焊接機(jī)器人編程及應(yīng)用-第一章

焊接機(jī)器人編程及應(yīng)用

（第2版）“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材經(jīng)全國(guó)職業(yè)教育教材審定委員會(huì)審定中國(guó)焊接協(xié)會(huì)弧焊機(jī)器人操作培訓(xùn)與資格認(rèn)證推薦用書項(xiàng)目1探尋工業(yè)機(jī)器人的廬山真面目主編：蘭虎、張璞樂、孔祥霞項(xiàng)目任務(wù)1.1.2

工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)1.2.1

工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1.2.2

工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.1.1

工業(yè)機(jī)器人概述項(xiàng)目1探尋工業(yè)機(jī)器人的廬山真面目學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖擴(kuò)展閱讀知識(shí)測(cè)評(píng)知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人認(rèn)知任務(wù)1.2工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)認(rèn)知知識(shí)、能力、素養(yǎng)目標(biāo)能夠描述工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)涵及特征能夠闡明發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的緣由能夠辨識(shí)工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成部分通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人先進(jìn)制造裝備和技術(shù)的認(rèn)知學(xué)習(xí)，了解該領(lǐng)域的“卡脖子”問題，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成、分類及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，使學(xué)生提升對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)動(dòng)力知識(shí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)返回目錄知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1/39返回目錄知識(shí)地圖知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)2/39工業(yè)機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能型、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等七個(gè)特征的柔性機(jī)器日本一種自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程、多用途的操作機(jī)，可對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上軸進(jìn)行編程中國(guó)一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)ISO一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具和專用裝置的，用可重復(fù)編制的程序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)的多功能操作機(jī)美國(guó)返回目錄機(jī)器人涉及“機(jī)器”和“人”兩個(gè)要素，成為一個(gè)暫時(shí)難以回答的哲學(xué)問題。1.1.1工業(yè)機(jī)器人概述1、什么是工業(yè)機(jī)器人知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)3/39結(jié)構(gòu)化工業(yè)機(jī)器人是在二維平面或三維空間模仿人體肢體動(dòng)作（主要是上肢操作和下肢移動(dòng)）的多功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有形式多樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)類型，并非一定“仿人型”通用性智能化工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)基本不依賴于人的干預(yù)，具有不同程度的環(huán)境適應(yīng)能力，包括感知環(huán)境變化的能力、分析任務(wù)空間的能力和執(zhí)行操作規(guī)劃的能力等1.1.1工業(yè)機(jī)器人概述工業(yè)機(jī)器人可根據(jù)生產(chǎn)需求靈活改變程序，控制“身體”完成一定的動(dòng)作，具有執(zhí)行不同任務(wù)的實(shí)際能力工業(yè)機(jī)器人除擁有“機(jī)械”和“人”兩大屬性外，還具有一下三個(gè)基本特征：知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)返回目錄1、什么是工業(yè)機(jī)器人4/39深刻理解工業(yè)機(jī)器人概念后，大家不禁要問：人類為什么需要機(jī)器人？當(dāng)今世界，依然存在許多僅依靠人類自身力量無(wú)法解決的問題：發(fā)展機(jī)器人原因213人類探索極端環(huán)境活動(dòng)越來(lái)越頻繁人口社會(huì)老齡化嚴(yán)重人工成本越來(lái)越高發(fā)展機(jī)器人原因使用機(jī)器人與工人的年均成本比較發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的主要目的是在不違背“機(jī)器人三原則”的前提下，讓機(jī)器人在生產(chǎn)中協(xié)助或替代人類工作，把人類從勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)性高的工作中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和柔性化。1.1.1工業(yè)機(jī)器人概述知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)返回目錄2、為何發(fā)展工業(yè)機(jī)器人5/391.1.1工業(yè)機(jī)器人概述第一代工業(yè)機(jī)器人的誕生1954年，美國(guó)人喬治·德沃爾（G.C.Devol）成功申請(qǐng)“通用機(jī)器人”專利。1961年，美國(guó)通用汽車公司首次將Unimate應(yīng)用于生產(chǎn)線，這標(biāo)志著第一代可編程控制再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人的誕生。1920年由捷克著名劇作家、科幻文學(xué)家、童話寓言家卡爾·恰佩克首先提出的，它成為機(jī)器人的起源并一直沿用至今。