工業(yè)機(jī)器人概述

1、工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)及應(yīng)用編程技術(shù)第1章機(jī)器人基礎(chǔ)知識教學(xué)目標(biāo)1了解機(jī)器人的主要特點(diǎn)2.認(rèn)識各種不同類型的機(jī)器人結(jié)構(gòu) 3.了解機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域中的典型應(yīng)用目錄頁P(yáng)AGE OFCONTENT1.1J引言3引機(jī)器人的定義1.4機(jī)器人特點(diǎn)機(jī)器人類型機(jī)器人的發(fā)展1 可機(jī)器人發(fā)展史機(jī)器人編程作業(yè)安全W引言工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器和人工智能等多 種先進(jìn)技術(shù)于一體的自動化裝備。1鬼丿10 :啓采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且對改善勞動 環(huán)境、減輕勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)效率及降低生產(chǎn)成本有著重要意義。 因此，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用情況是衡量一個國家科技創(chuàng)新與高端制造水平的重要標(biāo)準(zhǔn)

2、。1.2機(jī)器人的定義1 美國機(jī)器人協(xié)會(RIA)的定義機(jī)器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具的專用裝置，可通過編制程 序控制其執(zhí)行各種任務(wù)的操作機(jī)”2國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義機(jī)器人是“一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機(jī)。這種 操作機(jī)具有多個運(yùn)動軸，能夠借助可編程操作來處理各類材料、零件、工具和 專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)”。1.2機(jī)器人的定義3.我國科學(xué)家對機(jī)器人的定義機(jī)器人是“一種自動定位控制，可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度 的操作機(jī)，操作機(jī)被定義為具有和人手臂類似的動作功能，可在空間 抓取物體或進(jìn)行其他操作的機(jī)械裝置”。1.3機(jī)器人的發(fā)展史 1921年，捷克斯洛伐

3、克作家卡里洛奇別克創(chuàng)作名為Rossums UniersalRobots（羅薩姆萬能機(jī)器人）的劇本。Robot （漢語譯為“羅伯特”）其意 為“不知疲倦地勞動”，奇別克把機(jī)器人定義為服務(wù)于人類的家伙，是一種人造的勞動力，它是最早的工業(yè)機(jī)器人設(shè)想。.1954年美國人喬治德沃爾制造了世界上第一臺可編程的機(jī)器人（機(jī)械手）并申請專利，專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人關(guān)節(jié)，利用人手進(jìn)行動作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動作記錄和再現(xiàn),1954 年 George Devol. Programmed articulated transfer device, US patent這就是示教再現(xiàn)機(jī)器人。 1959年德沃爾與美

4、國發(fā)明家約瑟夫英格伯聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人Uni.mate，隨后成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠一Unimation公司,開創(chuàng)了機(jī) 器人發(fā)展的新紀(jì)元，由于英格伯對工業(yè)機(jī)器人研究的貢獻(xiàn)，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父” o圖Unimatc機(jī)器人1.3機(jī)器人的發(fā)展史.1968年，美國斯坦福研究所 公布研發(fā)成功第一臺智能機(jī)器人Shakey,拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。8OARO1.3機(jī)器人的發(fā)展作家卡里洛奇別 克創(chuàng)造 robot這 個詞g 美國G.C.Devol崔設(shè)計(jì)出口 J編程序的機(jī)器人牯美國通用汽車g公司投入使用G.C.Devol 專利；Griffith P.w Taylor設(shè)計(jì)第一款搬運(yùn) 機(jī)

5、器人g美國AMF生產(chǎn)g出柱坐標(biāo)* VersatranM器人怙Unimation開發(fā) 潔岀PUMA機(jī)器人才 MillactronJ開發(fā)多關(guān)節(jié)機(jī)器人N第三代機(jī)器人, 身智能機(jī)炭人80年代后， 第二代機(jī)器 人，具傳感 技術(shù)W機(jī)器人特點(diǎn)1.可編程生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性自動化。工業(yè)機(jī)器人可隨工作環(huán)境變化而進(jìn)行再編程，因此特別適用于小批量、多品種、個性化、定制化的 制造過程。目前，工業(yè)機(jī)器人已成為柔性制造系統(tǒng)的重要組成部分。g如I、卓：fvxOcrn5 S2反產(chǎn)；nos i.i ifiviii2 i.e | t| el- i. cu? VMipi 1 is crtwi i (*K S3“C H 44

