器人解決工程問題面臨的基本任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人簡介工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)指標(biāo)工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)機(jī)器人編程語言1.11.21.61.4目錄1.51.3研究和應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)須具備的基礎(chǔ)知識(shí)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用1.7應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人解決工程問題面臨的基本任務(wù)按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：機(jī)器人是一種具有多功能、可編程的操作機(jī)，用于搬運(yùn)材料、零件和工具等；或者是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有運(yùn)動(dòng)可改變或可編程（控制）的專門系統(tǒng)。1.1工業(yè)機(jī)器人簡介《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》1.1工業(yè)機(jī)器人簡介1970-1980液壓伺服驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)開始批量應(yīng)用2010-至今信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引領(lǐng)了機(jī)器人技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入普及及智能化時(shí)代1950-1960液壓伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)日臻成熟1990-2000電氣伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展成熟，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用快速增長

工業(yè)機(jī)器人及其自動(dòng)化成套設(shè)備的擁有數(shù)量和水平是衡量一個(gè)國家制造業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。1.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成工業(yè)機(jī)器人一般由控制柜、機(jī)器人本體、示教器和編程器組成。1.2.1工業(yè)機(jī)器人的組成：機(jī)器人本體是機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的總稱，它包括機(jī)體結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，一般包括傳動(dòng)部件、機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)、臂部、腕部和手部5個(gè)部分。1.2.1工業(yè)機(jī)器人的組成：工業(yè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)1.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)1.2.2工業(yè)機(jī)器人的分類：（a）直角坐標(biāo)機(jī)器人(b)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人（c）球坐標(biāo)機(jī)器人（d）關(guān)節(jié)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式1.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)工機(jī)器人簡介1.2.2工業(yè)機(jī)器人的分類：按照幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人一種具有開式運(yùn)動(dòng)鏈的機(jī)器人，機(jī)器人的各個(gè)連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)或移動(dòng)關(guān)節(jié)，按照一定的順序依次連接，形成一條開鏈。機(jī)器人的末端執(zhí)行器（動(dòng)平臺(tái)）和基座（定平臺(tái)）之間通過兩個(gè)或兩個(gè)以上完全相同的獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種具有閉鏈機(jī)構(gòu)的機(jī)器人串聯(lián)機(jī)器人并聯(lián)機(jī)器人1.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)機(jī)器人中常用的驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)：比較內(nèi)容驅(qū)動(dòng)方式電機(jī)驅(qū)動(dòng)氣壓驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出力輸出力較小，過載能力大輸出力較小，一般無過載能力氣體壓力小，輸出力較小液壓壓力大，可獲得較大的輸出力控制性能控制性能好，可精確定位，但控制系統(tǒng)復(fù)雜定位準(zhǔn)確，但精度沒有伺服電機(jī)高；低頻控制性能差速度快，沖擊大，精確定位難，氣體壓縮性大，阻尼效果差，位移和速度不易控制油液不可壓縮，流量易精確控制，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制體積體積較小體積小體積較大在輸出能力相同的條件下體積小維護(hù)維修維修使用復(fù)雜想對(duì)于伺服電機(jī)簡單維修方便，能在高溫、粉塵等惡劣環(huán)境中使用，泄漏影響小維修方便，液體對(duì)溫度變化敏感，油液泄漏影響大，易著火應(yīng)用范圍可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡控制的中小型機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡控制的中小型通用機(jī)械手的開環(huán)控制中小型專用，通用機(jī)械手也有應(yīng)用中小型專用，通用機(jī)械手也有應(yīng)用，重型機(jī)械手多為液壓驅(qū)動(dòng)成本較高成本高，相對(duì)伺服電機(jī)低結(jié)構(gòu)簡單，氣源供給方便，成本低液壓元件成本較高，油路系統(tǒng)復(fù)雜1.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)機(jī)器人用減速器技術(shù)

多軸伺服控制技術(shù)

伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)（4）傳感器技術(shù)

