工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)

隨著《中國制造2025》的出臺，未來中國制造業(yè)將向著智能制造方向邁進(jìn)。工業(yè)機(jī)器人在智能制造業(yè)中的地位非常重要，其在工廠自動化和柔性制造系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。本書以“符合人才培養(yǎng)需求，知識與技能一體”為指導(dǎo)思想，以培養(yǎng)學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人的編程、操作能力為根本目的進(jìn)行編寫。本書從實(shí)用的角度出發(fā)，深入淺出地介紹了工業(yè)機(jī)器人的編程與操作、I/O通信的使用等內(nèi)容，使讀者結(jié)合具體的工業(yè)應(yīng)用案例來對照學(xué)習(xí)具體的編程指令及參數(shù)設(shè)置，加深對編程指令的理解。本書可作為高等職業(yè)院校機(jī)械、電氣控制、自動化等專業(yè)的教材，也可供從事工業(yè)機(jī)器人操作、調(diào)試、維修的工程技術(shù)人員參考。本書具有如下特色。

（1）采用任務(wù)驅(qū)動方式編寫，教學(xué)內(nèi)容圍繞任務(wù)展開，每個(gè)任務(wù)都包括任務(wù)描述、知識鏈接、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評價(jià)等環(huán)節(jié)，任務(wù)由簡單到復(fù)雜，循序漸進(jìn)地展開。（2）學(xué)習(xí)任務(wù)服務(wù)于實(shí)際應(yīng)用，教學(xué)內(nèi)容涉及工業(yè)機(jī)器人的編程、調(diào)試、通信等知識技能，可以直接與企業(yè)中的工業(yè)機(jī)器人相關(guān)工作進(jìn)行銜接，具有很強(qiáng)的參考性和可操作性。（3）以培養(yǎng)知識、技能、素質(zhì)為主線，結(jié)合高職院校學(xué)生的認(rèn)知能力和專業(yè)特點(diǎn)，按照學(xué)習(xí)任務(wù)合理地安排學(xué)習(xí)進(jìn)度與內(nèi)容。（4）按照教、學(xué)、做相結(jié)合的原則進(jìn)行編寫，結(jié)合理論實(shí)踐一體化原則，適用于情境化教學(xué)。

中國制造2025，是中國政府實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動綱領(lǐng)?！吨袊圃?025》提出，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅(jiān)持“市場主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當(dāng)前、著眼長遠(yuǎn)，整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破，自主發(fā)展、開放合作”的基本原則，通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強(qiáng)國行列；第二步，到2035年中國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平；第三步，到新中國成立一百年時(shí)，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列。

《中國制造2025》拓展

知識目標(biāo)

1.了解機(jī)器人的定義及發(fā)展；2.掌握工業(yè)機(jī)器人的組成；3.掌握工業(yè)機(jī)器人各個(gè)組成部分的功能；4.了解常用的ABB工業(yè)機(jī)器人的型號和參數(shù)；5.掌握ABB工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用注意事項(xiàng)；6.掌握工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)和保養(yǎng)知識。項(xiàng)目一工業(yè)機(jī)器人概述能力目標(biāo)1.能夠根據(jù)機(jī)器人的特征進(jìn)行分類；2.能夠根據(jù)要求選用ABB工業(yè)機(jī)器人；3.能夠合理檢查控制器的散熱情況；4.能夠采用正確的方法清理示教器；5.能夠?qū)C(jī)器人的本體進(jìn)行合理的維護(hù)；6.能夠進(jìn)行軸制動測試。任務(wù)一機(jī)器人的定義及發(fā)展任務(wù)描述了解機(jī)器人的定義和各個(gè)國家對機(jī)器人定義的區(qū)別，掌握機(jī)器人在我國的標(biāo)準(zhǔn)定義；能夠根據(jù)機(jī)器人的特征對機(jī)器人進(jìn)行分類。

知識鏈接

一、機(jī)器人的定義由于機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域眾多、發(fā)展速度快，加上它又涉及人類的有關(guān)概念，因此，對于機(jī)器人，世界各國標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)甚至同一國家的不同標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)至今尚未形成一個(gè)統(tǒng)一、準(zhǔn)確、世界所公認(rèn)的嚴(yán)格定義。

例如，歐美國家一般認(rèn)為，機(jī)器人是一種“由計(jì)算機(jī)控制、可通過編程改變動作的多功能、自動化機(jī)械”；而日本作為機(jī)器人生產(chǎn)的大國，則將機(jī)器人分為“能夠執(zhí)行人體上肢(手和臂)類似動作”的工業(yè)機(jī)器人和“具有感覺和識別能力，并能夠控制自身行為”的智能機(jī)器人兩大類?？陀^地說，歐美國家的機(jī)器人定義側(cè)重于其控制方式和功能，其定義和現(xiàn)行的工業(yè)機(jī)器人比較接近；而日本的機(jī)器人定義關(guān)注的是機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和行為特性，而且已經(jīng)考慮到現(xiàn)代智能機(jī)器人的發(fā)展需要，其定義更為準(zhǔn)確。

作為參考，目前在相關(guān)資料中使用較多的機(jī)器人定義主要有以下幾種。（1）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalOrganizationforStandardization，ISO)的定義：機(jī)器人是一種“自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手”，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，執(zhí)行各種任務(wù)。（2）日本機(jī)器人協(xié)會（JapanRobotAssociation，JRA）將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和智能機(jī)器人兩大類，工業(yè)機(jī)器人是一種“能夠執(zhí)行人體上肢（手和臂）類似動作的多功能機(jī)器”，智能機(jī)器人是一種“具有感覺和識別能力，并能夠控制自身行為的機(jī)器”。（3）美國機(jī)器人協(xié)會（RoboticsIndustriesAssociation，RIA）的定義：機(jī)器人是一種“用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程的動作來執(zhí)行各種任務(wù)的，具有編程能力的多功能機(jī)械手”。（4）我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12643—2013《機(jī)器人與機(jī)器人裝備詞匯》的定義：機(jī)器人是一種能夠自動定位控制，可重復(fù)編程的，多功能的、多自由度的操作機(jī)構(gòu)，能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用于完成各種作業(yè)。

以上標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)及專門組織對機(jī)器人的定義，都是在特定時(shí)間所得出的結(jié)論，多偏重于工業(yè)機(jī)器人，但科學(xué)技術(shù)對未來是無限開放的，當(dāng)代智能機(jī)器人無論在外觀還是在功能、智能化程度等方面，都已超出傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的范疇。機(jī)器人正在不斷地向人類活動的各個(gè)領(lǐng)域滲透，它所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，其應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展空間正在不斷延伸與擴(kuò)大，這也是機(jī)器人與其他自動化設(shè)備的重要區(qū)別。

