項目1認(rèn)識工業(yè)機器人ppt課件

1、工程1 認(rèn)識工業(yè)機器人知識目的1掌握機器人操作平安本卷須知；2掌握弧焊機器人系統(tǒng)的組成部份及各部分的功能；3掌握示教器的構(gòu)造、功能及按鍵運用方法；4了解工業(yè)機器人的構(gòu)造特點、性能、分類及選擇方法。技藝目的1能正確選擇機器人運轉(zhuǎn)方式；2能正確操作示教器搖桿及使能鍵。 【學(xué)習(xí)目的】認(rèn)識工業(yè)機器人【任務(wù)義務(wù)】【知識預(yù)備】工業(yè)機器人是目前技術(shù)上最成熟的機器人，它本質(zhì)上是能根據(jù)預(yù)先編制的操作程序自動反復(fù)任務(wù)的自動化機器，所以這種機器人也稱為反復(fù)型工業(yè)機器人。一、工業(yè)機器人概述1工業(yè)機器人的系統(tǒng)組成 工業(yè)機器人的本體主要是一只類似于人上肢功能的關(guān)節(jié)型機械手，其控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-1所示。圖1-1 普通工業(yè)

2、機器人系統(tǒng)根本構(gòu)成1工業(yè)機器人的根本組成與控制方式高性能的通用型工業(yè)機器人普通采用關(guān)節(jié)式的機械構(gòu)造，在每個關(guān)節(jié)中安裝伺服電動機，經(jīng)過計算機對驅(qū)動安裝進展控制，實現(xiàn)機器人的運動。如圖1-2所示。 圖1-2 工業(yè)機器人控制過程2工業(yè)機器人的控制方式 示教再現(xiàn)和位置控制。示教再現(xiàn)控制就是操作人員經(jīng)過示教器把作業(yè)程序內(nèi)容編制成程序，輸入到記憶安裝中。給出啟動命令后，系統(tǒng)從存儲單元中讀出信息并送到控制安裝，控制安裝發(fā)出控制信號，由驅(qū)動機構(gòu)控制機械手在一定精度范圍內(nèi)按照存儲單元中的內(nèi)容完成各種動作 位置控制-點位控制和延續(xù)途徑控制點位控制方式只控制機器人運動的起點和終點位置，而不關(guān)懷這兩點之間的運動軌跡，

3、這種控制方式可完成無妨礙條件下的點焊、上下料、搬運等操作。延續(xù)途徑控制這種方式不僅要求機器人以一定的精度到達目的點，而且對挪動軌跡也有一定精度要求，例如機器人噴漆、弧焊等操作。延續(xù)途徑控制方式的實現(xiàn)是以點位控制為根底的，在每兩個點之間采用滿足精度要求的位置軌跡插補運算即可實現(xiàn)軌跡的延續(xù)化。2.工業(yè)機器人的技術(shù)目的工業(yè)機器人的技術(shù)目的反映了機器人的適用范圍和任務(wù)性能，是選擇、運用機器人必需思索的關(guān)鍵問題。1自在度 自在度是指描畫物體運動所需求的獨立坐標(biāo)數(shù)。自在物體在空間有6個自在度，即3個挪動自在度和3個轉(zhuǎn)動自在度。假設(shè)機器人是一個開式連桿系，而每個關(guān)節(jié)運動副又只需一個自在度，那么機器人的自在度

4、數(shù)就等于它的關(guān)節(jié)數(shù)。目前消費中運用的機器人通常具有46個自在度。2任務(wù)范圍 機器人的任務(wù)范圍是指機器人手臂末端或手腕中心運動時所能到達的一切點的集合。任務(wù)范圍普通指不安裝末端執(zhí)行器時的任務(wù)區(qū)域。ABB工業(yè)機器人的任務(wù)范圍如圖1-3所示，其陰影部分為機器人手臂可以到大的范圍。 圖1-3 工業(yè)機器人的任務(wù)范圍3最大任務(wù)速度 機器人的最大任務(wù)速度是指機器人主要關(guān)節(jié)上最大的穩(wěn)定速度或手臂末端最大的合成速度，因消費廠家不同而標(biāo)注不同，普通都會在技術(shù)參數(shù)中加以闡明。4負載才干 工業(yè)機器人的負載才干又稱為有效負載，指機器人在任務(wù)時臂端能夠搬運的物體質(zhì)量或所能接受的力。當(dāng)關(guān)節(jié)型機器人的臂桿處于不同位姿時，其負

