工業(yè)機(jī)器人教材

1、工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人http:/ 到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟、應(yīng)用最到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟、應(yīng)用最廣泛的一類機(jī)器人，全世界目前已經(jīng)銷售廣泛的一類機(jī)器人，全世界目前已經(jīng)銷售110萬臺，萬臺，這是這是1999年的統(tǒng)計，已經(jīng)進(jìn)行使用的是年的統(tǒng)計，已經(jīng)進(jìn)行使用的是75萬臺。萬臺。p日本在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展是首位的，成為機(jī)日本在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展是首位的，成為機(jī)器人的王國；器人的王國；p美國發(fā)展得也很迅速，目前在新安裝的臺數(shù)方面美國發(fā)展得也很迅速，目前在新安裝的臺數(shù)方面已經(jīng)超過了日本；已經(jīng)超過了日本；p中國剛開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段，已經(jīng)研制出多種中國剛開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段，已經(jīng)研制出多種工

2、業(yè)機(jī)器人樣機(jī)，已有小批量在生產(chǎn)中使用。工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)，已有小批量在生產(chǎn)中使用。http:/在制造工業(yè)部門較為廣泛的典型應(yīng)用：在制造工業(yè)部門較為廣泛的典型應(yīng)用：焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人搬運(yùn)碼垛機(jī)器人搬運(yùn)碼垛機(jī)器人噴涂機(jī)器人噴涂機(jī)器人裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人http:/ 一、工業(yè)機(jī)器人的概念一、工業(yè)機(jī)器人的概念1機(jī)械手機(jī)械手 機(jī)械手是一種模仿人手和人臂的某些動作功能，機(jī)械手是一種模仿人手和人臂的某些動作功能，以固以固 定的動作順序和行程來抓取和搬運(yùn)物件或操持工定的動作順序和行程來抓取和搬運(yùn)物件或操持工具的自動具的自動 操作裝置。操作裝置。 機(jī)械手常用于自動生產(chǎn)線上裝卸和傳送工件，機(jī)械手常用于自動生產(chǎn)線上裝

3、卸和傳送工件，加工中心上更換刀具等。加工中心上更換刀具等。2工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人是一種能自動檢測、可重復(fù)編程、多工業(yè)機(jī)器人是一種能自動檢測、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)物件或操持工具完功能、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)物件或操持工具完成多種作業(yè)。成多種作業(yè)。 工業(yè)機(jī)器人常用于機(jī)械制造中運(yùn)送和裝卸工件，工業(yè)機(jī)器人常用于機(jī)械制造中運(yùn)送和裝卸工件，完成完成 裝配、焊接、澆注、噴涂等工作。裝配、焊接、澆注、噴涂等工作。http:/二、工業(yè)機(jī)器人組成及運(yùn)動功能二、工業(yè)機(jī)器人組成及運(yùn)動功能 1機(jī)器人的組成機(jī)器人的組成 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu):機(jī)身、手臂、手腕、行走機(jī)構(gòu)、機(jī)身、手臂、手腕、

4、行走機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器; 驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng):步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)、機(jī)械傳動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)、機(jī)械傳動或液壓傳動系統(tǒng)或液壓傳動系統(tǒng); 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng):計算機(jī)、傳感器、檢測元件、信計算機(jī)、傳感器、檢測元件、信號處理電路、操縱臺等號處理電路、操縱臺等;http:/2. 機(jī)器人運(yùn)動形式機(jī)器人運(yùn)動形式 直角坐標(biāo)式直角坐標(biāo)式 圓柱坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式 球坐標(biāo)式球坐標(biāo)式 多關(guān)節(jié)式多關(guān)節(jié)式http:/3機(jī)器人運(yùn)動功能機(jī)器人運(yùn)動功能 點(diǎn)位控制型：用于搬運(yùn)和裝卸物件，點(diǎn)焊及具有固定位置零件的裝配工作。 連續(xù)軌跡控制型：主要用于電弧焊和噴涂等.鍵盤輸入磁帶輸入穿孔卡輸入穿孔帶輸入編程輸入示教輸入4機(jī)器人程序輸