二、機(jī)器人的發(fā)展機(jī)器人最早用于工業(yè)領(lǐng)域，主要用來協(xié)助人類完成重復(fù)、頻繁、單調(diào)、長時(shí)間的工作，或在高溫、粉塵、有毒、輻射、易燃、易爆等惡劣而危險(xiǎn)的環(huán)境下作業(yè)。隨著社會進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)發(fā)展和智能化技術(shù)研究的深入，各式各樣具有感知、決策、行動和交互能力，可應(yīng)用于不同領(lǐng)域、各種特殊要求的智能機(jī)器人相繼被研發(fā)出來。機(jī)器人已開始進(jìn)入生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，并在其中某些領(lǐng)域逐步取代人類而獨(dú)立從事相關(guān)工作。根據(jù)機(jī)器人現(xiàn)有的技術(shù)水平，人們一般將機(jī)器人產(chǎn)品分為以下三代。

1.第一代機(jī)器人第一代機(jī)器人一般是指能通過離線編程或示教操作生成程序，并再現(xiàn)動作的機(jī)器人。第一代機(jī)器人所使用的技術(shù)和數(shù)控機(jī)床十分相似，既可通過離線編制的程序控制機(jī)器人的運(yùn)動，又可通過手動示教操作（數(shù)控機(jī)床稱為teachin操作）記錄運(yùn)動過程生成程序。第一代機(jī)器人的全部行為完全由人控制，它沒有分析和推理能力，不能改變程序動作，無智能性，其控制以示教、再現(xiàn)為主，故又稱示教再現(xiàn)機(jī)器人。第一代機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)使用和普及，圖1-1-1所示的工業(yè)機(jī)器人大都屬于第一代機(jī)器人。

第一代機(jī)器人：示教再現(xiàn)型機(jī)器人這類機(jī)器人是通過一個(gè)計(jì)算機(jī)，來控制一個(gè)多自由度的機(jī)械，通過示教存儲程序和信息，工作時(shí)把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時(shí)示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，該類機(jī)器人的特點(diǎn)是它對外界的環(huán)境沒有感知。拓展

2.第二代機(jī)器人第二代機(jī)器人裝備有一定數(shù)量的傳感器，它能獲取作業(yè)環(huán)境、操作對象等簡單信息，并通過計(jì)算機(jī)的分析與處理，做出簡單的推理，從而適當(dāng)調(diào)整自身的動作和行為。例如，在圖1-1-2所示的探測機(jī)器人上，可通過所安裝的攝像頭及視覺傳感系統(tǒng)，識別圖像，判斷和規(guī)劃探測車的運(yùn)動軌跡，它對外部環(huán)境具有一定的適應(yīng)能力。第二代機(jī)器人已具備一定的感知和簡單推理等能力，有一定程度的智能，故又稱感知機(jī)器人或低級智能機(jī)器人，當(dāng)前使用的大多數(shù)服務(wù)機(jī)器人或多或少都已經(jīng)具備第二代機(jī)器人的特征。

20世紀(jì)60年代中期開始，美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，研究帶傳感器的、“有感覺”的機(jī)器人，這種機(jī)器人后來被稱為第二代機(jī)器人。1965年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）的Roborts演示了第一個(gè)具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機(jī)器人系統(tǒng)。同年，美國約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人，Beast機(jī)器人已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。拓展

圖1-1-1第一代機(jī)器人圖1-1-2第二代機(jī)器人

3.第三代機(jī)器人第三代機(jī)器人具有高度的自適應(yīng)能力，有多種感知機(jī)能，可通過復(fù)雜的推理做出判斷和決策，自主決定機(jī)器人的行為，具有相當(dāng)程度的智能，故稱為智能機(jī)器人。第三代機(jī)器人目前主要用于家庭、個(gè)人服務(wù)及軍事、航天等領(lǐng)域，總體尚處于實(shí)驗(yàn)和研究階段，目前還只有美國、日本、德國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握和應(yīng)用。圖1-1-3所示為第三代機(jī)器人。圖1-1-3第三代機(jī)器人

1968年，美國斯坦福研究所（StanfordResearchInstitute，簡稱SRI）公布了他們研發(fā)成功的移動式機(jī)器人Shakey，它裝備了視覺傳感器、碰撞傳感器、驅(qū)動電機(jī)以及編碼器，能夠自主進(jìn)行感知、環(huán)境建模、行為規(guī)劃并執(zhí)行任務(wù)（如尋找木箱并將其推到指定目的位置）。Shakey可以算是世界上第一臺智能機(jī)器人，從此，第三代機(jī)器人的研發(fā)拉開序幕。拓展

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。很多人也喜歡叫它機(jī)械臂，它是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類的指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行?，F(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。1954年，美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請的專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)，這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人。1959年，第一臺工業(yè)機(jī)器人在美國誕生，開創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元，之后日本使機(jī)器人得到迅速的發(fā)展，目前，日本人已經(jīng)稱為世界上工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量和擁有量最多的國家。20世紀(jì)80年代，生產(chǎn)技術(shù)的高度自動化和集成化，工業(yè)機(jī)器人得以進(jìn)一步發(fā)展，并在這個(gè)時(shí)代起著十分重要的作用。

拓展

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史

第一代工業(yè)機(jī)器人一般指工業(yè)上大量試用的可編程機(jī)器人及遙控操作機(jī)。1982年，美國通用汽車公司在裝配線上為機(jī)器人裝備了視覺系統(tǒng)，從而宣告了第二代機(jī)器人——感知機(jī)器人的問世。（有外部傳感器，可進(jìn)行離線編程，能在傳感系統(tǒng)的支持下，具有不同程度感知環(huán)境并自行修正程序的功能）第三代機(jī)器人——自治機(jī)器人，正在各國研制和發(fā)展，出了具有感知功能外，還具有一定的決策和規(guī)劃能力，能根據(jù)人的命令或按照所處環(huán)境自行作出決策規(guī)劃動作，即按任務(wù)編程。我國的機(jī)器人研究工作起步比較晚，從“七五”開始國家投入資金，對工業(yè)機(jī)器及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)和研制。1986年，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃開始實(shí)施，智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)前沿，已經(jīng)取得了一大批科研成果，并成果地研制出了一批特種機(jī)器人。拓展