1959年，美國(guó)發(fā)明家約瑟夫·恩格爾伯格（J.F.Engelberger）研制出世界上第一臺(tái)真正意義上的工業(yè)機(jī)器人Unimate。第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人通用機(jī)器人專利機(jī)器人“Robot”起源悉數(shù)國(guó)際主流的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，其發(fā)展方向無(wú)外乎兩類：一是負(fù)載大、精度高、速度快的“超級(jí)機(jī)器人”；二是以柔性臂、雙臂、人機(jī)協(xié)作等為代表的“靈巧機(jī)器人”。3、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)返回目錄6/391.1.1工業(yè)機(jī)器人概述(1)超級(jí)機(jī)器人在汽車工業(yè)、鑄造工業(yè)、玻璃工業(yè)以及建筑材料工業(yè)等領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)遇到諸如鑄件、混凝土預(yù)制件、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、大理石石塊等一些重型部件或組件的搬運(yùn)作業(yè)，德國(guó)KUKA（2021年被我國(guó)美的（Midea）集團(tuán)股份有限公司（后簡(jiǎn)稱Midea公司）收購(gòu)）和日本FANUC兩家機(jī)器人制造商針對(duì)這一需求研制出各自的“明星級(jí)”重載型機(jī)器人。3、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)返回目錄7/391.1.1工業(yè)機(jī)器人概述(1)超級(jí)機(jī)器人除像KR1000titan這樣的重載型地面固定式機(jī)器人之外，還有KUKAomniMove、KMP1500、TripleLift等重載型全向自主移動(dòng)式機(jī)器人，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶、航空航天、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通等領(lǐng)域大尺寸產(chǎn)品的多品種、小批量靈活型生產(chǎn)。3、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況返回目錄8/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.1工業(yè)機(jī)器人概述(1)超級(jí)機(jī)器人2015年，日本Yaskawa公司開發(fā)出迷你型工業(yè)用六軸臺(tái)式機(jī)器人MOTOMANMOTOMINI（圖1-5a），本體質(zhì)量?jī)H為7kg，額定負(fù)載為0.5kg，位姿重復(fù)性為±0.02mm，最大水平移動(dòng)距離為350mm。與該公司2013年推出的額定負(fù)載為2kg、高度為0.57m、質(zhì)量為15kg的緊湊多功能型機(jī)器人MOTOMAN-MHJF（圖1-5b）相比，此款機(jī)器人大幅實(shí)現(xiàn)小型輕量化，動(dòng)作速度也提高到原來(lái)的兩倍以上，同時(shí)將特定動(dòng)作的節(jié)拍縮短25%，進(jìn)一步滿足計(jì)算機(jī)、通信和其他消費(fèi)類電子產(chǎn)品對(duì)柔性生產(chǎn)和靈活制造的需求。3、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況返回目錄9/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.1工業(yè)機(jī)器人概述(1)超級(jí)機(jī)器人在農(nóng)副食品加工業(yè)、食品制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)以及3C（計(jì)算機(jī)、通信和其他電子設(shè)備）制造業(yè)中，普遍存在著分揀、拾取、裝箱和裝配等大量的重復(fù)性工作。為此，以日本FANUC為代表的機(jī)器人公司推出適合輕工業(yè)高速搬運(yùn)和裝配用的并聯(lián)連桿機(jī)器人M-1iA（額定負(fù)載為0.5～1kg）、M-2iA（額定負(fù)載為3～6kg）和M-3iA（額定負(fù)載為6～12kg）。3、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況返回目錄10/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.1工業(yè)機(jī)器人概述(2)靈巧機(jī)器手自2005年開始，日本Yaskawa公司通過在工業(yè)機(jī)器人“肘部”增加一個(gè)關(guān)節(jié)，陸續(xù)發(fā)布SIA系列的八款七軸（MOTOMAN-SIA30D，圖1-7a）驅(qū)動(dòng)、再現(xiàn)人類肘部動(dòng)作的“獨(dú)臂”機(jī)器人產(chǎn)品，額定負(fù)載為5～50kg。在此基礎(chǔ)上，Yaskawa公司又開發(fā)出模仿人類雙臂結(jié)構(gòu)和交互行為的六款SDA系列“雙臂協(xié)作”機(jī)器人。3、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況返回目錄11/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.1工業(yè)機(jī)器人概述(2)靈巧機(jī)器手在追求綠色、高效、安全和生產(chǎn)多樣化的今天，新一代協(xié)作機(jī)器人將能夠直接與人類員工并肩工作，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)協(xié)作。我國(guó)Midea公司還推出了輕型移動(dòng)式物流機(jī)器人KUKAMobileRoboticsiiwa——一款由自主移動(dòng)平臺(tái)搭載的輕型機(jī)器人。瑞士ABB公司開發(fā)出集柔性機(jī)械手、進(jìn)料系統(tǒng)、工件定位系統(tǒng)和高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)于一體的協(xié)作型小件裝配雙臂機(jī)器人——YuMi（ABBIRB14000-0.5/0.5）。3、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況返回目錄12/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)1、工業(yè)機(jī)器人的常用術(shù)語(yǔ)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)可以分為通用術(shù)語(yǔ)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)、編程和控制、性能、感知與導(dǎo)航等方面。額定負(fù)載（RatedLoad）也稱持重最大單軸（路徑）速度（MaximumIndividualAxis（Path）Velocity）位姿準(zhǔn)確度（PoseAccuracy）位姿重復(fù)性（PoseRepeatability）末端執(zhí)行器（EndEffector）

