項(xiàng)目1認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人ppt課件

1、工程1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人知識(shí)目的1掌握機(jī)器人操作平安本卷須知；2掌握弧焊機(jī)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(yùn)用方法；4了解工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)造特點(diǎn)、性能、分類及選擇方法。技藝目的1能正確選擇機(jī)器人運(yùn)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(shí)工業(yè)機(jī)器人【任務(wù)義務(wù)】【知識(shí)預(yù)備】工業(yè)機(jī)器人是目前技術(shù)上最成熟的機(jī)器人，它本質(zhì)上是能根據(jù)預(yù)先編制的操作程序自動(dòng)反復(fù)任務(wù)的自動(dòng)化機(jī)器，所以這種機(jī)器人也稱為反復(fù)型工業(yè)機(jī)器人。一、工業(yè)機(jī)器人概述1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成 工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)器人系統(tǒng)根本構(gòu)成1工業(yè)機(jī)器人的根本組成與控制方式高性能的通用型工業(yè)機(jī)器人普通采用關(guān)節(jié)式的機(jī)械構(gòu)造，在每個(gè)關(guān)節(jié)中安裝伺服電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)安裝進(jìn)展控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。如圖1-2所示。 圖1-2 工業(yè)機(jī)器人控制過程2工業(yè)機(jī)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(dòng)命令后，系統(tǒng)從存儲(chǔ)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(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)容完成各種動(dòng)作 位置控制-點(diǎn)位控制和延續(xù)途徑控制點(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，而不關(guān)懷這兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，

3、這種控制方式可完成無妨礙條件下的點(diǎn)焊、上下料、搬運(yùn)等操作。延續(xù)途徑控制這種方式不僅要求機(jī)器人以一定的精度到達(dá)目的點(diǎn)，而且對(duì)挪動(dòng)軌跡也有一定精度要求，例如機(jī)器人噴漆、弧焊等操作。延續(xù)途徑控制方式的實(shí)現(xiàn)是以點(diǎn)位控制為根底的，在每兩個(gè)點(diǎn)之間采用滿足精度要求的位置軌跡插補(bǔ)運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)軌跡的延續(xù)化。2.工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)目的工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)目的反映了機(jī)器人的適用范圍和任務(wù)性能，是選擇、運(yùn)用機(jī)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(yùn)動(dòng)所需求的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。自在物體在空間有6個(gè)自在度，即3個(gè)挪動(dòng)自在度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自在度。假設(shè)機(jī)器人是一個(gè)開式連桿系，而每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)副又只需一個(gè)自在度，那么機(jī)器人的自在度

4、數(shù)就等于它的關(guān)節(jié)數(shù)。目前消費(fèi)中運(yùn)用的機(jī)器人通常具有46個(gè)自在度。2任務(wù)范圍 機(jī)器人的任務(wù)范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心運(yùn)動(dòng)時(shí)所能到達(dá)的一切點(diǎn)的集合。任務(wù)范圍普通指不安裝末端執(zhí)行器時(shí)的任務(wù)區(qū)域。ABB工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)范圍如圖1-3所示，其陰影部分為機(jī)器人手臂可以到大的范圍。 圖1-3 工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)范圍3最大任務(wù)速度 機(jī)器人的最大任務(wù)速度是指機(jī)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(fèi)廠家不同而標(biāo)注不同，普通都會(huì)在技術(shù)參數(shù)中加以闡明。4負(fù)載才干 工業(yè)機(jī)器人的負(fù)載才干又稱為有效負(fù)載，指機(jī)器人在任務(wù)時(shí)臂端能夠搬運(yùn)的物體質(zhì)量或所能接受的力。當(dāng)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的臂桿處于不同位姿時(shí)，其負(fù)

