工業(yè)機器人集成應用教程 課件 任務1.1 走進工業(yè)機器人集成工作站

項目一初識工業(yè)機器人集成工作站項目一

初識工業(yè)機器人集成工作站工業(yè)機器人集成技術是一個有機整體，包含了硬件集成和軟件集成。鑒于生產(chǎn)效率高、柔性化程度高的特點，被應用于制造、物流、軍工醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)，裝配、噴涂、碼垛、焊接、涂膠、物流配送等場景。伴隨新技術的發(fā)展，未來將應用得更加廣泛，有智能化和數(shù)字化的發(fā)展趨勢與方向。該技術主要涉及電子工程、機械工程、控制工程、計算機科學和軟件工程等方面的內(nèi)容，需要操作者具有熟悉工業(yè)機器人集成設計流程和常見應用、掌握工作站安裝連接及軟硬件編程調(diào)試、細致嚴謹對待工作的能力。作為剛進入公司的學徒，您將與團隊成員共同完成了解工業(yè)機器人集成應用工作站構成和應用、提升工業(yè)機器人及外圍部件操作維保技能的任務，滿足快速熟悉工業(yè)機器人集成應用工作站的項目要求。

【項目情境】項目一

初識工業(yè)機器人集成工作站

【項目情境】項目任務目標內(nèi)容項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務一走進工業(yè)機器人集成工作站知識目標：1.了解工業(yè)機器人集成典型應用案例；2.掌握工業(yè)機器人集成系統(tǒng)構成；3.理解工業(yè)機器人集成系統(tǒng)技術方案的確定過程。技能目標：1.能列舉工業(yè)機器人集成應用的典型案例；2.能概述工業(yè)機器人集成系統(tǒng)的主要構成；3.能概述工業(yè)機器人集成系統(tǒng)方案確定所需的考慮的因素。素養(yǎng)目標：1.培養(yǎng)職業(yè)崗位意識；2.提升準確嚴謹?shù)谋磉_能力。任務二清點工作站元件知識目標：1.了解工業(yè)機器人集成應用工作站的主要參數(shù)；2.列舉工作站的典型應用單元；3.認識工作站的主要部件。技能目標：1.能敘述工業(yè)機器人集成應用常見應用；2.能敘述工業(yè)機器人集成系統(tǒng)的主要構成。素養(yǎng)目標：1.提升信息獲取和資料記錄能力；2.養(yǎng)成嚴謹、細致的工作程度。項目一

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【項目情境】項目任務目標內(nèi)容項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務三識讀工作站技術文件知識目標：1.能列舉工作站常見的技術文件；2.掌握技術文件的識讀方法。技能目標：1.能識讀方案說明書的主要內(nèi)容；2.能根據(jù)裝配圖準確找到相應的機械部件；3.根據(jù)氣動原理圖，找出工作站相應的氣動回路；4.根據(jù)電氣原理圖，找出工作站相應的電氣回路。素養(yǎng)目標:培養(yǎng)觀察力和全局協(xié)調(diào)能力。任務四維保工業(yè)站機器人本體知識目標：1.熟悉工業(yè)機器人安全操作須知；2.掌握機器人本體和控制柜的連接方法；3.列舉常見的工業(yè)機器人常規(guī)維護保養(yǎng)項目；4.口述8S管理的具體要求。技能目標：1.能根據(jù)安全操作規(guī)程，對工作站的物理環(huán)境進行安全檢查；2.正確進行機器人的開關機與急停測試；3.會操作工業(yè)機器人完成試運行調(diào)試和零點校準；4.能按要求對工位進行8S整理。素養(yǎng)目標:1.養(yǎng)成自覺遵守安全守則，安全操作設備的規(guī)則意識；2.養(yǎng)成自覺遵循8S管理要求的工作態(tài)度。項目一

