第四周模塊一認識工業(yè)機器人項目1工業(yè)機器人基礎認知

知識點與技能點知識點了解工業(yè)機器人發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢；了解工業(yè)機器人主要品牌和行業(yè)應用；掌握工業(yè)機器人的組成和技術參數(shù)以及主要分類技能點認識工業(yè)機器人項目1工業(yè)機器人的基礎認知任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務描述在認識了工業(yè)機器人的定義后，能夠對工業(yè)機器人的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢有一定了解。學習任務實施1.1.1工業(yè)機器人的定義美國機器人協(xié)會獎工業(yè)機器人定義為：一種用于移動各種材料、零件、工具或專用裝置的，通過程序動作來執(zhí)行各種任務，并具有編程能力的多功能操作機。日本工業(yè)機器人協(xié)會指出：工業(yè)機器人是一種帶有存儲器件和末端操作器的通用機械，它能夠通過自動化的動作代替人類勞動。我國科學家對工業(yè)機器人的定義是：機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器人具備一些與人或生物相似的能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。國際標準化組織定義：工業(yè)機器人是一種能自動控制、可重復編程，多功能、多自由度的操作機，能搬運材料、工件或操持工具，來完成各種作業(yè)。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務實施1.1.1工業(yè)機器人的定義任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖1-1ABB雙臂機器人YuMi工業(yè)機器人是由仿生機械結構、電動機、減速機和控制系統(tǒng)組成的，用于從事工業(yè)生產，能夠自動執(zhí)行工作指令的機械裝置。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現(xiàn)在工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術制定的原則和綱領行動，如圖1-1所示。學習任務實施1.1.2工業(yè)機器人的發(fā)展歷史1959年，德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人Unimate，如圖1-2所示，機器人的歷史才真正拉開了帷幕。1960年，美國機器和鑄造公司AMF生產了柱坐標型Versatran，如圖1-3所示。Versatran機器人可進行點位和軌跡控制，是世界上第一臺用于工業(yè)生產的機器人。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖1-2Unimate機器人圖1-3Versatran機器人學習任務實施美國工業(yè)機器人發(fā)展分析20世紀60年代到70年代期間，美國的工業(yè)機器人主要立足于研究階段，未把工業(yè)機器人列入重點發(fā)展項目。70年代后期，美國政府和企業(yè)界雖對工業(yè)機器人的制造和應用認識有所改變，但仍將技術路線的重點放在研究機器人軟件等其他方面。進入20世紀80年代之后，美國政府和企業(yè)界才開始真正重視機器人，制定和采取了相應的政策和措施。80年代中后期，隨著各大廠家應用機器人的技術日臻成熟，第一代機器人的技術性能越來越滿足不了實際需要。美國開始生產帶有視覺、力覺的第二代機器人，并很快占領了美國60%的機器人市場。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務實施德國工業(yè)機器人發(fā)展分析20世紀70年代中后期，德國政府采用的積極行政手段也為工業(yè)機器人的推廣開辟了道路。如在“改善勞動條件計劃”中規(guī)定，對于一些危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機器人來代替普通人的勞動。這個計劃為機器人的應用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機器人技術的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務實施英國工業(yè)機器人發(fā)展分析英國的工業(yè)機器人起步比當今的機器人大國日本還要早，并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。20世紀70年代初期，英國科學研究委員會頒布了否定人工智能和機器人的Lighthall報告，導致政府對工業(yè)機器人實行了限制發(fā)展的嚴厲措施。這個錯誤決策導致英國的機器人工業(yè)一蹶不振，在西歐幾乎處于末位。從20世紀70年代末開始，推行并實施了一系列支持機器人發(fā)展的政策和措施，使英國機器人開始r在生產領域廣泛應用及大力研制的興盛時期；但為時已晚，老牌資本主義國家的風采已不復存在。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務實施日本工業(yè)機器人發(fā)展分析在20世紀80年代至90年代初期，日本的工業(yè)機器人可謂處于繁榮鼎盛時期，似乎無所不能。然而，花無百日紅，自20世紀90年代中期開始，隨著歐洲和北美工業(yè)機器人產業(yè)的崛起，國際市場的格局發(fā)生了明顯的變化，從日本轉向了歐洲和北美。在度過了幾年的低迷期之后，21世紀初日本的工業(yè)機器人又開始重新煥發(fā)生機，尤其是伴隨著中國和其他周邊國家對工業(yè)機器人需求的增長，以及日本本國早年工業(yè)機器人因服務期限而帶來的更新?lián)Q代，預期將對日本工業(yè)機器人的發(fā)展發(fā)揮積極的作用。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務實施中國工業(yè)機器人發(fā)展分析我國工業(yè)機器人起步于70年代初期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。2020年，中國機器人產業(yè)營業(yè)收入首次突破1000億元。“十三五”期間，工業(yè)機器人產量從7.2萬套增長到21.2萬套，年均增長31%。2022年，中國工業(yè)機器人市場占據(jù)了全球市場的52%，機器人產業(yè)營業(yè)收入超1700億元，保持兩位數(shù)增長，工業(yè)、服務、特種機器人產量快速增長；品牌實力不斷增強，機器人領域專精特新“小巨人”企業(yè)達273家，10家機器人企業(yè)成長為制造業(yè)單項冠軍。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務實施1.1.3工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢工業(yè)機器人在制造業(yè)中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為自動化、高效率和安全性。隨著工業(yè)機器人在現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展過程中的價值越來越突出，工業(yè)機器人正呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知1）工業(yè)機器人走向智能化2）工業(yè)機器人由單機走向多機協(xié)同3）傳統(tǒng)工業(yè)機器人將走向人機共融4）復合式工業(yè)機器人成趨勢5）工業(yè)機器人應用行業(yè)與場景不斷延伸拓展6）云化機器人及工業(yè)機器人云平臺興起學習任務實施1.1.3工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖1-4