從20世紀(jì)90年代初起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮。我國的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地拓展

任務(wù)實(shí)施（1）總結(jié)機(jī)器人的定義。（2）根據(jù)機(jī)器人的特征對其進(jìn)行分類。

工業(yè)機(jī)器人指由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和傳感裝置構(gòu)成的一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的光機(jī)電一體化生產(chǎn)設(shè)備，特別適合于多品種、變批量的彈性制造系統(tǒng)。一、工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動形式分為四種：1、直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動；2、圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；3、球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；4、關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。二、工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制機(jī)能又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。1、點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；拓展

2、連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。三、工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類：1、編程輸入型是將計(jì)算機(jī)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(jī)器人控制柜。2、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(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍。在示教過程的同時(shí)，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機(jī)器人自動工作時(shí)，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。拓展

四、智能工業(yè)機(jī)器人具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。二、工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)自20世紀(jì)60年代初第一代機(jī)器人在美國問世以來，工業(yè)機(jī)器人的研制和應(yīng)用有了飛速的發(fā)展，但工業(yè)機(jī)器人最顯著的特點(diǎn)歸納有以下幾個(gè)。1.可編程。生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性自動化。工業(yè)機(jī)器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)（FMS）中的一個(gè)重要組成部分。拓展

2.擬人化。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機(jī)器人對周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。3.通用性。除了專門設(shè)計(jì)的專用的工業(yè)機(jī)器人外，一般工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。拓展

4.機(jī)電一體化。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，但是歸納起來是機(jī)械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合——機(jī)電一體化技術(shù)。第三代智能機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都和微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗(yàn)證一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和水平。拓展

任務(wù)評價(jià)

根據(jù)任務(wù)完成過程中的表現(xiàn)，在表1-1-1中完成任務(wù)評價(jià)表的填寫。項(xiàng)目評價(jià)要素評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自我評價(jià)小組評價(jià)綜合評價(jià)知識準(zhǔn)備資料準(zhǔn)備參與資料收集、整理，自主學(xué)習(xí)計(jì)劃制定能初步制定計(jì)劃小組分工分工合理，協(xié)調(diào)有序任務(wù)過程機(jī)器人定義內(nèi)容的掌握、理解程度定義的區(qū)別內(nèi)容的掌握、理解程度機(jī)器人的發(fā)展內(nèi)容的掌握、理解程度機(jī)器人的分類內(nèi)容的掌握、理解程度總結(jié)內(nèi)容的掌握、理解程度表1-1-1任務(wù)評價(jià)表續(xù)表項(xiàng)目評價(jià)要素評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自我評價(jià)小組評價(jià)綜合評價(jià)拓展能力知識遷移能實(shí)現(xiàn)前后知識的遷移應(yīng)變能力能舉一反三，提出改進(jìn)建議或方案學(xué)習(xí)態(tài)度主動程度自主學(xué)習(xí)，主動性強(qiáng)合作意識協(xié)作學(xué)習(xí)，能與同伴團(tuán)結(jié)合作嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致仔細(xì)認(rèn)真，不出差錯(cuò)問題研究能在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，并用理論知識解決實(shí)踐中的問題安全規(guī)程遵守操作規(guī)程，安全操作任務(wù)描述本任務(wù)學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的基本組成和分類，通過學(xué)習(xí)掌握工業(yè)機(jī)器人的主要組成部分及各個(gè)部分的主要功能，能夠根據(jù)不同的特征對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行分類。任務(wù)二工業(yè)機(jī)器人的基本組成與分類知識鏈接一、工業(yè)機(jī)器人的基本組成工業(yè)機(jī)器人是一種功能完整、可獨(dú)立運(yùn)行的典型機(jī)電一體化設(shè)備，它有自身的控制器、驅(qū)動系統(tǒng)和操作界面，可對其進(jìn)行手動、自動操作及編程，能依靠自身的控制能力來實(shí)現(xiàn)所需要的功能。廣義上的工業(yè)機(jī)器人是由機(jī)器人及相關(guān)附加設(shè)備組成的完整系統(tǒng)，總體可分為機(jī)器人本體、電氣控制柜和示教器三大部分，如圖1-2-1所示。圖1-2-1工業(yè)機(jī)器人的組成部分

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)械部件包括機(jī)器人本體、末端執(zhí)行器、變位器等；電氣控制系統(tǒng)主要包括控制器、驅(qū)動器、操作單元、上級控制器等。其中，機(jī)器人本體、末端執(zhí)行器及控制器、驅(qū)動器、操作單元是機(jī)器人必需的基本組成部件，所有機(jī)器人都必須配備。1.機(jī)器人本體機(jī)器人本體又稱操作機(jī)，它是用來完成各種作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括機(jī)械部件及安裝在機(jī)械部件上的驅(qū)動電機(jī)、傳感器等。機(jī)器人本體的形態(tài)各異，但絕大多數(shù)由若干關(guān)節(jié)(joint)和連桿(link)連接而成，以常用的六軸垂直串聯(lián)型（verticalarticulated）工業(yè)機(jī)器人為例，其運(yùn)動主要包括整體回轉(zhuǎn)(腰關(guān)節(jié))、下臂擺動(肩關(guān)節(jié))、上臂擺動(肘關(guān)節(jié))、腕回轉(zhuǎn)和彎曲（腕關(guān)節(jié)）等。機(jī)器人本體的典型結(jié)構(gòu)如圖1-2-1(a)所示，其主要組成部件包括手部、腕部、上臂、下臂、腰部、基座等。

機(jī)器人的手部安裝有末端執(zhí)行器，它既可以安裝類似人類的手爪，也可以安裝吸盤或其他各種作業(yè)工具；腕部用來連接手部和手臂，起到支撐手部的作用；上臂用來連接腕部和下臂，上臂可回繞下臂擺動，實(shí)現(xiàn)手腕大范圍的上下(俯仰)運(yùn)動；下臂用來連接上臂和腰部，并可回繞腰部擺動，以實(shí)現(xiàn)手腕大范圍的前后運(yùn)動；腰部用來連接下臂和基座，它可以在基座上回轉(zhuǎn)，以改變整個(gè)機(jī)器人的作業(yè)方向；基座是整個(gè)機(jī)器人的支持部分。機(jī)器人的基座、腰、下臂、上臂通稱機(jī)身，機(jī)器人的腕部和手部通稱手腕。機(jī)器人的末端執(zhí)行器又稱工具，它是安裝在機(jī)器人手腕上的作業(yè)機(jī)構(gòu)。末端執(zhí)行器與機(jī)器人的作業(yè)要求、作業(yè)對象密切相關(guān)，一般需要由機(jī)器人制造廠和用戶共同設(shè)計(jì)與制造。例如，用于裝配、搬運(yùn)、包裝的機(jī)器人需要配置吸盤、手爪等用來抓取零件、物品的夾持器，而加工類機(jī)器人需要配置用于焊接、切割、打磨等加工的焊槍、割槍、銑頭、磨頭等各種工具或刀具等。