6、I 心-?: Esnu.jrv.Q j X es -J *r Wci rir r cr- LI* f4 ci ie r? oi ii lii ri d it oji 1 U5!t 嚴(yán) 1* ll F VtW W 1. ” CK5 V4inire :m 1. aAM| t|“ ii Mrnj tr nc ir xm M.Cwfcr.fk _?i IM機(jī)器人特點(diǎn)機(jī)器人特點(diǎn)2.通用性盤類件大卡爪長g由卡爪除專門設(shè)計(jì)的專用工業(yè)機(jī)器人外，一般 機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好 的通用性。只需變更程序或更換工業(yè)機(jī)器 人手部末端執(zhí)行器（手爪、工具等）便可 執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。3擬人化工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)

7、上有類似人的大臂、小臂、手腕、手等部位以 及行走、旋轉(zhuǎn)等動作，并由計(jì)算機(jī)控制。對于智能化工業(yè)機(jī)器人還有很 多類似人類的“生物傳感器”如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語音功能傳感器等。RBR 型JT5（彎曲）JT6（旋轉(zhuǎn)JT4 （旋轉(zhuǎn)）傳感器1.5機(jī)器人的分類W機(jī)器人特點(diǎn)4.機(jī)電一體化智能化機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能 力、語言理解能力、圖像識別能力和推理判斷能力等人工智能相關(guān)能力。工業(yè) 機(jī)器人是機(jī)械工程、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等多學(xué)科交叉融合的技術(shù) 成果，其應(yīng)用技術(shù)更涉及包括控制技術(shù)、機(jī)器人仿真、激光加工技術(shù)、模塊化 程序

8、設(shè)計(jì)、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化及精選物流等方面的先進(jìn) 技術(shù)，技術(shù)綜合性極強(qiáng)。1.5機(jī)器人的分類按照應(yīng)用需求、發(fā)展階段分類1. 直角坐標(biāo)機(jī)器人特點(diǎn)：X,Y,Z三個方向直線運(yùn)動 ,作業(yè)范圍為長方體形狀1.5機(jī)器人的分類1.5機(jī)器人的分類2. 水平關(guān)節(jié)機(jī)器人 特點(diǎn)：三個回轉(zhuǎn)一個直線運(yùn)動,1.5機(jī)器人的分類運(yùn)動速度快，作業(yè)范圍為圓柱形狀1.5機(jī)器人的分類垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人 特點(diǎn)：六個關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)或擺動, 確定作業(yè)范圍方法較為復(fù)雜1.5機(jī)器人的分類3. 并聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人特點(diǎn)：六個關(guān)節(jié)的擺動，運(yùn)轉(zhuǎn)速 度非?？欤鳂I(yè)范圍較小1.5機(jī)器人的分類1.5機(jī)器人的分類1.5機(jī)器人的分類4. 協(xié)作機(jī)器人特點(diǎn)：

9、在傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上增加了觸覺等傳感器，遇到碰觸立即停止，可與人協(xié)同工作，不傷人1.6機(jī)器人的應(yīng)用1.搬運(yùn)用于進(jìn)行自動弧焊的工業(yè)機(jī)器人稱為弧焊機(jī)器人。一般的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)是 由機(jī)器人本體、焊接電源、焊槍、焊接周邊設(shè)備（變位機(jī)、工裝、清槍機(jī)、防 護(hù)系統(tǒng)）等部分組成。弧焊機(jī)器人主要包括MIG/MAG焊接、TIG焊接、激光 焊接、等離子焊接、火焰釬焊等應(yīng)用類型?？刂破髯坦?振蕩器機(jī)械雷電纜 祕頭ma 菠光電纜加工 光纖典型弧焊機(jī)器人應(yīng)用工作站1.6機(jī)器人的應(yīng)用2點(diǎn)焊用于點(diǎn)焊自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人稱為點(diǎn)焊機(jī)器人。點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人、點(diǎn)焊電源、點(diǎn)焊鉗、工裝夾具、安全設(shè)備及點(diǎn)焊周邊設(shè)備（修磨機(jī)、水氣單元