安川機器人商用車白車身焊接工位學習任務實施1.1.3工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖1-5KUKA線性滑軌機器人與KUKA移動機器人KMRiiwa任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務描述學習國內外主要工業(yè)機器人的企業(yè)和品牌，對國內外工業(yè)機器人的發(fā)展有一定了解。學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知目前世界上著名的工業(yè)機器人公司，其主要非為日系和歐美系，日系中主要有FANUC、安川、松下、不二越、川崎、愛普生等公司；歐美系中主要有德國的KUKA、瑞典的ABB、瑞?的史陶比爾、意大利的COMAU公司。世界四大家族：ABB、KUKA（庫卡）、FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）。四小家族則有多種說法，比較多的是：Panasonic（松下）、Kawasaki（川崎）、NACHI（那智不二越）、staubli（史陶比爾）。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知圖1-6ABB機器圖學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知1.ABB（AseaBrownBoveri）ABB是一家瑞士瑞典的跨國公司，集團總部位于瑞士蘇黎世。1988年創(chuàng)立于歐洲，1994年進入中國，1995年成立ABB中國有限公司。從2005年起，ABB機器人的生產、研發(fā)、工程中心開始轉移到中國，目前，中國已經(jīng)成為ABB全球第一大市場。ABB于1969年售出全球第一臺噴涂機器人，稍后于1974年發(fā)明了世界上第一臺工業(yè)電動機器人，并擁有當今最多種類、最全面的機器人產品、技術和服務。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知2.發(fā)那科（FANUC）自1974年，F(xiàn)ANUC首臺機器人問世以來，F(xiàn)ANUC致力于機器人技術上的創(chuàng)新，F(xiàn)ANUC是由機器人來做機器人的公司，是提供集成視覺系統(tǒng)的機器人企業(yè)，是既提供智能機器人又提供智能機器的公司。FANUC機器人產品系列多達260種，如圖1-7所示，負重從0.5公斤到2.3噸，廣泛應用在裝配、搬運、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產環(huán)節(jié)，滿足客戶的不同需求。2008年6月，F(xiàn)ANUC機器人銷量突破20萬臺；2015年，F(xiàn)ANUC全球機器人裝機量已超40萬臺；2020年，F(xiàn)ANUC全球機器人裝機量已超64萬臺。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知圖1-7

發(fā)那科機器人產品學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知3.庫卡（KUKA）庫卡KUKA機器人有限公司于1898年建立于德國巴伐利亞州的奧格斯堡，是世界領先的工業(yè)機器人制造商之一。公司的名字，KUKA（庫卡），是KellerundKnappichAugsburg的四個首字母組合，它同時是庫卡公司所有產品的注冊商標。庫卡機器人，如圖1-8所示，可以提供負載量從3千克至1000千克的標準工業(yè)6軸機器人以及一些特殊應用機器人，機械臂工作半徑從635毫米到3900毫米，全部由一個基于工業(yè)PC平臺的控制器控制，操作系統(tǒng)采用WindowsXP系統(tǒng)。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知圖1-8KUKA機器人學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知4.安川（YASKAWA）1977年，安川電機在日本制造出全電動工業(yè)用機器人“MOTOMAN”（莫托曼）一號機。之后又相繼開發(fā)出焊接、裝配、噴涂、搬運等多種用途的自動化作業(yè)機器人，并在國內外工業(yè)機器人市場處于前列。1977年至今，安川電機的累計出貨機器人臺數(shù)達500，000臺以上。安川的多功能機器人以"提供解決方案"為概念，在重視客戶交流對話的同時，針對更寬廣的需求和多種多樣的問題提供合適的的解決方案。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施1.2.1國外工業(yè)機器人主要企業(yè)認知任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知圖1-9

安川機器人主流產品學習任務實施1.2.2國內工業(yè)機器人主要企業(yè)認知1．新松機器人自動化股份有限公司新松公司創(chuàng)立于2000年，隸屬于中國科學院，是一家以機器人獨有技術為核心,致力于數(shù)字化智能高端裝備制造的高科技上市企業(yè)。公司的機器人產品線涵蓋工業(yè)機器人、潔凈（真空）機器人、移動機器人、特種機器人及智能服務機器人五大系列，如圖1-6所示。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知圖1-6新松機器人學習任務實施1.2.2國內工業(yè)機器人主要企業(yè)認知2．南京埃斯頓自動化股份有限公司南京埃斯頓自動化股份有限公司成立于1993年，目前已經(jīng)成為國內高端智能機械裝備及其核心控制和功能部件制造業(yè)領軍企業(yè)之一。埃斯頓自動化已經(jīng)形成包括金屬成形機床數(shù)控系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)及運動控制系統(tǒng)和工業(yè)機器人及成套設備等四大類產品。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施1.2.1國內工業(yè)機器人主要企業(yè)認知3．上海新時達機器人有限公司上海新時達機器人有限公司是新時達股份全資子公司。2003年新時達收購了德國AntonSigrinerElektronikGmbH公司，分別在德國巴伐利亞與中國上海設立了研發(fā)中心，把全球領先的德國機器人技術引入中國。2013年在中國上海建立了年產能2000臺的生產基地。新時達機器人適用于各種生產線上的焊接、切割、打磨拋光、清洗、上下料、裝配、搬運碼垛等上下游工藝的多種作業(yè)，廣泛應用于電梯、金屬加工、橡膠機械、工程機械、食品包裝、物流裝備、汽車零部件等制造領域。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施1.2.1國內工業(yè)機器人主要企業(yè)認知4．上海沃迪自動化裝備股份有限公司上海沃迪自動化裝備股份有限公司成立于1999年，沃迪裝備下設立兩大事業(yè)部：食品裝備事業(yè)部，機器人裝備事業(yè)部。沃迪機器人智能裝備事業(yè)部源于智能食品裝備發(fā)展趨勢的推動，專注于國產工業(yè)搬運機器人的研發(fā)及產業(yè)化，主營產品為碼垛機器人和并聯(lián)機器人。5．安徽埃夫特智能裝備有限公司安徽埃夫特智能裝備有限公司成立于2007年8月，注冊資本20000萬元，是一家專門從事工業(yè)機器人、大型物流儲運設備及非標生產設備設計和制造的高新技術企業(yè)。埃夫特公司擁有各類技術和管理人才300余人。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知學習任務實施工業(yè)機器人主要品牌和行業(yè)應用工業(yè)機器人主要品牌概況目前在我國應用的機器人主要分日系、歐系和國產三種。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、川崎等公司的產品。歐系中主要有KUKA、ABB、。國產機器人主要是沈陽新松機器人公司產品。任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知表1-1日系、歐系和國產工業(yè)機器人對比類型對比國產存在經(jīng)營規(guī)模較小、性能指標薄弱、品牌競爭力不強日系定位精度能滿足設計的使用要求，但比歐系對比來說要差，同時，省材料是日系產品的特點，自然剛性是要弱于歐系機器人，使用壽命也相對歐系短；程序開放性差。歐系歐系機器人具有較高的重復定位精度、手臂剛性好、使用壽命長的特點，源程序開放，有利于系統(tǒng)集成商的用戶的二次開發(fā)學習任務實施工業(yè)機器人主要品牌和行業(yè)應用任務1.2工業(yè)機器人的企業(yè)認知表1-2國內外主要工業(yè)機器人品牌任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務描述學習工業(yè)機器人的分類、工業(yè)機器人的組成及主要技術參數(shù)，認識工業(yè)機器人。學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類1.按程序輸入方式劃分按程序輸入方式劃分為編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機器人控制柜。