用微課學(xué)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù) 課件全套 學(xué)習(xí)情境1-6 安全與防護(hù)、初識工業(yè)機(jī)器人- 維護(hù)與保養(yǎng)

高等職業(yè)教育精品工程系列教材安全與防護(hù)學(xué)習(xí)情境1用微課學(xué)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)控制柜安全與系統(tǒng)防護(hù)任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人和其他設(shè)備有很大的不同，主要在于工業(yè)機(jī)器人能以很快的速度移動很遠(yuǎn)的距離。因此，工業(yè)機(jī)器人的安全與防護(hù)更加重要。工業(yè)機(jī)器人程序的設(shè)計者，或系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試者、安裝者及操作者，應(yīng)熟悉工業(yè)機(jī)器人的編程方式和系統(tǒng)應(yīng)用安裝。同時必須熟知各項安全條款，并嚴(yán)格遵守安全規(guī)定，規(guī)范操作，對自己及他人的安全負(fù)責(zé)?？刂乒癜踩嬖诠I(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)電部件上作業(yè)前必須將主開關(guān)關(guān)閉并采取措施以防重新接通電源，之后必須確定其無電壓。警告在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)電部件上作業(yè)前不允許只觸發(fā)緊急停止、安全停止或關(guān)斷驅(qū)動裝置。警告因為在這種情況下新一代的驅(qū)動系統(tǒng)并不會關(guān)斷工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的電源，有些部件仍帶電，會因此造成嚴(yán)重身體傷害甚至死亡。控制柜安全在操作工業(yè)機(jī)器人時應(yīng)采取的安全措施如下。(1)必須將工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)關(guān)機(jī)，并且采取合適措施(如用掛鎖鎖住)防止未經(jīng)許可的重啟。小心如果要在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)停止運行后立即進(jìn)行拆卸，則必須考慮到散熱器表面溫度可能會導(dǎo)致燙傷。因此，要戴防護(hù)手套。控制柜安全在操作工業(yè)機(jī)器人時應(yīng)采取的安全措施如下。(2)必須切斷電源線的電壓。警告即使在主開關(guān)關(guān)閉的情況下，白色導(dǎo)線也帶有電源電壓，在接觸該導(dǎo)線時此電源電壓可造成致命傷害?？刂乒癜踩?3)等待5min,直至中間回路完全放電。(4)如果必須在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)啟動狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)，則只允許在手動慢速測試運行方式下進(jìn)行。(5)在設(shè)備上懸掛標(biāo)牌用以表示正在進(jìn)行的作業(yè)。在暫?；蚪K止作業(yè)時也應(yīng)將此標(biāo)牌留在原位。(6)緊急停止裝置必須處于激活狀態(tài)。若因保養(yǎng)或維修作業(yè)需要將安全功能或防護(hù)裝置暫時關(guān)閉，在此之后必須立即重啟。(7)在拆卸片狀零件時須穿戴勞保手套，以防銳邊刮傷。(8)在進(jìn)行清潔保養(yǎng)時必須按照操作步驟完成。系統(tǒng)防護(hù)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)必須始終裝備相應(yīng)的安全設(shè)備。例如，隔離性防護(hù)裝置(如防護(hù)柵、防護(hù)門)、緊急停止按鈕、失知制動裝置、軸范圍限制裝置等。圖1-1所示為操作間。系統(tǒng)防護(hù)危險在安全防護(hù)裝置功能不完善的情況下，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可能會導(dǎo)致人員受傷或財產(chǎn)損失。在安全防護(hù)裝置被拆下或關(guān)閉的情況下，不允許運行工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。1.緊急停止裝置工業(yè)機(jī)器人的緊急停止裝置是位于控制面板上的緊急停止按鈕。在出現(xiàn)危險情況或緊急情況時必須按下此按鈕。按下緊急停止按鈕后，機(jī)械手及附加軸(選配)以安全停止1的方式停機(jī)。若欲繼續(xù)運行，則必須旋轉(zhuǎn)緊急停止按鈕以將其復(fù)位，并且對接著出現(xiàn)的信息提示進(jìn)行確認(rèn)。系統(tǒng)防護(hù)2.外部緊急停止裝置在每個可能引發(fā)工業(yè)機(jī)器人運動或其他可能帶來危險的工位上，都必須有緊急停止裝置可供使用。至少要安裝一個外部緊急停止裝置，以確保即使在控制面板已被拔出的情況下也有緊急停止裝置可供使用。注意外部緊急停止裝置通過客戶接口連接。外部緊急停止裝置不包括在工業(yè)機(jī)器人的供貨范圍中。系統(tǒng)防護(hù)3.操作人員防護(hù)裝置操作人員防護(hù)裝置信號用于鎖閉隔離性防護(hù)裝置，如防護(hù)門。如果沒有此信號，就無法使用自動運行方式。如果在自動運行期間出現(xiàn)信號缺失的情況,則機(jī)械手將以安全停止1的方式停機(jī)。在手動慢速測試運行方式和手動快速測試運行方式下，操作人員防護(hù)裝置不啟用。警告在出現(xiàn)信號缺失后，只有操作人員防護(hù)裝置已重新關(guān)閉且關(guān)閉過程得到了確認(rèn)，才可以繼續(xù)進(jìn)行自動運行。該確認(rèn)可以避免當(dāng)危險區(qū)域中有人員停留時因疏忽(如防護(hù)門意外閉合)而繼續(xù)進(jìn)行自動運行。確認(rèn)必須被設(shè)置為可事先對危險區(qū)域進(jìn)行實際檢查的形式，其他形式的確認(rèn)是不被允許的。系統(tǒng)防護(hù)安全停止安全停止可通過客戶接口上的輸入端觸發(fā)。當(dāng)外部信號為FALSE時，一直保持該狀態(tài)。當(dāng)外部信號為TRUE時，機(jī)械手可以重新被移動。此處無須確認(rèn)。安全停止1和安全停止2可通過客戶接口上的輸入端觸發(fā)。當(dāng)外部信號為FALSE時，一直保持該狀態(tài)。當(dāng)外部信號為TRUE時，機(jī)械手可以重新被移動。此處無須確認(rèn)。04操作規(guī)程任務(wù)2EGB規(guī)定發(fā)展規(guī)劃EGB(易受靜電危害的電子元器件)規(guī)定在處理任何組件時均須遵守。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主件內(nèi)嵌裝了許多對于靜電放電(ESD)敏感的電子元器件。靜電放電不僅可導(dǎo)致電子元器件徹底損壞，還可導(dǎo)致集成電路或電子元器件局部受損，進(jìn)而縮短設(shè)備使用壽命或偶爾干擾其他無損電子元器件的正常運行。防止靜電放電破壞的最佳措施是所有電位攜帶者都接地。必須按照下列的電子板卡處置方法進(jìn)行處置。EGB規(guī)定操作人員穿著EGB防護(hù)鞋或EGB鞋接地帶；操作人員佩戴一條EGB腕帶，通過1MQ的安全電阻接地。01在接觸電子板卡之前，操作人員必須通過觸碰可導(dǎo)電且已接地的物體來泄放自己身體上的靜電。02電子板卡不允許帶到數(shù)據(jù)瀏覽器、監(jiān)視器和電視機(jī)附件的位置。03EGB規(guī)定只有在測量儀已具備接地條件(如可借助接地導(dǎo)線接地),或者無電位式測量儀的測頭在開始測量之前已經(jīng)短暫放電(如基礎(chǔ)控制系統(tǒng)機(jī)殼的金屬光面)的條件下，才允許對電子板卡進(jìn)行測量。04只有在必要時才解開電子元器件的包裝并與其接觸。05在包裝EGB時，要注意采用導(dǎo)電且可抗靜電的包裝材料，如金屬性或含有石墨的包裝材料、抗靜電的薄膜等。規(guī)范操作規(guī)程1.在示教和手動操作工業(yè)機(jī)器人過程中應(yīng)該注意的規(guī)范操作規(guī)程(1)不要戴著手套操作示教器和操作面板。(2)在點動操作工業(yè)機(jī)器人時要采用較低的速度倍率，以增加對工業(yè)機(jī)器人的控制機(jī)會。(3)在按下示教器上的點動鍵之前要考慮到工業(yè)機(jī)器人的運動趨勢。(4)要預(yù)先考慮好避讓工業(yè)機(jī)器人的運動路線并確認(rèn)該路線不受干涉。(5)工業(yè)機(jī)器人周圍區(qū)域必須清潔，無油、水及雜質(zhì)等。規(guī)范操作規(guī)程2.在生產(chǎn)運行過程中應(yīng)該注意的規(guī)范操作規(guī)程(1)在開機(jī)運行前，必須知道工業(yè)機(jī)器人根據(jù)所編程序?qū)⒁獔?zhí)行的全部任務(wù)。(2)必須知道所有可使工業(yè)機(jī)器人移動的開關(guān)、傳感器和控制器的位置及狀態(tài)。