5、入方式機(jī)器人程序輸入方式http:/三、工業(yè)機(jī)器人智能傳感器三、工業(yè)機(jī)器人智能傳感器 1接近覺傳感器接近覺傳感器 接近覺傳感器能使機(jī)器人手爪感知與物體的接接近覺傳感器能使機(jī)器人手爪感知與物體的接近程度，當(dāng)近到一定距離時能使高速搜索物體的手近程度，當(dāng)近到一定距離時能使高速搜索物體的手爪向控制系統(tǒng)發(fā)出減速信號，以減少手爪和物體的爪向控制系統(tǒng)發(fā)出減速信號，以減少手爪和物體的沖擊。沖擊。 接近覺傳感器有光學(xué)、超聲波和電磁等幾種，接近覺傳感器有光學(xué)、超聲波和電磁等幾種，一般裝在手爪上。一般裝在手爪上。http:/2觸覺傳感器觸覺傳感器 觸覺傳感器能使手爪感知與物體已經(jīng)接觸，產(chǎn)生觸覺傳感器能使手爪感知與物

6、體已經(jīng)接觸，產(chǎn)生接觸信號，使手爪不再繼續(xù)收攏，以免損壞物體。接觸信號，使手爪不再繼續(xù)收攏，以免損壞物體。 觸覺傳感器有微動開關(guān)、壓電材料和壓電元件等觸覺傳感器有微動開關(guān)、壓電材料和壓電元件等幾種。幾種。http:/ 滑覺傳感器能使手爪與物體產(chǎn)生滑動時，產(chǎn)生滑滑覺傳感器能使手爪與物體產(chǎn)生滑動時，產(chǎn)生滑動信號，由控制系統(tǒng)進(jìn)行夾緊力自適應(yīng)調(diào)整。動信號，由控制系統(tǒng)進(jìn)行夾緊力自適應(yīng)調(diào)整。 滑覺傳感器可用圖示的結(jié)構(gòu)，也可用壓力傳感器滑覺傳感器可用圖示的結(jié)構(gòu)，也可用壓力傳感器代用。代用。3滑覺傳感器滑覺傳感器http:/4視覺傳感器視覺傳感器 目前主要利用電視攝像機(jī)及處理影像數(shù)據(jù)的目前主要利用電視攝像機(jī)及處

7、理影像數(shù)據(jù)的計算機(jī)作機(jī)器人的視覺系統(tǒng)。計算機(jī)作機(jī)器人的視覺系統(tǒng)。 在無光之處不能使用一般電視攝像機(jī)，可用在無光之處不能使用一般電視攝像機(jī)，可用觸壓式傳感器來識別物體的形狀和大小。觸壓式傳感器來識別物體的形狀和大小。http:/ 聽覺傳感器的語言識別系統(tǒng)用來接收和分聽覺傳感器的語言識別系統(tǒng)用來接收和分 析輸入的語音，與儲存的各種語言文字進(jìn)行比析輸入的語音，與儲存的各種語言文字進(jìn)行比 較，當(dāng)輸入的字句與內(nèi)存的字句符合時，機(jī)器較，當(dāng)輸入的字句與內(nèi)存的字句符合時，機(jī)器 人即進(jìn)行與該字句相應(yīng)的某種動作。人即進(jìn)行與該字句相應(yīng)的某種動作。5聽覺傳感器聽覺傳感器http:/焊接機(jī)器人 一、焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成

8、一、焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成 焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由以下幾個焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由以下幾個部分組成：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制部分組成：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)、焊接傳感器、中央控制計器、焊接系統(tǒng)、焊接傳感器、中央控制計算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。 http:/機(jī)器人操作機(jī)是焊接機(jī)器人系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)器人操作機(jī)是焊接機(jī)器人系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 變位機(jī)作為機(jī)器人焊接生產(chǎn)線及焊接柔性加工單元的重要變位機(jī)作為機(jī)器人焊接生產(chǎn)線及焊接柔性加工單元的重要組成部分，其作用是將被焊工件旋轉(zhuǎn)組成部分，其作用是將被焊工件旋轉(zhuǎn)( (平移平移) )到最佳的焊接到最佳的焊接位置。位置。 機(jī)器人控制器

