工業(yè)機(jī)器人認(rèn)識(shí)PPT課件

1、工業(yè)機(jī)器人認(rèn)識(shí)隨著工業(yè)4.0概念的提出，以智能工廠智慧制造為主題的第四次工業(yè)革命已經(jīng)悄然來臨，工業(yè)4.0是德國政府提出的一個(gè)高科技戰(zhàn)略計(jì)劃。工業(yè)4.0概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。工業(yè)工業(yè)4.0工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化技術(shù)的集大成者，是工業(yè)4.0的重要組成單元，當(dāng)前，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程與操作的技能型人才的需求越來越緊迫，按照工業(yè)和信息化部關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展規(guī)劃，到2020年，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量將達(dá)100萬臺(tái)，需要至少20萬與工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)的從業(yè)人員，并且以每年20%到30%的速度持續(xù)遞增

2、，當(dāng)前開展工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)是亟需解決的重要問題。工業(yè)工業(yè)4.01 1. 1920. 1920年捷克作家卡雷爾年捷克作家卡雷爾卡佩克，科幻劇卡佩克，科幻劇羅薩姆的萬能機(jī)器人羅薩姆的萬能機(jī)器人，劇中第一次出現(xiàn)，劇中第一次出現(xiàn)ROBOTROBOT（農(nóng)奴，苦力），后來翻譯成（農(nóng)奴，苦力），后來翻譯成“機(jī)器機(jī)器人人”。2 2. . 機(jī)器人的定義：包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，美機(jī)器人的定義：包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，美國機(jī)器人協(xié)會(huì)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局，中國。國機(jī)器人協(xié)會(huì)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局，中國。 總結(jié)各種說法，機(jī)器人具有以下特性：總結(jié)各種說法，機(jī)器人具有以下特性：1 1）一種機(jī)械電子裝置；）一種機(jī)械電子裝置；2 2

3、）動(dòng)作具有類似于人或其他生物體的功能；）動(dòng)作具有類似于人或其他生物體的功能；3 3）可通過編程執(zhí)行多種工作，有一定的通用性和靈活）可通過編程執(zhí)行多種工作，有一定的通用性和靈活性；性；4 4）有一定程度的智能，能夠自主地完成一些操作。）有一定程度的智能，能夠自主地完成一些操作。3 3. 1940. 1940年，一位科幻作家首次使用年，一位科幻作家首次使用ROBOTSROBOTS（機(jī)器人學(xué)），并提出了（機(jī)器人學(xué)），并提出了“機(jī)器人學(xué)三原機(jī)器人學(xué)三原則則”，這三個(gè)原則如下：，這三個(gè)原則如下：1 1）機(jī)器人不得傷害人或由于故障而使人遭受不幸；）機(jī)器人不得傷害人或由于故障而使人遭受不幸；2 2）機(jī)器人應(yīng)

4、執(zhí)行人們下達(dá)的命令，除非這些命令）機(jī)器人應(yīng)執(zhí)行人們下達(dá)的命令，除非這些命令與第一原則相矛盾；與第一原則相矛盾；3 3）機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己的生存，只要這種保護(hù)行）機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己的生存，只要這種保護(hù)行為不與第一或第二原則相矛盾。為不與第一或第二原則相矛盾。機(jī)器人界將這三個(gè)原則作為開發(fā)機(jī)器人的準(zhǔn)則。機(jī)器人界將這三個(gè)原則作為開發(fā)機(jī)器人的準(zhǔn)則。發(fā)展機(jī)器人的三個(gè)理由：發(fā)展機(jī)器人的三個(gè)理由：1 1）機(jī)器人可以干人不愿意干的工作，它把人）機(jī)器人可以干人不愿意干的工作，它把人從有毒的、有害的、高溫的或危險(xiǎn)的環(huán)境中從有毒的、有害的、高溫的或危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來。解放出來。2 2）機(jī)器人可以干人干不好的工作。）