示教盒（TeachPendant，TP）也稱示教編程器、示教器工具中心點(diǎn)（ToolCenterPoint，TCP）位姿（Pose）自由度（DegreeofFreedom，DOF）工業(yè)機(jī)器人常見術(shù)語(yǔ)操作機(jī)（Manipulator）也稱機(jī)器人本體工作空間（WorkingSpace）也稱工作范圍。返回目錄13/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形機(jī)器人操作機(jī)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，完全根據(jù)任務(wù)需要而定，其追求的目標(biāo)是高精度、高速度、高靈活性、大工作空間和模塊化。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征可通過合適的坐標(biāo)系加以描述。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人返回目錄14/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人(1)直角坐標(biāo)型機(jī)器人直角坐標(biāo)型機(jī)器人

也稱笛卡兒坐標(biāo)機(jī)器人，它具有空間上相互獨(dú)立垂直的三個(gè)移動(dòng)軸，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向調(diào)整手臂的空間位置（手臂升降和伸縮動(dòng)作），但無(wú)法變換手臂的空間姿態(tài)。一般用于機(jī)械零件的搬運(yùn)、上下料和碼垛作業(yè)。返回目錄15/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人

它同樣具有空間上相互獨(dú)立垂直的三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，但其中的一個(gè)移動(dòng)軸（X軸）被更換成轉(zhuǎn)動(dòng)軸，能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿θ軸、r軸、Z軸三個(gè)方向調(diào)整手臂的空間位置（手臂轉(zhuǎn)動(dòng)、升降和伸縮動(dòng)作），但無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間姿態(tài)的變換。一般用于生產(chǎn)線末端的碼垛作業(yè)。返回目錄16/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人(3)球坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人

也又稱極坐標(biāo)機(jī)器人，它具有空間上相互獨(dú)立垂直的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和一個(gè)移動(dòng)軸，不僅可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿θ軸和r軸兩個(gè)方向調(diào)整手臂的空間位置，而且能夠沿β軸變換手臂的空間姿態(tài)（手臂轉(zhuǎn)動(dòng)、俯仰和伸縮動(dòng)作）。一般可用于金屬鑄造中的搬運(yùn)作業(yè)。返回目錄17/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人(4)關(guān)節(jié)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人