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類1.按程序輸入方式劃分按程序輸入方式劃分為編程輸入型和示教輸入型兩類。示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器（示教操縱盒），將指令信號傳給驅動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領動執(zhí)行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動機構，使執(zhí)行機構再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類2．按驅動方式劃分根據(jù)能量轉換方式的不同，工業(yè)機器人驅動類型可以劃分為液壓驅動、氣壓驅動、電力驅動和新型驅動四種類型。1）氣壓驅動氣壓驅動機器人是以壓縮空氣來驅動執(zhí)行機構的。這種驅動方式的特點是：空氣來源方便，動作迅速，結構簡單。缺點是：工作的穩(wěn)定性與定位精度不高，抓力較小，所以常用于負載較小的場合。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類2）液壓驅動液壓驅動是使用液體油液驅動執(zhí)行機構的。與氣壓驅動機器人相比，液壓驅動機器人具有大而多的負載能力，其結構緊湊，傳動平穩(wěn)，但液體容易泄露，不宜在高溫或低溫場合作業(yè)。3）電力驅動電力驅動是利用電動機產生的力矩驅動執(zhí)行機構的。目前，越來越多的機器人采用電力驅動方式，電力驅動易于控制，運動精度高，成本低。4）新型驅動伴隨著機器人技術的發(fā)展，出現(xiàn)了利用新的工作原理制造的新型驅動器，如靜電驅動器，壓電驅動器，形狀記憶合金驅動器，人工肌肉及光電驅動器。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人按操作機/本體坐標形式（坐標形式是指操作機的手臂在運動時所取的參考坐標系的形式）分以下幾類：可分為圓柱坐標型機器人、球坐標型機器人、直角坐標型機器人、多關節(jié)型機器人、平面關節(jié)型（SCARA）機器人等5種；（1）直角坐標機器人任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-11直角坐標機器人直角坐標機器人是指在工業(yè)應用中，能夠實現(xiàn)自動控制的，可重復編程的，在空間上具有相互垂直關系的三個獨立自由度的多用途機器人，如圖1-11所示。學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類（2）柱面坐標機器人柱面坐標機器人是指能夠形成圓柱坐標系的機器人。其結構主要由一個旋轉機座形成的轉動關節(jié)和垂直、水平移動的兩個移動關節(jié)構成。柱面坐標機器人具有空間結構小，工作范圍大，末端執(zhí)行器速度高、控制簡單、運動靈活等優(yōu)點。缺點是工作時，必須有沿γ軸線前后方向的移動空間，空間利用率低。目前柱面坐標系主要用于重物的卸載、搬運等工作。（3）球面坐標機器人球面坐標機器人一般由兩個回轉關節(jié)和一個移動關節(jié)構成。其軸線按極坐標配置。這種機器人運動所形成的軌跡表面是半球面所以稱為球面坐標機器人。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類（4）多關節(jié)機器人關節(jié)機器人也稱為關節(jié)手臂機器人或關節(jié)機械手臂，是當今工業(yè)領域中應用最為廣泛的一種機器人。多關節(jié)機器人按照關節(jié)的構型不同，又可分為垂直多關節(jié)機器人和水平多關節(jié)機器人。垂直多關節(jié)機器人主要由機座和多關節(jié)臂組成，目前常見的關節(jié)臂數(shù)十3—6個。ABB六關節(jié)工業(yè)機器人IRB1090。水平多關節(jié)機器人也稱為SCARA機器人，如圖1-12所示。水平多關節(jié)機器人一般具有四個軸和四個自由度，它的第一、而、四軸具有轉動特性，第三軸具有線性移動特性，并且第三軸和第四軸可以根據(jù)工作需要的不同，制造出多種不同的形態(tài)。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-11IRB1090機器人圖1-12SCARA機器人IRB930學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類（5）并聯(lián)機器人并聯(lián)機器人是近年來發(fā)展起來的一種由固定機座和具有若干自由度的末端執(zhí)行器、以不少于兩條獨立運動鏈連接形成的新型機器人，如圖1-14所示。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-14并聯(lián)機器人學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類4.按應用領域劃分工業(yè)機器人按照其用途的不同，可以分為焊接機器人、搬運機器人、碼垛機器人、噴涂機器人、裝配機器人、打磨機器人和沖壓機器人等多個類別。它們被廣泛應用于各種工業(yè)領域，如汽車制造、電子制造、金屬加工以及家具制造等。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類（1）焊接機器人（2）搬運機器人（3）碼垛機器人任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-13

焊接機器人圖1-14搬運機器人圖1-15碼垛機器人學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類（4）噴涂機器人（5）裝配機器人（6）打磨機器人（7）沖壓機器人任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-16噴涂機器人圖1-17裝配機器人圖1-18打磨機器人學習任務實施1.3.1工業(yè)機器人的分類5.按負載來劃分按負載來劃分，機器人可以分為小型負載機器人（負載小于20kg）和中型負載機器人（負載介于20kg到100kg之間），如圖1-19所示不同負載的ABB機器人。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)1．工業(yè)機器人的外圍設備所有不包括在工業(yè)機器人系統(tǒng)內的設備統(tǒng)稱為外圍設備，如工具、保護裝置、皮帶傳送機、傳感器等等。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-15機器人學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)2．工業(yè)機器人系統(tǒng)工業(yè)機器人系統(tǒng)把工業(yè)機器人本體、機器人控制器、控制軟件和應用軟件與機器人外圍設備結合起來，應用于焊接、搬運、插裝、噴涂、機床上下料等工業(yè)自動化領域。3．工業(yè)機器人的技術參數(shù)雖然工業(yè)機器人的種類，用途不盡相同，但任一工業(yè)機器人都具有使其使用的作業(yè)范圍和要求，目前，工業(yè)機器人的主要技術參數(shù)有以下幾種：自由度、分辨率、定位精度和重復定位精度、作業(yè)范圍、運動速度和承載能力。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知1.工業(yè)機器人的組成學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)（1）機械結構系統(tǒng)從機械結構來看，工業(yè)機器人總體上分為串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人。串聯(lián)機器人的特點是一個軸的運動會改變另一個軸的坐標原點，而并聯(lián)機器人一個軸運動則不會改變另一個軸的坐標原點。2）驅動系統(tǒng)驅動系統(tǒng)是向機械結構系統(tǒng)提供動力的裝置。根據(jù)動力源不同，驅動系統(tǒng)的傳動方式分為液壓式、氣壓式、電氣式和機械式4種。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)（3）感知系統(tǒng)機器人感知系統(tǒng)把機器人各種內部狀態(tài)信息和環(huán)境信息從信號轉變?yōu)闄C器人自身或者機器人之間能夠理解和應用的數(shù)據(jù)和信息，除了需要感知與自身工作狀態(tài)相關的機械量，如位移、速度和力等。感知系統(tǒng)由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成。