5、載才干是不同的。機(jī)器人的額定負(fù)載才干是指其臂桿在任務(wù)空間中恣意位姿時(shí)腕關(guān)節(jié)端部所能搬運(yùn)的最大質(zhì)量。5定位精度和反復(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反復(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)踐到達(dá)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(jī)器人在同一環(huán)境、同一條件、同一目的動(dòng)作及同一命令下，工業(yè)機(jī)器人延續(xù)運(yùn)動(dòng)假設(shè)干次反復(fù)定位至同一目的位置的才干。 點(diǎn)位控制機(jī)器人的位置精度不夠，會(huì)呵斥實(shí)踐到達(dá)位置與目的位置之間有較大的偏向；延續(xù)軌跡控制型機(jī)器人的位置精度不夠，那么會(huì)呵斥實(shí)踐任務(wù)途徑相對(duì)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(jī)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(jī)器人可以正常任務(wù)的必要條件，ABB 2400L型機(jī)器人的技術(shù)目的見表1-1。機(jī)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(jī)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(duì)濕度最高95%防護(hù)等級(jí)IP54噪音水平最高70dB(A)表1-1 ABB2400L型機(jī)器人的技術(shù)目的續(xù)二、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu) 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)造也就是它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又叫作操作機(jī)，是由一系列連桿和關(guān)節(jié)或其他方式的運(yùn)動(dòng)副所組成，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，它包括基座、腰、臂、腕和手等部件，如圖1-5所示為早期的機(jī)器人機(jī)械構(gòu)造。 圖1-5 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)造圖1-5 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)造1基座 工業(yè)機(jī)器人的基座是機(jī)器人的根底部分2腰 工業(yè)機(jī)器人的腰是臂的支承部分3臂 工業(yè)機(jī)器人的臂是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件4腕 工業(yè)機(jī)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(jī)器人的手是安裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件三、ABB機(jī)器人系統(tǒng)組成及功能工業(yè)機(jī)器人由機(jī)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(jī)器人系統(tǒng)組成1機(jī)器人本體用于搬運(yùn)工件和夾持焊槍，執(zhí)行任務(wù)義務(wù)，如搬運(yùn)和焊接等。2控制柜用于安裝各種控制單元，進(jìn)展數(shù)據(jù)處置及存儲(chǔ)和執(zhí)行程序，是機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)器人立刻停頓動(dòng)作。要使機(jī)器人重新動(dòng)作，必需使它恢復(fù)至原來位置。3馬達(dá)上電/失

9、電按鈕 表示機(jī)器人馬達(dá)的任務(wù)形狀，按鍵燈常亮，表示上電形狀，機(jī)器人的馬達(dá)被激活， 預(yù)備好執(zhí)行程序；按鍵燈快閃，表示機(jī)器人未同步未標(biāo)定或計(jì)數(shù)器未更新，但馬達(dá)已激活；按鍵燈慢閃，表示至少有一種平安停頓生效，馬達(dá)未激活。圖1-9 運(yùn)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(dòng)方式 機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)用，在此形狀下，支配搖桿不能運(yùn)用。B 手動(dòng)減速方式 相應(yīng)形狀為手動(dòng)形狀，機(jī)器人只能以低速、手動(dòng)控制運(yùn)轉(zhuǎn)。必需按住使能器才干激活電機(jī)。C 手動(dòng)全速方式 用于在與實(shí)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(dòng)挪動(dòng)機(jī)器人，編輯程序，運(yùn)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(dòng)上電按鍵使能鍵 E支配搖桿 F全速運(yùn)轉(zhuǎn)堅(jiān)持鍵圖1-10 示教器組成構(gòu)造留意：自動(dòng)方式下，使能鍵不起作用；手動(dòng)方式下，該鍵有三個(gè)位置，即： 1不按-釋放形狀：機(jī)器人馬達(dá)不上電，機(jī)器人不能動(dòng)作；2悄然按下：機(jī)器人馬達(dá)上電，機(jī)器人可以按指令或搖桿支配方向挪動(dòng)；3用力按下：機(jī)器人馬達(dá)失電，停頓運(yùn)動(dòng)。4示教器菜單及窗口1菜單 系統(tǒng)運(yùn)用進(jìn)程從主菜單開場，每項(xiàng)運(yùn)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(jī)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(hào)手動(dòng)操縱手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人時(shí)，通過該選項(xiàng)選擇需要控制的單元，如機(jī)器人或變位機(jī)等。自動(dòng)生產(chǎn)窗口由手動(dòng)模式切換到自動(dòng)模式時(shí)，窗口自動(dòng)跳出。自動(dòng)運(yùn)行中可觀察程序運(yùn)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(dá)上電/失電