上述三軸工業(yè)機(jī)器人僅模仿人手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)、仰俯或（和）伸縮動(dòng)作，但在焊接、涂裝、加工和裝配等加工工序中需要（腕部、手部）靈活性更高的機(jī)器人。關(guān)節(jié)機(jī)器人通常具有三個(gè)以上運(yùn)動(dòng)軸，包括串聯(lián)式機(jī)器人（平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人、垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人）和并聯(lián)式機(jī)器人。平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人并聯(lián)式機(jī)器人返回目錄18/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形(4)關(guān)節(jié)型機(jī)器人平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人

它具有軸線相互平行的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)圓柱關(guān)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的定位和定向。此類機(jī)器人結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，水平方向具有柔順性且垂直方向擁有良好的剛性，比較適合3C制造業(yè)中小規(guī)格零件的快速拾取、壓裝和插裝作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人返回目錄19/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形(4)關(guān)節(jié)型機(jī)器人垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人

它能模擬人的手臂功能，一般由四個(gè)以上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸串聯(lián)而成，通過臂部（3～4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸）和腕部（1～3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸）的轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)，可以在三維空間內(nèi)自由變換姿態(tài)。通用型工業(yè)機(jī)器人的主流配置，比較適合焊接、涂裝、加工和裝配等柔性作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)型直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人返回目錄20/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.2工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)2、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)形(4)關(guān)節(jié)型機(jī)器人并聯(lián)式機(jī)器人

它并聯(lián)式機(jī)器人又稱Delta機(jī)器人、“拳頭”機(jī)器人或“蜘蛛手”機(jī)器人（ParallelRobot），它與串聯(lián)桿式機(jī)器人不同的是，并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)由數(shù)條（一般為2～4條）相同的運(yùn)動(dòng)支鏈將終端動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)（靜平臺(tái)）連接在一起，其任一支鏈的運(yùn)動(dòng)并不改變其他支鏈的坐標(biāo)原點(diǎn)。比較適合流水線上輕小產(chǎn)品或包裝件的高速揀選、整列、裝箱和裝配等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)型直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)型機(jī)器人返回目錄21/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1、工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)是由工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器和為使機(jī)器人完成其任務(wù)所需的一些工藝設(shè)備、周邊裝置、外部輔助軸或傳感器構(gòu)成的系統(tǒng)。