《工業(yè)機(jī)器人編程與操作（FANUC）》課件 項(xiàng)目1 工業(yè)機(jī)器人的基本認(rèn)知

項(xiàng)目1工業(yè)機(jī)器人的基本認(rèn)知任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知任務(wù)1.2工業(yè)機(jī)器人的安全使用【項(xiàng)目導(dǎo)入】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類的體力勞動(dòng)已逐漸被各種機(jī)械所取代。本項(xiàng)目以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)為項(xiàng)目操作對(duì)象認(rèn)識(shí)FANUC工業(yè)機(jī)器人本體、控制器、示教器等構(gòu)成，通過(guò)查找認(rèn)識(shí)FANUC工業(yè)機(jī)器人的部件及簡(jiǎn)單的操作，在學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的定義、分類和發(fā)展等知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，掌握機(jī)器人開機(jī)、關(guān)機(jī)、示教器基本操作及安全注意事項(xiàng)，為機(jī)器人的編程與操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！救蝿?wù)提出】

工業(yè)機(jī)器人是一種智能化機(jī)電設(shè)備，用于替代人工完成一些具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中電焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配，以及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)，是一種可以仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程并能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化生產(chǎn)設(shè)備。任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知本次任務(wù)要求如下：1、掌握工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成及連接；2、識(shí)別工業(yè)機(jī)器人型號(hào)，認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)；3、識(shí)別控制柜型號(hào)，認(rèn)識(shí)控制柜操作面板；4、初步掌握示教器的外觀組成。任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知一、工業(yè)機(jī)器人的定義與分類1、機(jī)器人的幾種定義美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（RIA）：機(jī)器人是一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過(guò)可編程的動(dòng)作來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)的具有編程能力的多功能機(jī)械手。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）：機(jī)器人是一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置。日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）：工業(yè)機(jī)器人是一種能夠執(zhí)行與人體上肢（手和臂）類似動(dòng)作的多功能機(jī)器；智能機(jī)器人事宜總具有感覺(jué)和識(shí)別能力，并能控制自身行為的機(jī)器。【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知一、工業(yè)機(jī)器人的定義與分類1、機(jī)器人的幾種定義英國(guó)《牛津簡(jiǎn)明英語(yǔ)詞典》：機(jī)器人是貌似人的自動(dòng)機(jī)，是具有智力且順從于人但不具有人格的機(jī)器。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）：機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能夠完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。ISO8373-2012：機(jī)器人具備自動(dòng)控制及可再編程、多用途功能，機(jī)器人操作機(jī)具有3個(gè)或3個(gè)以上的可編程軸，在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中，機(jī)器人的底座可固定也可以移動(dòng)。我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義：機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知一、工業(yè)機(jī)器人的定義與分類1、機(jī)器人的幾種定義

從對(duì)工業(yè)機(jī)器人不同的定義可以看出，工業(yè)機(jī)器人具備可編程、擬人化、通用性、交叉性等幾個(gè)顯著特點(diǎn)，隨著機(jī)器人的升級(jí)和機(jī)器人智能的發(fā)展，機(jī)器人的定義與工業(yè)機(jī)器人的定義將會(huì)被進(jìn)一步修改，進(jìn)一步明確和統(tǒng)一?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知2、工業(yè)機(jī)器人的分類（1）串聯(lián)機(jī)器人

串聯(lián)機(jī)器人是一個(gè)開放的運(yùn)動(dòng)鏈（OpenLoopKinematicChain），其所有的運(yùn)動(dòng)桿件沒(méi)有形成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)鏈，當(dāng)各連桿組成一開式機(jī)構(gòu)鏈時(shí)，所獲得的機(jī)器人結(jié)構(gòu)稱為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖1-1所示的FANUCLRMate200iD型工業(yè)機(jī)器人就是典型的串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人，它包括以底座到末端執(zhí)行器的一系列連桿和關(guān)節(jié)。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人大多采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)。按照運(yùn)動(dòng)副的不同，串聯(lián)機(jī)器人分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、柱坐標(biāo)機(jī)器人、球坐標(biāo)機(jī)器人和關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人等。【知識(shí)點(diǎn)撥】圖1-1串聯(lián)機(jī)器人任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知2、工業(yè)機(jī)器人的分類（1）串聯(lián)機(jī)器人