9、是整個機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。控制器負(fù)責(zé)機(jī)器人控制器是整個機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞?？刂破髫?fù)責(zé)處理焊接機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動作。處理焊接機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動作。焊接系統(tǒng)是焊接機(jī)器人得以完成作業(yè)的必需裝備，主要由焊接系統(tǒng)是焊接機(jī)器人得以完成作業(yè)的必需裝備，主要由焊鉗或焊槍、焊接控制器以及水、電、氣等輔助部分組成。焊鉗或焊槍、焊接控制器以及水、電、氣等輔助部分組成。傳感器的任務(wù)是實現(xiàn)工件坡口的定位、跟蹤以及焊縫熔透傳感器的任務(wù)是實現(xiàn)工件坡口的定位、跟蹤以及焊縫熔透信息的獲取。信息的獲取。 安全設(shè)備是焊接機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障安全設(shè)備是焊接機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行的重

10、要保障 。http:/二、分類按用途焊接機(jī)器人可分為弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人：按用途焊接機(jī)器人可分為弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人： 弧焊機(jī)器人在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，是工業(yè)機(jī)器人弧焊機(jī)器人在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，是工業(yè)機(jī)器人最大的應(yīng)用領(lǐng)域?；『笝C(jī)器人不只是一臺以規(guī)劃的速度和最大的應(yīng)用領(lǐng)域?；『笝C(jī)器人不只是一臺以規(guī)劃的速度和姿態(tài)攜帶焊槍移動的單機(jī)，還包括各種電弧焊附屬裝置在姿態(tài)攜帶焊槍移動的單機(jī)，還包括各種電弧焊附屬裝置在內(nèi)的柔性焊接系統(tǒng)。在弧焊作業(yè)中，焊槍應(yīng)跟蹤工件焊道內(nèi)的柔性焊接系統(tǒng)。在弧焊作業(yè)中，焊槍應(yīng)跟蹤工件焊道運(yùn)動，并不斷填充金屬形成焊縫。因此運(yùn)動過程中速度穩(wěn)運(yùn)動，并不斷填充金屬形成焊縫。

11、因此運(yùn)動過程中速度穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項重要指標(biāo)。同時，由于焊槍姿態(tài)對定性和軌跡精度是兩項重要指標(biāo)。同時，由于焊槍姿態(tài)對焊縫質(zhì)量也有一定影響，因此希望焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡焊縫質(zhì)量也有一定影響，因此希望焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大。量大。(2) (2) 點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)典型的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車工業(yè)。汽車車點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)典型的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車工業(yè)。汽車車體裝配時，約體裝配時，約60%60%的焊點(diǎn)是由機(jī)器人來完成的的焊點(diǎn)是由機(jī)器人來完成的。http:/6 6公斤弧焊機(jī)器人是沈陽新松公司公斤弧焊機(jī)器人是沈陽新松公司為嘉陵集團(tuán)摩托車車身生產(chǎn)線設(shè)計為嘉陵集團(tuán)摩托車車身生產(chǎn)線設(shè)計制造的輕型弧焊機(jī)器人。設(shè)計者在制造的輕型

12、弧焊機(jī)器人。設(shè)計者在參考國外同類產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，參考國外同類產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國情況，本著結(jié)合我國情況，本著“突出自己的突出自己的特色、塑造自身的品牌特色、塑造自身的品牌”的原則，的原則，完成了產(chǎn)品的形象設(shè)計。在產(chǎn)品設(shè)完成了產(chǎn)品的形象設(shè)計。在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中，在重視產(chǎn)品實用性計開發(fā)過程中，在重視產(chǎn)品實用性和可靠性的同時，兼顧了產(chǎn)品的先和可靠性的同時，兼顧了產(chǎn)品的先進(jìn)性。設(shè)計者根據(jù)多年的開發(fā)經(jīng)驗，進(jìn)性。設(shè)計者根據(jù)多年的開發(fā)經(jīng)驗，從本體到控制器全部進(jìn)行了重新設(shè)從本體到控制器全部進(jìn)行了重新設(shè)計。嘉陵摩托車生產(chǎn)線將裝備多臺計。嘉陵摩托車生產(chǎn)線將裝備多臺這種這種6 6公斤弧焊機(jī)器人公斤弧焊機(jī)器

