工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用PPT教案

1、會計學(xué)1工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用章節(jié)目錄 1.1 什么是工業(yè)機器人 1.2 為何發(fā)展工業(yè)機器人 1.3 工業(yè)機器人發(fā)展概況 1.3.1 工業(yè)機器人的誕生 1.3.2 工業(yè)機器人的發(fā)展 . 課堂認(rèn)知 學(xué)習(xí)目標(biāo) 導(dǎo)入案例 本章小結(jié) 思考練習(xí) 1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 1.4.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用 返回 目錄 1/28 第1頁/共30頁學(xué)習(xí)目標(biāo) 所 處 位 置 掌握工業(yè)機器人的定義 【 了解工業(yè)機器人的發(fā)展事由和歷程 學(xué) 習(xí) 熟悉工業(yè)機器人的常見分類及其行業(yè)應(yīng)用 目 標(biāo) 】 返回 目錄 2/28 第2頁/共30頁導(dǎo)入案例 所 富士康“百萬機器人”上

2、崗折射中國制造業(yè)升級 處 位 置 2011 年，富士康 CEO 郭臺銘表示， 希望到 2012 年底裝配 30 萬臺機器人， 【 到 2014 年裝配 100 萬臺，要在 5 到 10 年 導(dǎo) 入 內(nèi)看到首批完全自動化的工廠，并在 案 數(shù)年內(nèi)通過自動化消除簡單重復(fù)性的 例 】 工序。機器人的投產(chǎn)使用，可將目前 的人力資源轉(zhuǎn)移到具備更高附加值的 崗位上，這也符合將我國“人口紅利” 轉(zhuǎn)為“人才紅利”的大目標(biāo)。 這一工業(yè)機器人的井噴潮涌， 何時會蔓延到“中國制造”的每一個工廠、每一條生產(chǎn)線、每一個工序、每一 個工位上，將為“中國制造”的轉(zhuǎn)型提“智”做出何等貢獻？我們對此充滿期 待。 返回 目錄 3/

3、28 第3頁/共30頁1.1 什么是工業(yè)機器人 機器人涉及到人的概念，成為一個難以回答的哲學(xué)問題。 所 處 位 置 一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過程序動作 來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能操作機。 【 課 堂 一種帶有存儲器件和末端操作器的通用機械，它能夠通過自動化的 認(rèn) 知 動作替代人類勞動。 】 一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或者生物相 似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是 一種具有高度靈活性的自動化機器。 一種能自動控制，可重復(fù)編程，多功能、多自由度的操作機，能 搬運材料、工件或操持工具來完成各種作業(yè)。 返回 目錄 4/

4、28 中中國國第4頁/共30頁1.1 什么是工業(yè)機器人 所 處 位 置 廣義地說：工業(yè)機器人是一種在計算機控制下的 【 可編程的自動機器。它具有四個基本特征： 課 堂 認(rèn) 知 特定的機械機構(gòu) 】 通用性 不同程度的智能 獨立性 返回 目錄 5/28 第5頁/共30頁1.2 為何發(fā)展機器人 讓機器人替人類干那些人不愿干、干不了、干不好的工作 。 所 處 位 ABB 給出十大投資機器人的理由：第一，降低運營成本；第二，提升產(chǎn)品質(zhì)量 置 與一致性；第三，改善員工的工作環(huán)境；第四，擴大產(chǎn)能；第五，增強生產(chǎn)的 柔性；第六，減少原料浪費，提高成品率；第七，滿足安全法規(guī)，改善生產(chǎn)安 全條件；第八，減少人員流