(3)必須知道工業(yè)機(jī)器人控制器和外圍控制設(shè)備上的緊急停止按鈕的位置，以便在緊急情況下使用這些按鈕。(4)永遠(yuǎn)不要認(rèn)為工業(yè)機(jī)器人沒有移動其程序就已經(jīng)運行完成。因為這時工業(yè)機(jī)器人很有可能正在等待讓它繼續(xù)移動的輸入信號。感謝觀看用微課學(xué)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)高等職業(yè)教育精品工程系列教材初識工業(yè)機(jī)器人學(xué)習(xí)情境2工業(yè)機(jī)器人的概念任務(wù)1目前提到機(jī)器人大家腦海中浮現(xiàn)的估計就是科幻片中外表和人一樣，但是沒有思維的機(jī)器人?！皺C(jī)器人”這個詞源于1920年捷克劇作家KarelCapek在他的科幻小說中寫到的Robota一詞。1959年，UNIMATION公司的第一臺工業(yè)機(jī)器人在美國誕生，開創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。因為工業(yè)機(jī)器人正處于發(fā)展更新階段，所以關(guān)于它的定義也有很多版本。何為工業(yè)機(jī)器人何為工業(yè)機(jī)器人美國工業(yè)機(jī)器人是指一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置，通過程帶序動作來執(zhí)行各種任務(wù)，并且具有編程能力的多功能操作機(jī)器。日本工業(yè)機(jī)器人是指一種帶有存儲器件和末端操作器的通用機(jī)械，它能夠通過自動化的動作替代人類勞動。中國這種機(jī)器具備一些與人或其他生物相似的智能，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器。何為工業(yè)機(jī)器人ISO工業(yè)機(jī)器人是指一種能自動控制，可重復(fù)編程，多功能、多自由度的操作機(jī)器，能搬運材料、工件或操持工具來完成各種作業(yè)。不難看出，以上定義均指出工業(yè)機(jī)器人必須可以編程且動作靈敏，能夠幫助人們完成一定的工作。因此，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)具有以下基本特性。①特定的機(jī)械機(jī)構(gòu)。②通用性。③不同程度的智能。④獨立性。何為工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的主要特色功能如下。①高性能碰撞檢測功能，無須外加傳感器，適用于各種場合。②軟浮動功能，用于機(jī)床工件的安裝和取出，有彈性機(jī)械手。工業(yè)機(jī)器人的品牌如圖所示，從世界范圍來看，對工業(yè)機(jī)器人的需求最大的是汽車工業(yè)，根據(jù)IFR的統(tǒng)計，汽車整車及零部件工業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的需求合計占工業(yè)機(jī)器人下游總需求的60%左右。在亞洲，電子電氣工業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的需求僅次于汽車工業(yè)，排在第二位。在歐洲，橡膠及塑料工業(yè)是僅次于汽車工業(yè)的第二大工業(yè)機(jī)器人需求領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人的品牌人們通常將工業(yè)機(jī)器人分為日系工業(yè)機(jī)器人和歐系工業(yè)機(jī)器人。日系工業(yè)機(jī)器人公司的主要代表有安川、OTC、松下、發(fā)那科、川崎等；歐系工業(yè)機(jī)器人公司的主要代表有德國的KUKA、CLOOS,瑞典的ABB,意大利的COMAU,奧地利的IGM等。工業(yè)機(jī)器人行業(yè)公認(rèn)的四大巨頭為ABB、KUKA、發(fā)那科和安川。下面對ABB、安川、KUKA的產(chǎn)品，以及國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行概述。工業(yè)機(jī)器人的品牌1.ABBABB致力于研發(fā)、生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已有40多年的歷史，擁有全球超過200000套工業(yè)機(jī)器人的安裝經(jīng)驗。ABB是研發(fā)工業(yè)機(jī)器人的先行者，以及世界領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人制造廠商。ABB于1969年售出全球第一臺噴涂工業(yè)機(jī)器人，并且擁有當(dāng)今最多種類、最全面的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)，以及最大的工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量。工業(yè)機(jī)器人的品牌2.安川1977年，安川運用獨特的運動控制技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)出日本第一臺全電氣化工業(yè)機(jī)器人“莫托曼1號”,此后相繼開發(fā)出焊接、裝配、噴漆、搬運等各種用途的自動化機(jī)器人，并且一直引領(lǐng)著全球產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人市場。截至2011年，安川累計出廠的機(jī)器人臺數(shù)位居全球首位，并且種類多樣化，可安川半擬人化雙臂機(jī)器人如圖2-3所示。工業(yè)機(jī)器人的品牌3.KUKA1973年，KUKA研發(fā)出其第一臺工業(yè)機(jī)器人，并將其命名為FAMULUS。這是世界上第一臺機(jī)電驅(qū)動的6軸機(jī)器人，如今KUKA的4軸和6軸機(jī)器人的有效載荷范圍為3～1300kg,機(jī)械臂展范圍為350～3700mm。由此開創(chuàng)了以軟件、控制系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備完美結(jié)合為特征的、“真正的”機(jī)電一體化時代。KUKA開發(fā)的Robocoaster是世界上第一臺客運工業(yè)機(jī)器人，如圖2-4所示。該機(jī)器人可提供用于兩名乘客的類似于過山車式的運動序列，其運行實現(xiàn)了程序化。目前進(jìn)行的Robocoaster開發(fā)針對軌道行程，目的是實現(xiàn)過山車及其他沿預(yù)定軌道運行的目標(biāo)。工業(yè)機(jī)器人的品牌4.國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人1977年，安川運用獨特的運動控制技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)出日本第一臺全電氣化工業(yè)機(jī)器人“莫托曼1號”,此后相繼開發(fā)出焊接、裝配、噴漆、搬運等各種用途的自動化機(jī)器人，并且一直引領(lǐng)著全球產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人市場。截至2011年，安川累計出廠的機(jī)器人臺數(shù)位居全球首位，并且種類多樣化。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展任務(wù)2在美國加利福尼亞州弗里蒙特縣的一個涂成全白的、寬敞明亮的汽車工廠里，工業(yè)機(jī)器人正在匆忙地執(zhí)行工作任務(wù)。它們像外科醫(yī)生一樣圍繞著一臺尚未成型的車架，為其精確地執(zhí)行點焊、鉚接、膠合“手術(shù)”。在這里，如果此刻有一輛汽車從你身旁“滑”過，或者從你頭頂“飛”過，都不要驚訝，因為這里正是特斯拉“超級工廠”