5、載才干是不同的。機器人的額定負載才干是指其臂桿在任務(wù)空間中恣意位姿時腕關(guān)節(jié)端部所能搬運的最大質(zhì)量。5定位精度和反復(fù)定位精度 工業(yè)機器人的運動精度主要包括定位精度和反復(fù)定位精度。定位精度是指工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器的實踐到達位置與目的位置之間的偏向。反復(fù)定位精度又稱為反復(fù)精度是指工業(yè)機器人在同一環(huán)境、同一條件、同一目的動作及同一命令下，工業(yè)機器人延續(xù)運動假設(shè)干次反復(fù)定位至同一目的位置的才干。 點位控制機器人的位置精度不夠，會呵斥實踐到達位置與目的位置之間有較大的偏向；延續(xù)軌跡控制型機器人的位置精度不夠，那么會呵斥實踐任務(wù)途徑相對于示教途徑或離線編程途徑之間的偏向，如圖1-4所示。圖1-4 任務(wù)途徑

6、與示教途徑的偏向除了這些技術(shù)目的以外，機器人的技術(shù)目的中通常還包括電源、環(huán)境溫度、濕度等方面的要求這些目的也是機器人可以正常任務(wù)的必要條件，ABB 2400L型機器人的技術(shù)目的見表1-1。機械結(jié)構(gòu)6自由度載荷重量7kg定位精度0.06mm安裝方式落地式本體重量380kg電源容量4kVA總高1731mm標(biāo)準(zhǔn)涂色橘黃色最大工作范圍1軸（旋轉(zhuǎn)）3602軸（立臂）2003軸（橫臂）1254軸（腕）3705軸（腕擺）2406軸（腕轉(zhuǎn)）800表1-1 ABB2400L型機器人的技術(shù)目的最大速度1軸（旋轉(zhuǎn)）150/s2軸（臂）150/s3軸（臂）150/s4軸（腕）360/s5軸（彎曲）360/s6軸（旋轉(zhuǎn)

7、）450/s安裝環(huán)境環(huán)境溫度545相對濕度最高95%防護等級IP54噪音水平最高70dB(A)表1-1 ABB2400L型機器人的技術(shù)目的續(xù)二、工業(yè)機器人的機械機構(gòu) 工業(yè)機器人的機械構(gòu)造也就是它的執(zhí)行機構(gòu)，又叫作操作機，是由一系列連桿和關(guān)節(jié)或其他方式的運動副所組成，可實現(xiàn)各個方向的運動，它包括基座、腰、臂、腕和手等部件，如圖1-5所示為早期的機器人機械構(gòu)造。 圖1-5 工業(yè)機器人的機械構(gòu)造圖1-5 工業(yè)機器人的機械構(gòu)造1基座 工業(yè)機器人的基座是機器人的根底部分2腰 工業(yè)機器人的腰是臂的支承部分3臂 工業(yè)機器人的臂是執(zhí)行機構(gòu)中的主要運動部件4腕 工業(yè)機器人的腕是銜接臂與手的部件，起支承手的作用5