5、動，緩解招聘技術(shù)工人的壓力；第九，降低投資成 【 本，提高生產(chǎn)效率；最后一點，節(jié)約寶貴的生產(chǎn)空間。 課 堂 認(rèn) 25 （單位 / 萬元） 0 5 10 15 20 知 】 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 返回 目錄 使用機器人與普工的年均成本比較 6/28 第6頁/共30頁1.3 工業(yè)機器人發(fā)展概況 1.3.1 工業(yè)機器人的誕生 所 處 位 1959 年，美國造出了世界上第一臺工業(yè)機器人 Unimate ，可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、伸縮 置 、俯仰等動作。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 返回 Unimate 目錄 7/28 第7頁/共30頁1.3 工業(yè)機器人發(fā)展概況 1.3.2 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

6、所 處 位 2005 年， YASKAWA 推出可代替人完成組裝或搬運機器人 MOTOMAN-DA20 置 和 MOTOMAN-IA20 。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 MOTOMAN-IA20 MOTOMAN-DA20 YASKAWA 機器人 返回 目錄 8/28 第8頁/共30頁1.3 工業(yè)機器人發(fā)展概況 1.3.2 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 所 處 位 2010 年意大利柯馬（ COMAU ）推出 SMART5 PAL 機器人，可實現(xiàn)裝載 / 卸載 置 、多產(chǎn)品拾取、堆垛等。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 SMART5 PAL 返回 目錄 9/28 第9頁/共30頁1.3 工業(yè)機器人發(fā)展概況 1.

7、3.2 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 所 處 位 KUKA 公司推出 KR 5 arc HW （ Hollow Wrist ），其機械臂和機械手上有一個 置 50 mm 寬的通孔，可以保護機械臂上的整套保護氣體軟管的敷設(shè)。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 返回 目錄 KR 5 arc HW 10/28 第10頁/共30頁1.3 工業(yè)機器人發(fā)展概況 1.3.2 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 所 處 位 FANUC 推出的 Robot M-3iA 裝配機器人采用四軸或六軸模式，具有獨特的平 置 行連接結(jié)構(gòu)，具備輕巧便攜的特點，承重范圍可達 6 kg 。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 返回 Robot M-3iA 目錄

8、11/28 第11頁/共30頁1.3 工業(yè)機器人發(fā)展概況 1.3.2 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 所 處 國際工業(yè)機器人技術(shù)日趨成熟，基本沿著兩個路徑在發(fā)展： 一是模仿人的 位 置 手臂，實現(xiàn)多維運動，典型應(yīng)用為點焊、弧焊機器人；二是模仿人的下肢運動 ，實現(xiàn)物料輸送、傳遞等搬運功能，如搬運機器人 。 機器人研發(fā)水平最高的是日本、美國與歐洲 ，他們在發(fā)展工業(yè)機器人方面 【 課 各有千秋： 堂 認(rèn) 知 日本模式日本模式 各司其職，分層面完成交鑰匙工程。 】 歐洲模式歐洲模式 一攬子交鑰匙工程。 美國模式美國模式 采購與成套設(shè)計相結(jié)合。 國產(chǎn)機器人與進口機器人尚存一定差距，具體現(xiàn)狀如下： 第一，低端技

9、術(shù)水平有待改善。 返回 第二，產(chǎn)業(yè)鏈條亟待充實與規(guī)范。 目錄 12/28 第12頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 所 處 位 關(guān)于工業(yè)機器人分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可按負(fù)載重量、控制 置 方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分。 1 、按機器人的技術(shù)等級劃分 【 課 （ 1 ） 示教再現(xiàn)機器人 第一代工業(yè)機器人能夠按照人類預(yù)先示教的軌跡、 堂 認(rèn) 行為、順序和速度重復(fù)作業(yè)，示教可由操作員手把手進行或通過示教器完成 。 知 】 返回 示教器示教 手把手示教 目錄 13/28 第13頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類