。工業(yè)機(jī)器人“入侵”工業(yè)機(jī)器人“入侵”“超級工廠”是特斯拉第二代電動汽車ModelS(家庭款四門轎車)的出生地。憑借著這款汽車的銷售量，2013年5月特斯拉宣布其在當(dāng)年第一季度實現(xiàn)了公司成立10年來的首次盈利，利潤率高達(dá)25%。在成本壓力日增的計算機(jī)周邊設(shè)備行業(yè)中，雷柏徹底把自動化設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人變成了工廠里的主角。據(jù)悉，雷柏的工人數(shù)量由2011年的3000人減少到2013年的1000人，產(chǎn)能卻擴(kuò)大了3倍。發(fā)那科對自動化生產(chǎn)線進(jìn)行了改造，工業(yè)機(jī)器人能在無人監(jiān)督形器人名為“武雄”,它們正在參加世界首次人機(jī)結(jié)合實驗話劇表演，話劇劇本由日本劇作家平田織佐撰寫。工業(yè)機(jī)器人“入侵”(2)“鷹爪3B”排雷機(jī)器人。2005年4月14日，在非洲吉布提舉行的軍事演習(xí)中，美國海軍的“鷹爪3B”(Talon3B)排雷機(jī)器人慢慢靠近一座沙丘上的雷區(qū)，如圖2-7所示。第4機(jī)動隊的海軍爆炸物處理人員利用該機(jī)器人攜帶的監(jiān)控設(shè)備和視頻設(shè)備，可以使它在安全地帶活動。工業(yè)機(jī)器人“入侵”(3)手術(shù)機(jī)器人。2008年11月13日，在瑞士日內(nèi)瓦的日內(nèi)瓦大學(xué)附屬醫(yī)院內(nèi)，外科醫(yī)生在名為“達(dá)芬奇”的手術(shù)機(jī)器人幫助下進(jìn)行了疝氣手術(shù)，如圖2-8所示。日內(nèi)瓦大學(xué)附屬醫(yī)院于2008年開設(shè)了機(jī)器人手術(shù)系，每年這個系中來自世界各地的50～80名外科醫(yī)生都有機(jī)會與“達(dá)芬奇”手術(shù)機(jī)器人一起接受培訓(xùn)?？梢赃@樣說，工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)成功地把人類從繁重、簡單、重復(fù)的勞動中解放出來。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用主要有兩種方式：一種是以工業(yè)機(jī)器人為單獨工作單元；另一種是帶工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)線，這種方式已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的主要方式。工業(yè)機(jī)器人最開始用于汽車的材料處理工作，隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人可以做的工作也變得越來越多樣化，如可以進(jìn)行搬運、碼垛、焊接、噴涂、裝配等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用1.搬運工業(yè)機(jī)器人搬運工業(yè)機(jī)器人用途很廣，一般只需要對單個工件完成點位控制。被搬運工件無嚴(yán)格的運動軌跡要求，只要求始點和終點位姿準(zhǔn)確。搬運工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱的自動搬運等。2.碼垛工業(yè)機(jī)器人碼垛工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于化工、飲料、食品、啤酒、塑料等生產(chǎn)企業(yè)，對紙箱裝、袋裝、罐裝、瓶裝等各種包裝形狀的產(chǎn)品都適用。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用3.焊接工業(yè)機(jī)器人焊接工業(yè)機(jī)器人主要包括機(jī)器人和專業(yè)工藝焊接裝備兩大部分，其中專業(yè)工藝焊接裝備又分為點焊裝備和弧焊裝備。焊接工業(yè)機(jī)器人最早應(yīng)用在裝配生產(chǎn)線上，開拓了一種柔性自動化生產(chǎn)方式，實現(xiàn)了在一條焊接工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線上同時自動生產(chǎn)若干種焊件。4.噴涂工業(yè)機(jī)器人噴涂工業(yè)機(jī)器人多用于噴漆生產(chǎn)線，對重復(fù)位姿精度要求不高。但是由于漆霧易燃，因此一般采用液壓驅(qū)動或交流伺服電機(jī)驅(qū)動。噴涂工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車、鐵路、家電、建材、機(jī)械等行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用5.裝配工業(yè)機(jī)器人裝配工業(yè)機(jī)器人要有較高的位姿精度，手腕要具有較大的柔性，多應(yīng)用于電器制造行業(yè)，完成流水線產(chǎn)品的安裝、拆卸及修復(fù)等工作，具有高效、精確、不間斷工作的特點。感謝觀看用微課學(xué)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)高等職業(yè)教育精品工程系列教材走近工業(yè)機(jī)器人學(xué)習(xí)情境3工業(yè)機(jī)器人的分類任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人的分類關(guān)于工業(yè)機(jī)器人，國際上有多種分類方式，如可按機(jī)構(gòu)特征、輸入信息的方式、驅(qū)動方式、負(fù)載、控制方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等分類。工業(yè)機(jī)器人的分類1.按機(jī)構(gòu)特征分類1)直角坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人具有空間上相互垂直的3個直線移動軸，即有3個可移動的關(guān)節(jié)，可使其手部實現(xiàn)3個方向的獨立位移。這種工業(yè)機(jī)器人定位精度較高，空間軌跡規(guī)劃與求解相對容易，計算機(jī)控制相對簡單。它的缺點是空間尺寸較大，運動的靈活性較差，其動作空間僅為一個長方體，且運動速度較低。直角坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人常用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料，以及高精度的裝配和檢測作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人的分類1.按機(jī)構(gòu)特征分類2)圓柱面坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人圓柱面坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)基座、升降移動軸和水平移動軸構(gòu)成，具有兩個平行移動關(guān)節(jié)和一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。手部的安裝軸線位姿用(z,r,θ)坐標(biāo)表示。這種工業(yè)機(jī)器人空間尺寸較小，工作范圍較大，動作空間呈圓柱體，末端操作器可獲得較高的運動速度。它的缺點是末端操作器離z軸越遠(yuǎn)，其切向線位移的分辨精度就越低。工業(yè)機(jī)器人的分類1.按機(jī)構(gòu)特征分類3)球面坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人球面坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人具有兩個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)，其空間位置分別由旋轉(zhuǎn)、擺動和平移3個自由度確定。手部的安裝軸線位姿用(0,βr)坐標(biāo)表示。這種工業(yè)機(jī)器人空間尺寸較小，工作范圍較大，動作空間為球面的一部分。4)多關(guān)節(jié)坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人多關(guān)節(jié)坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人顧名思義有多個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，由多個旋轉(zhuǎn)和擺動機(jī)構(gòu)組成。這種工業(yè)機(jī)器人又可分為垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人和水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人的分類(1)垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人由垂直于地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸、帶動小臂旋轉(zhuǎn)的肘部旋轉(zhuǎn)軸及小臂前端的手腕等組成。這種工業(yè)機(jī)器人可模擬人手臂的功能，空間尺寸較小，工作范圍較大，動作空間近似為一個球體，機(jī)構(gòu)各軸必須獨立控制，并且需要搭配編碼器與傳感器以提高機(jī)構(gòu)運動時的精確度，是目前應(yīng)用較多的一種機(jī)型。(2)水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人是由動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接而構(gòu)成，具有兩個或兩個以上自由度，并且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。這種工業(yè)機(jī)器人不易產(chǎn)生動態(tài)誤差，無累積誤差，精度較高，運動慣性小，熱變形量小，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性高。其工作速度很快，主要用于食品包裝行業(yè)，是后面發(fā)展起來的一種機(jī)型。工業(yè)機(jī)器人的分類按輸入信息的方式分類，工業(yè)機(jī)器人可分為操作機(jī)械手固定程序工業(yè)機(jī)器人可編程型工業(yè)機(jī)器人程序控制型工業(yè)機(jī)器人示教型工業(yè)機(jī)器人智能型工業(yè)機(jī)器人。