川崎工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化生產(chǎn)線-認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人

川崎工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化生產(chǎn)線

模塊一認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人知識(shí)目標(biāo)：

1.掌握工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)。能力目標(biāo)：

1.會(huì)解釋工業(yè)機(jī)器人定義；

2.會(huì)解釋工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、分類、組成、參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)原理。本次課程內(nèi)容認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人RS10N

川崎工業(yè)機(jī)器人實(shí)物圖RS10N

川崎工業(yè)機(jī)器人實(shí)物圖RB0105

川崎工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)臺(tái)RB0105

川崎工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)臺(tái)ABB機(jī)器人庫(kù)卡機(jī)器人常見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人品牌:發(fā)那科機(jī)器人安川機(jī)器人常見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人品牌:川崎機(jī)器人新松機(jī)器人常見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人品牌:一、機(jī)器人定義“機(jī)器人”一詞的由來(lái):1920年，捷克劇作家卡雷爾·卡佩克(KarelCapek)在其科幻劇本《洛桑的萬(wàn)能機(jī)器人》(Rossum’sUniversalRobots)首次使用了Robot這個(gè)名詞，Robot，源自捷克語(yǔ)“robota”，意謂“強(qiáng)迫勞動(dòng)”?，F(xiàn)在已被人們作為機(jī)器人的專用名詞。一、機(jī)器人定義工業(yè)機(jī)器人(IndustrialRobot)是工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12643－90定義：工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(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)。二、機(jī)器人發(fā)展歷程1、國(guó)外機(jī)器人發(fā)展概況1954年，美國(guó)喬治·德沃爾（Devol）最早提出工業(yè)機(jī)器人的思想，并申請(qǐng)了專利。特點(diǎn)：示教再現(xiàn)機(jī)器人1961年，美國(guó)Unimation公司（恩格爾伯格），世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人Unimate。日本在七十年代開(kāi)始將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，F(xiàn)ANUC、安川、川崎、三菱、本田等。日本在機(jī)器人的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用方面都居世界首位，被譽(yù)為機(jī)器人王國(guó)。二、機(jī)器人發(fā)展歷程1、國(guó)外機(jī)器人發(fā)展概況本田阿西莫(ASIMO)機(jī)器人二、機(jī)器人發(fā)展歷程2.目前國(guó)外主流機(jī)器人品牌瑞典ABB：種類齊全，可靠性較高，性價(jià)比較好。德國(guó)庫(kù)卡（KUKA）：高速、可靠，價(jià)格昂貴。日本FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKA（川崎）：性價(jià)比高。二、機(jī)器人發(fā)展歷程3、我國(guó)機(jī)器人發(fā)展概況（1）理論初級(jí)研究階段：1975-1985年

研究初步階段。清華、哈工大、華中科技大、華南理工、上海交大、沈陽(yáng)自動(dòng)化所等。（2）機(jī)器人試制階段：1986-1995年研發(fā)機(jī)構(gòu)---多種機(jī)器人。制造-重視工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用。機(jī)器人之父—熊有倫-機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)-1995年出版。（3）應(yīng)用階段：1987-2000年1975-1985，研究的初步階段。沈陽(yáng)自動(dòng)化所、廣州數(shù)控等二、機(jī)器人發(fā)展歷程3、我國(guó)機(jī)器人發(fā)展概況（4）初步產(chǎn)業(yè)化階段：2001-2013年

廣州數(shù)控、沈陽(yáng)新松、奇瑞裝備等--工業(yè)機(jī)器人批量生產(chǎn)（5）創(chuàng)新研究與人才培養(yǎng)：2014-今后研發(fā)：關(guān)鍵技術(shù)---創(chuàng)新、理論、自主產(chǎn)權(quán)、發(fā)展階段應(yīng)用（技術(shù)人員）：使用-維護(hù)保養(yǎng)-編程調(diào)試4、國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)現(xiàn)狀歐洲和日本占據(jù)天下。ABB、KUKA（庫(kù)卡）、FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKA（川崎）等五大家族占國(guó)內(nèi)60-80%市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)品牌正在起步，主要機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)：新松機(jī)器人廣州數(shù)控哈工大博實(shí)