拓展

2.電氣控制系統(tǒng)在機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中，上級控制器僅用于復(fù)雜系統(tǒng)各種機(jī)電一體化設(shè)備的協(xié)同控制、運(yùn)行管理和調(diào)試編程。它通常以網(wǎng)絡(luò)通信的形式與機(jī)器人控制器進(jìn)行信息交換，因此，它實(shí)際上屬于機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的外部設(shè)備；而機(jī)器人控制器、操作單元、伺服驅(qū)動器及輔助控制電路則是機(jī)器人控制必不可少的系統(tǒng)部件。電氣控制系統(tǒng)各組成部件的功能如下。

1）機(jī)器人控制器機(jī)器人控制器是用于機(jī)器人坐標(biāo)軸位置和運(yùn)動軌跡控制的裝置，輸出運(yùn)動軸的插補(bǔ)脈沖，其功能與數(shù)控裝置(CNC)非常類似?？刂破鞯某Ｓ媒Y(jié)構(gòu)有工業(yè)計(jì)算機(jī)型和PLC型兩種。.電氣控制系統(tǒng)拓展

工業(yè)計(jì)算機(jī)(工業(yè)PC)型機(jī)器人控制器的主機(jī)和通用計(jì)算機(jī)并無本質(zhì)區(qū)別，但機(jī)器人控制器控制需要增加傳感器、驅(qū)動器接口等硬件，這種控制器的兼容性好、軟件安裝方便、網(wǎng)絡(luò)通信容易。PLC(可編程控制器)型控制器以類似PLC的CPU模塊作為中央處理器，然后通過選配各種PLC功能模塊，如測量模塊、軸控制模塊等，來實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制，這種控制器的配置靈活，模塊通用性好，可靠性高。

2）驅(qū)動器驅(qū)動器實(shí)際上是用于控制器的插補(bǔ)脈沖功率放大的裝置，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)位置、速度、轉(zhuǎn)矩控制，通常安裝在控制柜內(nèi)。驅(qū)動器的形式?jīng)Q定于驅(qū)動電機(jī)的類型，伺服電機(jī)需要配套伺服驅(qū)動器，步進(jìn)電機(jī)則需要使用步進(jìn)驅(qū)動器。機(jī)器人目前常用的驅(qū)動器以交流伺服驅(qū)動器為主，它有集成式、模塊式和獨(dú)立型三種基本結(jié)構(gòu)形式。

集成式驅(qū)動器的全部驅(qū)動模塊集成一體，電源模塊可以獨(dú)立或集成，這種驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)成本低，是目前使用較為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。模塊式驅(qū)動器的電源模塊為公用，驅(qū)動模塊獨(dú)立，驅(qū)動器需要統(tǒng)一安裝。集成式、模塊式驅(qū)動器不同控制軸間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，調(diào)試、維修和更換相對比較麻煩。獨(dú)立型驅(qū)動器的電源和驅(qū)動電路集成一體，每一軸的驅(qū)動器可獨(dú)立安裝和使用，因此，其安裝使用靈活、通用性好，調(diào)試、維修和更換也較方便。

3）輔助控制電路輔助控制電路主要用于控制器、驅(qū)動器電源的通斷控制和接口信號的轉(zhuǎn)換。由于工業(yè)機(jī)器人的控制要求類似，接口信號的類型基本統(tǒng)一，為了縮小體積、降低成本、方便安裝，輔助控制電路常被制成標(biāo)準(zhǔn)的控制模塊。

3.示教器工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)場編程一般通過示教操作實(shí)現(xiàn)，它對操作單元的移動性能和手動性能的要求較高，但其顯示功能一般不及數(shù)控系統(tǒng)，因此，機(jī)器人的操作單元以手持式為主，習(xí)慣上稱之為示教器。在電氣控制柜中，示教器是用于工業(yè)機(jī)器人操作、編程及數(shù)據(jù)輸入/顯示的人機(jī)界面。為了方便使用，示教器一般為可移動式懸掛部件，其他控制部件通常統(tǒng)一安裝在電氣控制柜內(nèi)。傳統(tǒng)的示教器由顯示器和按鍵組成，操作者可通過按鍵直接輸入命令操作。目前常用的示教器為菜單式，它由顯示器和操作菜單鍵組成，操作者可通過操作菜單選擇需要的操作。先進(jìn)的示教器使用了與目前智能手機(jī)同樣的觸摸屏和圖標(biāo)界面，這種示教器的最大優(yōu)點(diǎn)是可直接通過Wi-Fi連接控制器和網(wǎng)絡(luò)，從而省略了示教器和控制器間的連接電纜；智能手機(jī)型操作單元使用靈活方便，是適合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的新型操作單元。示教器拓展

1.按操作機(jī)坐標(biāo)形式分類操作機(jī)的坐標(biāo)形式是指操作機(jī)的手臂在運(yùn)動時(shí)所取的參考坐標(biāo)系的形式。按操作機(jī)械坐標(biāo)形式，工業(yè)機(jī)器人可分為直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人和平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人。

1）直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動形式由三個(gè)相互垂直的直線移動組成的運(yùn)動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，如圖1-2-2所示，其工作空間圖形為長方體。直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人各個(gè)軸向的移動距離可在各個(gè)坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)；易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)算，定位精度最高，控制無耦合，結(jié)構(gòu)簡單。但其機(jī)體所占空間體積大，動作范圍小，靈活性較差，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。二、工業(yè)機(jī)器人的分類

圖1-2-2直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人

2）圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動形式是通過一個(gè)轉(zhuǎn)動和兩個(gè)移動組成的運(yùn)動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，其工作空間圖形為圓柱形，如圖1-2-3所示。與直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人相比，在相同的工作空間條件下，圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人機(jī)體所占體積小，而運(yùn)動范圍大。其位置精度僅次于直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，與其他機(jī)器人協(xié)調(diào)工作難。3）球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人又稱極坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，其手臂的運(yùn)動由兩個(gè)轉(zhuǎn)動和一個(gè)直線移動所組成，如圖1-2-4所示。圖1-2-3圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人圖1-2-4球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人