2.按輸入信息的方式分類工業(yè)機(jī)器人的分類按驅(qū)動方式分類，工業(yè)機(jī)器人可以分為液壓型工業(yè)機(jī)器人、電動型工業(yè)機(jī)器人和氣壓型工業(yè)機(jī)器人。3.按驅(qū)動方式分類工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)反映工業(yè)機(jī)器人的適用范圍和工作性能，是選擇、使用工業(yè)機(jī)器人必須考慮的問題。盡管各廠商針對工業(yè)機(jī)器人所提供的技術(shù)指標(biāo)不完全一樣，工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、用途及用戶的要求也不盡相同，但是其主要技術(shù)指標(biāo)一般都包括自由度、額定負(fù)載、工作精度、工作空間和最大工作速度等。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)1.自由度自由度是指物體能夠在坐標(biāo)系中進(jìn)行獨立運動的數(shù)目，末端執(zhí)行器的動作不包括手爪的動作，一個自由度需要一個電機(jī)驅(qū)動。自由度作為工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)，反映工業(yè)機(jī)器人動作的靈活性，可用軸的直線移動、擺動或旋轉(zhuǎn)動作的數(shù)目來表示。目前，焊接和噴涂工業(yè)機(jī)器人多有6或7個自由度，搬運、碼垛和裝配工業(yè)機(jī)器人多有4～6個自由度。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)2.額定負(fù)載額定負(fù)載也稱持重，是指在正常操作條件下，作用于工業(yè)機(jī)器人手腕末端，不會使工業(yè)機(jī)器人性能降低的最大載荷。目前使用的工業(yè)機(jī)器人的額定負(fù)載范圍為0.5～800kg。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)3.工作精度工作精度主要是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度(也稱絕對精度)是指工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器實際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異。重復(fù)定位精度(簡稱重復(fù)精度)是指工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位其末端執(zhí)行器于同一目標(biāo)位置的能力。目前，工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)精度可達(dá)±0.01～±0.5mm。根據(jù)作業(yè)任務(wù)和額定負(fù)載不同，工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)精度不同。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)4.工作空間工作空間也稱工作范圍、工作行程，是指工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時，其手腕參考點所能掠過的空間，常用圖形表示。目前，單體工業(yè)機(jī)器人本體的工作范圍可達(dá)3.5m。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)5.最大工作速度最大工作速度是指在各軸聯(lián)動的情況下，工業(yè)機(jī)器人手腕中心所能達(dá)到的最大線速度。在生產(chǎn)中，最大工作速度是影響生產(chǎn)效率的重要指標(biāo)。最大工作速度越大，生產(chǎn)效率就越高，但對工業(yè)機(jī)器人的性能要求也越高。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成任務(wù)2工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成第一代工業(yè)機(jī)器人主要由操作機(jī)、示教器和控制器組成。第二代及第三代工業(yè)機(jī)器人還包括感知系統(tǒng)和分析決策系統(tǒng)，分別由各種傳感器及軟件實現(xiàn)。概括來說，工業(yè)機(jī)器人由三大部分6個系統(tǒng)組成。R-30iB工業(yè)機(jī)器人是由日本發(fā)那科開發(fā)的工業(yè)用途的機(jī)器人，其組成如圖3-7所示。R-30iB廣泛應(yīng)用于澆鑄、焊接、涂膠、取放、水刀切割、灌注、堆疊等工業(yè)領(lǐng)域。它有6個自由度，使用高精度伺服電機(jī)驅(qū)動，在一定工作范圍內(nèi)可以像人的手臂一樣靈活、準(zhǔn)確地運動。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1.機(jī)器人本體機(jī)器人本體是工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械主體，是用來完成各種作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它主要由機(jī)械臂、驅(qū)動裝置、傳動單元及內(nèi)部傳感器等部分組成。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1.機(jī)器人本體1)機(jī)械臂關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂是由關(guān)節(jié)連在一起的許多機(jī)械連桿的集合體。(1)基座?；菣C(jī)器人本體的基礎(chǔ)部分，可用螺栓將機(jī)器人本體固定在地面上，起支承作用。(2)腰部。腰部是機(jī)器人本體手臂的支承部分。(3)手臂。手臂是連接機(jī)身和手腕的部分，是執(zhí)行結(jié)構(gòu)中的主要運動部件，也稱主軸，主要用于改變手腕和末端執(zhí)行器的空間姿態(tài)。(4)手腕。手腕是連接末端執(zhí)行器和手臂的部分，也稱次軸，主要用于改變末端執(zhí)行器的空間姿態(tài)。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1.機(jī)器人本體2)驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置是驅(qū)使工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂運動的機(jī)構(gòu)。它按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，借助動力元件使工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生動作，相當(dāng)于人的肌肉、筋絡(luò)。工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動方式主要有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和電氣驅(qū)動三種基本類型。目前，除個別運動精度不高、重負(fù)載或有防爆要求的工業(yè)機(jī)器人采用液壓、氣壓驅(qū)動以外，大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人采用電氣驅(qū)動，其中交流伺服電機(jī)應(yīng)用最廣，并且驅(qū)動器布置大都采用一個關(guān)節(jié)一個驅(qū)動器。工業(yè)機(jī)器人的核心技術(shù)是運動控制技術(shù)。目前工業(yè)機(jī)器人采用的電氣驅(qū)動主要有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和伺服電機(jī)驅(qū)動兩類。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1.機(jī)器人本體(1)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的開環(huán)控制精密驅(qū)動儀器，可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)三類。其中，混合式步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，是一種精度高、控制簡單、成本低廉的步進(jìn)電機(jī)。(2)伺服電機(jī)。伺服電機(jī)在自動控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，把接收到的電信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出，可分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)兩大類。