5、機(jī)器人可以干人干不好的工作。3 3）機(jī)器人可以干人干不了的工作。）機(jī)器人可以干人干不了的工作。1.1. 在第二次世界大戰(zhàn)中，武器專家發(fā)明了武器瞄準(zhǔn)在第二次世界大戰(zhàn)中，武器專家發(fā)明了武器瞄準(zhǔn)用得伺服系統(tǒng)，由此為機(jī)器人的制造提供了技術(shù)。用得伺服系統(tǒng)，由此為機(jī)器人的制造提供了技術(shù)。2. 19542. 1954年，世界上第一臺(tái)機(jī)器人誕生于美國，一臺(tái)年，世界上第一臺(tái)機(jī)器人誕生于美國，一臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)。試驗(yàn)樣機(jī)。3. 19583. 1958年，年，UnimationUnimation公司的公司的UnimateUnimate機(jī)器人，真正機(jī)器人，真正意義上的第一臺(tái)機(jī)器人。意義上的第一臺(tái)機(jī)器人。4. 19624.

6、1962年，美國機(jī)械與制造公司，年，美國機(jī)械與制造公司，“沃爾薩特蘭沃爾薩特蘭”（VersatranVersatran）工業(yè)機(jī)器人，）工業(yè)機(jī)器人， 它和它和UnimateUnimate機(jī)器人至機(jī)器人至今仍在使用。今仍在使用。5. 19671967年日本從美國引進(jìn)年日本從美國引進(jìn)“沃爾薩特蘭沃爾薩特蘭”（VersatranVersatran）工業(yè)機(jī)器人。）工業(yè)機(jī)器人。6. 19686. 1968年日本從美國引進(jìn)年日本從美國引進(jìn)UnimateUnimate機(jī)器機(jī)器人。人。2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代日本機(jī)器人技術(shù)迅速年代日本機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展，并超越美國成為當(dāng)今世界第一的發(fā)展，并超越美國成為當(dāng)今世

7、界第一的“機(jī)器人王國機(jī)器人王國”。7. 7. 機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段： 1 1）第一代機(jī)器人）第一代機(jī)器人示教再現(xiàn)型機(jī)器示教再現(xiàn)型機(jī)器人人 2 2）第二代機(jī)器人）第二代機(jī)器人“帶感覺帶感覺”的機(jī)的機(jī)器人器人3 3）第三代機(jī)器人）第三代機(jī)器人智能型機(jī)器人智能型機(jī)器人1. 701. 70年代的萌芽期，年代的萌芽期，8080年代的開發(fā)期，年代的開發(fā)期，9090年代的實(shí)用化期。年代的實(shí)用化期。2. 19722. 1972年開始研制，年開始研制，19861986年年“七五七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃，機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃，19871987年年“863863”高技術(shù)高技術(shù)計(jì)劃。計(jì)劃。1.

8、1 工業(yè)機(jī)器人1.2 工業(yè)機(jī)器人的類型1.3 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)1.4 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人是一種由程序預(yù)先確定其運(yùn)動(dòng)方式的機(jī)電工業(yè)機(jī)器人是一種由程序預(yù)先確定其運(yùn)動(dòng)方式的機(jī)電一體化機(jī)械裝置。一體化機(jī)械裝置。到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟的一類機(jī)器人。至到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟的一類機(jī)器人。至0404年底全球的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量為年底全球的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量為84800084800011200001120000套，套，日本幾乎占一半，而我國的機(jī)器人僅僅占全球數(shù)量的日本幾乎占一半，而我國的機(jī)器人僅僅占全球數(shù)量的0.6%0.6%。工業(yè)機(jī)器人目前已經(jīng)應(yīng)用在沖壓、壓力鑄造、熱處理、工業(yè)機(jī)器人目