8、手 工業(yè)機器人的手是安裝在工業(yè)機器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件三、ABB機器人系統(tǒng)組成及功能工業(yè)機器人由機器人本體、控制柜、示教器等組成。如圖1-7所示。 圖1-7 工業(yè)機器人系統(tǒng)組成1機器人本體用于搬運工件和夾持焊槍，執(zhí)行任務(wù)義務(wù)，如搬運和焊接等。2控制柜用于安裝各種控制單元，進展數(shù)據(jù)處置及存儲和執(zhí)行程序，是機器人系統(tǒng)的大腦?？刂乒癜存I如圖1-8所示。A主電源開關(guān)B緊急停頓按鈕C電動機上電/失電按鈕D方式選擇按鈕圖1-8 控制柜鍵鈕1主電源開關(guān) 機器人系統(tǒng)的總開關(guān)。2緊急停頓按鈕 在任何方式下，按下該按鈕，機器人立刻停頓動作。要使機器人重新動作，必需使它恢復(fù)至原來位置。3馬達上電/失

9、電按鈕 表示機器人馬達的任務(wù)形狀，按鍵燈常亮，表示上電形狀，機器人的馬達被激活， 預(yù)備好執(zhí)行程序；按鍵燈快閃，表示機器人未同步未標(biāo)定或計數(shù)器未更新，但馬達已激活；按鍵燈慢閃，表示至少有一種平安停頓生效，馬達未激活。圖1-9 運轉(zhuǎn)方式選擇開關(guān)A兩位開關(guān) B三位開關(guān)4方式選擇按鈕 普通有如圖1-9所示的兩種。A 自動方式 機器人運轉(zhuǎn)時運用，在此形狀下，支配搖桿不能運用。B 手動減速方式 相應(yīng)形狀為手動形狀，機器人只能以低速、手動控制運轉(zhuǎn)。必需按住使能器才干激活電機。C 手動全速方式 用于在與實踐情況相近的情況下調(diào)試程序。3示教器 示教器包含很多功能，如手動挪動機器人，編輯程序，運轉(zhuǎn)程序等。它與控制

10、柜經(jīng)過一根電纜銜接。其構(gòu)造如圖1-10所示。A插頭 B觸摸屏 C急停按鈕 D手動上電按鍵使能鍵 E支配搖桿 F全速運轉(zhuǎn)堅持鍵圖1-10 示教器組成構(gòu)造留意：自動方式下，使能鍵不起作用；手動方式下，該鍵有三個位置，即： 1不按-釋放形狀：機器人馬達不上電，機器人不能動作；2悄然按下：機器人馬達上電，機器人可以按指令或搖桿支配方向挪動；3用力按下：機器人馬達失電，停頓運動。4示教器菜單及窗口1菜單 系統(tǒng)運用進程從主菜單開場，每項運用將在該菜單中選擇。按系統(tǒng)菜單鍵可以顯示系統(tǒng)主菜單，如圖1-12所示，各菜單功能見表1-2。圖1-12 系統(tǒng)主菜單表1-2 ABB機器人主菜單功能圖標(biāo)名稱功能輸入輸出（I

11、/O）查看輸入輸出信號手動操縱手動移動機器人時，通過該選項選擇需要控制的單元，如機器人或變位機等。自動生產(chǎn)窗口由手動模式切換到自動模式時，窗口自動跳出。自動運行中可觀察程序運行狀況。程序數(shù)據(jù)窗口設(shè)置數(shù)據(jù)類型，即設(shè)置應(yīng)用程序中不同指令所需的不同類型的數(shù)據(jù)。程序編輯器用于建立程序、修改指令及程序的復(fù)制、粘貼等。備份與恢復(fù)備份程序、系統(tǒng)參數(shù)等。校準(zhǔn)輸入、偏移量、零位等校準(zhǔn)。控制面板參數(shù)設(shè)定、I/O單元設(shè)定、弧焊設(shè)備設(shè)定、自定義鍵設(shè)定及語言選擇等。例如，示教器中英文界面選擇方法：ABB控制面板語言Control Panel Language Chinese。事件日志記錄系統(tǒng)發(fā)生的事件，如馬達上電/失電

