上海交大課件

1、工業(yè)機(jī)器人操作與應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人操作與應(yīng)用實(shí)用系列實(shí)用系列工程技術(shù)探究工程技術(shù)探究 系列項(xiàng)目之系列項(xiàng)目之課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容課程安排課程安排講授內(nèi)容講授內(nèi)容u工業(yè)機(jī)器人組成工業(yè)機(jī)器人組成u基本理論概述：運(yùn)動(dòng)學(xué)基本理論、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、離線編基本理論概述：運(yùn)動(dòng)學(xué)基本理論、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、離線編程及計(jì)算機(jī)控制；工業(yè)機(jī)器人傳感器；程及計(jì)算機(jī)控制；工業(yè)機(jī)器人傳感器； u工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用uABBABB：基本操作和示教控制：基本操作和示教控制; ;靈巧機(jī)械手：圖形化編程靈巧機(jī)械手：圖形化編程實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)踐環(huán)節(jié)u操作操作ABBABB機(jī)器人進(jìn)行示教動(dòng)作；機(jī)器人進(jìn)行示教動(dòng)作；u操作操作ABBABB機(jī)器人畫圖機(jī)器

2、人畫圖u使用使用“靈巧機(jī)械手仿真軟件靈巧機(jī)械手仿真軟件” 工業(yè)機(jī)器人國內(nèi)外主要生產(chǎn)廠商工業(yè)機(jī)器人國內(nèi)外主要生產(chǎn)廠商工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在工業(yè)界廣泛應(yīng)用。國際：國內(nèi)：工業(yè)機(jī)器人及其組成工業(yè)機(jī)器人及其組成（通用及專用）一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代（通用及專用）一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、某些家電產(chǎn)品（電視機(jī)、電冰箱、洗衣摩托車制造、某些家電產(chǎn)品（電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)）、化工等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、機(jī)）、化工等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電

3、子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)的機(jī)器人。的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體（執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）驅(qū)動(dòng)器控制器末端執(zhí)行器組成示例組成示例1：齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)機(jī)械本體機(jī)械本體驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制裝置控制裝置末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器（焊槍）（焊槍）組成示例組成示例2：示教盒示教盒用于輸入控制命令用于輸入控制命令或控制程序或控制程序控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用于控制操作機(jī)各關(guān)用于控制操作機(jī)各關(guān)節(jié)內(nèi)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)節(jié)內(nèi)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)械本體機(jī)械本體在控制系統(tǒng)的控制下，實(shí)在控制系統(tǒng)的控制下，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。每個(gè)關(guān)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。每個(gè)關(guān)節(jié)內(nèi)有電動(dòng)機(jī)和

4、減速器節(jié)內(nèi)有電動(dòng)機(jī)和減速器各組成部分的關(guān)系各組成部分的關(guān)系驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)-傳傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)工作系統(tǒng)工作系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)位行檢測(cè)位行檢測(cè)智能系統(tǒng)智能系統(tǒng) 工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)自由度：機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目工作精度：包括定位精度和重復(fù)定位精度定位精度：重復(fù)定位精度：工作范圍：機(jī)器人末端操作器所能到達(dá)的區(qū)域工作速度：指機(jī)器人各個(gè)方向的移動(dòng)速度或轉(zhuǎn)動(dòng)速度。這些速度可以相同，可以不同承載能力：機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量 工業(yè)機(jī)器人所涉及的理論內(nèi)容工業(yè)機(jī)器人所涉及的理論內(nèi)容運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)基本理論運(yùn)動(dòng)規(guī)劃在線示教、離線編程和計(jì)算機(jī)控

5、制機(jī)器人傳感器運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)基本理論運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)基本理論機(jī)構(gòu)形式位姿描述、齊次變換運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解（D-H連桿坐標(biāo)系）動(dòng)力學(xué)問題工作空間、操作靈活性等問題坐標(biāo)系分類分類直角坐標(biāo)型（直角坐標(biāo)型（PPPPPP型型) )圓柱坐標(biāo)型（圓柱坐標(biāo)型（PPRPPR型）型）球坐標(biāo)型（球坐標(biāo)型（RRPRRP型）型）關(guān)節(jié)型關(guān)節(jié)型 (RRR(RRR型）型）運(yùn)動(dòng)規(guī)劃運(yùn)動(dòng)規(guī)劃任務(wù)規(guī)劃和動(dòng)作規(guī)劃 屬機(jī)器人高級(jí)規(guī)劃的范疇，先進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，再進(jìn)行動(dòng)作規(guī)劃。路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃 商用的工業(yè)機(jī)器人已實(shí)現(xiàn)底層的軌跡規(guī)劃，用戶僅需要對(duì)手部的路徑進(jìn)行規(guī)劃，機(jī)器人控制器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行各關(guān)節(jié)軌跡的規(guī)劃。運(yùn)動(dòng)規(guī)劃舉例運(yùn)動(dòng)規(guī)劃舉例倒一杯水倒一杯水取一

6、個(gè)杯子取一個(gè)杯子找到水壺找到水壺打開水壺打開水壺把水倒入杯中把水倒入杯中提起水壺到杯口上方提起水壺到杯口上方把水壺傾斜把水壺傾斜把水壺豎直把水壺豎直把水壺放回原處把水壺放回原處手部從手部從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)點(diǎn)關(guān)節(jié)從關(guān)節(jié)從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)點(diǎn)任務(wù)規(guī)劃層任務(wù)規(guī)劃層動(dòng)作規(guī)劃層動(dòng)作規(guī)劃層路徑規(guī)劃層路徑規(guī)劃層軌跡規(guī)劃層軌跡規(guī)劃層 在線示教、離線編程、計(jì)算機(jī)控制在線示教、離線編程、計(jì)算機(jī)控制在線示教 Teach-Play離線編程 各種機(jī)器人編程語言 圖形化編程計(jì)算機(jī)控制 計(jì)算機(jī)與機(jī)器人控制器的通訊網(wǎng)絡(luò)控制 傳感器傳感器內(nèi)部傳感器 內(nèi)部傳感器，控制自身的運(yùn)動(dòng)外部傳感器 加裝外部傳感器，感知外