球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的工作空間為一球體，可以做上下俯仰動作并能抓取地面上或較低位置的工件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作空間范圍大的特點(diǎn)，能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。其位置精度尚可，位置誤差與臂長成正比。

4）多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，它的手臂與人體上肢類似，前三個(gè)關(guān)節(jié)都是回轉(zhuǎn)副。多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人由立柱和大小臂組成。立柱與大臂間形成肩關(guān)節(jié)，大臂與小臂間形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂做回轉(zhuǎn)運(yùn)動和俯仰擺動，小臂做俯仰擺動，如圖1-2-5所示。多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，靈活性大，占地面積最小，工作空間最大，能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。目前，這種機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛。但是其位置控制精度較低，存在平衡問題，控制耦合也比較復(fù)雜。

5）平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人采用一個(gè)移動關(guān)節(jié)和兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，移動關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動，兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)則控制前后、左右運(yùn)動，如圖1-2-6所示。平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人又稱SCARA裝配機(jī)器人，其在水平方向具有柔順性，而在垂直方向有較大的剛性。其結(jié)構(gòu)簡單、動作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)零件的插接、裝配中應(yīng)用廣泛。圖1-2-5多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人圖1-2-6平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人

2.按控制方式分類按控制方式，工業(yè)機(jī)器人可分為點(diǎn)位控制工業(yè)機(jī)器人和連續(xù)軌跡控制工業(yè)機(jī)器人。

1）點(diǎn)位控制工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)位控制工業(yè)機(jī)器人采用點(diǎn)到點(diǎn)的控制方式，它只在目標(biāo)點(diǎn)處準(zhǔn)確控制工業(yè)機(jī)器人手部的位姿，完成預(yù)定的操作要求，而不對點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。目前應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人中，多數(shù)屬于點(diǎn)位控制方式，如上下料搬運(yùn)機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人等。

2）連續(xù)軌跡控制工業(yè)機(jī)器人連續(xù)軌跡控制工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)同時(shí)做受控運(yùn)動，準(zhǔn)確控制工業(yè)機(jī)器人手部按預(yù)定軌跡和速度運(yùn)動，而手部的姿態(tài)也可以通過腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動得以控制。弧焊、噴漆和檢測機(jī)器人均屬連續(xù)軌跡控制方式。拓展

點(diǎn)位控制工業(yè)機(jī)器人

3.按驅(qū)動方式分類按驅(qū)動方式，工業(yè)機(jī)器人可分為氣動式工業(yè)機(jī)器人、液壓式工業(yè)機(jī)器人和電動式工業(yè)機(jī)器人。1）氣動式工業(yè)機(jī)器人氣動式工業(yè)機(jī)器人以壓縮空氣來驅(qū)動操作機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是空氣來源方便，動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，無污染，適合防爆環(huán)境。其缺點(diǎn)是空氣具有可壓縮性，導(dǎo)致工作速度的穩(wěn)定性較差，又因?yàn)闅庠磯毫χ挥?kPa左右，所以抓舉力較小，一般只有幾十牛頓，最大也只有百余牛頓。2）液壓式工業(yè)機(jī)器人因?yàn)橐簤罕葰鈮簤毫Ω?，一般?0kPa左右，故液壓式工業(yè)機(jī)器人具有較大的抓舉能力，可達(dá)上千牛頓。這類工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，動作靈敏，但對密封要求較高，且不宜在高溫、低溫和易燃易爆環(huán)境下工作。3）電動式工業(yè)機(jī)器人電動式工業(yè)機(jī)器人是目前用得最多的一類工業(yè)機(jī)器人。電動機(jī)品種眾多，為工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)提供了多種選擇，而且可運(yùn)用多種靈活的控制方法。早期機(jī)器人多采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，后來發(fā)展了直流伺服驅(qū)動單元，目前交流伺服驅(qū)動單元也在迅速發(fā)展。拓展

1、按臂部的運(yùn)動形式分：直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。

2、按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制機(jī)能分：點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

3、按程序輸入方式分：編程輸入型是將計(jì)算機(jī)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(jī)器人控制柜。

任務(wù)實(shí)施

（1）認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人的各個(gè)組成部分。（2）說明工業(yè)機(jī)器人各個(gè)部分的主要功能。（3）按控制方式對實(shí)訓(xùn)室的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行分類。

根據(jù)任務(wù)完成過程中的表現(xiàn)，在表1-2-1中完成任務(wù)評價(jià)表的填寫。表1-2-1任務(wù)評價(jià)表項(xiàng)目評價(jià)要素評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自我評價(jià)小組評價(jià)綜合評價(jià)知識準(zhǔn)備資料準(zhǔn)備參與資料收集、整理，自主學(xué)習(xí)計(jì)劃制定能初步制定計(jì)劃小組分工分工合理，協(xié)調(diào)有序任務(wù)過程工業(yè)機(jī)器人的組成部分認(rèn)知清楚、概念清晰工業(yè)機(jī)器人的主體組成認(rèn)知清楚、概念清晰電氣控制系統(tǒng)的作用認(rèn)知清楚、概念清晰示教器的作用認(rèn)知清楚、概念清晰總結(jié)認(rèn)知清楚、概念清晰續(xù)表項(xiàng)目評價(jià)要素評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自我評價(jià)小組評價(jià)綜合評價(jià)拓展能力知識遷移能實(shí)現(xiàn)前后知識的遷移應(yīng)變能力能舉一反三，提出改進(jìn)建議或方案學(xué)習(xí)態(tài)度主動程度自主學(xué)習(xí)，主動性強(qiáng)合作意識協(xié)作學(xué)習(xí)，能與同伴團(tuán)結(jié)合作嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致仔細(xì)認(rèn)真，不出差錯(cuò)問題研究能在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，并用理論知識解決實(shí)踐中的問題安全規(guī)程遵守操作規(guī)程，安全操作任務(wù)描述

通過該任務(wù)的學(xué)習(xí)，了解ABB工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，掌握常用ABB工業(yè)機(jī)器人的型號和參數(shù)、ABB工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的注意事項(xiàng)。任務(wù)三認(rèn)識ABB工業(yè)機(jī)器人