12、、出現(xiàn)操作錯(cuò)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(gè)控制器的型號(hào)、系統(tǒng)版本和內(nèi)存等。2窗口 菜單中每項(xiàng)功能選擇后，都會(huì)在義務(wù)欄中顯示一個(gè)按鈕?？梢园创税粹o進(jìn)展切換當(dāng)前的義務(wù)窗口。如圖1-13所示，運(yùn)用中同時(shí)翻開四個(gè)窗口，最多可以翻開6個(gè)窗口，且可以經(jīng)過點(diǎn)擊窗口下方義務(wù)欄按鈕實(shí)如今不同窗口之間的切換。如圖1-13 機(jī)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(xiàng)菜單運(yùn)用一個(gè)圖標(biāo)顯示當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)方式或設(shè)定?？旖莶藛稳鐖D1-14所示，各選項(xiàng)含義見表1-3。圖1-14 機(jī)器人系統(tǒng)快捷菜單表1

13、-3 ABB機(jī)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(xiàng)機(jī)械單元工件與工具坐標(biāo)系的改變步長手動(dòng)操縱機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)運(yùn)行模式有連續(xù)和單周運(yùn)行兩種步進(jìn)運(yùn)行不常用速度模式運(yùn)行程序時(shí)使用，調(diào)節(jié)運(yùn)行速度的百分率【知識(shí)拓展】工業(yè)機(jī)器人普通屬于關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其軌跡規(guī)劃是根據(jù)作業(yè)義務(wù)的要求，計(jì)算出預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡，首先對(duì)機(jī)器人的義務(wù)、運(yùn)動(dòng)途徑和軌跡進(jìn)展描畫，機(jī)器人軌跡規(guī)劃屬于機(jī)器人低層規(guī)劃，根本上不涉及人工智能問題。工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(duì)于選定的轉(zhuǎn)變結(jié)點(diǎn)(插值點(diǎn))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(diǎn)進(jìn)展插值，并滿足約束條件；第二種方法 要求用戶給出運(yùn)動(dòng)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(yùn)機(jī)器人任務(wù)途徑 圖1-16 焊接機(jī)器人任務(wù)途徑 2機(jī)器人關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算 如圖1-15所示，搬運(yùn)機(jī)器人的任務(wù)是要把物體從A點(diǎn)挪動(dòng)到B點(diǎn)，至于挪動(dòng)過程中所經(jīng)過的途徑可不加限制。機(jī)器人從A點(diǎn)向B點(diǎn)挪動(dòng)的反復(fù)進(jìn)展的控制稱為PTP控制(point to point control)。這種控制只限于從一點(diǎn)到另一點(diǎn)，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(jī)器人的任務(wù)是要對(duì)A點(diǎn)到B點(diǎn)之間的接縫進(jìn)展焊接，為了加強(qiáng)焊縫強(qiáng)度，對(duì)機(jī)械手的挪動(dòng)軌跡加以限制，必需在A、B兩點(diǎn)之間沿接縫進(jìn)展。機(jī)器人手臂從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的挪動(dòng)軌跡做出嚴(yán)厲控制的稱為CP(continuous path control)控制。 在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間設(shè)置C，D，E等多個(gè)目的點(diǎn)，就像踩著幾塊石頭過一條小溪一樣地按順序進(jìn)展PTP控制，可以以為這是一種近似的CP控制。確