《工業(yè)機(jī)器人認(rèn)識(shí)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《工業(yè)機(jī)器人認(rèn)識(shí)（67頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、工業(yè)機(jī)器人認(rèn)識(shí) 隨著工業(yè)4.0概念的提出，以智能工廠智慧制造為主題的第四次工業(yè)革命已經(jīng)悄然來(lái)臨，工業(yè)4.0是德國(guó)政府提出的一個(gè)高科技戰(zhàn)略計(jì)劃。工業(yè)4.0概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。工 業(yè) 4.0 工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化技術(shù)的集大成者，是工業(yè)4.0的重要組成單元，當(dāng)前，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程與操作的技能型人才的需求越來(lái)越緊迫，按照工業(yè)和信息化部關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展規(guī)劃，到2020年，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量將達(dá)100萬(wàn)臺(tái)，需要至少20萬(wàn)與工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)的從業(yè)人員，并且以每年20%到30%的速度持續(xù)

2、遞增，當(dāng)前開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)是亟需解決的重要問(wèn)題。工 業(yè) 4.0 1. 1920年捷克作家卡雷爾卡佩克，科幻劇羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人，劇中第一次出現(xiàn)ROBOT（農(nóng)奴，苦力），后來(lái)翻譯成“機(jī)器人”。 2. 機(jī)器人的定義：包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局，中國(guó)。 總結(jié)各種說(shuō)法，機(jī)器人具有以下特性： 1）一種機(jī)械電子裝置； 2）動(dòng)作具有類(lèi)似于人或其他生物體的功能； 3）可通過(guò)編程執(zhí)行多種工作，有一定的通用性和靈活性； 4）有一定程度的智能，能夠自主地完成一些操作。 3. 1940年，一位科幻作家首次使用ROBOTS（機(jī)器人學(xué)），并提出了“機(jī)器人學(xué)三原則”，這三個(gè)原則如下：

3、1）機(jī)器人不得傷害人或由于故障而使人遭受不幸； 2）機(jī)器人應(yīng)執(zhí)行人們下達(dá)的命令，除非這些命令與第一原則相矛盾； 3）機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己的生存，只要這種保護(hù)行為不與第一或第二原則相矛盾。機(jī)器人界將這三個(gè)原則作為開(kāi)發(fā)機(jī)器人的準(zhǔn)則。 發(fā)展機(jī)器人的三個(gè)理由： 1）機(jī)器人可以干人不愿意干的工作，它把人從有毒的、有害的、高溫的或危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來(lái)。 2）機(jī)器人可以干人干不好的工作。 3）機(jī)器人可以干人干不了的工作。 1. 在第二次世界大戰(zhàn)中，武器專(zhuān)家發(fā)明了武器瞄準(zhǔn)用得伺服系統(tǒng)，由此為機(jī)器人的制造提供了技術(shù)。 2. 1954年，世界上第一臺(tái)機(jī)器人誕生于美國(guó)，一臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)。 3. 1958年，Unimati

4、on公司的Unimate機(jī)器人，真正意義上的第一臺(tái)機(jī)器人。 4. 1962年，美國(guó)機(jī)械與制造公司，“沃爾薩特蘭”（Versatran）工業(yè)機(jī)器人， 它和Unimate機(jī)器人至今仍在使用。 5. 1967年日本從美國(guó)引進(jìn)“沃爾薩特蘭”（Versatran）工業(yè)機(jī)器人。 6. 1968年日本從美國(guó)引進(jìn)Unimate機(jī)器人。20世紀(jì)70年代日本機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展，并超越美國(guó)成為當(dāng)今世界第一的“機(jī)器人王國(guó)”。 7. 機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段： 1）第一代機(jī)器人示教再現(xiàn)型機(jī)器人 2）第二代機(jī)器人“帶感覺(jué)”的機(jī)器人 3）第三代機(jī)器人智能型機(jī)器人 1. 70年代的萌芽期，80年代的開(kāi)發(fā)期，90年代的實(shí)用化

5、期。 2. 1972年開(kāi)始研制，1986年“七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃，1987年“863”高技術(shù)計(jì)劃。 1.1 工業(yè)機(jī)器人 1.2 工業(yè)機(jī)器人的類(lèi)型 1.3 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 1.4 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 工業(yè)機(jī)器人是一種由程序預(yù)先確定其運(yùn)動(dòng)方式的機(jī)電一體化機(jī)械裝置。到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟的一類(lèi)機(jī)器人。至04年底全球的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量為8480001120000套，日本幾乎占一半，而我國(guó)的機(jī)器人僅僅占全球數(shù)量的0.6%。工業(yè)機(jī)器人目前已經(jīng)應(yīng)用在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成型、機(jī)械加工、簡(jiǎn)單裝配以及核工業(yè)等領(lǐng)域。 目前，國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人主要分為日系和歐系。日系中主要有安

6、川、OTC。松下、FUNAC、不二越及川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS，瑞士的ABB，意大利的COMAU及奧地利的IGM等公司的產(chǎn)品。 工 業(yè) 機(jī) 器 人（ ABB） 工業(yè)機(jī)器人（KUKA ） 工 業(yè) 機(jī) 器 人（ FANUC） 焊 接 機(jī) 器 人（ MOTOMAN） 焊 接 機(jī) 器人 （ 川 崎 ） 不 二 越 機(jī) 器 人（ 那 智 ） 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 本 體 結(jié) 構(gòu) 是 一 只 類(lèi) 似 于 人 體 上肢 功 能 的 關(guān) 節(jié) 型 機(jī) 械 手 ， 其 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 簡(jiǎn) 單 表述 如 圖 所 示 。 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)具體來(lái)說(shuō)由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。 1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