7、部環(huán)境信息，如 視覺傳感器、力傳感器、觸覺傳感器等。編碼器編碼器力傳感器力傳感器觸覺傳感器觸覺傳感器應(yīng)用應(yīng)用工作站 使用一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器人，配以相應(yīng)的周邊設(shè)備，用于完成某一特定工序作業(yè)的獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)，也可稱為機(jī)器人工作單元 生產(chǎn)線 機(jī)器人生產(chǎn)線是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的機(jī)器人工作站、物流系統(tǒng)和必要的非機(jī)器人工作站組成，完成一系列以機(jī)器人作業(yè)為主的連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng) 應(yīng)用領(lǐng)域： 焊接、涂膠、搬運(yùn)、碼/拆垛、噴涂、切 割等應(yīng)用例：焊接應(yīng)用例：焊接車身焊接線應(yīng)用例：焊接應(yīng)用例：焊接車身焊接應(yīng)用例：涂膠應(yīng)用例：涂膠車燈涂膠應(yīng)用例：搬運(yùn)、碼應(yīng)用例：搬運(yùn)、碼/拆垛拆垛 核廢料處理 搬運(yùn)桶裝水應(yīng)用例：噴涂應(yīng)用例：噴

8、涂 車身噴涂系統(tǒng) 金屬桶噴漆應(yīng)用例：激光焊接應(yīng)用例：激光焊接應(yīng)用例：切割應(yīng)用應(yīng)用例：切割應(yīng)用應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)性能不斷提高性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性，便于操（高速度、高精度、高可靠性，便于操作與維護(hù)），而單機(jī)作與維護(hù)），而單機(jī)價(jià)格不斷下降價(jià)格不斷下降向向模塊化模塊化、可重構(gòu)化可重構(gòu)化發(fā)展發(fā)展向基于向基于PC機(jī)的機(jī)的開放型控制器開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人中的機(jī)器人中的傳感器傳感器作用日益重要作用日益重要技術(shù)拓展：家用服務(wù)機(jī)器人技術(shù)拓展：家用

9、服務(wù)機(jī)器人技術(shù)拓展：移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)拓展：移動(dòng)機(jī)器人類人機(jī)器人表演類人機(jī)器人表演類人機(jī)器人踢球類人機(jī)器人踢球 RoboCup 2003中型組比賽片斷中型組比賽片斷 RoboCup 2003 Sony Aibo 比賽片斷比賽片斷實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)踐環(huán)節(jié) 安全問題：安全問題：注意不要在機(jī)器人的工作空間注意不要在機(jī)器人的工作空間內(nèi)操縱機(jī)器人。內(nèi)操縱機(jī)器人。 實(shí)踐內(nèi)容實(shí)踐內(nèi)容1：ABB基本操作和示教控制基本操作和示教控制示教器操作面板主電源 開關(guān) 磁盤驅(qū)動(dòng)器控制器機(jī)械手 馬達(dá)上電按鈕急停按鈕操作模式選擇按鈕運(yùn)行時(shí)間 計(jì)時(shí)器ABB機(jī)器人操作面板功能ABB機(jī)器人示教器顯示屏操縱桿急停開關(guān)使能器 運(yùn)動(dòng)單元切換 直線、

10、姿態(tài)模式選擇 1、2組單軸模式選擇手動(dòng)操縱順序手動(dòng)操縱順序1 打開主電源開關(guān) 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 選擇運(yùn)動(dòng)模式 /3 插入指令4 操縱搖桿 /4 示教動(dòng)作 /5 重復(fù)/3、/4步驟 /6 測(cè)試test在線示教編程操作順序在線示教編程操作順序1 打開主電源開關(guān) 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 選擇運(yùn)動(dòng)模式 /3 插入指令4 操縱搖桿 /4 示教動(dòng)作 /5 重復(fù)/3、/4步驟 /6 測(cè)試test程序測(cè)試步驟程序測(cè)試步驟 菜單鍵File 7 Check Program 菜單鍵View 5 Test t，進(jìn)入測(cè)試窗口功能鍵功能鍵 Start 啟動(dòng)程序，機(jī)器人按程序連續(xù)運(yùn)行。 FWD 機(jī)器人程序向前單步運(yùn)行。 BWD 機(jī)器人程序向后單步運(yùn)行。 ModPos 修正機(jī)器人運(yùn)行位置。Instr- 切換至指令窗口 運(yùn)行模式選擇運(yùn)行模式選擇 Cont連續(xù)運(yùn)行模式，程序自動(dòng)循環(huán)執(zhí)行。 Cycle 單循環(huán)模式，程序運(yùn)行完自動(dòng)停止。 按S-Stop鍵 停止測(cè)試，盡量避免直接放開使能器（Enabling device）。 上機(jī)內(nèi)容：上機(jī)內(nèi)容：1、操作示教器完成進(jìn)行直線、圓弧以及單軸運(yùn)動(dòng)2、編一段程序?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)實(shí)踐內(nèi)容實(shí)踐內(nèi)容2：機(jī)器人畫圖：機(jī)器人畫圖上機(jī)內(nèi)容：操作軟