10、 所 處 位 （ 2 ） 感知機器人 第二代工業(yè)機器人程具有環(huán)境感知裝置，能在一定度上 置 適應(yīng)環(huán)境的變化，目前已經(jīng)進入應(yīng)用階段。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 配備視覺系統(tǒng)的工業(yè)機器人 （ 3 ） 智能機器人 第三代工業(yè)機器人具有發(fā)現(xiàn)問題，并且能自主地解決問 返回 題的能力，尚處于實驗研究階段。 目錄 14/28 第14頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 所 處 關(guān)于工業(yè)機器人分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可按負(fù)載重量、控制 位 置 方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分。 2 、按機器人的機構(gòu)特征劃分 【 課 堂 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式 認(rèn) 知 】 直角坐標(biāo)系

11、柱面坐標(biāo)系 球面坐標(biāo)系 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 返回 目錄 15/28 第15頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 所 處 位 2 、按機器人的機構(gòu)特征劃分 y 置 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式 z 【 直角坐標(biāo)系 課 x 堂 認(rèn) 知 柱面坐標(biāo)系 】 球面坐標(biāo)系 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 直角坐標(biāo)機器人 具有空間上相互垂直的多個直 線移動軸，通過直角坐標(biāo)方向的 3 個獨立自由度確 定其手部的空間位置，其動作空間為一長方體。 返回 目錄 16/28 第16頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 所 處 位 2 、按機器人的機構(gòu)特征劃分 置 r 工業(yè)機器人的

12、結(jié)構(gòu)形式 x 【 直角坐標(biāo)系 課 堂 認(rèn) 知 柱面坐標(biāo)系 】 球面坐標(biāo)系 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 柱面坐標(biāo)機器人 主要由旋轉(zhuǎn)基座、垂直移動和 水平移動軸構(gòu)成，具有一個回轉(zhuǎn)和兩個平移自由 度，其動作空間呈圓柱形。 返回 目錄 17/28 第17頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 所 處 位 2 、按機器人的機構(gòu)特征劃分 置 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式 r 【 直角坐標(biāo)系 課 堂 認(rèn) 柱面坐標(biāo)系 知 】 球面坐標(biāo)系 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 球面坐標(biāo)機器人 空間位置分別由旋轉(zhuǎn)、擺動和 平移 3 個自由度確定，動作空間形成球面的一部分。 返回 目錄 18/28 第18頁/共30頁1.4 工

13、業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 所 處 位 2 、按機器人的機構(gòu)特征劃分 置 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式 【 直角坐標(biāo)系 課 堂 認(rèn) 柱面坐標(biāo)系 知 】 球面坐標(biāo)系 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 垂直多關(guān)節(jié)機器人 模擬人手臂功能，由垂直于 地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸、帶動小臂旋轉(zhuǎn)的肘部旋轉(zhuǎn)軸 以及小臂前端的手腕等組成，手腕通常有 23 個自 返回 由度，其動作空間近似一個球體。 目錄 19/28 第19頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.1 工業(yè)機器人的分類 所 z 2 1 處 位 2 、按機器人的機構(gòu)特征劃分 置 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式 3 【 直角坐標(biāo)系 課 堂 認(rèn) 柱面坐標(biāo)系 知 】

14、球面坐標(biāo)系 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 水平多關(guān)節(jié)機器人 結(jié)構(gòu)上具有串聯(lián)配置的兩個 能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的手臂，自由度可依據(jù)用途 選擇 24 個，動作空間為一圓柱體。 返回 目錄 20/28 第20頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用 所 處 按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機器人分為搬運、碼垛、焊接、涂裝、裝配機器人 。 位 置 【 課 堂 認(rèn) 知 機器人搬運 被廣泛應(yīng) 】 用于機床上下料、沖壓 機自動化生產(chǎn)線、自動 裝配流水線、碼垛搬運、 集裝箱等的自動搬運。 機器人搬運 返回 目錄 21/28 第21頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用 所 處 按