（4）機器人—環(huán)境交互系統(tǒng)機器人—環(huán)境交互系統(tǒng)是實現(xiàn)機器人與外部環(huán)境中的設備相互聯(lián)系和協(xié)調的系統(tǒng)。機器人與外部設備集成為一個功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當然也可以是多臺機器人集成為一個去執(zhí)行復雜任務的功能單元。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)（5）人機交互系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)是人與機器人進行聯(lián)系和參與機器人控制的裝置。例如：計算機的標準終端、指令控制臺、信息顯示板、危險信號報警器等。（6）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務是根據(jù)機器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來的信號，支配機器人的執(zhí)行機構去完成規(guī)定的運動和功能。如果機器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)工業(yè)機器人的技術參數(shù)主要包括自由度、額定負載、工作空間、最大速度、定位精度與重復定位精度。（1）自由度自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目，不包括末端執(zhí)行器的開合自由度，如圖1-16和圖1-17所示。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-16五自由度機器人簡圖學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)（2）分辨率分辨率是指機器人每個關節(jié)所能實現(xiàn)的最小移動距離或最小轉動角度，工業(yè)機器人的分辨率分分編程分辨率和控制分辨率兩種。（3）定位精度和重復定位精度定位精度和重復定位精度是機器人的兩個精度指標。定位精度是指機器人末端執(zhí)行器的實際位置與目標位置之間的偏差，由機械誤差，控制算法與系統(tǒng)分辨率等部分組成。重復定位精度是指在同一環(huán)境，同一條件、同一目標動作、同一命令之下，機器人連續(xù)重復運動若干次，其位置的分散情況，是關于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如圖1-18所示。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-18工業(yè)機器人的定位精度和重復定位精度學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)（4）作業(yè)范圍作業(yè)范圍是機器人運動時手臂末端或手腕中心所能到達的位置點的集合，也稱為機器人的工作區(qū)域。由于末端執(zhí)行器的形狀和尺寸是跟隨作業(yè)需求配置的，所以為真實反映機器人的特征參數(shù)，機器人作業(yè)范圍是指不安裝末端執(zhí)行器時的工作區(qū)域，如圖1-19所示。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-19工業(yè)機器人的作業(yè)范圍學習任務實施1.3.2工業(yè)機器人的基本組成及技術參數(shù)（5）運動速度運動速度影響機器人的工作效率和運動周期，它與機器人所提取的重力和位置精度均有密切關系。運動速度提高，機器人所承受的動載荷增大，必將承受加減速時較大的慣性力，從而影響機器人的工作平穩(wěn)性和位置精度。（6）承載能力承載能力是指機器人在作業(yè)范圍內的任何位姿上所能承受的最大重量。任務1.3工業(yè)機器人的基本結構認知圖1-20工業(yè)機器人的最大運動速度思考與練習第四周項目1工業(yè)機器人的基礎認知

THANKYOU!END第四周項目2工業(yè)機器人的安全操作認知

知識點與技能點知識點了解工業(yè)機器人的安全生產制度掌握工業(yè)機器人的安全操作規(guī)范技能點安全操作工業(yè)機器人；掌握常用的安全警示標識項目2工業(yè)機器人的安全操作認知任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務描述了解工業(yè)機器人安全實施規(guī)范，掌握常用安全警示標識了解工業(yè)機器人生產企業(yè)的生產制度和安全常識，提高職工自我安全保護意識學習任務實施2.1.1企業(yè)安全生產管理和方針1．工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范條件加強工業(yè)機器人產品質量管理，規(guī)范行業(yè)市場秩序，維護用戶合法權益，保護工業(yè)機器人本體生產企業(yè)和工業(yè)機器人集成應用企業(yè)科技投入的積極性，各企業(yè)應遵循的生產管理和規(guī)范方針。（1）應具備與所開展的工業(yè)機器人開發(fā)、生產、系統(tǒng)集成、專業(yè)技術服務等活動相適應的研發(fā)、設計、生產、裝配、起重、運輸?shù)仍O施設備（其性能和精度應能滿足相關要求）。（2）企業(yè)應具備工業(yè)機器人本體、集成系統(tǒng)及關鍵零部件相適宜的過程檢測設備和出廠檢測設備，所有檢測設備都需要有效計量，有CNAS認可的有效校準報告。（3）企業(yè)應按照GB/T19001標準建立質量管理體系，通過國家認可的第三方認證機構認證，并能有效運行。（4）產品售后服務要嚴格執(zhí)行國家有關規(guī)定并建有完善的產品銷售和售后服務體系，指導用戶合理使用產品，為用戶提供相應的操作培訓和維修服務。任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.1企業(yè)安全生產管理和方針任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知表2-1定位和精度檢測儀器設備序號儀器設備要求1性能測試設備量程及精度高于產品設計要求2耐壓儀量程及精度覆蓋產品設計指標要求3接地電阻測試儀量程及精度覆蓋產品設計指標要求4高精度工件尺寸測試設備量程及精度覆蓋產品設計指標要求5減速器測試平臺量程及精度覆蓋產品設計指標要求6伺服電機測試平臺量程及精度覆蓋產品設計指標要求學習任務實施2.1.1企業(yè)安全生產管理和方針任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知表2-2通用標準及產品標準序號通用標準及產品標準1GB11291.1工業(yè)環(huán)境用機器人安全要求第1部分：機器人2GB5226.1機械安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件3JB/T8896工業(yè)機器人驗收規(guī)則4JB/T10825工業(yè)機器人產品驗收實施規(guī)范5GB/T12642工業(yè)機器人性能規(guī)范及其試驗方法6GB/T20868工業(yè)機器人性能試驗實施規(guī)范7GB/T14284工業(yè)機器人通用技術條件學習任務實施2.1.1企業(yè)安全生產管理和方針（6）工業(yè)機器人產品保修期不少于1年，平均無故障時間不低于50000小時。（7）工業(yè)機器人集成應用企業(yè)還應滿足以下要求：1）應至少具有三坐標檢測儀（量程及精度高于產品設計要求）等定位和精度檢測儀器設備，并且保證校準周期不超過12個月；2）應至少符合以下通用標準及產品標準，并通過第三方檢測機構檢測；任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.1企業(yè)安全生產管理和方針2．工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范條件中國科學技術協(xié)會公布了工業(yè)機器人的四個標準，這是第一部中國機器人行業(yè)標準新公布的標準適用于三種不同類型的機器人：堆垛機器人、輪式機器人和電子皮帶秤?！洞a垛機器人技術要求與驗收規(guī)范》《輪式機器人術語》《輪式機器人移動平臺設計通則》《電子皮帶秤在線自動校驗規(guī)范》任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.2職工安全準則和事故預防1．操作者應遵守事項（1）穿著規(guī)定的工作服、安全靴、安全帽等安保用品；（2）為確保工場內的安全，請遵守“小心火災”、“高壓”、“危險”、“外人勿進”等規(guī)定；（3）認真管理好控制柜，請勿隨意按下按鈕；（4）勿用力搖晃機器人及在機器人上懸掛重物；（5）在機器人周圍，勿有危險行為或游戲；（6）時刻注意安全。