13、人http:/l120公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是以一汽紅旗公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是以一汽紅旗車身焊裝生產(chǎn)線為應(yīng)用背景，瞄準(zhǔn)車身焊裝生產(chǎn)線為應(yīng)用背景，瞄準(zhǔn)國際上典型機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)性能開國際上典型機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)性能開發(fā)的一種具有先進(jìn)性、可靠性的實發(fā)的一種具有先進(jìn)性、可靠性的實用機(jī)器人產(chǎn)品。該機(jī)器人具有工作用機(jī)器人產(chǎn)品。該機(jī)器人具有工作空間大、運(yùn)動速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)空間大、運(yùn)動速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。機(jī)器人設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，外等特點(diǎn)。機(jī)器人設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，外觀宜人，運(yùn)動平穩(wěn)快捷，大大地提觀宜人，運(yùn)動平穩(wěn)快捷，大大地提高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。用戶對國高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。用戶對國產(chǎn)機(jī)器人給予了這樣的評價：機(jī)器產(chǎn)機(jī)器人給予了這

14、樣的評價：機(jī)器人運(yùn)行良好，操作、維修方便，人運(yùn)行良好，操作、維修方便，“皮皮實、好用、能擺弄，實、好用、能擺弄，”提高了生產(chǎn)效提高了生產(chǎn)效率率http:/l一汽一汽“紅旗紅旗”轎車機(jī)器人焊接線轎車機(jī)器人焊接線http:/搬運(yùn)、碼垛機(jī)器人 自動搬運(yùn)工作站由搬運(yùn)機(jī)器人和周邊設(shè)備組成。自動搬運(yùn)工作站由搬運(yùn)機(jī)器人和周邊設(shè)備組成。搬運(yùn)機(jī)器人可用于搬運(yùn)重達(dá)幾公斤至搬運(yùn)機(jī)器人可用于搬運(yùn)重達(dá)幾公斤至1 t1 t以上以上的負(fù)載。微型機(jī)械手可搬運(yùn)輕至幾克甚至幾毫的負(fù)載。微型機(jī)械手可搬運(yùn)輕至幾克甚至幾毫克的樣品，用于傳送超純凈實驗室內(nèi)的樣品?？说臉悠?，用于傳送超純凈實驗室內(nèi)的樣品。周邊設(shè)備包括工件自動識別裝置、自動

15、啟動及周邊設(shè)備包括工件自動識別裝置、自動啟動及自動傳輸裝置等。為適應(yīng)對不同種類工件的抓自動傳輸裝置等。為適應(yīng)對不同種類工件的抓取，根據(jù)用戶要求可配備不同的手爪，如機(jī)械取，根據(jù)用戶要求可配備不同的手爪，如機(jī)械手爪、真空吸盤及電磁吸盤等手爪、真空吸盤及電磁吸盤等 。http:/一、紙漿成品搬運(yùn)機(jī)器人 紙漿生產(chǎn)線最后一道工序中搬運(yùn)機(jī)器人的配置。此機(jī)器人的紙漿生產(chǎn)線最后一道工序中搬運(yùn)機(jī)器人的配置。此機(jī)器人的任務(wù)是將打捆好的紙漿成品包從裝運(yùn)小車上搬下來，放到傳任務(wù)是將打捆好的紙漿成品包從裝運(yùn)小車上搬下來，放到傳送帶上去。捆包的尺寸為送帶上去。捆包的尺寸為600 mm600 mm 80 mm 80 mm5