一、ABB工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展ABB致力于研發(fā)、生產(chǎn)機(jī)器人已有50年的歷史。ABB在瑞典、挪威和中國等地設(shè)有機(jī)器人研發(fā)、制造和銷售基地。ABB于1969年售出全球第一臺噴涂機(jī)器人，1974年發(fā)明了世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人。ABB機(jī)器人早在1994年就進(jìn)入中國市場。經(jīng)過20多年的發(fā)展，在中國，ABB先進(jìn)的機(jī)器人自動化解決方案和包括白車身、沖壓自動化、動力總成和涂裝自動化在內(nèi)的四大系統(tǒng)正為各大汽車整車廠和零部件供應(yīng)商，以及消費(fèi)品、鑄造、塑料和金屬加工工業(yè)提供全面完善的服務(wù)。2005年，ABB在上海開始制造工業(yè)機(jī)器人并建立了國際領(lǐng)先的機(jī)器人生產(chǎn)線，同年，機(jī)器人研發(fā)中心在上海設(shè)立。在中國知識連接

在中國，ABB先進(jìn)的機(jī)器人自動化解決方案和包括白車身、沖壓自動化、動力總成和涂裝自動化在內(nèi)的四大系統(tǒng)正為各大汽車整車廠和零部件供應(yīng)商，以及消費(fèi)品、鑄造、塑料和金屬加工工業(yè)提供全面完善的服務(wù)。ABB基于“根植本地，服務(wù)全球”的經(jīng)營理念，將中國研發(fā)、制造的產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)備銷往全球各地。同時(shí)在中國的全球采購計(jì)劃，為世界各地的ABB公司服務(wù)。圖1為ABB機(jī)器人在太陽能行業(yè)的應(yīng)用。圖1-4為ABB機(jī)器人在全自動線中的堆垛應(yīng)用。隨著中國工業(yè)的迅猛發(fā)展，對工業(yè)機(jī)器人的需求也日益增加。ABB將不斷開發(fā)出適合全球市場需求的新的機(jī)器人解決方案，以此來滿足廣大客戶的特殊需求，幫助其提高生產(chǎn)效率。2005年，ABB在上海開始制造工業(yè)機(jī)器人并建立了國際**的機(jī)器人生產(chǎn)線。同年機(jī)器人研發(fā)中心也在上海設(shè)立。ABB集團(tuán)是目前**一家在中國從事工業(yè)機(jī)器人研發(fā)和生產(chǎn)的國際企業(yè)。2006年，ABB集團(tuán)將機(jī)器人全球業(yè)務(wù)總部落戶上海。2009年，遷址上海浦東康橋工業(yè)園區(qū)。占地面積超過7.2萬m2,比原址擴(kuò)大了3倍多。公司產(chǎn)能得到大幅提高，產(chǎn)品生產(chǎn)線更加豐富和完善。ABB致力于提供解決方案，幫助客戶提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提升安全水平。

拓展

ABB機(jī)器人在中國ABB機(jī)器人的發(fā)展里程碑如下。1974年，世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生。1979年，成套生產(chǎn)機(jī)器人焊接系統(tǒng)。1983年，采用帶操縱桿的示教器。1986年，采用交流伺服電機(jī)。1991年，采用中空手腕。1998年，離線編程新突破。1998年，開始生產(chǎn)世界上運(yùn)行最快的機(jī)器人。2001年，開始生產(chǎn)最大承載為500kg的機(jī)器人。2009年，研制出當(dāng)時(shí)全球精度最高、速度最快、質(zhì)量為25kg的六軸小型工業(yè)機(jī)器人IRB120。2011年，研制出全球最快碼垛機(jī)器人IRB460。2014年，研制出全球首臺真正意義上可實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作的機(jī)器人Yumi?！?/p>

二、ABB工業(yè)機(jī)器人的型號及參數(shù)

1.IRB1410IRB1410尺寸如圖1-3-1所示。

1）主要技術(shù)參數(shù)到達(dá)距離：1.44m。重復(fù)定位精度：0.05mm。6軸承重：5kg。1軸工作范圍：±170°。1軸負(fù)載19kg(如送絲盤)，3軸負(fù)載18kg(如送絲機(jī))。圖1-3-1IRB1410尺寸

2）選型注意無法倒掛使用，不能同時(shí)與一個(gè)以上的外部軸協(xié)調(diào)。

3）特點(diǎn)

（1）可靠性好，堅(jiān)固耐用。IRB1410以其堅(jiān)固可靠的結(jié)構(gòu)而著稱，而由此帶來的其他優(yōu)勢是噪聲低，例行維護(hù)間隔時(shí)間長，使用壽命長。

（2）穩(wěn)定、可靠，適用范圍廣。卓越的控制水平，重復(fù)定位精度達(dá)0.05mm，確保了出色的工作質(zhì)量。該機(jī)器人工作范圍大，到達(dá)距離長(最長1.44m)，結(jié)構(gòu)緊湊，手腕極為纖細(xì)，即使在條件苛刻、限制頗多的場所，仍能實(shí)現(xiàn)高性能操作。承重能力為5kg，上臂可承受18kg的附加載荷。

（3）高速，較短的工作周期。機(jī)器人本體堅(jiān)固，配備快速精確的IRC5控制器，可有效縮短工作周期，提高生產(chǎn)率。

（4）專為弧焊設(shè)計(jì)。IRB1410采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)有送絲機(jī)走線安裝孔，為機(jī)械臂搭載工藝設(shè)備提供便利。標(biāo)準(zhǔn)IRC5機(jī)器人控制器內(nèi)置各項(xiàng)人性化弧焊功能，可通過擁有專利的編程操作手持終端進(jìn)行操控。2.IRB1600IRB1600尺寸如圖1-3-2所示。1）主要技術(shù)參數(shù)到達(dá)距離：1.2m或1.45m。重復(fù)定位精度：0.05mm。6軸承重：5kg或7kg。1軸工作范圍：±180°。質(zhì)量：250kg。圖1-3-2IRB1600尺寸

2）選型注意

可倒置、壁掛、傾斜安裝。

壁掛安裝時(shí)1軸動作范圍只有±20°，后仰及下探工作范圍大，有鑄造版、清洗版。

3）特點(diǎn)

（1）可靠性強(qiáng)，正常運(yùn)行時(shí)間長。具有平均故障間隔時(shí)間(MTBF)長、維護(hù)要求低、維護(hù)時(shí)間短等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

（2）速度快，工作循環(huán)時(shí)間短。同類機(jī)器人中操作速度最快，工作循環(huán)時(shí)間短。

（3）精度高，零件生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。具有極高的重復(fù)定位精度（±0.05mm）和軌跡精度。