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【項目情境】項目任務目標內(nèi)容項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務五維保工作站外圍設備元件知識目標:1.列舉工作站中需維護保養(yǎng)的常用外圍設備元件；2.概述工作站各個外圍設備元件日常維護保養(yǎng)的項目及要求；3.掌握工作站外圍設備元件的維護方法。技能目標:1.能對工作站外圍設備元件進行常規(guī)維護保養(yǎng)；2.能使用位指令對PLC設備進行簡單的程序維護工作；3.能根據(jù)任務需求設置G120變頻器參數(shù)進行電機運動速度的調(diào)試。素養(yǎng)目標:通過對工作站外圍設備元件的點檢維護，養(yǎng)成自覺維護設備的意識，提高設備使用的能力。某工業(yè)機器人集成公司，主要從事工業(yè)機器人集成應用設計項目。作為學徒，你需要熟悉工業(yè)機器人的常見集成應用場景，能為客戶介紹工業(yè)機器人集成系統(tǒng)的組成和項目開發(fā)實施流程，通過任務的實施掌握了解工業(yè)機器人集成應用系統(tǒng)常見應用和開發(fā)流程的技能點，培養(yǎng)準確嚴謹?shù)谋磉_能力。

【任務描述】項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站

【任務目標】知識目標1.了解工業(yè)機器人集成典型應用案例；2.掌握工業(yè)機器人集成系統(tǒng)構成；3.理解工業(yè)機器人集成系統(tǒng)技術方案的確定過程。技能目標1.能列舉工業(yè)機器人集成應用的典型案例；2.能概述工業(yè)機器人集成系統(tǒng)的主要構成；3.能概述工業(yè)機器人集成系統(tǒng)方案確定所需的考慮的因素。素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)職業(yè)崗位意識；2.提升準確嚴謹?shù)谋磉_能力。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】一、典型工業(yè)機器人應用案例工業(yè)機器人是一種能夠代替人類完成重復性、繁瑣或危險工作的自動化設備，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和制造領域。它們能夠高效、精確地完成任務，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時還能減少人力資源的使用以及避免工人在危險環(huán)境中承受風險。下面將介紹工業(yè)機器人的典型應用場景。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】1.工業(yè)機器人涂膠應用系統(tǒng)

工業(yè)機器人涂膠是利用工業(yè)機器人配合涂膠設備進行操作的一種應用。把人從有害的涂膠環(huán)境解放出來，通過工業(yè)機器人的精準運動控制，使涂膠設備在精準的位置進行涂膠，提高涂膠精度。主要應用于：汽車零部件涂膠、電子設備及電器產(chǎn)品涂膠、包裝制品涂膠。圖1-1-1汽車車窗涂膠項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】2.工業(yè)機器人搬運應用系統(tǒng)工業(yè)機器人搬運系統(tǒng)是以工業(yè)機器人為核心部件開展自動化搬運作業(yè)的自動化操作系統(tǒng)，被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛、集裝箱等的自動搬運領域。用于搬運作業(yè)的機器人稱為搬運機器人。搬運機器人能通過安裝不同的末端執(zhí)行器，來完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站圖1-1-2輪胎搬運應用場景任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】3.工業(yè)機器人碼垛應用系統(tǒng)工業(yè)機器人碼垛應用系統(tǒng)能夠在高風險、有害、超低溫、高燒等極端環(huán)境中代替人類工作，完成各種艱巨、簡單和重復的勞動，從而提升企業(yè)生產(chǎn)率并確保產(chǎn)品品質(zhì)，如圖1-1-3所示為輪胎碼垛的應用場景。碼垛應用系統(tǒng)擁有應用領域大、占地面積室內(nèi)空間小、協(xié)調(diào)能力高、低成本及其維護保養(yǎng)便捷等多項優(yōu)點，在提高生產(chǎn)效率、降低成本、節(jié)約空間等方面有巨大的潛力和優(yōu)勢。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站圖1-1-3企業(yè)輪胎碼垛應用場景任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】4.工業(yè)機器人視覺分揀應用系統(tǒng)機器視覺系統(tǒng)是工業(yè)機器人的核心技術，通過機器視覺系統(tǒng)對圖像進行處理，通過機器視覺技術，可以提高生產(chǎn)精度，并實現(xiàn)目標對象的搬運和處理?；跈C器視覺的工業(yè)機器人分揀系統(tǒng)是一種具有廣泛應用前景的智能控制系統(tǒng)。借助高效、準確、自動化的分揀過程，它能提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低人力成本，同時保障產(chǎn)品質(zhì)量和準確性。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站圖1-1-4壓縮機視覺拆垛任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】二、工業(yè)機器人集成系統(tǒng)構成1.工業(yè)機器人在工業(yè)機器人系統(tǒng)集成中，機器人本體是系統(tǒng)集成的中心。工業(yè)機器人是是目前在技術上發(fā)展最成熟，應用最多的一類機器人。國際標準化組織(ISO)對工業(yè)機器人的定義為：“是一種能自動控制、可重復編程，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)”。目前，國際上大多采用ISO的定義。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】1.工業(yè)機器人在實際應用上，多數(shù)選擇按自由度數(shù)量來對工業(yè)機器人進行分類，自由度數(shù)最能反映機器人的工作能力。自由度是表示機器人動作靈活的尺度，一般以軸的直線移動、擺動或旋轉動作的數(shù)目來表示。按軸數(shù)，機器人可分為四軸、六軸等機器人。圖1-1-5四軸機器人圖1-1-7六軸串聯(lián)機器人圖1-1-6