與步進(jìn)電機(jī)相比，當(dāng)信號電壓為零時伺服電機(jī)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1.機(jī)器人本體3)傳動單元目前減速器是工業(yè)機(jī)器人廣泛采用的機(jī)械傳動單元，應(yīng)用在關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人中的減速器主要有兩類：RV減速器和諧波減速器。一般將RV減速器放置在基座、腰部、大臂等負(fù)載重的位置(主要用于20kg以上的工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)),將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部等負(fù)載輕的位置(主要用于20kg以下的工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié))。此外，工業(yè)機(jī)器人還采用齒輪傳動單元、鏈條(帶)傳動單元、皮帶傳動單元等。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.示教器示教器也稱示教編程器或示教盒，主要由顯示屏和TP操作鍵盤組成，可由操作人員手持移動。示教器是工業(yè)機(jī)器人的人機(jī)交互接口，對工業(yè)機(jī)器人的所有操作，如移動工業(yè)機(jī)器人、編寫工業(yè)機(jī)器人程序、試運行程序、生產(chǎn)運行、查看工業(yè)機(jī)器人狀態(tài)等，基本上都是通過它來完成的。示教器實質(zhì)上是一個專用的智能終端，示教器背面左右兩端各有一個DEADMAN開關(guān)，當(dāng)TP有效時，只有此開關(guān)被按到適中的位置，工業(yè)機(jī)器人才能運動；一旦松開或按緊此開關(guān)，工業(yè)機(jī)器人立即停止運動，并發(fā)出報警。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成3.控制器控制器是工業(yè)機(jī)器人的“大腦”,可根據(jù)指令及傳感信息控制工業(yè)機(jī)器人完成一定動作或作業(yè)任務(wù)，是決定工業(yè)機(jī)器人功能和性能的主要因素，也是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中更新和發(fā)展最快的部分?？刂破鞯慕M成部分主要有操作面板及其電路板、主板、I/O板、伺服放大器等，其基本功能包括示教功能、記憶功能、位置伺服功能、坐標(biāo)設(shè)定功能、與外部設(shè)備聯(lián)系功能、傳感器接口功能、故障診斷及安全保護(hù)功能等。R-30iB工業(yè)機(jī)器人控制器最多能控制40根軸，可分多個組控制，每個組最多可以控制9根軸。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成工業(yè)機(jī)器人的開關(guān)機(jī)工業(yè)機(jī)器人是一種比較復(fù)雜的設(shè)備，由多個部分組成，斷電、通電也有很多需要操作人員注意的地方。1.斷電(1)通過TP操作鍵盤或控制器操作面板上的暫停鍵或緊急停止按鈕停止工業(yè)機(jī)器人。(2)將控制器操作面板上的電源開關(guān)置于OFF。注意如果有外部設(shè)備，如打印機(jī)、軟盤驅(qū)動器、視覺系統(tǒng)等和工業(yè)機(jī)器人相連，那么在斷電前要先將這些外部設(shè)備的電源關(guān)掉，以免將其損壞。工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成工業(yè)機(jī)器人的開關(guān)機(jī)2.通電(1)在通電前，檢查工作區(qū)域內(nèi)的設(shè)備，包括工業(yè)機(jī)器人、控制器等。檢查所有的

安全設(shè)備是否正常。(2)將控制器操作面板上的電源開關(guān)置于ON。(3)將控制器操作面板和示教器上的緊急停止按鈕打開，接下來就可以對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行其他操作。但是需要注意控制器操作面板上模式開關(guān)的位置。感謝觀看用微課學(xué)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)高等職業(yè)教育精品工程系列教材操作工業(yè)機(jī)器人學(xué)習(xí)情境4工業(yè)機(jī)器人移動方式任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人移動方式工業(yè)機(jī)器人移動主要分為點動和連續(xù)移動。(1)點動。點動只關(guān)心工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器移動的起點和目標(biāo)點位姿，不關(guān)心這兩點之間的點動軌跡，一般主要用在示教時離目標(biāo)位置較近的場合。點動通過點按/微動軸操作鍵移動工業(yè)機(jī)器人手臂的方式實現(xiàn)。每點按/微動軸操作鍵一次，工業(yè)機(jī)器人移動一段距離。(2)連續(xù)移動。連續(xù)移動不僅關(guān)心工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器到達(dá)目標(biāo)點的精度，而且必須保證工業(yè)機(jī)器人能沿所期望的軌跡在一定精度范圍內(nèi)重復(fù)移動，主要用在示教時離目標(biāo)位置較遠(yuǎn)的場合。連續(xù)移動通過長按/撥動軸操作鍵移動工業(yè)機(jī)器人手臂的方式實現(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人移動方式A為起點，B為終點，如果要求工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器從起點A移動到終點B,那么工業(yè)機(jī)器人可任意選擇一條路徑移動，該方式可完成無障礙條件下的點焊、搬運等作業(yè)；如果要求從起點A直線移動到終點B,那么工業(yè)機(jī)器人只可以沿路徑1移動，該方式可完成弧焊、噴涂等作業(yè)。手動移動工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的移動可以是點動的，也可以是連續(xù)的；可以是單軸獨立的，也可以是多軸協(xié)調(diào)的。操作人員均可通過示教器來實現(xiàn)這些移動。手動移動工業(yè)機(jī)器人的基本操作流程可歸納為示教前的準(zhǔn)備和手動移動工業(yè)機(jī)器人。需要注意的是，在手動移動工業(yè)機(jī)器人時，工業(yè)機(jī)器人的移動數(shù)據(jù)將不被保存。工業(yè)機(jī)器人運動軸R-30iB工業(yè)機(jī)器人為6軸關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人，其操作機(jī)上有6個可活動的關(guān)節(jié)(軸),為機(jī)器人軸，也稱本體軸。由圖4-5可以看出，J1位于腰部，J2位于肩關(guān)節(jié)，J3、J4位于肘關(guān)節(jié)，J5、J6位于腕部。其中，定義J1、J2、J3為基本軸或主軸，用于保證末端執(zhí)行器可到達(dá)工作空間的任意位置；定義J4、J5、J6為腕部軸或次軸，用于實現(xiàn)末端執(zhí)行器的任意空間姿態(tài)。工業(yè)機(jī)器人運動軸工業(yè)機(jī)器人在實際生產(chǎn)中都需要配置相應(yīng)的外部設(shè)備，如工件的工裝夾具、旋轉(zhuǎn)臺、移動工件的移動臺等。這些外部設(shè)備的移動和位置控制都要與工業(yè)機(jī)器人相配合，并且要具有相應(yīng)的精度。一般將除機(jī)器人軸以外的基座軸和工裝軸統(tǒng)稱外部軸?；S是使工業(yè)機(jī)器人移動的軸的總稱，主要是指行走軸(移動滑臺或?qū)к?;工裝軸是使工件、工裝夾具翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)的軸，如回轉(zhuǎn)臺、反轉(zhuǎn)臺等。工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系坐標(biāo)系是為確定工業(yè)機(jī)器人的位置而在工業(yè)機(jī)器人上或空間中設(shè)置的位置指標(biāo)系統(tǒng)。對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行示教或操作是在不同坐標(biāo)系下進(jìn)行的，即工業(yè)機(jī)器人的移動就是在各種坐標(biāo)系下的移動。目前，大部分工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要使用關(guān)節(jié)坐標(biāo)系(JOINT)、直角坐標(biāo)系(WORLD)、工具坐標(biāo)系(TOOL)和用戶坐標(biāo)系(USER),其中工具坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系同屬于直角坐標(biāo)系范疇。