川崎工業(yè)機(jī)器人與自動化生產(chǎn)線-認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人

川崎工業(yè)機(jī)器人與自動化生產(chǎn)線

模塊一認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人知識目標(biāo)：

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

1.會解釋工業(yè)機(jī)器人定義；

2.會解釋工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、分類、組成、參數(shù)和運動學(xué)原理。本次課程內(nèi)容認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人RS10N

川崎工業(yè)機(jī)器人實物圖RS10N

川崎工業(yè)機(jī)器人實物圖RB0105

川崎工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實訓(xùn)臺RB0105

川崎工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實訓(xùn)臺ABB機(jī)器人庫卡機(jī)器人常見工業(yè)機(jī)器人品牌:發(fā)那科機(jī)器人安川機(jī)器人常見工業(yè)機(jī)器人品牌:川崎機(jī)器人新松機(jī)器人常見工業(yè)機(jī)器人品牌:一、機(jī)器人定義“機(jī)器人”一詞的由來:1920年，捷克劇作家卡雷爾·卡佩克(KarelCapek)在其科幻劇本《洛桑的萬能機(jī)器人》(Rossum’sUniversalRobots)首次使用了Robot這個名詞，Robot，源自捷克語“robota”，意謂“強(qiáng)迫勞動”。現(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。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12643－90定義：工業(yè)機(jī)器人是一種能自動定位控制，可重復(fù)編程的，多功能的、多自由度的操作機(jī)。能搬運材料、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、國外機(jī)器人發(fā)展概況1954年，美國喬治·德沃爾（Devol）最早提出工業(yè)機(jī)器人的思想，并申請了專利。特點：示教再現(xiàn)機(jī)器人1961年，美國Unimation公司（恩格爾伯格），世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人Unimate。日本在七十年代開始將機(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，被譽為機(jī)器人王國。二、機(jī)器人發(fā)展歷程1、國外機(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.目前國外主流機(jī)器人品牌瑞典ABB：種類齊全，可靠性較高，性價比較好。德國庫卡（KUKA）：高速、可靠，價格昂貴。日本FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKA（川崎）：性價比高。二、機(jī)器人發(fā)展歷程3、我國機(jī)器人發(fā)展概況（1）理論初級研究階段：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、沈陽自動化所等。（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。沈陽自動化所、廣州數(shù)控等二、機(jī)器人發(fā)展歷程3、我國機(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、國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場現(xiàn)狀歐洲和日本占據(jù)天下。ABB、KUKA（庫卡）、FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKA（川崎）等五大家族占國內(nèi)60-80%市場。國內(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

蘇州匯博昆山華恒奇瑞裝備KEBA操作系統(tǒng)4、國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場現(xiàn)狀《2020年世界機(jī)器人報告》(ThenewWorldRobotics2020IndustrialRobots)顯示：截止到2019年底世界保有量：270萬臺我國保有量：78.3萬臺弧焊機(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)器人自動鉆孔機(jī)器人搬運機(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)的運動。特點：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)軸運動的工業(yè)機(jī)器人。特點：

（1）每個運動自由度相互夾角為直角；

（2）占地空間大；

（3）結(jié)構(gòu)簡單，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，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：（1）占地空間小，工作空間大；（2）運動控制最復(fù)雜；對控制器和操作系統(tǒng)要求高。4.并聯(lián)式機(jī)器人由若干個封閉的運動鏈組成的機(jī)械裝置。特點：（1）運動部件質(zhì)量小，慣性小，運動速度高；（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)動單元：驅(qū)動機(jī)器人運動。驅(qū)動方式有：電機(jī)伺服驅(qū)動、液壓伺服驅(qū)動、氣動伺服驅(qū)動。3.計算機(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、力覺、觸覺、接近覺等傳感器（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)動器：大多數(shù)需要進(jìn)口。3.機(jī)器人控制器：性能與國外較大差距。六、工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)1.運動學(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：已知每個手臂的長度、角度，則能逐個計算出每個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)器人的運動學(xué)原理2.運動學(xué)反解：知道機(jī)器人的末端位置，反過來推算每根