六軸并聯(lián)機器人項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】2.外圍設備工業(yè)機器人外圍設備是指可以附加到機器人系統(tǒng)中用來加強機器人功能的設備，包括末端執(zhí)行器、PLC、觸摸屏、傳感器、變頻器、視覺檢測系統(tǒng)等外圍設備。（1）末端執(zhí)行器工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器也叫做機器人工具或手爪，它是裝在工業(yè)機器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件，通俗的理解就是工業(yè)機器人的專用“手”。工業(yè)機器人作為標準化的工業(yè)產(chǎn)品，在面對不同的工作任務時可以配備不同的末端執(zhí)行器，如海綿吸盤類工具、弧焊工具、激光切割工具、噴涂工具、打磨工具、視覺分揀識別工具等。這些工具往往是非標準的，但技術是相通的，有時還需要將這些工具融合到一起，作為一個高級工具來解決具體問題。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】（1）末端執(zhí)行器例如，在搬運行業(yè)中，工業(yè)機器人的工具通常是抓手或夾爪，如圖1-1-8所示的碼垛機器人與碼垛夾爪，此類工具針對碼垛機器人的工作需求而設計，以方便機器人模擬人手夾持或搬運物品。而針對某些特殊物品的搬運，還可以設計專用的機器人工具，如圖1-1-9所示的吸盤式工具。圖1-1-8碼垛機器人和碼垛手爪圖1-1-9工業(yè)機器人的吸盤式工具項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】（2）PLC可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）簡稱PLC?？删幊踢壿嬁刂破魇欠N專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】（3）觸摸屏觸摸屏(touchscreen)又稱為"觸控屏"、"觸控面板"，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預先編程的程式驅(qū)動各種連結裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。觸摸屏是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】（4）傳感器

傳感器是一種檢測裝置，能夠感受外界信息，如光、電、磁、壓力、位移、溫度等，并將其轉換成為電信號。傳感器的分類很多，在原理和結構上也有很大的差別，一般情況下，可以根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器。本項目需要用到傳感器檢測料倉位置是否有料、送料平臺的方形物料是否推出到位，因此需要用到位置檢測傳感器。常見的位置傳感器有磁性開關、電感式傳感器、電容式傳感器、光電傳感器和光纖傳感器等。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】（5）變頻器變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓。變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】（6）視覺分揀系統(tǒng)

隨著工業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機器人的工業(yè)市場也在逐漸擴大，越來越多的企業(yè)生產(chǎn)離不開工業(yè)機器人，然而機器視覺系統(tǒng)也隨著工業(yè)機器人的擴大而擴大，工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)可以像人眼一樣，幫助工業(yè)機器人進行測量和判斷。工業(yè)機器人的視覺系統(tǒng)可以通過拍攝的圖像轉換成數(shù)字信號，然后分析控制工業(yè)機器人的工作。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】三、工業(yè)機器人集成系統(tǒng)技術方案的確定