15、作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機器人分為搬運、碼垛、焊接、涂裝、裝配機器人 。 位 置 【 課 堂 認(rèn) 機器人碼垛 被廣泛 知 應(yīng)用于化工、飲料、食 】 品、啤酒、塑料等生產(chǎn) 企業(yè)，對紙箱、袋裝、 罐裝、啤酒箱、瓶裝等 各種形狀的包裝成品都 適用。 機器人碼垛 返回 目錄 22/28 第22頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用 所 處 按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機器人分為搬運、碼垛、焊接、涂裝、裝配機器人 。 位 置 【 課 堂 機器人焊接 最早應(yīng) 認(rèn) 知 用在裝配生產(chǎn)線上。開 】 拓了一種柔性自動化生 產(chǎn)方式，實現(xiàn)了在一條 焊接機器人生產(chǎn)線上同 時自動生產(chǎn)若干種焊件 。 機器人焊接

16、 返回 目錄 23/28 第23頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用 所 處 按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機器人分為搬運、碼垛、焊接、涂裝、裝配機器人 。 位 置 【 課 堂 認(rèn) 知 】 機器人涂裝 被廣泛 應(yīng)用汽車、汽車零配件、 鐵路、家電、建材、機 械等行業(yè) 機器人涂裝 返回 目錄 24/28 第24頁/共30頁1.4 工業(yè)機器人的分類及應(yīng)用 1.4.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用 所 處 按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機器人分為搬運、碼垛、焊接、涂裝、裝配機器人 。 位 置 【 課 堂 認(rèn) 機器人裝配 被廣泛 知 】 應(yīng)用于各種電器的制造 行業(yè)及流水線產(chǎn)品的組 裝作業(yè)，具有高效，精 確，

17、不間斷工作的特點。 機器人裝配 返回 目錄 25/28 第25頁/共30頁本章小結(jié) 所 工業(yè)機器人是一種能自動定位控制并可重新編程予以變 處 位 動的多功能機器。它有多個自由度，可用來搬運材料、零件 置 和握持工具，以完成各種不同的作業(yè)。 【 工業(yè)機器人的發(fā)展過程可分為三代。第一代為示教 - 再 本 章 現(xiàn)型機器人，它可以按照預(yù)先設(shè)定的程序，自主完成規(guī)定動 小 結(jié) 】 作或操作，當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺型機器人， 如有力覺、觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進行反饋 調(diào)整的能力，目前已進入應(yīng)用階段。第三代為智能型機器人， 其尚處于實驗研究階段。 返回 目錄 26/28 第26頁/共30

18、頁思考練習(xí) 1 、填空 所 處 （ 1 ）國際工業(yè)機器人技術(shù)日趨成熟，基本沿著兩個路徑在發(fā)展：一是模仿人 位 的 _ ，實現(xiàn)多維運動，在應(yīng)用上比較典型的是點焊、弧焊機器人；二是模 置 仿人的 _ ，實現(xiàn)物料輸送、傳遞等搬運功能，例如搬運機器人。 （ 2 ）按照機器人的技術(shù)發(fā)展水平，可以將工業(yè)機器人分為三代 _ 機器 【 人、 _ 機器人和 _ 機器人。 思 （ 3 ）目前在我國應(yīng)用的工業(yè)機器人主要分 _ 、 _ 和國產(chǎn)三種。 考 練 習(xí) 2 、選擇 】 （ 1 ）工業(yè)機器人一般具有的基本特征是（ ）。 擬人性；特定的機械機構(gòu)；不同程度的智能；獨立性；通用性 A. B. C. D. （ 2 ）按基本動作機構(gòu)，工業(yè)機器人通?？煞譃椋?）。 直角坐標(biāo)機器人；柱面坐標(biāo)機器人；球面坐標(biāo)機器人；關(guān)節(jié)型機器人 A. B. C. D. （ 3 ）機器人行業(yè)所說的四巨頭指的是（ ）。 PANASONIC ； FANUC ； KUKA ； OTC ； YASKAWA ； FANUC ； NACHI ； ABB A. B. C. D. 返回 目錄 27/28 第27頁/共30頁思考練習(xí) 3 、判斷