任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.2職工安全準則和事故預防2．厲行整理整頓的工作及區(qū)域（1）工作區(qū)及工作面有積水、油污；（2）工具、材料的隨意散放；（3）使用過的工具請放在機器人工作區(qū)域之外的指定位置；（4）交班前，請操作人員認真清理機器人及卡具表面，并清掃工作場所。3．易燃、易爆品的處理（1）請勿在機器人的運行區(qū)域內存放易燃、易爆品；（2）焊接火花或電氣回路通斷時產生的火花易引起燃燒或爆炸；（3）危險品請放置在其它專門的保管庫內。任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.2職工安全準則和事故預防4．操作者與公司安全管理人員及設備維護人員的聯(lián)絡操作者在察知下列危險源后，請及時與管理人員及設備維護人員聯(lián)系，以便及時采取修理、更換等合理措施。（1）安全護欄、安保用具或保護裝置的損傷；（2）緊急停止按鈕及安全插座、氣缸等的不穩(wěn)定動作；（3）警示燈或警示標牌破損或運行不良；（4）地面有水或油等引起地滑時。任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.2職工安全準則和事故預防5．示教作業(yè)的相關安全注意事項示教作業(yè)的基本操作是正確持拿示教器，在安全護欄外（機器人本體動作范圍之外）進行的作業(yè)。有時也需要在機器人本體附近或安全護欄內進行工作，這會增加事故的發(fā)生率。（1）操作前的確認在示教作業(yè)前，為了防止示教者之外的其他人員誤操作各按鈕，請示教人員掛出警示牌以防止事故發(fā)生。為了防止在休息時，其他工作人員隨意接近工作站，請關閉工作站電源。確認內容：1）確認在安全護欄內沒有任何人，不會發(fā)生災害等異常狀態(tài)；2）機器人系統(tǒng)有異?；蚬收蠒r，要在工作前完全修理；3）在示教作業(yè)前確認示教器的安全保護裝置能夠正確運行。任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.2職工安全準則和事故預防（2）安全護欄內的示教作業(yè)工作需要，必須進入安全護欄內作業(yè)時，在進入前結束所有的編程準備工作，限定在最小的作業(yè)范圍內，如圖2-1所示。（注：在自動運行時絕對不能進入安全護欄內。）1）在進入安全護欄前確認安全插座等安全保護裝置能否正常工作。2）進入安全護欄后的對應工作。（3）安全監(jiān)督人員的工作在機器人的動作范圍內進行示教等作業(yè)時，在安全護欄之外要有安全監(jiān)督人員，兩人配合工作。由于示教作業(yè)人員不能觀察到周圍的情況，要準備好萬一發(fā)生意外時能夠迅速對應。任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知學習任務實施2.1.2職工安全準則和事故預防（4）合作工作的信號在合作工作時，要注意不斷地提醒“請切斷電源！”、“***的電源已經(jīng)切斷！”，要求將確切的意思準確的傳達給對方，以確保安全。任務2.1工業(yè)機器人安全生產制度認知圖2-1工作人員安全護欄內的示教作業(yè)任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務描述請在熟練掌握機器人設備知識、安全信息及注意事項后，再正確使用機器人。學習任務實施2.2.1工業(yè)機器人安全操作規(guī)范1．機器人的安全操作規(guī)范在進行機器人的安裝、維修、保養(yǎng)時切記要將總電源關閉。帶電作業(yè)可能會產生致命性后果。如果不慎遭高壓電擊，可能會導致心跳停止，燒傷或其他嚴重傷害。在故障診斷時，機器人有可能必須上電，但當修復故障時，必須斷開旋轉開關，斷開機器人動力電。不可帶電維修，以防發(fā)生觸電事故；在機器人的工作空間外面必須具有可以關斷機器人的動力電裝置；機器人工作時，一定要注意線纜是否存在破損，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)破損，應立即停機維修。在調試與運行機器人時，它可能會執(zhí)行一些意外的或不規(guī)范的運動，并且所有的運動都會產生很大的力量，從而嚴重傷害個人或損壞機器人工作范圍內的任何設備，所以應時刻警惕并與機器人保持足夠的安全距離。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.1工業(yè)機器人安全操作規(guī)范2．控制柜的安全操作規(guī)范機器人工作時，不允許打開控制柜的門，柜門必須具備報警裝置，在其被誤打開時，必須強制停止機器人；注意伺服工作時，存在高壓電能，所以不可隨意觸摸伺服，尤其是伺服的出現(xiàn)端子，以防發(fā)生觸電事故；伺服維修時，必須等伺服的power指示燈徹底熄滅，伺服內部電容完全放電后才可維修，否則容易發(fā)生觸電事故；控制柜的主電線纜均為高壓線纜，應遠離這些線纜以及線纜上的電氣器件，以防發(fā)生觸電事故；控制柜內如有變壓器，應當遠離變壓器的周邊，以防發(fā)生觸電事故；即使控制柜的旋轉開關已關斷，也應注意控制柜內是否殘留有電流，不可隨意觸摸、拆卸控制柜內器件，一定要注意，旋轉開關斷開的是開關電路，開關前面的期間依然帶電，必要時，請斷開控制柜的電源。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.1工業(yè)機器人安全操作規(guī)范3．投入運行的安全操作規(guī)范功能檢查期間，不允許有人員或物品留在機器人危險范圍內。功能檢查時必須確保機器人系統(tǒng)已置放并連接好，機器人系統(tǒng)上沒有異物或損壞，脫落，松散的部件，所有安全防護裝置及防護裝置均完整且有效，所有電氣接線均正確無誤，外圍設備連接正確，外部環(huán)境符合操作指南中規(guī)定的允許值，必須確保機器人控制系統(tǒng)型號銘牌上的數(shù)據(jù)與制造商聲明中登記的數(shù)據(jù)一致。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.1工業(yè)機器人安全操作規(guī)范4．自動運行安全操作規(guī)范只有在實施以下安全措施的前提下，才允許使用自動運行模式：1）預期的安全防護裝置都在位，并且能起作用，2）程序經(jīng)過驗證，相關性能滿足自動運行要求；3）在安全防護空間內沒有人，如機器人或附件軸停機原因不明，則只在已啟動緊急停止功能后方可進入危險區(qū)。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.1工業(yè)機器人安全操作規(guī)范5．運輸安全操作規(guī)范務必注意規(guī)定的機器人運輸方式。須按照機器人操作指南中的指示進行運輸。運輸機置放機器人控制系統(tǒng)時均應保持豎直狀態(tài)。避免運輸過程中的震動或碰撞，以免對機器人控制系統(tǒng)造成燙傷。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.1工業(yè)機器人安全操作規(guī)范6．維修安全操作規(guī)范維修人員必須保管好機器人鑰匙，嚴謹非授權人員在手動模式下進入機器人軟件新系統(tǒng)，隨意翻閱或修改程序及參數(shù)，若發(fā)現(xiàn)某些故障或誤動作，則維修人員在進入安全防護空間之前應進行排除或修復。若必須進入安全防護空間內維修，則機器人控制必須脫離自動操作狀態(tài)；機器人不能響應任何遠程控制信號；所有機器人系統(tǒng)的急停裝置應保持有效。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程1．示教作業(yè)時注意事項（1）示教人員應注意的其它事項如下：1）中斷示教時，為確保安全，應按下緊急停止按鈕；2）試教后，需要運行程序時，再跟蹤示教一遍，確認動作后再使用程序；3）要解除緊急停止，必須先查明原因；4）做成的程序要使用外部存儲功能時，必須先保存到外存設備中；任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程（2）安全監(jiān)督員的任務1）安全監(jiān)督員站在可以看到整個機器人系統(tǒng)的位置，監(jiān)督試教人員的操作情況；2）要保持隨時能夠按下緊急停止按鈕的姿勢；3）請勿進入機器人的動作范圍內，嚴格監(jiān)督。為確保安全，要采取合適的方法。如果周圍有噪音，聽不清口號的時候，要打手勢以便通訊。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程2．