FANUC工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作與編程 課件 ch01工業(yè)機(jī)器人認(rèn)識(shí)

第一章工業(yè)機(jī)器人認(rèn)識(shí)高等院校公共課系列精品教材FANUC工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作與編程01了解工業(yè)機(jī)器人PARTONE在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人最初用于汽車制造業(yè)和工程機(jī)械行業(yè)的噴涂及焊接。工業(yè)機(jī)器人在汽車整車生產(chǎn)中的應(yīng)用主要有點(diǎn)焊、弧焊、鑰接、涂膠、噴涂等；在汽車零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用主要有點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、對(duì)焊及電弧焊等。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的不斷提高，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)焊接機(jī)器人的需求量將以30%以上的速度增長(zhǎng)。近年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，如弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測(cè)、碼垛、研磨拋光和激光加工等。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已從傳統(tǒng)制造業(yè)推廣到其他制造業(yè)，進(jìn)而推廣到如釆礦、建筑、農(nóng)業(yè)、災(zāi)難救援等各種非制造行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的日趨成熟與發(fā)展，給人類的生產(chǎn)過(guò)程帯來(lái)了重大的變革。在美國(guó)，60%的工業(yè)機(jī)器人用于汽車生產(chǎn)；全世界用于汽車產(chǎn)業(yè)的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)達(dá)到總用量的50%以上。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用案例圖1-1所示為上海通用汽車生產(chǎn)工廠的焊裝車間的一部分，在這一焊接工位上，16臺(tái)高密度機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了高效生產(chǎn)。整個(gè)焊裝車間共有452臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人的使用使該工廠生產(chǎn)線自動(dòng)化率達(dá)到了97%。在汽車車身生產(chǎn)中，有工作量較大的壓鑄、焊接、檢測(cè)等工序，這些復(fù)雜工作均由工業(yè)機(jī)器人參與完成，特別是焊接線，自動(dòng)化程度在98%以上。在汽車內(nèi)飾件生產(chǎn)中，則需要表皮弱化機(jī)器人、發(fā)泡機(jī)器人、產(chǎn)品切割機(jī)器人等多種不同用途的工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用案例圖1-1汽車生產(chǎn)焊接工位伴隨著汽車工業(yè)制造技術(shù)的升級(jí)與革新，越來(lái)越多的汽車品牌開始關(guān)注汽車車身輕量化問(wèn)題。通過(guò)車身輕量化工藝，提升汽車的操控性及運(yùn)動(dòng)性，降低能耗與廢氣排放，使得在競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球汽車消費(fèi)市場(chǎng)中處于領(lǐng)先地位。目前，“熱融緊固”裝配技術(shù)在歐美汽車制造業(yè)解決車身輕量化問(wèn)題領(lǐng)域得到了廣泛的認(rèn)可及應(yīng)用。該裝配技術(shù)將會(huì)是未來(lái)國(guó)內(nèi)綠色節(jié)能、輕量化汽車裝配領(lǐng)域非常重要的解決方案之一?！盁崛诰o固”裝配技術(shù)應(yīng)用到的工業(yè)機(jī)器人如圖1-3所示。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用案例圖1-3“熱融緊固”裝配技術(shù)應(yīng)用到的工業(yè)機(jī)器人圖1-2噴涂機(jī)器人在汽車噴涂中的應(yīng)用什么是工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編制的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人具有擬人化、可編程、通用型、應(yīng)用技術(shù)廣泛的特點(diǎn)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/112643—90將工業(yè)機(jī)器人定義為：一種能自動(dòng)定位控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)。而將操作機(jī)定義為：具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其他操作的機(jī)械裝置。