①直角坐標(biāo)機(jī)器人。直角坐標(biāo)機(jī)器人是一種最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，是指在工業(yè)應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、在空間上具有相互垂直關(guān)系的三個(gè)獨(dú)立自由度的多用途機(jī)器人，如圖1-2所示。②圓柱坐標(biāo)機(jī)器人。圓柱坐標(biāo)機(jī)器人是指能夠形成圓柱坐標(biāo)系的機(jī)器人呢，其水平臂或桿架安裝在一個(gè)垂直柱上，垂直柱安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)基座上，主要由一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)座形成的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和垂直、水平移動(dòng)的兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)構(gòu)成，如圖1-3所示。【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知2、工業(yè)機(jī)器人的分類（1）串聯(lián)機(jī)器人

③球坐標(biāo)機(jī)器人。球坐標(biāo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所形成的軌跡表面是半球面，一般由兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)構(gòu)成，如圖1-4所示。④關(guān)節(jié)機(jī)器人。關(guān)節(jié)機(jī)器人也稱為關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)器人。關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人一般由多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)串聯(lián)若干連桿組成，如圖1-5所示?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知2、工業(yè)機(jī)器人的分類

（2）并聯(lián)機(jī)器人

并聯(lián)機(jī)器人事一種由固定機(jī)座和具有若干自由度的末端執(zhí)行器、以不少于兩條獨(dú)立運(yùn)動(dòng)鏈連接形成的新型機(jī)器人。如圖1-6所示。與串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有以下特點(diǎn)。①不易有動(dòng)態(tài)誤差，無(wú)累積誤差，精度較高。②運(yùn)動(dòng)慣性小。③結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定，輸出軸承受大部分的軸向應(yīng)力，機(jī)器剛性高，承載能力大。④采用熱對(duì)稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熱變形量較小。⑤在位置求解上，串聯(lián)機(jī)器人正解困難，反解容易。⑥工作空間較小。⑦驅(qū)動(dòng)裝置可固定在平臺(tái)上或接近平臺(tái)的位置，運(yùn)動(dòng)部分重量輕，速度快，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。⑧不分串聯(lián)機(jī)器人采用完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有較好的各向同性?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知二、工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要由工業(yè)機(jī)器人本體、控制柜、示教盒和連接電纜組成，其中連接電纜主要有電源電纜、示教器電纜、控制電纜和編碼器電纜等，如圖1-9所示。【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知二、工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.工業(yè)機(jī)器人本體工業(yè)機(jī)器人本體是工業(yè)機(jī)器人的支撐基礎(chǔ)，也是工業(yè)機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人本體主要由傳動(dòng)部件、機(jī)身、臂部、腕部和手部五部分組成，如圖1-10所示。機(jī)器人本體的電池位于機(jī)器人基座上，當(dāng)本體電池電量低時(shí)，示教器上將出現(xiàn)SRVO-065報(bào)警，此時(shí)需要開機(jī)更換電池。【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知二、工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.工業(yè)機(jī)器人本體①傳動(dòng)部件：包括各種驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速器、齒輪、軸承、傳動(dòng)帶等部件。②機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)：機(jī)身又稱為機(jī)座，是整個(gè)共軛機(jī)器人的支撐部分，具有一定的剛度和穩(wěn)定性。機(jī)座有固定式和移動(dòng)式兩類，若機(jī)座不具備行走功能，則構(gòu)成固定式機(jī)器人；若機(jī)座具備移動(dòng)機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成移動(dòng)式機(jī)器人。③臂部：臂部一般由大臂、小臂（或多臂）所組成，用來(lái)支撐腕部和手部，實(shí)現(xiàn)較大的運(yùn)動(dòng)范圍。