用電的注意事項在使用電源時，請確認安全情況：（1）安全護欄內不得有人員逗留；（2）遮光簾、防護罩、卡具是否在正確的位置；（3）要一個一個的打開電源，隨時確認機器人的狀態(tài)；（4）確認警示燈的狀態(tài)如何；（5）確認緊急停止按鈕的位置和功能；（6）系統(tǒng)必須電氣接地；（7）在設備斷電5分鐘內，不得接觸機器人控制器或插拔機器人連接線；（8）每次設備上電前要對設備及線纜進行檢查，發(fā)現(xiàn)線纜有破損或老化現(xiàn)象要及時更換，不得帶傷運行。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程3．工作前的點檢每天工作前，必須檢查安全保護裝置是否安全有效。（1）示教器上的緊急停止按鈕。（2）操作箱及工作區(qū)域內設置的所有緊急停止按鈕。（3）安全護欄有無破損，安全護欄出入口處的連鎖裝置及安全插座等保護裝置。（4）焊裝夾具連接處是否有松動，氣缸是否正常工作。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程4．工作中的注意事項（1）示教器的保護在使用示教器時，必須將示教器放回原位置。示教器有破損的話，就不能保證機器人安全運行。（2）緊急情況下的處理方法在感覺有危險時，立即按下緊急停止按鈕，中止機器人運轉。（緊急停止按鈕分別設置在示教器、主操作箱、副操作面板上，如圖2-2、圖2-3和圖2-4所示。（3）在安全護欄內工作時應注意的安全事項進入安全護欄內時，按下緊急停止按鈕或拔下安全插座鑰匙后確認機器人的伺服電源已切斷。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知圖2-2機器人急停按鈕圖2-3使用時按下

圖2-4旋轉復位學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程5．安裝調試過程注意事項（1）設備安裝為了保證設備安裝連接時的安全，請安裝前一定閱讀、理解“機器人操作手冊”，并嚴格遵循：線纜的連接要符合設備要求，設備的安全固定一定要牢靠，嚴禁強制性扳動機器人運動軸及依靠機器人或控制柜，禁止隨意按動操作鍵，如圖2-5所示。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知圖2-5對機器人違規(guī)操作學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程5．安裝調試過程注意事項（2）設備調試機器人調試前一定要進行嚴格仔細檢查，機器人行程范圍內無人員及碰撞物，確保作業(yè)內安全，避免粗心大意造成安全事故。任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知圖2-6機器人運動范圍學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程6．常用警示標牌任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知表2-4常用的警示標牌學習任務實施2.2.2工業(yè)機器人使用規(guī)程6．常用警示標牌任務2.2工業(yè)機器人安全操作和使用規(guī)程認知表2-4常用的警示標牌1．簡述工業(yè)機器人企業(yè)的安全生產制度。2．簡述如何在使用工業(yè)機器人中保障人身安全和設備安全？3．工業(yè)機器人的急停裝置在什么位置，如何使用？思考與練習第四周項目2工業(yè)機器人的安全操作認知

THANKYOU!END第四周模塊二工業(yè)機器人機械安裝調試項目3工業(yè)機器人本體結構認知

知識點與技能點知識點掌握工業(yè)機器人的結構理解工業(yè)機器人各機構組成及原理技能點會用圖形符號與術語表示機器人的機械結構項目3工業(yè)機器人本體結構認知任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知學習任務描述了解機器人的基本術語掌握機器人的圖形符號體系和表示方法能夠畫出工業(yè)機器人的運動簡圖學習任務實施3.1.1機器人的基本術語1．關節(jié)關節(jié)（Joint）：即運動副，是允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構，也是兩構件直接接觸并能產生相對運動的活動連接，如圖3-1所示，A，B兩部件可以做互動連接。高副機構，簡稱高副，指的是運動機構的兩個構件通過點或線的接觸而構成的運動副。例如齒輪副和凸輪副就屬于高副機構。平面高副機構擁有兩個自由度，即相對接觸面切線方向的移動和相對接觸點的轉動。相對而言，通過面的接觸而構成的，叫作低副機構。任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.1機器人的基本術語（a）回轉副（b）移動副（c）回轉移動副（d）球面副圖3-1機器人的關節(jié)任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.1機器人的基本術語關節(jié)是各桿件間的結合部分，是實現(xiàn)機器人各種運動的運動副，由于機器人的種類很多，其功能要求不同，關節(jié)的配置和傳動系統(tǒng)的形式都不同。（1）回轉關節(jié)回轉關節(jié)又叫做回轉副，旋轉關節(jié)，是使連接兩桿件的組件中一件相對于另一件繞固定軸線轉動的關節(jié)，兩個構件之間只做相對轉動的運動副。（2）移動關節(jié)移動關節(jié)，又叫做移動副、滑動關節(jié)，是使兩桿件的組件中的一件相對于另一件作直線運動的關節(jié)，兩個構件之間只做相對移動。任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.1機器人的基本術語（3）圓柱關節(jié)圓柱關節(jié)又叫做回轉移動副，分布關節(jié)，是使兩桿件的組件中的一件相對于另一件移動或繞一個移動軸線轉動的關節(jié)，兩個構件之間除了作相對轉動之外，還同時可以作相對移動。（4）球關節(jié)球關節(jié)，又叫做球面副，是使兩桿件間的組件中的一件相對于另一件在三個自由度上繞一固定點轉動的關節(jié)，即組成運動副的兩構件能繞一球心作三個獨立的相對轉動的運動副。任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.1機器人的基本術語2．連桿連桿（Link）：指機器人手臂上被相鄰兩關節(jié)分開的部分，是保持各關節(jié)間固定關系的剛體，是機械連桿機構中兩端分別與主動和從動構件鉸接以傳遞運動和力的桿件。例如在往復活塞式動力機械和壓縮機中，用連桿來連接活塞與曲柄。連桿多為鋼件，其主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內裝有青銅襯套或滾針軸承，供裝入軸銷而構成鉸接。任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.1機器人的基本術語3．剛度剛度（Stiffness）：是機器人機身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量之比來度量。在彈性范圍內，剛度是零件載荷與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位唯一所需的力。它的倒數(shù)成為柔度，即單位力引起的位移。剛度分為靜剛度和動剛度。在任何力的作用下，體積和形狀都不發(fā)生改變的物體叫做剛體（Rigidbody）。在運動中，剛體任意一條直線在各個時刻的位置都保持平行。任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.2機器人的圖形符號體系1．運動副的圖形符號機器人所用的零件和材料以及裝配方法等與現(xiàn)有的各種機械完全相同。機器人常用的關節(jié)有移動、旋轉運動副，常用的運動副圖形符號如表3-1所示。任務1.1工業(yè)器人的發(fā)展歷程認知表3-1常用的運動副圖形符號任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.2機器人的圖形符號體系表3-1常用的運動副圖形符號任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.2機器人的圖形符號體系2．基本運動的圖形符號機器人的基本運動與現(xiàn)有的各種機械表示也完全相同。常用的基本運動圖形符號如表3-2所示。任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.2機器人的圖形符號體系表3-2常用的基本運動圖形符號任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.2機器人的圖形符號體系3．運動機能的圖形符號機器人的運動機能常用的圖形符號如表3-3所示。表3-3機器人的運動機能常用的圖形符號任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.2機器人的圖形符號體系4．運動機構的圖形符號機器人的運動機構常用的圖形符號如表3-4所示。表3-4機器人的運動機構常用的圖形符號任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示1．四種坐標機器人的機構簡圖機器人的機構簡圖是描述機器人組成機構的直觀圖形表達形式，是將機器人的各個運動部件用簡便的符號和圖形表達出來，此圖可用上述圖形符號體系中的文字與代號表示。常見四種坐標機器人的機構簡圖如圖3-2所示。任務3.1機器人的基本術語與圖形符號任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知（a）直角坐標系（b）圓柱坐標系（c）極坐標系

