工业机器人基础课件汇总全书电子教案完整版课件最全幻灯片最新)课件电子教案幻灯片.ppt

工业机器人基础目 录模块一工业机器人基础知识A模块二工业机器人示教编程B模块三工业机器人的基础应用C模块四工业机器人的管理与维护D附录ABB 机器人常用指令说明E任务 认识工业机器人01任务 认识工业机器人的机械结构02任务 认识工业机器人中的传感器03任务 认识工业机器人的控制与驱动系统04任务 认识工业机器人知识目标.了解工业机器人的定义及特点了解工业机器人的定义及特点了解工业机器人的历史和发展趋势了解工业机器人的历史和发展趋势熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用熟悉工业机器人的安全使用注意事项和安全操作规程熟悉工业机器人的安全使用注意事项和安全操作规程能力目标.能结合工厂自动化生产线说出搬运机器人、码垛机器人、焊能结合工厂自动化生产线说出搬运机器人、码垛机器人、焊接机器人、涂装机器人和装配机器人的应用场合接机器人、涂装机器人和装配机器人的应用场合能进行简单的机器人操作能进行简单的机器人操作学习目标本次任务的主要内容就是初步认知工业机器人，通过观看工业机器人在工厂自动化生产线中的应用录像，参观工业机器人相关企业和生产现场，加深对工业机器人应用领域的了解。

最后在教师指导下，分组进行简单的工业机器人操作练习工作任务一、工业机器人的定义及特点.工业机器人的定义工业机器人的定义美国机器人工业协会(RIA)定义日本工业机器人协会(JIRA)定义在我国 1989 年的国标草案中定义国际标准化组织(ISO)定义相关知识.工业机器人的特点工业机器人的特点()可编程()拟人化()通用性()机电一体化二、工业机器人的历史和发展趋势.工业机器人的诞生工业机器人的诞生20 世纪 60 年代初，美国发明家英格伯格与德沃尔制造出了世界上第一台工业机器人Unimate世界上第一台工业机器人 Unimate.工业机器人的发展现状工业机器人的发展现状 YSKAWA 公司的机器人)双臂机器人 MOTOMAN-DA20)七轴机器人 MOTOMAN-IA20国际工业机器人基本沿着两个路径发展：一是模仿人的手臂，实现多维运动，在应用上比较典型的是点焊、弧焊机器人；二是模仿人的下肢运动，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人COMAU 公司的码垛机器人 SMART5 PAL KUKA 公司的焊接机器人 KR 5arc HWFANUC 公司的装配机器人 Robot M-3iA.工业机器人的发展趋势工业机器人的发展趋势()高性能()机械结构向结构的模块化、可重构化发展()本体结构更新加快()控制系统向基于 PC 的开放型控制器方向发展()多传感器融合技术的实用化()多智能体协调控制技术三、工业机器人的分类.按机器人的技术等级划分按机器人的技术等级划分按照机器人技术发展水平可以将工业机器人分为三代。

)示教再现机器人第一代工业机器人是示教再现型按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业)感知机器人第二代工业机器人具有环境感知装置，能在一定程度上适应环境的变化，目前已进入应用阶段)智能机器人第三代工业机器人称为智能机器人，具有发现问题并能自主地解决问题的能力按机器人的机构特征划分按机器人的机构特征划分按基本动作机构不同，工业机器人通常可分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人和多关节机器人等类型)直角坐标机器人直角坐标机器人具有空间上相互垂直的多个直线移动轴，通常为 3 个，如图所示直角坐标机器人)示意图)实物图()柱面坐标机器人柱面坐标机器人的空间位置机构主要由旋转基座、垂直移动轴和水平移动轴构成，如图所示柱面坐标机器人)示意图)实物图()球面坐标机器人如图所示，其空间位置分别由旋转、摆动和平移 3 个自由度确定，动作空间为球面的一部分球面坐标机器人)示意图)实物图()多关节机器人多关节机器人由多个旋转和摆动机构组合而成这类机器人又可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人)垂直多关节机器人手腕通常有 23 个自由度多关节球面机器人，如图所示垂直多关节机器人)水平多关节机器人。