根據(jù)工業(yè)機器人應用及其系統(tǒng)集成定義，結合文獻、資料及案例的分析研究后，可以將確定機器人系統(tǒng)集成技術方案的步驟與方法總結如下。1.工業(yè)機器人工作任務的解讀工業(yè)機器人的工作任務是整個系統(tǒng)集成設計的核心要求，所有的設計都圍繞工作任務來完成。它決定了工業(yè)機器人本體的選型、工藝輔助軟件的選用、末端執(zhí)行器的選用或設計、外部設備的配合以及外部控制系統(tǒng)的設計，故必須準確、清晰地解讀分析工業(yè)機器人的工作任務，才能使系統(tǒng)集成設計達到預期的效果。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】2.工業(yè)機器人的合理選型由于不同品牌工業(yè)機器人的技術特點、擅長領域各不相同，故選型時可先根據(jù)工作任務的工藝要求，初選工業(yè)機器人的品牌；再根據(jù)工作任務、操作對象以及工作環(huán)境等因素決定所需工業(yè)機器人的負載、最大運動范圍、防護等級等性能指標，確定工業(yè)機器人的具體型號。在滿足工作任務要求的前提下，盡量選用控制系統(tǒng)更先進、I/O接口更多、有配套工藝軟件的工業(yè)機器人品牌和型號，以便于使系統(tǒng)具有一定的冗余性和擴充性。同時，成本也是選型時必須考慮的問題。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】3.末端執(zhí)行器的合理選用或設計末端執(zhí)行器是工業(yè)機器人進行工藝加工操作的執(zhí)行元件。末端執(zhí)行器（手爪）要根據(jù)機器人作業(yè)的要求來選擇，不同末端執(zhí)行器的應用場合不同。手爪的設計和選用最主要的原則是要滿足功能上的要求，可從以下幾個因素考慮：

（1）被抓握對象的特點，如幾何形狀、機械特性等。（2）工作特點，如物料傳送裝置與機器人配合工作時對手爪爪鉗之間的距離、必需的夾緊力以及其他不確定因素。（3）手爪和機器人匹配程度：一是手爪自重應與機器人承載能力匹配；二是接口要匹配。（4）作業(yè)環(huán)境條件，如高溫、水、油等環(huán)境會影響手爪工作，一個末端執(zhí)行器要在工作環(huán)境中能正常工作。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】4.工藝輔助軟件的選擇和使用當工業(yè)機器人應用系統(tǒng)涉及復雜工藝操作時，輔助技術人員用工藝輔助軟件進行機器人工作路徑規(guī)劃、工藝參數(shù)管理和點位示教等操作，一般會與三維建模軟件同時使用。功能強大的工藝輔助軟件還可以進行如生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、工藝編制、生產(chǎn)資源管理和工具選擇等操作，甚至可以直接輸出工業(yè)機器人運動程序。5.外部設備的合理選擇機器人本體是系統(tǒng)中動作的執(zhí)行者，在執(zhí)行動作時，需要其他的自動化設備提供輔助功能。例如，氣動元件實現(xiàn)機器人末端執(zhí)行機構的開合動作；傳送帶將物料傳送到相應的工位；視覺系統(tǒng)和顏色傳感器分別識別工件的形狀和顏色。應根據(jù)工作任務合理選擇所需的外部設備。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】6.外部控制系統(tǒng)的設計和選型一般選用PLC作為外圍控制系統(tǒng)的核心控制器件，但是在某些特殊的加工工藝中，例如在工藝過程連續(xù)、對時間要求非常精確的情況下，必須選用其他控制器件，如嵌入式系統(tǒng)等。同時，外部控制系統(tǒng)還需要有保護設備和人身安全的器件，如防碰撞傳感器等、安全光幕等。7.系統(tǒng)的電路與通信配置選定所有硬件之后，還需給系統(tǒng)安裝電路，為系統(tǒng)供電并控制元器件動作，以及選用合適的通信方式實現(xiàn)元器件之間的數(shù)據(jù)傳輸。硬件之間的數(shù)據(jù)傳送是通過通信完成的，大規(guī)模系統(tǒng)集成的通信一般都需要現(xiàn)場總線的通信協(xié)議，如Profibus、Modbus、Profinet、CANopen、DeviceNet等，而小型單臺工作站的數(shù)據(jù)通信除了可以使用以上幾種通信方式外，還可以使用其他多種通信方式，如西門子的PPI、MPI，以及Ethernet等協(xié)議。在工業(yè)機器人以及各外部控制設備之間采用工業(yè)現(xiàn)場總線的通信方式，可以減少安裝施工工作量與周期，提高系統(tǒng)可靠性，降低后期維護維修成本。項目一初識工業(yè)機器人集成工作站任務1.1走進工業(yè)機器人集成工作站01

【任務準備】8.系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

在系統(tǒng)的安裝階段，需嚴格遵守施工規(guī)范，保證施工質(zhì)量。調(diào)試時應盡量考慮各種使用情況，盡可能提早發(fā)現(xiàn)問題并反饋。不論是安裝