12、、出現(xiàn)操作錯誤等各種過程。資源管理器新建、查看、刪除文件夾或文件等。系統(tǒng)信息查看整個控制器的型號、系統(tǒng)版本和內(nèi)存等。2窗口 菜單中每項功能選擇后，都會在義務(wù)欄中顯示一個按鈕。可以按此按鈕進展切換當(dāng)前的義務(wù)窗口。如圖1-13所示，運用中同時翻開四個窗口，最多可以翻開6個窗口，且可以經(jīng)過點擊窗口下方義務(wù)欄按鈕實如今不同窗口之間的切換。如圖1-13 機器人系統(tǒng)窗口1.支配窗口 2.程序數(shù)據(jù)窗 3.輸入/輸出窗口 4.編程窗口3快捷菜單快捷菜單提供較操作窗口更快捷的操作按鍵，每項菜單運用一個圖標(biāo)顯示當(dāng)前的運轉(zhuǎn)方式或設(shè)定?？旖莶藛稳鐖D1-14所示，各選項含義見表1-3。圖1-14 機器人系統(tǒng)快捷菜單表1

13、-3 ABB機器人系統(tǒng)快捷菜單功能圖標(biāo)名稱功能快捷鍵快速顯示常用選項機械單元工件與工具坐標(biāo)系的改變步長手動操縱機器人的運動速度調(diào)節(jié)運行模式有連續(xù)和單周運行兩種步進運行不常用速度模式運行程序時使用，調(diào)節(jié)運行速度的百分率【知識拓展】工業(yè)機器人普通屬于關(guān)節(jié)型機器人，其軌跡規(guī)劃是根據(jù)作業(yè)義務(wù)的要求，計算出預(yù)期的運動軌跡，首先對機器人的義務(wù)、運動途徑和軌跡進展描畫，機器人軌跡規(guī)劃屬于機器人低層規(guī)劃，根本上不涉及人工智能問題。工業(yè)機器人的軌跡規(guī)劃1軌跡規(guī)劃方法途徑約束和妨礙約束的組合把機器人的規(guī)劃與控制方式劃分為四類，如表1-4所示。表1-4 機器人操作臂控制方法障礙約束有無路徑約束有離線無碰撞路徑規(guī)則+

14、在線路徑跟蹤離線路徑規(guī)則+在線路徑跟蹤無位置控制+在線障礙探測和避障位置控制機器人最常用的軌跡規(guī)劃方法有兩種：第一種方法 要求用戶對于選定的轉(zhuǎn)變結(jié)點(插值點)上的位姿、速度和加速度給出一組顯式約束(例如延續(xù)性和光滑程度等)，軌跡規(guī)劃結(jié)點進展插值，并滿足約束條件；第二種方法 要求用戶給出運動途徑的解析式，如為直角坐標(biāo)空間中的直線途徑，軌跡規(guī)劃在關(guān)節(jié)空間或直角坐標(biāo)空間中確定一條軌跡來逼近預(yù)定的途徑。 圖1-15 搬運機器人任務(wù)途徑 圖1-16 焊接機器人任務(wù)途徑 2機器人關(guān)節(jié)軌跡的插值計算 如圖1-15所示，搬運機器人的任務(wù)是要把物體從A點挪動到B點，至于挪動過程中所經(jīng)過的途徑可不加限制。機器人從A點向B點挪動的反復(fù)進展的控制稱為PTP控制(point to point control)。這種控制只限于從一點到另一點，至于途中所經(jīng)過的途徑是不重要的。 圖1-16所示為焊接機器人的任務(wù)是要對A點到B點之間的接縫進展焊接，為了加強焊縫強度，對機械手的挪動軌跡加以限制，必需在A、B兩點之間沿接縫進展。機器人手臂從一點到另一點的挪動軌跡做出嚴(yán)厲控制的稱為CP(continuous path control)控制。 在A點和B點之間設(shè)置C，D，E等多個目的點，就像踩著幾塊石頭過一條小溪一樣地按順序進展PTP控制，可以以為這是一種近似的CP控制。確