機(jī)器人分類對(duì)于機(jī)器人的分類，國(guó)際上沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可分別按照應(yīng)用領(lǐng)域、用途、結(jié)構(gòu)形式、自由度、負(fù)載及控制方式等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，目前我國(guó)的機(jī)器人主要有兩種，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。特種機(jī)器人是指除工業(yè)機(jī)器人外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展得很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人等。按用途機(jī)器人可分為焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、涂膠機(jī)器人、裝配機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、切割機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）機(jī)器人和凈室機(jī)器人等。按結(jié)構(gòu)形式機(jī)器人可分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)機(jī)器人和關(guān)節(jié)型機(jī)器人三種，其中關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人以4?6軸為主。按照負(fù)載機(jī)器人可分為小型負(fù)載機(jī)器人（負(fù)載小于20kg）、中型負(fù)載機(jī)器人（負(fù)載在20?100kg之間）和大型負(fù)載機(jī)器人（負(fù)載大于100kg）。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人常見(jiàn)的五大應(yīng)用領(lǐng)域是搬運(yùn)、焊接、裝配、噴涂和機(jī)械加工，如圖1-4所示。圖1-1工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域（1）搬運(yùn)：目前，搬運(yùn)仍然是機(jī)器人的第一大應(yīng)用領(lǐng)域，約占工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的40%左右。許多自動(dòng)化生產(chǎn)線需要使用機(jī)器人進(jìn)行機(jī)床上下料、搬運(yùn)和碼垛等操作。近年來(lái)，隨著協(xié)作機(jī)器人的興起，搬運(yùn)機(jī)器人的市場(chǎng)份額一直呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域（2）焊接：機(jī)器人焊接主要包括在汽車行業(yè)中使用的點(diǎn)焊和弧焊，雖然點(diǎn)焊機(jī)器人比弧焊機(jī)器人更受歡迎，但是弧焊機(jī)器人近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。許多加工車間都逐步引入焊接機(jī)器人，用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接作業(yè)。（3）裝配：裝配機(jī)器人主要從事零部件的安裝、拆卸及修復(fù)等工作。（4）噴涂：主要指的是利用機(jī)器人完成涂裝、點(diǎn)膠、噴漆等工作，只有4%的工業(yè)機(jī)器人從事噴涂的應(yīng)用。（5）機(jī)械加工：機(jī)械加工行業(yè)的機(jī)器人應(yīng)用量并不高，只占了2%,原因大概是因?yàn)槭忻嫔嫌性S多自動(dòng)化設(shè)備可以勝任機(jī)械加工的任務(wù)。機(jī)械加工機(jī)器人主要從事包括零件鑄造、激光切割及水射流切割等工作。02FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹PARTTWOFANUC（發(fā)那科公司）是全球多樣化的FA（工廠自動(dòng)化）、機(jī)器人和智能機(jī)械的制造商。發(fā)那科公司自1956年成立以來(lái)，始終是全球計(jì)算機(jī)數(shù)控設(shè)備發(fā)展的先驅(qū)，在自動(dòng)化領(lǐng)域貢獻(xiàn)突出。20世紀(jì)70年代，發(fā)那科公司成為世界上最大的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，占據(jù)了全球70%的市場(chǎng)份額。從單臺(tái)機(jī)器的自動(dòng)化到整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化，F(xiàn)ANUC技術(shù)為全球制造業(yè)升級(jí)改造做出了重要貢獻(xiàn)。2008年，發(fā)那科公司成為全球首家突破20萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人的生產(chǎn)商，市場(chǎng)份額穩(wěn)居第一。FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹FANUC機(jī)器人產(chǎn)品系列多達(dá)240種，負(fù)重從0.5kg到2300kg,廣泛應(yīng)用在裝配、搬運(yùn)、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，滿足客戶的不同需求?，F(xiàn)有的FANUC機(jī)器人的型號(hào)如圖1-5所示。FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹圖1-5FANUC機(jī)器人的型號(hào)FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹(1)LRMate系列(如圖1-6所示)典型的型號(hào)有LRMate20WD，它是一款大小和人的手臂相近的迷你機(jī)器人。