通過示教器上的COORD鍵可選擇合適的坐標(biāo)系。關(guān)節(jié)坐標(biāo)系。在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下，工業(yè)機(jī)器人各軸均可實現(xiàn)單獨正向或反向運動。工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系。直角坐標(biāo)系又稱大地坐標(biāo)系，其原點定義在工業(yè)機(jī)器人安裝面與第一轉(zhuǎn)動軸的交點處，X軸向前，Z軸向上，Y軸方向按右手法則確定。工具坐標(biāo)系。工具坐標(biāo)系的原點定義在TCP,并且假定工具的有效方向為X軸方向，Y軸、Z軸方向按右手法則確定。在進(jìn)行相對工件不改變工具姿態(tài)的平移操作時，選用工具坐標(biāo)系最為適宜。TCP為工具中心點，出廠時默認(rèn)位于最后一個運動軸或連接法蘭的中心，安裝工具后將發(fā)生變化。為實現(xiàn)精確運動控制，當(dāng)換裝工具或發(fā)生工具碰撞時，都需要進(jìn)行TCP標(biāo)定。工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系在工具坐標(biāo)系下，TCP將沿工具坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸方向移動。值得關(guān)注的是，工具坐標(biāo)系需要在編程前進(jìn)行定義，并且用戶最多可定義10個工具坐標(biāo)系。如果未定義工具坐標(biāo)系，則將由機(jī)械接口(機(jī)械手腕法蘭)坐標(biāo)系代替工具坐標(biāo)系。用戶坐標(biāo)系?？筛鶕?jù)需要定義用戶坐標(biāo)系。當(dāng)工業(yè)機(jī)器人配備多個工作臺時，選擇用戶坐標(biāo)系可使操作更為簡單。在用戶坐標(biāo)系中，TCP將沿用戶自定義的坐標(biāo)軸方向移動。工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系注意(1)不同的坐標(biāo)系功能相同，即工業(yè)機(jī)器人在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下完成的作業(yè)，同樣可在其他坐標(biāo)系下完成。(2)工業(yè)機(jī)器人在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下的動作是單軸移動，而在直角坐標(biāo)系下的動作是多軸聯(lián)動。除關(guān)節(jié)坐標(biāo)系以外，其他坐標(biāo)系均可實現(xiàn)控制點不變動作。認(rèn)識編程指令目前企業(yè)所使用的工業(yè)機(jī)器人仍然以第一代工業(yè)機(jī)器人為主，這種工業(yè)機(jī)器人屬于示教-再現(xiàn)機(jī)器人。示教也稱導(dǎo)引，即由操作人員直接或間接導(dǎo)引工業(yè)機(jī)器人，一步一步地按實際作業(yè)要求告知工業(yè)機(jī)器人應(yīng)該完成的動作和作業(yè)的具體內(nèi)容，工業(yè)機(jī)器人在導(dǎo)引過程中以程序的形式將其記憶下來，并存儲在控制裝置內(nèi)。再現(xiàn)是指通過存儲內(nèi)容的回放，工業(yè)機(jī)器人就能在一定精度范圍內(nèi)按照程序展現(xiàn)所示教的動作和賦予的作業(yè)內(nèi)容。程序是把工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)內(nèi)容用機(jī)器人語言加以描述的文件，用于保存示教操作中產(chǎn)生的示教數(shù)據(jù)和機(jī)器人指令。因此，需要先了解機(jī)器人指令的語言形式，程序語句一般由程序行標(biāo)號、命令及附加項幾部分組成。認(rèn)識編程指令(1)動作類型。動作類型，即插補(bǔ)方式，是指當(dāng)工業(yè)機(jī)器人再現(xiàn)時，從前一程序點移動到當(dāng)前程序點的動作類型。(2)位置數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)有兩類：一類是一般位置數(shù)據(jù)，如P[];另一類是位置寄存器數(shù)據(jù)，如PR[]。認(rèn)識編程指令(3)速度單位。對應(yīng)不同的動作類型，速度單位不同。(4)定位類型。定位類型有FINE和CNT(0～100)兩類。通過對下面的程序進(jìn)行分析，說明它們的區(qū)別。程序管理1.創(chuàng)建程序示教器上有一個SELECT鍵，當(dāng)按下這個鍵時，列出已經(jīng)編輯好的程序。如果想要新創(chuàng)建一個程序，則可按示教器上的F2鍵。移動光標(biāo)選擇程序命名方式，再使用功能鍵(F1～F5)輸入程序名稱。程序命名后按ENTER鍵確認(rèn)，再按F3鍵(編輯),進(jìn)入編輯界面。程序管理程序命名注意事項：(1)不可以空格作為程序名的開始字符。(2)不可以符號作為程序名的開始字符。(3)不可以數(shù)字作為程序名的開始字符。2.寫入指令指令的寫入有兩種方法。方法一：(1)將圖中的ON/OFF開關(guān)置于ON。(2)移動工業(yè)機(jī)器人到指定的位置。(3)按住SHIFT鍵，并按F1鍵。(4)編輯界面內(nèi)容將生成動作指令。(1)將圖3-12中的ON/OFF開關(guān)置于ON。(2)移動工業(yè)機(jī)器人到指定的位置。(3)按F1鍵，出現(xiàn)如圖4-12(a)所示的畫面。(4)移動光標(biāo)選擇合適的動作指令格式，按ENTER鍵確認(rèn)，生成動作指令。程序管理方法二按SELECT鍵進(jìn)入程序目錄畫面，移動光標(biāo)選擇需要編輯的程序，按ENTER鍵進(jìn)入程序界面，按NEXT鍵切換功能鍵內(nèi)容，使F5鍵對應(yīng)“編輯”功能，按F5鍵會彈出程序編輯界面，可移動光標(biāo)選擇需要編輯的內(nèi)容。程序管理3.編輯指令如果設(shè)計者對路徑規(guī)劃有誤，就需要修改位置點，修改方法如下。(1)進(jìn)入程序編輯界面。(2)移動光標(biāo)到要修正的動作指令行號處。(3)示教工業(yè)機(jī)器人到指定的位置。(4)按住SHIFT鍵，并按F5(點修正)鍵，當(dāng)該行出現(xiàn)@符號時，表示位置信息已更新。4.修改位置點程序管理5.執(zhí)行程序程序的執(zhí)行有兩種方式：一種是手動操作；另一種是自動操作。手動操作主要用于程序編寫調(diào)試、調(diào)試、試運行；自動操作是指程序調(diào)試好后，工作時啟動一次即可。在線示教因簡單直觀、易于掌握成為工業(yè)機(jī)器人目前普遍采用的編程方式。由操作人員手持示教器引導(dǎo)，控制工業(yè)機(jī)器人運動，記錄工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的程序點并插入所需的機(jī)器人指令來完成程序的編制。典型的示教過程是操作人員觀察工業(yè)機(jī)器人及其末端夾持工具相對于作業(yè)對象的位姿，通過對示教器進(jìn)行操作，反復(fù)調(diào)整程序點處工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)位姿、運動參數(shù)和工藝條件，再轉(zhuǎn)入下一程序點的示教。在線示教工業(yè)機(jī)器人感謝觀看高等職業(yè)教育精品工程系列教材應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人學(xué)習(xí)情境5用微課學(xué)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)搬運工業(yè)機(jī)器人任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)室是工業(yè)機(jī)器人和工業(yè)自動化生產(chǎn)線相結(jié)合的一個模擬全自動智能車間，可以通過一種基于實際現(xiàn)場形態(tài)、包含各種常見自動化元素、具有展示性的設(shè)計和布局，濃縮和直觀地向高等院校的學(xué)生傳授自動化基礎(chǔ)知識，使其獲得真實感受。實訓(xùn)設(shè)備包含兩臺6關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人，配以機(jī)器視覺系統(tǒng)，可協(xié)調(diào)工作，完成搬運和焊接等方面的任務(wù)。實訓(xùn)設(shè)備還包含兩臺碼垛機(jī)械手和以條碼識別為核心的自動倉庫，以及由自動傳輸帶和AGV小車所構(gòu)成的自動物流系統(tǒng)。具有自動錄入功能的自動倉庫與以AGV小車為核心的自動物流系統(tǒng)，將構(gòu)成最先進(jìn)的工廠自動化物流系統(tǒng)，簡明、直觀地展示工廠全自動物流系統(tǒng)的要素和工作原理。工業(yè)機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)、自動倉庫、工廠自動物流系統(tǒng)這三大單元有機(jī)集合、協(xié)調(diào)工作，構(gòu)成現(xiàn)代的柔性智能制造系統(tǒng)和全自動化無人車間的一幅全景圖。