（4）堅(jiān)固耐用，適合惡劣生產(chǎn)環(huán)境。IP67防護(hù)等級，潔凈室ISO5級，可蒸汽清洗，有“鑄造專家型”備選。

（5）ABB潔凈室型機(jī)器人經(jīng)過特殊工藝制造而成，全面檢測包裝，最大限度減少操作中產(chǎn)生的微粒。

（6）通用性佳，柔性化集成和生產(chǎn)。采用后彎式設(shè)計(jì)，提供多種安裝選項(xiàng)，如墻面安裝、地面安裝、倒置安裝和傾斜安裝等。

三、ABB工業(yè)機(jī)器人使用要求工業(yè)機(jī)器人是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動控制、自動檢測及精密機(jī)械裝置等高新技術(shù)的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。使用工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)越性顯而易見，不僅精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且自動化程度極高，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。特別值得一提的是，工業(yè)機(jī)器人可完成一般人工操作難以完成的精密工作，如激光切制、精密裝配等，因而工業(yè)機(jī)器人在自動化生產(chǎn)中的地位越來越重要。但是，我們要清醒地認(rèn)識到，能否達(dá)到工業(yè)機(jī)器人的以上優(yōu)點(diǎn)，還要看操作者在生產(chǎn)中能不能恰當(dāng)、正確地使用，減少工業(yè)機(jī)器人因不當(dāng)操作而損壞的情況。

1.遵循正確的操作規(guī)程不管是哪種工業(yè)機(jī)器人，它都有自己的操作規(guī)程。正確的操作規(guī)程既是保證操作人員安全，也是保證設(shè)備安全、產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。使用者在初次操作機(jī)器人時(shí)，必須認(rèn)真閱讀設(shè)備提供商提供的使用說明書，按照操作規(guī)程正確操作。機(jī)器人在第一次使用或長期沒有使用時(shí)，應(yīng)先慢速手動操作其各軸進(jìn)行運(yùn)動。如有需要，還要進(jìn)行機(jī)械原點(diǎn)的校準(zhǔn)，這些內(nèi)容初學(xué)者應(yīng)高度重視，因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的操作培訓(xùn)，往往在這方面容易犯錯(cuò)。

2.提高操作人員的綜合素質(zhì)工業(yè)機(jī)器人的使用有一定的難度，因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它涉及的知識面較寬，即操作者應(yīng)具有機(jī)、電、液、氣等領(lǐng)域的專業(yè)知識，因此對操作人員提出的素質(zhì)要求是很高的。目前，一個(gè)不可忽視的現(xiàn)象是工業(yè)機(jī)器人的用戶越來越多，但工業(yè)機(jī)器人利用率還不算高，當(dāng)然有時(shí)是生產(chǎn)任務(wù)不足造成的，還有一個(gè)更為關(guān)鍵的因素是工業(yè)機(jī)器人的操作人員素質(zhì)不夠高，碰到一些問題時(shí)不知如何處理。這就要求使用者具有較高的素質(zhì)，能冷靜對待問題，頭腦清醒，現(xiàn)場判斷能力強(qiáng)，當(dāng)然還應(yīng)具有較扎實(shí)的自動化控制技術(shù)基礎(chǔ)等。

3.提高機(jī)器人的使用率工業(yè)機(jī)器人購進(jìn)后，如果它的開動率不高，不但使用戶投入的資金不能起到再生產(chǎn)的作用，而且很可能因過保修期，設(shè)備發(fā)生故障而需要支付額外的維修費(fèi)用。在保修期內(nèi)盡量多地發(fā)現(xiàn)問題，平常缺少生產(chǎn)任務(wù)時(shí)也不能空閑不用。設(shè)備如果長期不用，可能會由于受潮等原因加快電子元器件的變質(zhì)或損壞，并出現(xiàn)機(jī)械部件的銹蝕問題。使用者要定期對機(jī)器人通電，使之空運(yùn)行1h左右。

四、ABB工業(yè)機(jī)器人安全注意事項(xiàng)1.關(guān)閉總電源

在進(jìn)行機(jī)器人的安裝、維修和保養(yǎng)時(shí)切記要將總電源關(guān)閉。帶電作業(yè)可能會產(chǎn)生致命后果。如不慎遭高壓電擊，可能會導(dǎo)致燒傷、心跳停止或其他嚴(yán)重傷害。2.與機(jī)器人保持足夠安全距離

在調(diào)試與運(yùn)行機(jī)器人時(shí)，它可能會執(zhí)行一些意外的或不規(guī)范的運(yùn)動，并且所有的運(yùn)動都會產(chǎn)生很大的力量，從而嚴(yán)重傷害個(gè)人或損壞機(jī)器人工作范圍內(nèi)的設(shè)備，所以應(yīng)時(shí)刻與機(jī)器人保持足夠的安全距離。3.靜電放電危險(xiǎn)防護(hù)

靜電放電（ESD）是電勢不同的兩個(gè)物體間的靜電傳導(dǎo)，它可以通過直接接觸傳導(dǎo)，也可以通過感應(yīng)電場傳導(dǎo)。搬運(yùn)部件或部件容器時(shí)，未接地的人員可能會傳導(dǎo)大量的靜電荷，這一放電過程可能會損壞敏感的電子設(shè)備。所以在有此標(biāo)識的情況下，要做好靜電放電防護(hù)。

4.緊急停止

緊急停止優(yōu)先于任何其他機(jī)器人控制操作。它會斷開機(jī)器人電動機(jī)的驅(qū)動電源，停止所有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，并切斷由機(jī)器人系統(tǒng)控制且存在潛在危險(xiǎn)的功能部件的電源。

5.滅火

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，確保全體人員安全撤離后再行滅火。應(yīng)首先處理受傷人員，當(dāng)電氣設(shè)備(如機(jī)器人或控制器)起火時(shí)，使用一氧化碳滅火器。切勿使用水或泡沫滅火器。

6.工作中的安全

機(jī)器人速度慢，但運(yùn)動中的停頓或停止都會產(chǎn)生危險(xiǎn)。即使可以預(yù)測運(yùn)動軌跡，但外部信號有可能改變操作，會在沒有任何警告的情況下產(chǎn)生預(yù)想不到的運(yùn)動。因此，當(dāng)進(jìn)入保護(hù)空間時(shí)，務(wù)必遵循所有的安全條例。（1）如果在保護(hù)空間內(nèi)有工作人員，請手動操作機(jī)器人系統(tǒng)。（2）當(dāng)進(jìn)入保護(hù)空間時(shí)，請準(zhǔn)備好示教器，以便隨時(shí)控制機(jī)器人。（3）注意旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動的工具，確保在接近機(jī)器人之前工具已經(jīng)停止運(yùn)動。（4）機(jī)器人電動機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)后溫度很高，應(yīng)注意工件和機(jī)器人系統(tǒng)的高溫表面。（5）如果夾具打開，工件會脫落并導(dǎo)致人員傷害或設(shè)備損壞，應(yīng)注意夾具并確保夾好工件。（6）注意液壓、氣壓系統(tǒng)及帶電部件。即使斷電，這些電路上的殘余電量也很危險(xiǎn)。