9、前已經(jīng)應(yīng)用在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成型、機(jī)械加工、簡(jiǎn)單裝配以焊接、涂裝、塑料制品成型、機(jī)械加工、簡(jiǎn)單裝配以及核工業(yè)等領(lǐng)域。及核工業(yè)等領(lǐng)域。目前，國際上的工業(yè)機(jī)器人主要分為日目前，國際上的工業(yè)機(jī)器人主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、系和歐系。日系中主要有安川、OTCOTC。松下、松下、FUNACFUNAC、不二越及川崎等公司的、不二越及川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKAKUKA、CLOOSCLOOS，瑞士的，瑞士的ABBABB，意大利的，意大利的COMAUCOMAU及及奧地利的奧地利的IGMIGM等公司的產(chǎn)品。等公司的產(chǎn)品。工業(yè)機(jī)器人工

10、業(yè)機(jī)器人（ABB）工業(yè)機(jī)器人（工業(yè)機(jī)器人（KUKA）工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人（FANUC）焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人（MOTOMAN）焊接機(jī)器焊接機(jī)器人（川崎）人（川崎）不二越機(jī)器人不二越機(jī)器人（那智）（那智）工業(yè)機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)是一只類似于人體上工業(yè)機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)是一只類似于人體上肢功能的關(guān)節(jié)型機(jī)械手，其系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單表肢功能的關(guān)節(jié)型機(jī)械手，其系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單表述如圖所示。述如圖所示。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)具體來說由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。 1 1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 要使機(jī)器人運(yùn)行起來，就需給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安置傳動(dòng)裝置，這就是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 2 2機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3 3感受系統(tǒng)感受系統(tǒng) 它由內(nèi)部傳感器

11、模塊和外部傳感器模塊它由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。信息。 4 4機(jī)器人一環(huán)境交互系統(tǒng)機(jī)器人一環(huán)境交互系統(tǒng) 工業(yè)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)工業(yè)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系系統(tǒng)。統(tǒng)。 5 5人一機(jī)交互系統(tǒng)人一機(jī)交互系統(tǒng) 人一機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與人一機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置。機(jī)器人控制與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置。 6 6控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的

12、作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號(hào)支令程序以及從傳感器反饋回來的信號(hào)支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。和功能。 1. 1. 示教再現(xiàn)控制示教再現(xiàn)控制通過示教器把作業(yè)內(nèi)容變制成程序，輸入到通過示教器把作業(yè)內(nèi)容變制成程序，輸入到記憶裝置中。給出啟動(dòng)命令后，系統(tǒng)從存儲(chǔ)記憶裝置中。給出啟動(dòng)命令后，系統(tǒng)從存儲(chǔ)單元中讀出信息并送到控制裝置，控制裝置單元中讀出信息并送到控制裝置，控制裝置發(fā)出控制信號(hào)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制機(jī)械手在一發(fā)出控制信號(hào)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制機(jī)械手在一定精度范圍內(nèi)按照存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容完成各定精度范圍內(nèi)按照存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容完成各種動(dòng)作。種動(dòng)作。2.2.

13、 位置控制位置控制1 1）點(diǎn)位控制）點(diǎn)位控制點(diǎn)位控制方式只控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，點(diǎn)位控制方式只控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而不關(guān)心這兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡。而不關(guān)心這兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡。 如：定位焊、上下料、搬運(yùn)如：定位焊、上下料、搬運(yùn)2 2）連續(xù)路徑控制）連續(xù)路徑控制連續(xù)路徑控制方式不僅要求機(jī)器人以一定的精度達(dá)連續(xù)路徑控制方式不僅要求機(jī)器人以一定的精度達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)，而且對(duì)移動(dòng)軌跡也有一定精度要求。到目標(biāo)點(diǎn)，而且對(duì)移動(dòng)軌跡也有一定精度要求。 如：噴漆、弧焊如：噴漆、弧焊1 1自由度自由度 自由度是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。自由度是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。 2 2重復(fù)定