在這幅以工業(yè)機(jī)器人為核心的總體架構(gòu)圖中，各個自動化的常見元素一一得到呈現(xiàn)，如工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、焊接工裝臺、AGV小車等。本實訓(xùn)室將這些工業(yè)自動化最常見的核心部件有機(jī)結(jié)合起來，構(gòu)成一套從原材料分揀、搬運、識別、組合定位，到成品焊接、成品自動倉儲的完整系統(tǒng)；演示實際工業(yè)環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人定位和空間姿態(tài)運動技術(shù)，圖像及各種傳感器的識別、檢測和防錯技術(shù)，自動裝配及自動工裝技術(shù)，PLC邏輯控制技術(shù)，物料自動傳輸和自動倉儲技術(shù)，自動焊接技術(shù)，激光打標(biāo)技術(shù)等。本實訓(xùn)室將給學(xué)生提供下列方面的實物印象和操作使用體驗。(1)各種自動化部件的工作原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)及其電氣控制回路。(2)各種自動化部件的編程：上下料搬運、AGV路線編程、焊接姿態(tài)與路徑編程、自動貨物存取編程、PLC邏輯控制及組態(tài)編程。(3)各種自動化部件操作：機(jī)器人/機(jī)械手操作、AGV操作、工裝夾具操作、PLC操作、工業(yè)控制面板操作、機(jī)器視覺系統(tǒng)操作等。(4)各種自動化部件的連接和調(diào)試：電氣連接、機(jī)械連接、工藝連接等。工業(yè)機(jī)器人和其他設(shè)備有很大的不同，主要在于工業(yè)機(jī)器人能以很快的速度移動很遠(yuǎn)的距離。因此，工業(yè)機(jī)器人的安全與防護(hù)更加重要。工業(yè)機(jī)器人程序的設(shè)計者，或系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試者、安裝者及操作者，應(yīng)熟悉工業(yè)機(jī)器人的編程方式和系統(tǒng)應(yīng)用安裝。同時必須熟知各項安全條款，并嚴(yán)格遵守安全規(guī)定，規(guī)范操作，對自己及他人的安全負(fù)責(zé)。搬運工業(yè)機(jī)器人的特點及分類搬運工業(yè)機(jī)器人具有通用性強(qiáng)、工作穩(wěn)定的優(yōu)點，且操作簡便、功能豐富，逐漸向第三代工業(yè)機(jī)器人發(fā)展，其主要優(yōu)點如下。(1)動作穩(wěn)定，提高了搬運準(zhǔn)確性。(2)提高了生產(chǎn)效率，將人類從繁重的體力勞動解脫出來，可實現(xiàn)“無人”或“少人”生產(chǎn)。(3)改善了工人勞作條件，可使其擺脫有毒、有害環(huán)境。(4)柔性高、適應(yīng)性強(qiáng)，可實現(xiàn)多形狀、不規(guī)則物料搬運。(5)定位準(zhǔn)確，可保證批量一致性。(6)降低了制造成本，提高了生產(chǎn)效益。搬運工業(yè)機(jī)器人的特點及分類從結(jié)構(gòu)形式上看，搬運工業(yè)機(jī)器人可分為龍門式搬運工業(yè)機(jī)器人、懸臂式搬運工業(yè)機(jī)器人、側(cè)臂式搬運工業(yè)機(jī)器人、擺臂式搬運工業(yè)機(jī)器人和關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人。1)龍門式搬運工業(yè)機(jī)器人龍門式搬運工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系主要由X軸、Y軸和Z軸組成。其多采用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)負(fù)載位置、大小等選擇對應(yīng)直線運動單元及組合結(jié)構(gòu)形式，可實現(xiàn)大物料、重噸位搬運，采用直角坐標(biāo)系，編程方便、快捷。龍門式搬運工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線轉(zhuǎn)運及機(jī)床上下料等大批量生產(chǎn)過程。搬運工業(yè)機(jī)器人的特點及分類2)懸臂式搬運工業(yè)機(jī)器人懸臂式搬運工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系主要由X軸、Y軸和Z軸組成。其可根據(jù)不同的應(yīng)用采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于臥式機(jī)床、立式機(jī)床、特定機(jī)床內(nèi)部和沖壓機(jī)熱處理機(jī)床。3)側(cè)臂式搬運工業(yè)機(jī)器人側(cè)臂式搬運工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系主要由X軸、Y軸和Z軸組成。其也可根據(jù)不同的應(yīng)用采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，主要應(yīng)用于立體庫類系統(tǒng)，如檔案自動存取系統(tǒng)、全自動銀行保管箱存取系統(tǒng)等。搬運工業(yè)機(jī)器人的特點及分類4)擺臂式搬運工業(yè)機(jī)器人擺臂式搬運工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系主要由X軸、Y軸和Z軸組成。Z軸主要進(jìn)行升降，也稱為主軸；Y軸方向的移動主要通過外加滑軌實現(xiàn)；X軸末端連接控制器，控制器繞X軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)4軸聯(lián)動。擺臂式搬運工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外生產(chǎn)廠家，是關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人的理想替代品，但其負(fù)載能力相對于關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人小。搬運工業(yè)機(jī)器人的特點及分類5)關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人是當(dāng)今工業(yè)產(chǎn)業(yè)中常見的機(jī)型之一，其有5或6個軸，行為動作類似于人的手臂，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間小、相對工作空間大、自由度高等優(yōu)點，適用于幾乎任何軌跡或角度的工作場合。搬運工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成搬運工業(yè)機(jī)器人是一個完整系統(tǒng)。以關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人為例，其系統(tǒng)主要由操作機(jī)、控制系統(tǒng)、搬運系統(tǒng)(氣體發(fā)生裝置、真空發(fā)生裝置和手爪等)和安全保護(hù)裝置等組成。常見的關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人本體運動軸有4～6軸。6軸關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人本體部分具有回轉(zhuǎn)、抬臂、前伸、手腕旋轉(zhuǎn)、手腕彎曲和手腕扭轉(zhuǎn)6個獨立旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。在多數(shù)情況下，5軸關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人略去手腕旋轉(zhuǎn)這一個關(guān)節(jié)，4軸關(guān)節(jié)式搬運工業(yè)機(jī)器人略去手腕旋轉(zhuǎn)和手腕彎曲這兩個關(guān)節(jié)。常見的搬運工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器有吸附式末端執(zhí)行器、夾鉗式末端執(zhí)行器和仿人式末端執(zhí)行器等。搬運工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成(1)吸附式末端執(zhí)行器。吸附式末端執(zhí)行器根據(jù)吸力不同可分為氣吸附末端執(zhí)行器和磁吸附末端執(zhí)行器。①氣吸附末端執(zhí)行器。氣吸附末端執(zhí)行器主要利用吸盤內(nèi)壓力和大氣壓之間壓力差進(jìn)行工作，根據(jù)壓力差不同可分為真空吸盤吸附末端執(zhí)行器、氣流負(fù)壓氣吸附末端執(zhí)行器、擠壓排氣負(fù)壓氣吸附末端執(zhí)行器等。②磁吸附末端執(zhí)行器。磁吸附末端執(zhí)行器利用磁力吸盤吸取工件，常見的磁力吸盤分為永磁吸盤、電磁吸盤、電永磁吸盤等。夾鉗式末端執(zhí)行器通過手爪的開啟、閉合實現(xiàn)對工件的夾取，由手爪、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、連接和支承元件組成，多用于負(fù)載重、溫度高、表面質(zhì)量不高等吸附式末端執(zhí)行器無法進(jìn)行工作的場合。