（d）多關節(jié)型圖3-2典型機器人機構簡圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示2．機器人運動原理圖機器人運動原理圖是描述機器人運動的直觀圖形表達形式，是將機器人的運動功能原理用簡便的符號和圖形表達出來，此圖可用上述的圖形符號體系中的文字與代號表示。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖3-3機構運動示意圖圖3-4機構運動原理圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示3．機器人傳動原理圖將機器人動力源與關節(jié)之間的運動及傳動關系用簡潔的符號表示出來，就是機器人傳動原理圖，示例如圖3-5和圖3-6所示。機器人的傳動原理圖是機器人傳動系統(tǒng)設計的依據(jù)，也是理解傳動關系的有效工具。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖3-5PUMA-262關節(jié)型機器人結構簡圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號圖3-6PUMA-262機器人傳動原理圖學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示4．典型機器人的結構簡圖（1）KUKA公司的KR5SCARA該四自由度機器人結構簡單，有3個轉動關節(jié)，1個螺紋移動關節(jié)。其結構如圖3-7所示。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖3-7KR5SCARA的結構簡圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示4．典型機器人的結構簡圖（2）ABB公司的IRB2400ABB、FUNAC、KUKA的大多數(shù)產品均為六自由度機器人MOTOMAN也有六自由度產品，它們的關節(jié)分布比較類似，多采用安川交流驅動電動機。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖3-8IRB2400的結構簡圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示4．典型機器人的結構簡圖（3）FUNAC公司的R-2000Ib任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖3-9R2000Ib的結構簡圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示4．典型機器人的結構簡圖（4）MOTOMAN公司的IA20MOTOMAN公司的IA20是七自由度機器人，其結構簡圖如圖3-10所示。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖3-10IA20的結構簡圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號學習任務實施3.1.3機器人的圖形符號表示4．典型機器人的結構簡圖（5）MOTOMAN公司的DIA10MOTOMAN公司的DIA10產品的結構較為復雜，有15個自由度，其結構簡圖如圖3-11所示。任務1.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程認知圖3-11DIA10的結構簡圖任務3.1機器人的基本術語與圖形符號知識點與技能點知識點掌握工業(yè)機器人的結構理解工業(yè)機器人各機構組成及原理技能點會用圖形符號與術語表示機器人的機械結構項目3工業(yè)機器人本體結構認知任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務描述了解常用機械機構的組成、原理掌握工業(yè)機器人的機械機構學習任務實施工業(yè)機器人包括機械部分、機器人控制系統(tǒng)、手持式編程器、連接電纜、軟件及附件等關于機器人所有組件。機器人一般采用6軸式節(jié)臂運動系統(tǒng)設計，機器人的結構部件一般采用鑄鐵結構。機器人的機械結構系統(tǒng)由手部、腕部、臂部、機身和行走機構組成。機器人必須有一個便于安裝的基礎件機座。機座往往與機身做成一體，機身與臂部相連，機身支承臂部，臂部又支承腕部和手部，如圖3-12所示。圖3-12本體的內部結構任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構機器人的手部又稱為末端執(zhí)行器，它是裝在機器人腕部上，直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。機器人的手部是最重要的執(zhí)行機構，從功能和形態(tài)上看，它可分為工業(yè)機器人的手部和仿人機器人的手部。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構1．機器人的手部機構（1）手部與腕部相連處可拆卸：手部與腕部有機械接口，也可能有電、氣、液接口。工業(yè)機器人作業(yè)對象不同時，可以方便地拆卸和更換手部。（2）手部是機器人末端執(zhí)行器：它可以像人手那樣具有手指，也可以不具備手指；可以是類人的手爪，也可以是進行專業(yè)作業(yè)的工具，比如裝在機器人腕部上的噴漆槍，焊接工具等。（3）手部的通用性比較差：機器人手部通常是專用的裝置，例如，一種手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面相近似的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構2．機器人手爪的分類（1）按手部的用途分類手部按其用途劃分，可以分為手爪和工具兩類。1）手爪手爪具有一定的通用性，它的主要功能是：抓住工件，握持工件，釋放工件。2）工具工具是進行某種作業(yè)的專用工具，如噴槍、焊具等。如圖3-13所示。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構圖3-13專用工具任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構（2）按手部的抓握原理分類手部按其抓握原理可分為夾持類手部和吸附類手部兩類。1）夾鉗式取料手夾鉗式取料手由手指/手爪和驅動機構、傳動機構及連接與支承元件組成，如圖3-14所示。通過手指的開、合動作實現(xiàn)對物體的夾持。2）吸附式取料手吸附類手部靠吸附力取料。吸附類手部適用于大平面、易碎、微小的物體，因此適用面也較大。吸附式取料手靠吸附力的不同分為氣吸附和磁吸附兩種。吸附式取料手適應于大平面、易碎、微小的物體，因此使用面較廣。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構1-手指；2-傳動機構；3-驅動機構；4-支架；5-工件圖3-14夾鉗式取料手任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構a）固定V型b）滾柱V型c）自定位式V型圖3-15機器人V型指任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構a）平面指b）尖指c）特形指圖3-16夾鉗式手的指端任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構1-橡膠吸盤；2-固定環(huán)；3-墊片；4-支承環(huán)；5-螺母；6-基板圖3-17真空氣吸附取料手任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構（3）按手部的智能化分類按手部的智能化劃分，可以分為普通式手爪和智能化手爪兩類。普通式手爪不具備傳感器。