④腕部：腕部位于工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器和臂部之間，腕部主要幫助手部呈現(xiàn)期望的姿態(tài)，擴(kuò)大臂部運(yùn)動(dòng)范圍。

⑤手部：手部又稱為末端執(zhí)行器，是工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的工具，一般安裝于工業(yè)機(jī)器人末端法蘭。【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知二、工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.工業(yè)機(jī)器人控制柜控制柜是工業(yè)機(jī)器人的指揮中樞，通過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各個(gè)關(guān)節(jié)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作。工業(yè)機(jī)器人控制柜提供用于運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電源，內(nèi)嵌有應(yīng)用軟件，可對(duì)示教器、才做面板和外圍設(shè)備進(jìn)行控制。工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)一般由控制計(jì)算機(jī)和伺服控制器組成，如圖1-13所示?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知二、工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.工業(yè)機(jī)器人控制柜

控制柜作為工業(yè)機(jī)器人的“大腦”，它通過(guò)各種控制電路和控制軟件的結(jié)合來(lái)操縱機(jī)器人，并協(xié)調(diào)機(jī)器人與生產(chǎn)系統(tǒng)中其他設(shè)備的關(guān)系，圖1-14所示為FANUCRobotR-30iBMate控制系統(tǒng)的電氣單元。在控制柜的內(nèi)部，主板上安裝著處理器、外圍線路、存儲(chǔ)卡、操作面板控制線路，還進(jìn)行伺服系統(tǒng)的位置控制，當(dāng)主板電池低電量時(shí)，示教器上將出現(xiàn)SYST-035報(bào)警，同時(shí)UO[9]信號(hào)為ON，此時(shí)先進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份，采購(gòu)到新的電池后，關(guān)機(jī)換電池；6軸伺服放大器用于控制和驅(qū)動(dòng)各軸電機(jī)?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知二、工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.示教器示教器（TP）是工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心部件，是一個(gè)用來(lái)注冊(cè)和存儲(chǔ)機(jī)械運(yùn)動(dòng)或處理記憶的設(shè)備，該設(shè)備是由電子系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的。工業(yè)機(jī)器人示教器是一種手持式操作裝置，用于執(zhí)行與操作工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)有關(guān)的許多任務(wù)，如編寫程序、運(yùn)行程序、修改程序、手動(dòng)操作、參數(shù)配置、監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人狀態(tài)等?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知二、工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.連接電纜工業(yè)機(jī)器人使用的連接電纜主要有電源電纜、示教器電纜、控制電纜和編碼器電纜，如圖1-9所示。其中電源電纜用于給工業(yè)機(jī)器人控制柜提供電源；示教器電纜用于連接示教器和控制柜；控制電纜和編碼器電纜用于連接工業(yè)機(jī)器人本體和控制柜?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知三、工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)和編程方式1.工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)

目前，工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)有自由度、分辨率、定位精度、工作范圍、運(yùn)動(dòng)速度和承載能力等。①自由度自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括末端執(zhí)行器的開合自由度，是表示機(jī)器人動(dòng)作靈活程度的參數(shù)?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知

【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知1.工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)④運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度影響機(jī)器人的工作效率和運(yùn)動(dòng)周期，它與機(jī)器人所提取的重量和位置精度均有密切的關(guān)系。就目前的技術(shù)而言，通用機(jī)器人的最大直線速度大多在1000mm/s以下，最大回轉(zhuǎn)速度一般不超過(guò)120°/s。⑤承載能力承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿（位置、姿態(tài)）上所能承受的最大質(zhì)量。根據(jù)承載能力的不同，工業(yè)機(jī)器人大致分為：a.微型機(jī)器人：承載能力為1N以下。b.小型機(jī)器人：承載能力不超過(guò)105N。c.中型機(jī)器人：承載能力為105~106N。d.大型機(jī)器人：承載能力為106~107N。e.重型機(jī)器人：承載能力為107N以上?！局R(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知2.工業(yè)機(jī)器人的編程方式