7.示教器的安全示教器FlexPendant是一種高品質(zhì)的手持式終端，它配備了高靈敏度的電子設(shè)備。為避免操作不當(dāng)引起的故障或損害，應(yīng)在操作時(shí)遵循以下說明。（1）小心操作，不要摔打、拋擲或重?fù)羰窘唐?，這樣會導(dǎo)致破損或故障。在不使用該設(shè)備時(shí)，將它掛到專門存放它的支架上，以防意外掉到地上。（2）示教器的使用和存放應(yīng)避免被人踩踏電纜。（3）切勿使用鋒利的物體(如螺釘旋具或筆尖)操作觸摸屏，否則會使觸摸屏受損。應(yīng)用手指或觸摸筆操作示教器觸摸屏。（4）定期清潔觸摸屏?；覊m和小顆?？赡軙踝∑聊?，造成故障。（5）切勿使用溶劑、洗滌劑或擦洗海綿清潔示教器。使用軟布蘸少量水或中性清潔劑清潔。（6）沒有連接USB設(shè)備時(shí)務(wù)必蓋上USB端口的保護(hù)蓋。如果端口暴露到灰塵中，那么它會中斷或發(fā)生故障。

8.手動模式下的安全

在手動減速模式下，機(jī)器人只能減速(250mm/s或更慢)操作。只要在安全保護(hù)空間內(nèi)工作，就應(yīng)始終以手動速度進(jìn)行操作。

在手動全速模式下，機(jī)器人以程序預(yù)設(shè)速度移動。手動全速模式應(yīng)僅用于所有人員都位于保護(hù)空間之外時(shí)，而且操作人員必須經(jīng)過特殊訓(xùn)練，熟知潛在的危險(xiǎn)。

9.自動模式下的安全

自動模式用于車間生產(chǎn)中運(yùn)行機(jī)器人程序。在自動模式下，常規(guī)模式停止(GS)機(jī)制、自動模式停止(AS)機(jī)制和上級停止(SS)機(jī)制都將處于活動狀態(tài)。任務(wù)實(shí)施

（1）簡述ABB工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。（2）了解常用ABB工業(yè)機(jī)器人的型號。（3）ABB工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用注意事項(xiàng)。任務(wù)四工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)與保養(yǎng)任務(wù)描述本任務(wù)主要介紹工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)和保養(yǎng)的知識，先進(jìn)行理論講解，然后對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際檢查、維護(hù)，應(yīng)掌握工業(yè)機(jī)器人維護(hù)和保養(yǎng)的知識點(diǎn)與實(shí)際操作技能。

工業(yè)機(jī)器人在惡劣條件下運(yùn)行，所以必須定期進(jìn)行常規(guī)檢查和預(yù)防性維護(hù)。

一、系統(tǒng)控制柜的維護(hù)與保養(yǎng)

1.檢查控制器散熱確保以下影響散熱的因素?zé)o一出現(xiàn)。（1）控制器覆蓋了塑料或其他材料。（2）控制器后面和側(cè)面沒有留出足夠間隔（>120mm）。（3）控制器的位置靠近熱源。（4）控制器頂部放有雜物。（5）控制器過臟。（6）一臺或多臺冷卻風(fēng)扇不工作。（7）風(fēng)扇進(jìn)口或出口堵塞。（8）空氣濾布過臟。知識鏈接拓展

系統(tǒng)控制柜

2.示教器清潔應(yīng)從實(shí)際需要出發(fā)按適當(dāng)?shù)念l度清潔示教器；盡管面板漆膜能耐受大部分溶劑的腐蝕，但仍應(yīng)避免接觸丙酮等強(qiáng)溶劑；若有條件，示教器不用時(shí)應(yīng)拆下并放置在干凈的場所。

3.清洗控制器內(nèi)部應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件按適當(dāng)間隔（如每年一次）清潔控制器內(nèi)部；須特別注意冷卻風(fēng)扇和進(jìn)風(fēng)口/出風(fēng)口的清潔。清潔時(shí)使用除塵刷，并用吸塵器吸去刷下的灰塵。請勿用吸塵器直接清潔各部件，否則會導(dǎo)致靜電放電，進(jìn)而損壞部件。注意：清潔控制器內(nèi)部前，一定要切斷電源！

4.清洗/更換濾布

（1）找到控制柜的濾布。

（2）提起并去除濾布架。

（3）取下濾布架上的舊濾布。

（4）將新濾布插入濾布架。

（5）將裝有新濾布的濾布架滑入就位。

注意：除更換濾布外，也可選擇清洗濾布。在加有清潔劑的30~40℃水中清洗濾布3~4次。不得擰干濾布，可以將濾布放置在平坦表面晾干，也可以用潔凈的壓縮空氣將其吹干凈。

5.更換電池每月和長假前，必須在硬件報(bào)警中查看是否有SMB電池電量不足報(bào)警，SMB電池電量消耗完后會造成零位丟失。SMB電池為一次性電池（非充電電池）。電池需要更換時(shí)，消息日志會出現(xiàn)一條信息。該信息出現(xiàn)后電池電量可維持約1800h（建議在上述信息出現(xiàn)時(shí)更換電池）。SMB電池僅在控制柜“斷電”的情況下工作，其使用壽命約7000h。如需更換SMB電池，必須先手動操作，分別將機(jī)器人1~6軸回零位，否則會導(dǎo)致機(jī)器人零位丟失。

6.檢查冷卻器冷卻回路采用免維護(hù)密閉系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需按要求定期檢查和清潔外部空氣回路的各個(gè)部件；環(huán)境濕度較大時(shí)，需檢查排水口是否定期排水。操作步驟如下。（1）拆下冷卻器外殼的百葉窗，斷開顯示器接頭。（2）從百葉窗取下濾布（若有），用吸塵器清潔濾布，或視需要更換。（3）擰下4個(gè)螺釘，卸下外部回路風(fēng)扇。（4）拔下風(fēng)扇接頭。（5）擰下4個(gè)螺釘，取下蓋板。（6