其自由度可以根据用途选择 2 4 个，动作空间为一圆柱体，如图所示水平多关节机器人四、工业机器人的应用主要分为日系和欧系两种又可分成“四大”和“四小”两个阵营：“四大”即瑞典 ABB 公司、日本 FANUC 公司及 YASKAWA 公司、德国 KUKA 公司；“四小”为日本 OTC 公司、PANASONIC 公司、NACHI 公司及KAWASAKI 公司国内沈阳新松机器人自动化股份有限公司、南京埃斯顿自动化股份有限公司、广州数控设备有限公司的伺服、数控系统厂商当今世界近 的工业机器人集中使用在汽车领域，主要进行搬运、码垛、焊接、涂装和装配等复杂作业近年来工业机器人行业应用分布.机器人搬运机器人搬运从一个加工位置移到另一个加工位置机器人搬运.机器人码垛机器人码垛满足中低产量的生产需要，也可按照要求的编组方式和层数，完成对料带、胶块、箱体等各种产品的码垛机器人码垛.机器人焊接机器人焊接恶劣的环境下连续工作并能提供稳定的焊接质量，提高工作效率，减轻工人的劳动强度机器人焊接.机器人涂装机器人涂装适用于生产量大、产品型号多、表面形状不规则的工件外表面涂装机器人涂装.机器人装配机器人装配适应不同的装配对象而设计成各种手爪，传感系统用于获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。

在工业生产中应用机器人，可以灵活迅速地改变作业内容或方式，以满足生产要求的变化机器人装配五、工业机器人的安全使用 机器人可在动作区域范围内高速自由运动，其最高运行速度可以达到 4m/s，所以在操作机器人时必须严格遵守机器人操作规程，并且熟知机器人安全使用注意事项工业机器人安全使用注意事项工业机器人安全使用注意事项.工业机器人的安全操作规程工业机器人的安全操作规程()示教和手动操作机器人()生产运行一、任务准备实施本任务教学所使用的实训设备及工具材料可参考表任务实施 实训设备及工具材料二、观看工业机器人在工厂自动化生产线中的应用录像记录工业机器人的品牌及型号，并查阅相关资料，了解工业机器人的类型、品牌和应用等，填写在表中观看工业机器人在工厂自动化生产线中的应用录像记录表三、参观工厂或实训室参观工厂或实训室，记录工业机器人的品牌及型号，并查阅相关资料，了解工业机器人的主要技术指标及特点，填写在表中参观工厂或实训室记录表 工业机器人基础操作实训室四、分组进行简单的机器人操作练习任务 认识工业机器人的机械结构知识目标.掌握机器人的结构运动简图掌握机器人的结构运动简图掌握机器人的坐标系、自由度和工作空间。

掌握机器人的坐标系、自由度和工作空间掌握关节机器人机身、臂部、腕部及手部等结构的特点及功掌握关节机器人机身、臂部、腕部及手部等结构的特点及功能能力目标.能根据机器人的结构组成确定其自由度能根据机器人的结构组成确定其自由度能根据机器人的结构识别机器人的运动能根据机器人的结构识别机器人的运动能根据工作需求正确选择机器人能根据工作需求正确选择机器人学习目标机器人一般由驱动系统、执行机构、控制系统三个基本系统主要内容是认识工业机器人的本体构造及典型机器人操作机轴工作任务一、机器人结构运动简图机器人结构运动简图是指用结构与运动符号表示机器人手臂、手腕和手指等结构及运动形式的简易图形符号，见表相关知识机器人结构运动简图机器人结构运动简图二、工业机器人的坐标系工业机器人的运动实质是根据不同作业内容和轨迹的要求，在各种坐标系下的运动坐标系主要包括基坐标系、关节坐标系、工件坐标系及工具坐标系工业机器人坐标系三、工业机器人的自由度.自由度的概念自由度的概念描述物体相对于坐标系进行独立运动的数目称为自由度物体在三维空间有 个自由度，如图所示物体在三维空间的自由度.工业机器人的自由度工业机器人的自由度机器人的自由度是指描述机器人本体(不含末端执行器)相对于基坐标系(机器人坐标系)进行独立运动的数目。