操作機(jī)（即機(jī)器人本體）是機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的機(jī)械主體?？刂破鳎纯刂乒瘢┦枪I(yè)機(jī)器人的“大腦”。示教盒又稱示教編程器、示教器。它是與機(jī)器人控制器相連，用于機(jī)器人手動(dòng)操作、任務(wù)編程、診斷控制以及狀態(tài)確認(rèn)的手持式人機(jī)交互裝置。返回目錄22/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成1、工業(yè)機(jī)器人(1)操作機(jī)操作機(jī)是機(jī)械人執(zhí)行任務(wù)的機(jī)械主體，主要由關(guān)節(jié)和連桿構(gòu)成，按照從上至下的順序，垂直串聯(lián)多關(guān)節(jié)型機(jī)器人操作機(jī)，由機(jī)座、腰、手臂和手腕構(gòu)成，各構(gòu)件之間通過“關(guān)節(jié)”串聯(lián)起來(lái)，且每個(gè)關(guān)節(jié)均包含一根以上可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)（或移動(dòng)）的運(yùn)動(dòng)軸。副關(guān)節(jié)軸，用于支承末端執(zhí)行器并確定其位姿。主關(guān)節(jié)軸，用于支承機(jī)器人手腕并確定其空間位置。機(jī)器人操作機(jī)可以看成定位機(jī)構(gòu)（手臂）連接定向機(jī)構(gòu)（手腕），手腕端部的末端執(zhí)行器的位姿調(diào)整可以通過主、副關(guān)節(jié)的多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)合成。返回目錄23/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成1、工業(yè)機(jī)器人(1)操作機(jī)按照動(dòng)力源的不同，可將工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)方式分為：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)三種類型。其中電動(dòng)驅(qū)動(dòng)（如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等）是現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人主流的一種驅(qū)動(dòng)方式。伺服電機(jī)RV減速器諧波減速器驅(qū)動(dòng)方式伺服電機(jī)+精密減速器的間接驅(qū)動(dòng)方式伺服電機(jī)額定功率小于5KW（額定轉(zhuǎn)矩低于30N.M）諧波減速器體積小、重量輕，適合承載力較小的關(guān)節(jié)部位，一般安裝在腕關(guān)節(jié)處RV減速器承載能力強(qiáng)，適合承載能力較大的關(guān)節(jié)部位，是中型、重型和超重型機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的核心部件。返回目錄24/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成1、工業(yè)機(jī)器人(2)控制器控制器可看作工業(yè)機(jī)器人的“大腦”，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人傳感、交互、控制、協(xié)作和決策等功能硬件以及若干應(yīng)用軟件的集合，是機(jī)器人“智力”的集中體現(xiàn)。在工程實(shí)際中，控制器的主要任務(wù)是根據(jù)程序指令以及傳感器反饋信息支配機(jī)器人操作機(jī)完成規(guī)定的動(dòng)作和功能，并協(xié)調(diào)機(jī)器人與周邊輔助設(shè)備的通信。返回目錄25/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成1、工業(yè)機(jī)器人(2)控制器硬件決定性能邊界，軟件發(fā)揮硬件性能并定義產(chǎn)品的行為。返回目錄26/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成1、工業(yè)機(jī)器人(3)示教盒示教盒是與機(jī)器人控制器相連，用于機(jī)器人手動(dòng)操作、任務(wù)編程、診斷控制以及狀態(tài)確認(rèn)的手持式人機(jī)交互裝置。作為選配件，用戶可通過計(jì)算機(jī)或平板電腦替代示教盒進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和程序編輯等操作。由于國(guó)際上暫無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，目前已投入市場(chǎng)的示教盒多屬于品牌專用。