蘇州匯博昆山華恒奇瑞裝備KEBA操作系統(tǒng)4、國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)現(xiàn)狀《2020年世界機(jī)器人報(bào)告》(ThenewWorldRobotics2020IndustrialRobots)顯示：截止到2019年底世界保有量：270萬(wàn)臺(tái)我國(guó)保有量：78.3萬(wàn)臺(tái)弧焊機(jī)器人激光焊機(jī)器人電阻焊機(jī)器人等離子焊接機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人切割機(jī)器人三、工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用上料機(jī)器人物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)加工機(jī)器人噴漆機(jī)器人打磨機(jī)器人自動(dòng)鉆孔機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人設(shè)備維護(hù)機(jī)器人包裝機(jī)器人清潔機(jī)器人包裝機(jī)器人堆跺機(jī)器人涂層機(jī)器人去毛刺機(jī)器人磨銷機(jī)器人高溫噴涂機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人1.平面關(guān)節(jié)機(jī)器人

2.直角坐標(biāo)系機(jī)器人

3.串聯(lián)式機(jī)器人(多關(guān)節(jié)型）

4.并聯(lián)式機(jī)器人按機(jī)器人結(jié)構(gòu)分：四、工業(yè)機(jī)器人的分類1.SCARA（平面關(guān)節(jié)機(jī)器人）

SCARA（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm：可選擇自適應(yīng)裝配機(jī)器人手臂）是一種圓柱坐標(biāo)型的特殊類型的工業(yè)機(jī)器人。只能完成平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，比一般關(guān)節(jié)式機(jī)器人快數(shù)倍。2.直角坐標(biāo)系機(jī)器人

是一種各軸沿直角坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人。特點(diǎn)：

（1）每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度相互夾角為直角；

（2）占地空間大；

（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高可靠性、高速度、高精度。數(shù)控機(jī)床多采用此結(jié)構(gòu)。

（4）技術(shù)成熟，壽命長(zhǎng)，便于操作維修。3.串聯(lián)式機(jī)器人是一種由多關(guān)節(jié)串聯(lián)而成的手臂式機(jī)械裝置。此結(jié)構(gòu)占比最大。特點(diǎn)：（1）占地空間小，工作空間大；（2）運(yùn)動(dòng)控制最復(fù)雜；對(duì)控制器和操作系統(tǒng)要求高。4.并聯(lián)式機(jī)器人由若干個(gè)封閉的運(yùn)動(dòng)鏈組成的機(jī)械裝置。特點(diǎn)：（1）運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小，慣性小，運(yùn)動(dòng)速度高；（2）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，剛性高，承載能力大（3）定位精度高。機(jī)械本體：底座、手臂、外殼等各種機(jī)械本體。伺服驅(qū)動(dòng)單元：驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式有：電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)、液壓伺服驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)。3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：機(jī)器人總控制器。傳感器系統(tǒng)：機(jī)器人伺服電機(jī)自帶—位置傳感器（內(nèi)部傳感器），還配備視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)等傳感器（外部傳感器）。5.輸入/輸出接口：為周邊系統(tǒng)提供通訊接口和人機(jī)交互接口。五、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成六、工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)1.高精度機(jī)器人減速機(jī)依賴進(jìn)口。下圖：諧波減速器。2.伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器：大多數(shù)需要進(jìn)口。3.機(jī)器人控制器：性能與國(guó)外較大差距。六、工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)1.運(yùn)動(dòng)學(xué)正解：知道機(jī)器人每根軸的旋轉(zhuǎn)角度，推算出機(jī)器人的位姿（空間姿態(tài)和位置）。以串聯(lián)式機(jī)器人為例：已知每個(gè)手臂的長(zhǎng)度、角度，則能逐個(gè)計(jì)算出每個(gè)手臂前端的空間位置，直至末端的空間位置。θ1θ2θ3θ4(X1,Y1)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)XYL1L2L3L4已知：θ1、θ2、θ3、θ4;L1、L2、L3、L4求解：(X4,Y4)七、工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理2.運(yùn)動(dòng)學(xué)反解：知道機(jī)器人的末端位置，反過(guò)來(lái)推算每根