智能化手爪具備一種或多種傳感器，如力傳感器、觸覺傳感器等，手爪與傳感器集成成為智能化手爪。（4）防人手機器人手部為了提高機器人手部和腕部的操作能力、靈活性和快速反應能力，使機器人能像人手一樣進行各種復雜的作業(yè)，如裝配作業(yè)，維修作業(yè)，設備操作等。就必須有一個運動靈活、動作多樣的靈巧手，即防人手機器人手部。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構圖1多關節(jié)柔性手腕圖2柔性手任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構（5）專用末端操作器及換接器1）專用末端操作器機器人是一種通用性較強的自動化設備，可根據(jù)作業(yè)要求完成各種動作，再配上各種專用的末端操作器后，就能完成各種操作，如圖3-20所示。2）換接器或自動手爪更換裝置換接器由兩部分組成：換接器插座和換接器插頭，分別裝在機器腕部和末端操作器上，能夠實現(xiàn)機器人對末端操作器的快速自動更換。3）焊槍熔化極氣體保護焊的焊槍可用來進行手工操作和自動焊。這些焊槍包括適用于大電流、高生產率的重型焊槍和適用于小電流、全位置焊的輕型焊槍。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構a）夾鉗式取料手b）吸附式取料手c）專用操作器及轉換器d）仿生多指靈巧手圖3-20機器人末端執(zhí)行器任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.1機器人的手部機構1-噴嘴2-分流器3-導電嘴4-絕緣螺母5-連桿6-彎管7-松下接頭8-歐式接頭圖3-22焊槍示意圖任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3．手爪設計和選用的要求（1）被抓握的對象物手爪設計和選用首先要考慮的是什么樣的工件要被抓握。因此，必須充分了解工件的幾何形狀、機械特性。（2）手爪和機器人匹配手爪一般用法蘭式機械接口與手腕相連接，手抓自重也增加了機械臂的載荷，這兩個問題必須仔細考慮。（3）環(huán)境條件在作業(yè)區(qū)域內的環(huán)境狀況很重要，比如高溫、水、油等環(huán)境會影響手爪工作。一個鍛壓機械手要從高溫爐內取出紅熱的鍛件必須保證手爪的開合，驅動在高溫環(huán)境中均能正常工作。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施圖3-23機器人末端工具相似例任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.2機器人的腕部機構1．機器人腕部的移動方式（1）腕部的活動機器人一般具有6個自由度才能使手部達到目標位置和處于期望的姿態(tài)。為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實現(xiàn)對空間3個坐標軸x、y、z的旋轉運動——腕部旋轉、腕部彎曲、腕部側擺，或稱為3個自由度。（2）腕部的轉動按腕部轉動特點的不同，用于腕部關節(jié)的轉動又可細分為滾轉和彎轉兩種。滾轉是指組成關節(jié)的兩個零件自身的幾何回轉中心和相對運動的回轉軸線重合，因而能實現(xiàn)360°無障礙旋轉的關節(jié)運動，通常用R來標記，如圖5所示。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.2機器人的腕部機構圖5手腕的自由度（a）繞z軸轉動（b）繞y軸轉動（c）繞x軸轉動（d）繞xyz軸轉動任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.2機器人的腕部機構2．手腕的分類手腕按自由度數(shù)目來分類，可分為單自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。（1）單自由度手腕如圖所示是一種翻轉關節(jié)，它把手臂縱軸線和手腕關節(jié)軸線構成共軸線形式，這種R關節(jié)旋轉角度大，可達到360°以上。圖bc是一種折曲關節(jié)，關節(jié)軸線與前后兩個連接件的軸線相垂直。這種B關節(jié)因為受到結構上的干涉，旋轉角度小，大大限制了方向角。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.2機器人的腕部機構（a）（b）（c）（d）圖單自由度手腕（a）R手腕；（b）B手腕；（c）Y手腕；（d）T手腕任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.2機器人的腕部機構（2）二自由度手腕二自由度手腕可以由一個R關節(jié)和一個B關節(jié)組成BR手腕，也可以由兩個B關節(jié)組成BB手腕。但是不能由兩個R關節(jié)組成RR手腕，因為兩個R關節(jié)共軸線，所以退化了一個自由度，實際只構成了單自由度手腕。（a）（b）（c）圖2自由度手腕（a）BR手腕（b）BB手腕（c）RR手腕任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.2機器人的腕部機構（3）三自由度手腕三自由度手腕可以由一個B關節(jié)和R關節(jié)組成多種形式。圖所示的通常見到的BBR手腕，使手部具有俯仰、偏轉和翻轉運動，即RPY運動。任務3.2工業(yè)機器人機械機構圖3自由度手腕（a）BBR手腕；（b）BRR手腕；（c）RRR手腕；（d）BBB手腕任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.2機器人的腕部機構3．手腕的典型結構手腕除應滿足啟動和傳送過程中所需的輸出力矩外，還要求結構簡單，緊湊輕巧，避免干涉，傳動靈活，多數(shù)情況下，要求將腕部結構的驅動部分安裝在小臂上，使外形整齊，也可以設法使幾個電動機的運動傳遞到同軸旋轉的心軸和多層套筒上去，運動傳入手腕部后再分別實現(xiàn)各個動作。下面介紹幾種常見的機器人手腕結構。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.3機器人的臂部機構1．手臂特性剛度要求高；導向性要好；重量要輕；運動要平穩(wěn)、定位精度要高2．機器人臂部的運動與組成（1）手臂的運動1）垂直移動；2）徑向移動；3）回轉運動（2）手臂的組成機器人的手臂主要包括臂桿以及與其伸縮、屈伸或自轉等運動有關的構件，如傳動機構、驅動裝置、導向定位裝置、支承連接和位置檢測元件等。此外還有與腕部或手臂的運動和連接支承等有關的構件、配管配線等。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.3機器人的臂部機構3．機器人臂部的配置機身和臂部的配置形式基本上反映了機器人的總體布局。由于機器人的運動要求、工作對象、作業(yè)環(huán)境和場地等因素的不同，出現(xiàn)了各種不同的配置形式。目前常用的有橫梁式、立柱式、機座式、屈伸式四種。4．機器人手臂機構（1）臂部伸縮機構（2）臂部俯仰機構任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.3機器人的臂部機構5．機器人手臂的分類手臂是機器人執(zhí)行機構中重要的部件，它的作用是支承腕部和手部，并將被抓取的工件運送到給定的位置上。機器人的臂部主要包括臂桿以及與其運動有關的構件，包括傳動機構，驅動裝置、導向定位裝置、支承連接和位置檢測元件等。任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.3機器人的臂部機構d）關節(jié)型e）平面關節(jié)型圖3-24機器人手臂機械結構形式a）圓柱坐標系b）直角坐標系c）球坐標系任務3.2工業(yè)機器人機械機構學習任務實施3.2.4機器人的行走機構1．機器人行走機構的特點行走機構按其行走移動可分為固定軌跡式和無固定軌跡式。固定軌跡式行走機構主要用于工業(yè)機器人。無固定軌跡式行走機構按其特點可分為步行式、輪式和履帶式行走機構。在行走過程中，前兩種行走機構與地面連續(xù)接觸，其形態(tài)為運行車式，應用較多，一般用于野外、較大型作業(yè)場合，也比較成熟；后一種與地面為間斷接觸，為動物的腿腳式，該類機構正在發(fā)展和完善中。任務3.2工業(yè)機器人機械機構a）雙重履帶式機器人b）形狀可變式履帶機器人圖3-25容易上、下階梯的履帶式機器人圖3-26兩足步行式機器人行走機構原理圖任務3.2工業(yè)機器人機械機構a）吸盤式b）磁吸滾子式圖3-27爬壁機器人行走機構圖3-28車輪和腳混合行走機器人任務3.2工業(yè)機器人機械機構簡答題1．機器人的機構簡圖有哪幾種？分別的表示?2．機器人的機械系統(tǒng)是由哪幾個部分組成的？3．工業(yè)機器人臂部的作用是什么？是由哪些部分組成的？4．常見的工業(yè)機