机器人关节的种类决定了机器人的运动自由度，移动关节、转动关节、球面关节和虎克铰关节是机器人机构中经常使用的关节类型工业机器人关节类型)移动关节)转动关节)球面关节)虎克铰关节()直角坐标机器人的自由度如图所示为直角坐标机器人，其臂部具有 个自由度直角坐标机器人自由度()柱面坐标机器人的自由度如图所示为五轴圆柱坐标机器人，其有 5 个自由度五轴圆柱坐标机器人自由度()球面(极)坐标机器人的自由度如图所示为球面坐标机器人，其有 5 个自由度球面坐标机器人自由度()关节机器人的自由度)SCARA 型平面关节机器人的自由度SCARA 型平面关节机器人有 4 个自由度，如图所示SCARA 型平面关节机器人自由度)六轴关节机器人的自由度六轴关节机器人有 6 个自由度，如图所示六轴关节机器人自由度()并联机器人的自由度并联机器人是由并联方式驱动的闭环机构组成的机器人如图所示Gough-Stewart 并联机构和并联机器人)并联机器人)Gough-Stewart 并联机构四、工业机器人的工作空间.工作空间的概念工作空间的概念()工作空间()灵活工作空间()次工作空间()奇异形位.工作空间的两个基本问题工作空间的两个基本问题()正问题()逆问题.图解法确定工作空间图解法确定工作空间用图解法求工作空间边界，得到的往往是工作空间的各类剖面(或截线)，如图所示。

在应用图解法确定工作空间边界时，需要将关节分为两组，即前三关节和后三关节(有时为两关节或单关节)NB4L 型关节机器人外形尺寸与动作范围五、典型工业机器人结构关节机器人也称为关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人形态之一关节机器人的特点关节机器人的特点()有较多的自由度，适合于几乎任何轨迹或角度的工作)可以自由编程，完成全自动化的工作)提高了生产效率，降低了错误率)代替人类完成很多不适合人力完成、对人体健康有害的工作)价格高，初期投资成本高)生产前期的工作量大关节机器人的分类关节机器人的分类()多关节机器人五轴和六轴关节机器人是常用的多关节机器人，这类机器人拥有 5 个或 6 个旋转轴，类似于人类的手臂如图所示ABB IRB1520 六轴关节机器人()平面关节机器人 SCARA 及类 SCARA 机器人传统 SCARA 机器人具有 3 个互相平行的旋转轴和 1 个线性轴，如图所示平面关节机器人 SCARA()四轴码垛机器人四轴码垛机器人有 4 个旋转轴，具有机械手爪的定位锁紧装置，如图所示四轴码垛机器人.关节机器人的结构及功能关节机器人的结构及功能六轴关节机器人的关节如图所示。

六轴关节机器人的关节及其正方向的判断关节机器人的机械结构由四大部分构成，即机身、臂部、腕部和手部，如图所示关节机器人结构()机身的结构及功能机身是连接、支撑手臂及行走机构的部件，臂部的驱动装置或传动装置安装在机身上，具有升降、回转及俯仰 3 个自由度)臂部的结构及功能臂部由动力型关节、大臂和小臂组成)腕部的结构及功能腕部是臂部和手部的连接件，起支撑手部和改变手部姿态的作用关节机器人的腕部结构有 3 种，如图所示腕部结构)3R 型结构)RBR 型结构)BBR 型结构)腕部的自由度如图所示，这便是腕部运动的 3 个自由度，即偏转 Y(Yaw)、俯仰 P(Pitch)和翻转 R(Roll)腕部坐标系)腕部的分类按自由度来分，腕部可分为单自由度腕部、二自由度腕部和三自由度腕部单自由度腕部在空间可以具有 3 个自由度二自由度腕部可以由一个 R 关节和一个 B 关节联合构成 BR 关节，如图 a 所示二自由度腕部)BR 关节)BB 关节)R 关节 三自由度腕部由 R 关节和 B 关节组合构成，可以有多种形式，实现翻转、俯仰和偏转功能，如图所示三自由度腕部)RRR 腕部)RBR 腕部)BBR 腕部按驱动方式来分。

直接驱动腕部驱动源直接装在腕部上，如。