因?yàn)樗氖直酆苊鐥l，所以即使被安裝在狹小的空間，也可以將機(jī)器人手臂與周圍設(shè)備發(fā)生碰撞的可能性控制在最低限度。實(shí)際使用可以從標(biāo)準(zhǔn)型（可達(dá)半徑為7Umm）、短臂型（可達(dá)半徑為550mm）、長(zhǎng)臂型（可達(dá)半徑為911mm）、潔凈型、對(duì)應(yīng)清洗的防水型、5軸高速型等機(jī)器人類型中，根據(jù)需要進(jìn)行選擇。該系列機(jī)器人可適用高溫應(yīng)用、測(cè)量檢驗(yàn)、包裝、分揀處理、搬運(yùn)、填裝、機(jī)床上下料、裝配、修邊、拋光、打磨、切割、焊接等工作領(lǐng)域。LRMate系列機(jī)器人參數(shù)見(jiàn)表1-1。圖1-6LRMate系列機(jī)器人FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹(2)R-0zA/M-10zA/M-20zA系列(如圖1-7所示)R-0iB系列機(jī)器人是一款專門為弧焊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的低價(jià)格弧焊機(jī)器人。在原有機(jī)器人的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手臂進(jìn)一步輕量化和緊湊化，通常應(yīng)用于點(diǎn)焊、弧焊、激光切割、火焰切割、機(jī)床上下料等。M-10/AA1-20/A系列機(jī)器人是可搬運(yùn)質(zhì)量為7?35kg級(jí)別的小型6軸搬運(yùn)機(jī)器人，通常應(yīng)用于裝配、噴涂及涂裝、機(jī)床上下料、材料加工、碼垛、物流搬運(yùn)、拾取及包裝等工作領(lǐng)域。圖1-7R-0iA/M-10zA/M-20iA系列機(jī)器人FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹(3)M-710iC系列（如圖1-8所示）M~710iC系列機(jī)器人是一款中型搬運(yùn)機(jī)器人，可搬運(yùn)的質(zhì)量為12?70kg。該系列機(jī)器人具有動(dòng)作范圍廣、手腕負(fù)載容量大、運(yùn)動(dòng)性能好、用途廣泛的特點(diǎn)，應(yīng)用于大型面板等工件的搬運(yùn)，以及汽車車身的涂膠作業(yè)和電弧焊等領(lǐng)域。圖1-8M-710SC系列機(jī)器入FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹(4)R-1000iA/R-2000zBZR-2000zC系列(如圖1-9所示)R-1OOOzA系列機(jī)器人是可搬運(yùn)質(zhì)量為80?100kg的中型高速機(jī)器人。它具有緊湊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的動(dòng)作性能，能夠完成布局密集的搬運(yùn)、點(diǎn)焊、碼垛等多種作業(yè)。R-2000zC系列機(jī)器人凝聚了FANUC多年的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)，是以高可靠性和優(yōu)異的性價(jià)比見(jiàn)長(zhǎng)的智能型機(jī)器人。該系列機(jī)器人可以進(jìn)行點(diǎn)焊、搬運(yùn)、組裝等多種作業(yè)。R-2000/B系列機(jī)器人具有高可靠性和優(yōu)異性價(jià)比，具有最新的智能化功能和網(wǎng)絡(luò)功能,可以進(jìn)行點(diǎn)焊、搬運(yùn)、組裝等多種作業(yè)。圖1-9R-1000iA/R-2000zB/R-2000iC系列機(jī)器人FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹(5)M-900fA/M-900zB和M-200WA系列M-90WA/M-9系列機(jī)器人是可搬運(yùn)質(zhì)量為150?700kg的重型智能機(jī)器人。M-2000zA系列機(jī)器人是最大可搬運(yùn)質(zhì)量為900?2300kg的重負(fù)載搬運(yùn)機(jī)器人。(6)協(xié)作機(jī)器人目前，F(xiàn)ANUC共生產(chǎn)了兩款協(xié)作機(jī)器人：CR-35iA（如圖1-10所示）和CR-7iA。圖1-10CR-35iA系列機(jī)器人CR-35ZA系列機(jī)器人是全球首款取得安全認(rèn)證的協(xié)作機(jī)器人，可搬運(yùn)質(zhì)量可達(dá)35kg,運(yùn)動(dòng)半徑可達(dá)1813mm。因?yàn)闊o(wú)須安全柵欄，人與機(jī)器人可以一起進(jìn)行作業(yè)，以提高制造現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率并削減人力成本。FANUC工業(yè)機(jī)器人介紹(7)并聯(lián)機(jī)器人系列(M-HA/M-2ZA/M3A)M-1/2/3/A系列機(jī)器人(如圖1-11所示)具有柔性高、可以在空間中實(shí)現(xiàn)自由搬運(yùn)的特點(diǎn)。作為并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)器人，該系列機(jī)器人采用了獨(dú)特構(gòu)造的6軸機(jī)型，擴(kuò)大了其在物流、裝配生產(chǎn)線的適用范圍。在應(yīng)用上，并聯(lián)機(jī)器人具有以下優(yōu)點(diǎn)：一，具有很高的柔性，在工作中不僅可以隨意地變換物品的角度，更適用于整列、裝配等多種作業(yè)；二，機(jī)器人手腕的電動(dòng)機(jī)固定在杠桿臂上，這增