1.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)1.2.3工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)：3214機(jī)器人用減速器技術(shù)：目前應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的減速器主要有RV（Rot-Vector）減速器和諧波減速器。RV減速器諧波減速器11.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)1.2.3工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)：多軸伺服控制技術(shù)：（1）機(jī)器人的伺服系統(tǒng)包括伺服控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)伺服控制系統(tǒng)組成（2）如何保證相關(guān)的關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)，且保證多關(guān)節(jié)的合成運(yùn)動(dòng)精度，是機(jī)器人控制的核心問題21.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)1.2.3工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)：伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)：（1）伺服電機(jī)能實(shí)現(xiàn)位置精確控制、速度和加速度精確控制以及轉(zhuǎn)矩控制（2）伺服電機(jī)分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類（3）機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求非常嚴(yán)格1）快速響應(yīng)2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大3）控制特性的連續(xù)性和線性好伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器一：伺服電機(jī)31.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)主要包括：1.2.3工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)：伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)：伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器伺服驅(qū)動(dòng)器是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器二：伺服驅(qū)動(dòng)器主要應(yīng)用于高精度的定位控制系統(tǒng)31.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)1.2.3工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)：傳感器技術(shù)：4內(nèi)部傳感器外部傳感器位移傳感器觸覺傳感器速度傳感器接近度傳感器加速度傳感器聲覺傳感器力傳感器溫度傳感器力矩傳感器視覺傳感器機(jī)器人用傳感器的主要類型機(jī)器人用傳感器：內(nèi)部傳感器和外部傳感器內(nèi)部傳感器：主要測量機(jī)器人各關(guān)節(jié)的位移、速度、加速度和力；外部傳感器：機(jī)器人需要適應(yīng)外部環(huán)境的變化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正功能1.2工業(yè)機(jī)器人的組成、分類及關(guān)鍵技術(shù)1.2.3工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)：

（1）自由度：重復(fù)定位精度：工作范圍：（4）最大工作速度：（5）承載能力：（6）防護(hù)等級(jí)主要技術(shù)指標(biāo)（2）（3）機(jī)器人所具有的獨(dú)立關(guān)節(jié)軸（坐標(biāo)軸）的數(shù)目機(jī)器人重復(fù)定位于同一目標(biāo)位置的能力機(jī)器人手腕中心或法蘭盤中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫做工作區(qū)域一般給出機(jī)器人每個(gè)軸的最大工作速度機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位置上，機(jī)器人末端及各軸所能承受的最大負(fù)載具體標(biāo)準(zhǔn)可參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB4208-20081.3工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)指標(biāo)KUKAKR160機(jī)器人舉例說明負(fù)載(指第6軸最前端P點(diǎn)負(fù)載）16Kg手臂/第1軸轉(zhuǎn)盤負(fù)載10/20Kg總負(fù)載46Kg運(yùn)動(dòng)軸數(shù)6法蘭盤（第6軸上）DINISO9409-1-A50安裝位置地面/墻壁/天花板重復(fù)定位精度

0.05mm控制器KRC2自重235Kg作業(yè)空間范圍14.5m3每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)范圍運(yùn)動(dòng)速度軸1+/-185°156°/s軸2+35°/-155°156°/s軸3+154°/-130°156°/s軸4+/-350°330°/s軸5+/-130°330°/s軸6+/-350°615°/s主要性能指標(biāo)1.3工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)指標(biāo)（1）不同生產(chǎn)廠商為其機(jī)器人的應(yīng)用提供不同的編程語言：如KUKA機(jī)器人采用KRL編程語言、ABB機(jī)器人采用RAPID編程語言、FANUC機(jī)器人采用KAREL編程語言、