10、）等組成。由于點(diǎn)焊鉗負(fù)載重，點(diǎn)焊機(jī)器人一般選用大負(fù)載機(jī)器人。典型點(diǎn)焊機(jī)器人及伺服焊槍3搬運(yùn)用于將物料從一個位置運(yùn)送到另外一個位置自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人稱為搬運(yùn)機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)器人通常在機(jī)器人末端根據(jù)工件的類型安裝不同的工具來實(shí)現(xiàn) 物料的搬運(yùn)。主要由機(jī)器人、工件卡爪、安全防護(hù)系統(tǒng)、物料臺等組成一套機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)。fl90-典型搬運(yùn)機(jī)器人1.6機(jī)器人的應(yīng)用典型上下料機(jī)器人1.6機(jī)器人的應(yīng)用4.碼垛III將物料按照一定規(guī)律堆放的機(jī)器人稱為碼垛機(jī)器人?？砂凑找蟮木幗M方式 和層數(shù)，完成對料袋、膠塊、箱體等產(chǎn)品的碼垛。主要由壓平輸送機(jī)、緩?fù)］?送機(jī)、轉(zhuǎn)位輸送機(jī)、托盤倉、托盤輸送機(jī)、編組機(jī)、推袋裝置、碼垛裝置

11、、垛 盤輸送機(jī)組成。5. 機(jī)床上下料將機(jī)床（數(shù)控車床、加工中心、沖床、壓鑄機(jī)、注塑機(jī)等）需要加工的工件 送至機(jī)床加工，加工結(jié)束取出放至指定位置的機(jī)器人為機(jī)床上料機(jī)器人。主要 由機(jī)器人、機(jī)床、工件卡爪、原料倉、成品倉、物料輸送線、物料中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、 檢測裝置、安全防護(hù)設(shè)備等組成。典型上下料機(jī)器人1.6機(jī)器人的應(yīng)用6. 噴漆/涂裝III噴漆機(jī)器人主要由機(jī)械本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動的噴 漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人的腕 部釆用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動，其動作類似人的手腕，能 方便地通過輕小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。7. 材料加工機(jī)

12、器人夾持不同工具或不同工件完成材料加工的應(yīng)用，主要有切割、打磨、去毛刺、清洗、拋光、水切割等加工應(yīng)用。打磨、拋光、去毛刺機(jī)器人是在機(jī) 器人末端執(zhí)行器上裝夾產(chǎn)品或?qū)⒛ヮ^、切削工具裝置裝夾在機(jī)器人末端，通過 編程和調(diào)試實(shí)現(xiàn)打磨工序，適用于代替人工在各類復(fù)雜惡劣環(huán)境下工作切割、去毛刺機(jī)器人拋光、去毛刺機(jī)器人機(jī)器人的應(yīng)用8. 拾取及包裝機(jī)器人末端裝上吸盤、卡爪以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在流水線上拾取物料。在包裝行業(yè)，可釆用工業(yè)機(jī)器人將紙張及塑料袋進(jìn)行自動封口、捆扎。機(jī)器人的應(yīng)用9裝配在機(jī)器人末端裝上不同的工具對產(chǎn)品部件進(jìn)行組裝的為裝配機(jī)器人，如用 機(jī)器人擰螺絲、用機(jī)器人對汽車發(fā)動機(jī)部件進(jìn)行組裝。典型裝配機(jī)器人典型

13、裝配機(jī)器人典型裝配機(jī)器人1.7工業(yè)機(jī)器人編程作業(yè)安全在進(jìn)行機(jī)器人的示教作業(yè)時，某些情況下需要進(jìn)入機(jī)器人的動作范圍內(nèi)。程序員尤其要注意安全。1. 在不需要進(jìn)入機(jī)器人的動作范圍的情形下，務(wù)必在機(jī)器人的動作范圍外進(jìn)行作業(yè)。2 在進(jìn)行示教作業(yè)前，應(yīng)確認(rèn)機(jī)器人或者外圍設(shè)備沒有處在危險的狀 態(tài)且沒有異常。1.7工業(yè)機(jī)器人編程作業(yè)安全3. 在迫不得已的情況下需要進(jìn)入機(jī)器人的動作范圍內(nèi)進(jìn)行示教作業(yè)時, 應(yīng)事先確認(rèn)安全裝置（如急停按鈕、示教器的安全開關(guān)等）的位置和狀 態(tài)等。程序員應(yīng)特別注意，勿使其他人員進(jìn)入機(jī)器人的動作范圍。曹工業(yè)機(jī)器人編程作業(yè)安全4. 編程時應(yīng)盡可能在安全柵欄的外邊進(jìn)行。因不得已情形而需要在安全 柵欄內(nèi)進(jìn)行時，應(yīng)注意下列事項(xiàng)。Ill仔細(xì)察看安全柵欄內(nèi)的情況，確認(rèn)沒有危險后再進(jìn)入柵欄內(nèi)部。要做到隨時都可以