①現(xiàn)場(chǎng)編程現(xiàn)場(chǎng)編程通常是由操作人員通過(guò)示教器控制機(jī)械手工具末端到達(dá)指定的位置和姿態(tài)，記錄機(jī)器人位姿數(shù)據(jù)并編寫機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令，完成機(jī)器人在正常加工中的軌跡規(guī)劃、位姿等關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)信息的采集、記錄，如圖1-17所示。②離線編程離線編程實(shí)在不使用真實(shí)機(jī)器人的情況下，在PC上安裝FANUC機(jī)器人的編程軟件（ROBOGUIDE），可以實(shí)現(xiàn)離線編程，如圖1-18所示。③自主編程隨著技術(shù)的發(fā)展，各種跟蹤測(cè)量傳感技術(shù)日益成熟，人們開始研究跟蹤焊縫的測(cè)量信息反饋，由計(jì)算機(jī)控制焊接機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃的自主編程技術(shù)。【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知

【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)操作考核工單

任務(wù)實(shí)施請(qǐng)大家按照步驟，完成對(duì)應(yīng)的操作任務(wù)?！静僮鞑襟E】任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知全力以赴創(chuàng)造更美好的世界！項(xiàng)目1工業(yè)機(jī)器人的基本認(rèn)知任務(wù)1.1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知任務(wù)1.2工業(yè)機(jī)器人的安全使用【項(xiàng)目導(dǎo)入】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類的體力勞動(dòng)已逐漸被各種機(jī)械所取代。本項(xiàng)目以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)為項(xiàng)目操作對(duì)象認(rèn)識(shí)FANUC工業(yè)機(jī)器人本體、控制器、示教器等構(gòu)成，通過(guò)查找認(rèn)識(shí)FANUC工業(yè)機(jī)器人的部件及簡(jiǎn)單的操作，在學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的定義、分類和發(fā)展等知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，掌握機(jī)器人開機(jī)、關(guān)機(jī)、示教器基本操作及安全注意事項(xiàng)，為機(jī)器人的編程與操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。【任務(wù)提出】安全是人類從事生產(chǎn)活動(dòng)的第一要?jiǎng)?wù)，操作工業(yè)機(jī)器人之前需要嚴(yán)格掌握其安全操作規(guī)程，必須使用安全設(shè)備，必須遵循安全條款，從而保證人身安全和作業(yè)安全。工業(yè)機(jī)器人從業(yè)人員在開始操作工業(yè)機(jī)器人之前，必須了解機(jī)器人所處的環(huán)境要求，操作的安全規(guī)程，并且能夠快速地使用安全設(shè)備，為工業(yè)機(jī)器人基本操作做好準(zhǔn)備工作。任務(wù)1.2工業(yè)機(jī)器人的安全使用本次任務(wù)要求如下：檢查機(jī)器人所處工作環(huán)境是否安全；認(rèn)識(shí)并正確佩戴安全護(hù)具；正確進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的開機(jī)；模擬緊急情況下按下急停按鈕，并進(jìn)行緊急停止報(bào)警解除；正確進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的關(guān)機(jī)。任務(wù)1.2工業(yè)機(jī)器人的安全使用一、工業(yè)機(jī)器人安全使用的環(huán)境FANUC機(jī)器人所有者、操作者必須對(duì)自己的安全負(fù)責(zé)，在使用時(shí)必須使用安全設(shè)備，必須遵守安全條款。不管應(yīng)用于何種領(lǐng)域，機(jī)器人在使用中都應(yīng)當(dāng)避免以下情況。處于有燃燒可能的環(huán)境；處于有爆炸可能的環(huán)境；處于無(wú)線電干擾的環(huán)境；處于水中或其他液體中；以運(yùn)動(dòng)人或動(dòng)物為目的；工作人員攀爬在機(jī)器人上面或懸垂于機(jī)器人之下；其他與FANUC推薦的安裝和使用環(huán)境不一致的情況。【知識(shí)點(diǎn)撥】任務(wù)1.2工業(yè)機(jī)器人的安全使用二、工業(yè)機(jī)器人的安全設(shè)備及安全操作規(guī)程1.機(jī)器人系統(tǒng)的安全設(shè)