工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用 蘭虎 第1章

章節(jié)(zhāngjié)目錄1.1什么(shénme)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….課堂認知學(xué)習(xí)目標導(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共三十頁學(xué)習(xí)(xuéxí)目標所處位置————掌握工業(yè)(gōngyè)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】返回目錄2/28共三十頁導(dǎo)入案例(ànlì)

所富士康“百萬機器人”上崗折射(zhéshè)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。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3/28共三十頁1.1什么(shénme)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)(zhéxué)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?！菊n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知動作替代人類勞動?！恳环N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4/28中國共三十頁1.1什么(shénme)是工業(yè)機器人所處位置————廣義地說：工業(yè)(gōngyè)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：課堂認知①特定的機械機構(gòu)】②通用性③不同程度的智能④獨立性返回目錄5/28共三十頁1.2為何(wèihé)發(fā)展機器人讓機器人替人類干那些(nàxiē)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25（單位/萬元）05101520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共三十頁1.3工業(yè)機器人發(fā)展(fāzhǎn)概況1.3.1工業(yè)(gōngyè)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?！菊n堂認知】返回Unimate目錄7/28共三十頁1.3工業(yè)(gōngyè)機器人發(fā)展概況1.3.2工業(yè)(gōngyè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢所處位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?！菊n堂認知】MOTOMAN-IA20MOTOMAN-DA20YASKAWA機器人返回目錄8/28共三十頁1.3工業(yè)機器人發(fā)展(fāzhǎn)概況1.3.2工業(yè)(gōngyè)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SMART5PAL機器人，可實現(xiàn)裝載/卸載置、多產(chǎn)品拾取、堆垛等?！菊n堂認知】SMART5PAL返回目錄9/28共三十頁1.3工業(yè)機器人發(fā)展(fāzhǎn)概況1.3.2工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀(xiànzhuàng)和趨勢所處位KUKA公司推出KR5arcHW（HollowWrist），其機械臂和機械手上有一個置50mm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)。————【課堂認知】返回目錄KR5arcHW10/28共三十頁1.3工業(yè)機器人發(fā)展(fāzhǎn)概況1.3.2工業(yè)機器人發(fā)展(fāzhǎn)現(xiàn)狀和趨勢所處位FANUC推出的RobotM-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6kg?！菊n堂認知】返回RobotM-3iA目錄11/28共三十頁1.3工業(yè)機器人發(fā)展(fāzhǎn)概況1.3.2工業(yè)機器人發(fā)展(fāzhǎn)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：堂認知日本模式各司其職，分層面完成交鑰匙工程?！繗W洲模式一攬子交鑰匙工程。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共三十頁1.4工業(yè)機器人的分類(fēnlèi)及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)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)一的標準，可按負載重量、控制置方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分?！?、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共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)機器人的分類所處位（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?！菊n堂認知】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共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)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)一的標準，可按負載重量、控制位置方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分?！?、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)形式認知】直角坐標系柱面坐標系球面坐標系多關(guān)節(jié)坐標系返回目錄15/28共三十頁1.4工業(yè)機器人的分類(fēnlèi)及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)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【直角坐標系課x堂認知柱面坐標系】球面坐標系多關(guān)節(jié)坐標系直角坐標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共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)機器人的分類所θ處位2、按機器人的機構(gòu)特征劃分置————r工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式x【直角坐標系課堂認知柱面坐標系】球面坐標系多關(guān)節(jié)坐標系柱面坐標機器人主要由旋轉(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共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)機器人的分類所處位2、按機器人的機構(gòu)特征劃分β置————工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式rθ【直角坐標系課堂認柱面坐標系知】球面坐標系多關(guān)節(jié)坐標系球面坐標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共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)機器人的分類所α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φ【直角坐標系課堂θ認柱面坐標系知】球面坐標系多關(guān)節(jié)坐標系垂直多關(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2~3個自返回由度，其動作空間近似一個球體。目錄19/28共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)(gōngyè)機器人的分類所zω2ω1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ω3【直角坐標系課堂認柱面坐標系知】球面坐標系多關(guān)節(jié)坐標系水平多關(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2~4個，動作空間為一圓柱體。返回目錄20/28共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)(gōngyè)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共三十頁1.4工業(yè)機器人的分類(fēnlèi)及應(yīng)用1.4.2工業(yè)(gōngyè)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共三十頁1.4工業(yè)機器人的分類(fēnlèi)及應(yīng)用1.4.2工業(yè)(gōngyè)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。機器人焊接返回目錄23/28共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)(gōngyè)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共三十頁1.4工業(yè)(gōngyè)機器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)(gōngyè)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，不間斷工作的特點。機器人裝配返回目錄25/28共三十頁本章(běnzhānɡ)小結(jié)所工業(yè)機器人是一種(yīzhǒnɡ)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)?！竟I(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共三十頁思考(sīkǎo)練習(xí)1、填空(tiánkòng)

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?？季毩?xí)2、選擇】（1）工業(yè)機器人一般具有的基本特征是（）。①擬人性；②特定的機械機構(gòu)；③不同程度的智能；④獨立性；⑤通用性A.①②③④B.①②③⑤C.①③④⑤D.②③④⑤（2）按基本動作機構(gòu)，工業(yè)機器人通?？煞譃椋ǎ?。①直角坐標機器人；②柱面坐標機器人；③球面坐標機器人