常見的手爪有V形爪、平面型爪、尖型爪等。①V形爪。V形爪常用于夾持圓柱形工件，其夾持穩(wěn)固可靠，誤差相對較小。搬運工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成(2)夾鉗式末端執(zhí)行器。②平面型爪。平面型爪多數(shù)用于夾持立方體工件(至少有兩個平行面，如立方體包裝盒等),厚板形工件，以及短小棒料。③尖型爪。尖型爪常用于夾持復(fù)雜場合下的小型工件，以避免與周圍障礙物發(fā)生碰撞，也可用于夾持熾熱工件，以避免搬運工業(yè)機(jī)器人本體受到熱損傷。搬運工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成(2)夾鉗式末端執(zhí)行器。搬運工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成(3)仿人式末端執(zhí)行器。仿人式末端執(zhí)行器是針對特殊外形的工件進(jìn)行抓取的一類手爪，主要包括柔性手爪和多指靈巧手爪。①柔性手爪。柔性手爪的抓取主要靠多關(guān)節(jié)柔性手腕實現(xiàn)，每個手指由多個關(guān)節(jié)鏈組成。柔性手爪由摩擦輪和牽引絲組成，在工作時通過一根牽引絲收緊、另一根牽引絲放松實現(xiàn)抓取，主要用于抓取不規(guī)則的、圓形的輕便工件。②多指靈巧手爪。多指靈巧手爪有多根手指，每根手指都包含3個回轉(zhuǎn)自由度且獨立控制，可實現(xiàn)精確操作，廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、航天工業(yè)等高精度作業(yè)領(lǐng)域。搬運工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教搬運工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教的一項重要內(nèi)容是搬運軌跡，即確定各程序點處工具中心點(TCP)的位姿。對搬運工業(yè)機(jī)器人而言，TCP因為末端執(zhí)行器不同而設(shè)置在不同位置，吸附式末端執(zhí)行器的TCP一般設(shè)在法蘭中心線與吸盤平面交點處，夾鉗式末端執(zhí)行器的TCP一般設(shè)在法蘭中心線與手爪前端面交點處。以實訓(xùn)室中的搬運工業(yè)機(jī)器人為例，選擇6軸搬運工業(yè)機(jī)器人，末端執(zhí)行器為夾鉗式，采用在線示教方式為工業(yè)機(jī)器人輸入搬運作業(yè)程序，搬運軌跡規(guī)劃如圖5-12所示。此程序由編號為1～12的12個程序點組成。(1)示教前的準(zhǔn)備。①確保自己和工業(yè)機(jī)器人之間保持安全距離。②工業(yè)機(jī)器人原點確認(rèn)。(2)新建作業(yè)程序。按示教器上的相關(guān)菜單鍵或按鈕，新建一個作業(yè)程序，如“Text10”。(3)程序點的登錄。在示教模式下，手動操作移動龍門式搬運工業(yè)機(jī)器人，搬運軌跡設(shè)定為從程序點1到程序點12,程序點1和程序點12需要設(shè)置在同一點，以方便編寫程序。此外，程序點1到程序點12需要處于與工件、夾具互不干涉的位置。搬運工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教具體作業(yè)編程流程如下。搬運工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教(4)設(shè)定作業(yè)條件。①在搬運開始命令中設(shè)定搬運開始規(guī)范及搬運開始動作次序。②在搬運結(jié)束命令中設(shè)定搬運結(jié)束規(guī)范及搬運結(jié)束動作次序。③手動調(diào)節(jié)相應(yīng)大小的負(fù)壓。根據(jù)實際情況，在編輯模式下合理配置搬運工藝參數(shù)。(5)檢查試運行。①打開要測試的程序文件。②將光標(biāo)移動到程序開始位置。③按示教器上的STED鍵，實現(xiàn)搬運工業(yè)機(jī)器人單步或連續(xù)運轉(zhuǎn)。搬運工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成(6)再現(xiàn)搬運。①打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，并將光標(biāo)移動到程序開始位置，將示教器上的ON/OFF開關(guān)置于OFF。②按RESET鍵清除異常。③按啟動按鈕，搬運工業(yè)機(jī)器人開始運行。焊接工業(yè)機(jī)器人任務(wù)2焊接工業(yè)機(jī)器人使用焊接工業(yè)機(jī)器人完成一項焊接任務(wù)只需要操作人員對它進(jìn)行一次示教，隨后焊接工業(yè)機(jī)器人即可精確地再現(xiàn)示教的每一步操作。如果想讓焊接工業(yè)機(jī)器人去做另一項工作，無須改變?nèi)魏斡布?，只要對它再做一次示教即可。焊接工業(yè)機(jī)器人其主要優(yōu)點如下。(1)可穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證焊接均勻性。(2)提高了勞動生產(chǎn)率，可24h連續(xù)生產(chǎn)。(3)改善了工人勞動條件，可在有害環(huán)境下工作。(4)降低了對工人操作技術(shù)的要求。(5)可縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資。(6)可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。(7)能在空間站建設(shè)、核電站維修、深水焊接等極限條件下完成人工難以進(jìn)行的焊接作業(yè)。(8)為焊接柔性生產(chǎn)線提供了技術(shù)基礎(chǔ)。焊接工業(yè)機(jī)器人焊接工業(yè)機(jī)器人的分類世界各國生產(chǎn)的焊接工業(yè)機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人，絕大部分有6根軸，目前焊接工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用比較普遍的主要有3種：點焊工業(yè)機(jī)器人、弧焊工業(yè)機(jī)器人和激光焊接工業(yè)機(jī)器人。1)點焊工業(yè)機(jī)器人點焊工業(yè)機(jī)器人是用于點焊自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，其末端用于持握的作業(yè)工具是焊鉗。焊接工業(yè)機(jī)器人焊接工業(yè)機(jī)器人的分類2)弧焊工業(yè)機(jī)器人弧焊工業(yè)機(jī)器人是用于弧焊(主要包括熔化極氣體保護(hù)焊和非熔化極氣體保護(hù)焊)自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，其末端用于持握的作業(yè)工具是焊槍，如圖5-14所示。事實上，弧焊過程比點焊過程要復(fù)雜得多，被焊工件由于局部加熱熔化和冷卻產(chǎn)生變形，焊縫軌跡會發(fā)生變化。因此，焊接工業(yè)機(jī)器人并沒有一開始就用于弧焊作業(yè)。伴隨著焊接傳感器的開發(fā)及其在焊接工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人弧焊作業(yè)的焊縫跟蹤與控制問題得到有效解決。焊接工業(yè)機(jī)器人焊接工業(yè)機(jī)器人的分類3)激光焊接工業(yè)機(jī)器人激光焊接工業(yè)機(jī)器人是用于激光焊接自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，通過高精度工業(yè)機(jī)器人實現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)，其末端用于持握的作業(yè)工具是激光加工頭，如圖5-15所示。激光焊接工業(yè)機(jī)器人具有最低的熱輸入量，產(chǎn)生極小的熱影響區(qū)，在顯著提高焊接產(chǎn)品品質(zhì)的同時，減少了后續(xù)工作占用的時間。激光焊接成為一種成熟的無接觸焊接方式已經(jīng)多年，極高的能量密度使得高速加工和低熱輸入量成為可能。與弧焊工業(yè)機(jī)器人相比，激光焊接工業(yè)機(jī)器人對焊縫跟蹤精度要求更高。焊接工業(yè)機(jī)器人焊接工業(yè)機(jī)器人的分類世界各國生產(chǎn)的焊接工業(yè)機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人，絕大部分有6根軸，目前焊接工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用比較普遍的主要有3種：點焊工業(yè)機(jī)器人、弧焊工業(yè)機(jī)器人和激光焊接工業(yè)機(jī)器人。1)點焊工業(yè)機(jī)器人點焊工業(yè)機(jī)器人是用于點焊自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，其末端用于持握的作業(yè)工具是焊鉗。