16、00 mm500 mm，重量為，重量為250 250 kgkg，過去，這項工作要由兩個工人來翻轉(zhuǎn)。，過去，這項工作要由兩個工人來翻轉(zhuǎn)。 http:/二、汽車搬運(yùn)機(jī)器人 1、立體停車庫機(jī)械搬運(yùn)系統(tǒng)的組成立體停車庫機(jī)械搬運(yùn)系統(tǒng)的組成 立體停車庫的機(jī)械搬運(yùn)系統(tǒng)一般由運(yùn)輸平臺、汽車搬運(yùn)機(jī)器人、出、入口回轉(zhuǎn)定位平臺和快速卷簾門等部分組成。 2 2、立體停車庫的電氣控制系統(tǒng)、立體停車庫的電氣控制系統(tǒng) 一般由搬運(yùn)控制系統(tǒng)、出、入口控制系統(tǒng)和計算機(jī)信息管理系統(tǒng)等組成。 http:/3 3、汽車搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、汽車搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)汽車搬運(yùn)機(jī)器人的外形為扁平長方體，汽車搬運(yùn)機(jī)器人的外形為扁平長方體， 高度為高度

17、為170 mm170 mm， 長、長、 寬分別為寬分別為1 750 mm1 750 mm及及1 430 mm1 430 mm。在其四個角上有。在其四個角上有4 4個個嵌在內(nèi)部的輪子用來作水平行走。嵌在內(nèi)部的輪子用來作水平行走。http:/三、碼垛機(jī)器人 1 1、碼垛機(jī)器人的適用范圍、碼垛機(jī)器人的適用范圍碼垛貨物時通常使用托盤。碼垛機(jī)器人是能將不同外形尺寸的包裝貨物，整齊、自動地碼(或拆)在托盤上的機(jī)器人，所以也稱為托盤碼垛機(jī)器人。為充分利用托盤的面積和保證碼堆物料的穩(wěn)定性，機(jī)器人具有物料碼垛順序、排列設(shè)定器。通過自動更換工具，碼垛機(jī)器人可以適應(yīng)不同的產(chǎn)品，并能夠在惡劣環(huán)境下工作。碼垛機(jī)器人對各

18、種形狀的產(chǎn)品(箱、罐、包或板材類等)均可作業(yè)，還能根據(jù)用戶要求進(jìn)行拆垛作業(yè)。http:/2、分類根據(jù)碼垛機(jī)構(gòu)的不同，碼垛機(jī)器人可以分為多關(guān)節(jié)坐標(biāo)型、直角坐標(biāo)型等；根據(jù)抓具形式的不同可以分為側(cè)夾型、底拖型及真空吸盤型等。此外，碼垛機(jī)器人還可分為固定型和移動型。 http:/德國庫卡公司的庫卡拆、碼垛機(jī)器人工作站 http:/四、噴涂機(jī)器人 計算機(jī)控制的噴涂機(jī)器人早在1975年就投入運(yùn)用，它可以避免危害人體的健康，提高經(jīng)濟(jì)效益(如節(jié)省油漆)和噴涂質(zhì)量。由于具有可編程能力，所以噴涂機(jī)器人能適應(yīng)于各種應(yīng)用場合。例如，在汽車工業(yè)上，可利用噴涂機(jī)器人對下車架和前燈區(qū)域、輪孔、窗口、下承板、發(fā)動機(jī)部件、門面以及行李箱等部分進(jìn)行噴漆。由于能夠代替人在危險和惡劣環(huán)境下進(jìn)行噴涂作業(yè)，所以噴涂機(jī)器人得到了日益廣泛的應(yīng)用。 http:/涂機(jī)器人已經(jīng)成功地應(yīng)用于中、小型電動機(jī)、汽車后橋、照明燈、衛(wèi)生陶瓷和電器開關(guān)的噴涂作業(yè)。機(jī)器人自動噴涂的應(yīng)用不僅提高、穩(wěn)定了噴涂質(zhì)量，更重要的是把涂裝工人從惡劣的噴涂工作環(huán)境中