安川機(jī)器人采用INFORM編程語言。（2）機(jī)器人語言是針對(duì)作業(yè)或者任務(wù)開發(fā)的語言：

類似于數(shù)控系統(tǒng)中的G代碼，編程效率高，但互相不通用。（3）在學(xué)習(xí)和應(yīng)用這些專用的機(jī)器人語言進(jìn)行編程時(shí)，首先需要熟悉與作業(yè)相關(guān)的工藝1.4機(jī)器人編程語言（1）機(jī)械工程基礎(chǔ)知識(shí)：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等（2）數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)：微積分、線性代數(shù)、理論力學(xué)等（3）控制工程基礎(chǔ)知識(shí)：（4）電氣工程基礎(chǔ)知識(shí)：（5）計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)：1）微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)2）現(xiàn)場總線技術(shù)電工技術(shù)、微機(jī)原理及接口技術(shù)、自動(dòng)控制原理、控制電機(jī)技術(shù)、工廠電氣技術(shù)、PLC技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)等PID控制策略等1.5研究和應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)須具備的基礎(chǔ)知識(shí)1.6.1主要商用工業(yè)機(jī)器人品牌：機(jī)器人品牌名稱所屬國家主要應(yīng)用領(lǐng)域主要應(yīng)用行業(yè)庫卡(KUKA)德國焊接、搬運(yùn)、碼垛、包裝、加工或其它自動(dòng)化作業(yè)等汽車制造業(yè)、物流、食品、金屬加工、鑄造鍛造、石材等ABB瑞典焊接、裝配、搬運(yùn)、噴涂、精加工、包裝和碼垛等汽車制造、食品飲料、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子等發(fā)那科(FANUC)日本裝配、搬運(yùn)、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等汽車制造、飛機(jī)制造、電氣和電子設(shè)備制造、食品等川崎(KAWASAKI)日本焊接、噴涂、碼垛等汽車、家電、物流、五金、塑料等安川(YASKAWA)日本焊接、搬運(yùn)、裝配、噴涂等汽車制造業(yè)、金屬加工業(yè)、食品生產(chǎn)業(yè)和制藥業(yè)那智不二越(NACHI)日本點(diǎn)焊、搬運(yùn)、碼垛等航天工業(yè)，軌道交通、汽車制造、機(jī)械制造等史陶比爾(STAUBLI

)瑞士噴涂、機(jī)械加工等機(jī)床加工、生命科學(xué)、食品、光伏、半導(dǎo)體等柯馬(COMAU)德國點(diǎn)焊，弧焊，搬運(yùn)，壓機(jī)自動(dòng)連線，鑄造，涂膠，組裝和切割等汽車制造、航空制造等愛普生(EPSON)日本裝配、搬運(yùn)、激光焊接、激光切割等3C電子（計(jì)算機(jī)、通訊、消費(fèi)電子）、醫(yī)療、食品、太陽能、工業(yè)制造等新松中國裝配、碼垛、物流、激光加工等汽車整車及汽車零部件、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工等1.6工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用1.6.2工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1）

機(jī)器人搬運(yùn)1.6工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人搬運(yùn)的主要優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了人力，作業(yè)有序、效率高、容易與生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)拍協(xié)調(diào)。工業(yè)機(jī)器人簡介1.6.2工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（2）

機(jī)器人焊接汽車車體多機(jī)器人焊接1）焊接質(zhì)量高、且穩(wěn)定2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率3）產(chǎn)品周期明確，焊接質(zhì)量可控4）產(chǎn)品換代周期縮短1.6工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用1.6.2工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（3）機(jī)器人裝配機(jī)器人裝配具有精度高、柔順性好、易于與生產(chǎn)系統(tǒng)融合的特點(diǎn)，還能代替人工完成危險(xiǎn)性的工作。機(jī)器人裝配作業(yè)1.6工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用1.6.2工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（4）機(jī)器人噴涂（1）作業(yè)柔性大主要優(yōu)點(diǎn)：（2）噴涂質(zhì)量高、涂料利用率高（3）系統(tǒng)易操作和維護(hù)（4）設(shè)備利用率高機(jī)器人噴漆1.6工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用1.6.2工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（5）

機(jī)器人機(jī)械加工機(jī)器人激光焊接作業(yè)機(jī)器人激光切割作業(yè)機(jī)器人打磨、拋光1.6工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用1.6.2工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（6）機(jī)器人測量機(jī)器人白車身測量將測量頭安裝于機(jī)器人的末端，可以按照規(guī)劃的路徑自動(dòng)完成零部件尺寸及輪廓測量，這種方式特別適合