7、要使機(jī)器人運(yùn)行起來(lái)，就需給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安置傳動(dòng)裝置，這就是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 2機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 3感受系統(tǒng) 它由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。 4機(jī)器人一環(huán)境交互系統(tǒng) 工業(yè)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。 5人一機(jī)交互系統(tǒng) 人一機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置。 6控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。 1. 示教再現(xiàn)控制通過(guò)示教器把作業(yè)內(nèi)容變制成程序，輸入到記憶裝置中。給出啟動(dòng)命令后，系統(tǒng)從存儲(chǔ)單元中

8、讀出信息并送到控制裝置，控制裝置發(fā)出控制信號(hào)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制機(jī)械手在一定精度范圍內(nèi)按照存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容完成各種動(dòng)作。 2. 位置控制 1）點(diǎn)位控制點(diǎn)位控制方式只控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而不關(guān)心這兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡。 如：定位焊、上下料、搬運(yùn) 2）連續(xù)路徑控制連續(xù)路徑控制方式不僅要求機(jī)器人以一定的精度達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)，而且對(duì)移動(dòng)軌跡也有一定精度要求。 如：噴漆、弧焊 1自由度 自由度是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。 2重復(fù)定位精度工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度主要包括定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器的實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的偏差。重復(fù)定位精度(又稱(chēng)為重復(fù)精度)是指在同一

9、環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動(dòng)作及同一條指令下，工業(yè)機(jī)器人連續(xù)運(yùn)動(dòng)若干次重復(fù)定位至同一目標(biāo)位置的能力。 3工作范圍機(jī)器人的工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心運(yùn)動(dòng)時(shí)所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合。 4最大工作速度最大工作速度，有的廠家指工業(yè)機(jī)器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度，有的廠家指手臂末端最大的合成速度，通常都在技術(shù)參數(shù)中加以說(shuō)明。 5承載能力工業(yè)機(jī)器人的承載能力又稱(chēng)為有效負(fù)載，它是指機(jī)器人在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體質(zhì)量或所能承受的力。 五種基本坐標(biāo)式機(jī)器人 1. 搬運(yùn)機(jī)器人 目 前 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 多 為 6軸 關(guān) 節(jié) 型 機(jī) 器 人 。6軸 關(guān) 節(jié) 型 機(jī) 器 人 有三 個(gè) “ 關(guān) 節(jié) ”

10、：“ 肩 關(guān) 節(jié) ” 、 “ 肘關(guān) 節(jié) ” 、 “ 腕 關(guān)節(jié) ” 。 而 6軸 是 指 ：轉(zhuǎn) 腰 軸 、 擺 臂 （ 肩 ）軸 、 擺 肘 軸 、 轉(zhuǎn) 腕軸 、 擺 腕 軸 和 轉(zhuǎn) 手軸 6軸 關(guān) 節(jié) 型 工 業(yè) 機(jī)器 人 的 動(dòng) 作 定 義 6軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人 1.焊 接 機(jī)器 人 運(yùn) 動(dòng)軸 的 定 義 1-S2-L3-U 4-R 5-B6-T 1.4.1 工 業(yè) 機(jī) 器人 的 運(yùn) 動(dòng)軸 的 構(gòu) 成 腰臂肘腕 2.工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 運(yùn) 動(dòng) 軸 參 數(shù) 6關(guān) 節(jié) 型 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 關(guān) 節(jié) 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù)關(guān) 節(jié) 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 范 圍S軸 （ 腰 ） 360L軸 （ 臂 ） +70

11、 , -90U軸 （ 肘 ） +45 ,-125R軸 （ 腕 橫 擺 ） 360B軸 （ 腕 俯 仰 ） 120T軸 （ 腕 回 轉(zhuǎn) ） 360 1. 對(duì) 焊 接 機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 的 一 般 要 求 1） 記 憶 功 能 2） 示 教 功 能 3） 與 外 圍 設(shè) 備 聯(lián) 系 功 能 4） 坐 標(biāo) 設(shè) 置 功 能 5） 人 機(jī) 接 口 6） 傳 感 器 接 口 7） 位 置 伺 服 功 能 8） 故 障 診 斷 安 全 保 護(hù) 功 能 （ 1） 控 制 計(jì) 算 機(jī) （ 2） 示 教 盒 （ 3） 操 作 面 板 （ 4） 硬 盤(pán) 和 軟 盤(pán) 存 儲(chǔ) 器 （ 5） 數(shù) 字 和

12、 模 擬 量 輸 入 輸 出 （ 6） 打 印 機(jī) 接 口 （ 7） 傳 感 器 接 口 （ 8） 軸 控 制 器 （ 9） 輔 助 控 制 設(shè) 備 （ 10） 通 信 接 口 （ 11） 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 軟 件 的 特 點(diǎn) 1） 機(jī) 器 人 工 作 任 務(wù) 是 要 求 機(jī) 器 人 的 末端 執(zhí) 行 器 （ 例 如 焊 接 機(jī) 器 人 的 焊 鉗 或 焊槍 ） 進(jìn) 行 空 間 點(diǎn) 位 運(yùn) 動(dòng) 或 軌 跡 運(yùn) 動(dòng) 。 2） 機(jī) 器 人 的 控 制 中 經(jīng) 常 使 用 復(fù) 雜 控 制技 術(shù) 3） 用 人 工 智 能 的 方 法 進(jìn) 行 控 制 、 決 策 、管 理 和 操 作 1. 示 教 盒 示 教 方 式 2. 引 導(dǎo) 示 教 方 式 3. 機(jī) 器 人 編 程 語(yǔ) 言 與 離 線(xiàn) 編 程 技 術(shù) 1） 使 機(jī) 器 人 的 運(yùn) 動(dòng) 編 程 成 為“ 可 視 ” 的 過(guò) 程 2） 可 離 線(xiàn) 編 程