14、位精度重復(fù)定位精度工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度主要包括定位精度和重工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度主要包括定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指工業(yè)機(jī)器人的末端復(fù)定位精度。定位精度是指工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器的實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的偏差。執(zhí)行器的實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的偏差。重復(fù)定位精度重復(fù)定位精度( (又稱為重復(fù)精度又稱為重復(fù)精度) )是指在同一環(huán)是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動(dòng)作及同一條指令下，境、同一條件、同一目標(biāo)動(dòng)作及同一條指令下，工業(yè)機(jī)器人連續(xù)運(yùn)動(dòng)若干次重復(fù)定位至同一目工業(yè)機(jī)器人連續(xù)運(yùn)動(dòng)若干次重復(fù)定位至同一目標(biāo)位置的能力。標(biāo)位置的能力。 3工作范圍機(jī)器人的工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心運(yùn)

15、動(dòng)時(shí)所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合。 4最大工作速度最大工作速度，有的廠家指工業(yè)機(jī)器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度，有的廠家指手臂末端最大的合成速度，通常都在技術(shù)參數(shù)中加以說明。 5承載能力工業(yè)機(jī)器人的承載能力又稱為有效負(fù)載，它是指機(jī)器人在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體質(zhì)量或所能承受的力。 五種基本坐標(biāo)式機(jī)器人1. 搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人目前的工業(yè)機(jī)器人多為6軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人。6 6軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人有軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人有三個(gè)三個(gè)“關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)”：“肩關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)”、“肘肘關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)”、“腕關(guān)腕關(guān)節(jié)節(jié)”。而。而6 6軸是指：軸是指：轉(zhuǎn)腰軸、擺臂（肩）轉(zhuǎn)腰軸、擺臂（肩）軸、擺肘軸、轉(zhuǎn)腕軸、擺肘軸、轉(zhuǎn)腕軸、擺腕軸和轉(zhuǎn)手軸、擺腕軸和轉(zhuǎn)

16、手軸軸6 6軸關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)軸關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作定義器人的動(dòng)作定義 6軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人1.1.焊接機(jī)焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)器人運(yùn)動(dòng)軸的定義軸的定義1-S1-S2-L2-L3-U3-U4-R4-R5-B5-B6-T6-T 1.4.1 1.4.1 工業(yè)機(jī)器工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)人的運(yùn)動(dòng)軸的構(gòu)成軸的構(gòu)成腰腰臂臂肘肘腕腕 2. 2.工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸參數(shù) 6 6關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)范圍參數(shù)范圍S S軸（腰）軸（腰）360360L L軸（臂）軸（臂）+70+70, -90, -90U U軸（肘）軸（肘）+45+45,-125,-125R

17、 R軸（腕橫擺）軸（腕橫擺）360360B B軸（腕俯仰）軸（腕俯仰）120120T T軸（腕回轉(zhuǎn)）軸（腕回轉(zhuǎn)）3603601. 1. 對(duì)焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一般要求對(duì)焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一般要求1 1）記憶功能）記憶功能2 2）示教功能）示教功能3 3）與外圍設(shè)備聯(lián)系功能）與外圍設(shè)備聯(lián)系功能4 4）坐標(biāo)設(shè)置功能）坐標(biāo)設(shè)置功能5 5）人機(jī)接口）人機(jī)接口6 6）傳感器接口）傳感器接口7 7）位置伺服功能）位置伺服功能8 8）故障診斷安全保護(hù)功能）故障診斷安全保護(hù)功能（1 1）控制計(jì)算機(jī)）控制計(jì)算機(jī)（2 2）示教盒）示教盒（3 3）操作面板）操作面板（4 4）硬盤和軟盤存儲(chǔ)器）硬盤和軟盤存儲(chǔ)器（5 5）數(shù)字和模擬量輸入輸出）數(shù)字和模擬量輸入輸出（6 6）打印機(jī)接口）打印機(jī)接口（7 7）傳感器接口）傳感器接口（8 8）軸控制器）軸控制器（9 9）輔助控制設(shè)備）輔助控制設(shè)備（1010）通信接口）通信接口（1111）網(wǎng)絡(luò)接口）網(wǎng)絡(luò)接口機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)1 1）機(jī)器人工作任務(wù)是要求機(jī)器人的末）機(jī)器人工作任務(wù)是要求機(jī)器人的末