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FANUCiPendant返回目錄27/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成2、末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器是安裝在機(jī)器人手腕端部機(jī)械接口處直接執(zhí)行任務(wù)的裝置，它是機(jī)器人與作業(yè)對(duì)象、周邊環(huán)境交互的前端。在GB/T19400—2003《工業(yè)機(jī)器人抓握型夾持器物體搬運(yùn)詞匯和特性表示》中，將末端執(zhí)行器分為工具型末端執(zhí)行器和夾持型末端執(zhí)行器兩種類型。(1)工具型末端執(zhí)行器本身能進(jìn)行實(shí)際工作，但由機(jī)器人手臂移動(dòng)或定位的末端執(zhí)行器。返回目錄28/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成2、末端執(zhí)行器(2)夾持型末端執(zhí)行器夾持型末端執(zhí)行器是一種夾持物體或物料的末端執(zhí)行器。用一個(gè)或多個(gè)手指搬運(yùn)物體以鏟、鉤、穿刺和粘著，或以真空/磁性/靜電等懸浮方式搬運(yùn)物體抓握型夾持器非抓握型夾持器夾持器返回目錄29/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成3、傳感器0102外部傳感器指第二代和第三代工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中用于感知外部環(huán)境狀態(tài)所采用的傳感器，如視覺傳感器、超聲波傳感器、接觸/接近覺傳感器等內(nèi)部傳感器指用于滿足機(jī)器人末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)要求和碰撞安全而安裝在操作機(jī)上的位置、速度、碰撞等傳感器，如旋轉(zhuǎn)編碼器、力覺傳感器、防碰撞傳感器等工業(yè)機(jī)器人傳感器返回目錄30/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1工業(yè)機(jī)械人的系統(tǒng)組成4、周邊（工藝）設(shè)備綜上所述，一套較完整的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要是由機(jī)械、控制和傳感三部分組成，分別負(fù)責(zé)機(jī)器人的動(dòng)作、思維和感知能力。機(jī)械部分包括主體結(jié)構(gòu)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通常為操作機(jī)，它是機(jī)器人完成作業(yè)動(dòng)作的機(jī)械主體；控制部分包括控制器和示教盒，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和過程等控制；傳感部分主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自身以及外部環(huán)境狀態(tài)的感知，為控制決策提供反饋。工業(yè)機(jī)器人作為高效、柔性的先進(jìn)機(jī)電裝備，給它安裝什么樣的“手”（末端執(zhí)行器）、配置什么樣的周邊設(shè)備、設(shè)置什么樣的運(yùn)動(dòng)路徑，它就可以完成什么樣的任務(wù)。返回目錄31/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)工業(yè)機(jī)器人的分類方法很多，可以按照機(jī)械結(jié)構(gòu)類型（坐標(biāo)型式）、驅(qū)動(dòng)方式、負(fù)載能力等進(jìn)行產(chǎn)品分類。限于篇幅，本書僅從機(jī)器人“大腦”（智能程度）和“技能”（應(yīng)用領(lǐng)域）兩個(gè)維度，闡述工業(yè)機(jī)器人的分類及其應(yīng)用情況。1、按技術(shù)等級(jí)劃分第一代計(jì)算智能機(jī)器人第二代感知智能機(jī)器人LBRiiwa第三代認(rèn)知智能機(jī)器人Asima1.2.2工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用返回目錄32/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.2工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用2、按應(yīng)用領(lǐng)域劃分工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)作業(yè)/上下料機(jī)器人焊接機(jī)器人涂裝機(jī)器人加工機(jī)器人裝配機(jī)器人潔凈機(jī)器人其他機(jī)器人返回目錄33/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.2工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用2、按應(yīng)用領(lǐng)域劃分(1)搬運(yùn)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)過程中代替搬運(yùn)裝卸工人完成自動(dòng)取料、裝卸、傳遞和上下料等任務(wù)的一種工業(yè)機(jī)器人。(2)焊接機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域代替焊工執(zhí)行焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人。它廣泛應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)、工程機(jī)械、軌道交通、能源裝備、汽車制造業(yè)等行業(yè)及其他相關(guān)制造業(yè)生產(chǎn)中。返回目錄34/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.2工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用2、按應(yīng)用領(lǐng)域劃分(3)涂裝機(jī)器人能夠自動(dòng)噴漆和涂釉或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人。它是綜合材料、機(jī)械、電氣、電子信息和計(jì)算機(jī)等學(xué)科的柔性自動(dòng)化涂裝設(shè)備。(4)加工機(jī)器人在切割和拋光等生產(chǎn)領(lǐng)域代替工人從事切割、銑削、拋光和去毛刺等作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。返回目錄35/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.2工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用2、按應(yīng)用領(lǐng)域劃分(5)裝配機(jī)器人工業(yè)生產(chǎn)中服務(wù)生產(chǎn)線且在指定位置或范圍對(duì)相應(yīng)零部件進(jìn)行裝配的一類工業(yè)機(jī)器人。(6)潔凈機(jī)器人相比于傳統(tǒng)用途的工業(yè)機(jī)器人，如焊接、打磨和噴涂等，潔凈機(jī)器人是一種在真空或凈室環(huán)境下自動(dòng)傳輸且不污染負(fù)載的專用機(jī)器人。返回目錄36/39知識(shí)測(cè)評(píng)拓展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)測(cè)評(píng)擴(kuò)展閱讀知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)擴(kuò)展閱讀大國(guó)工匠高鳳林：跟產(chǎn)品“結(jié)婚”的“金手天焊”【工匠檔案】高鳳林，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第一研究院211廠14車間高鳳林班組組長(zhǎng)，第一研究院首席技能專家，中華全國(guó)總工會(huì)副主席（兼）?！皪徫徊煌?，作用不同，僅此而已，心中只