工业机器人概述

第1章机器人基础知识教学目标《工业机器人基础及应用编程技术》1.了解机器人的主要特点2.认识各种不同类型的机器人结构3.了解机器人在工业领域中的典型应用目录页PAGEOFCONTENT1.1引言1.2机器人的定义1.3机器人发展史1.4机器人特点1.5机器人类型1.6机器人编程作业安全1.7机器人的发展引言1.1工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器和人工智能等多种先进技术于一体的自动化装备。引言1.1采用工业机器人，不仅可提高产品的质量和生产效率，而且对改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产效率及降低生产成本有着重要意义。因此，工业机器人的应用情况是衡量一个国家科技创新与高端制造水平的重要标准。1.2机器人的定义1.美国机器人协会（RIA）的定义机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具的专用装置，可通过编制程序控制其执行各种任务的操作机”。2.国际标准化组织（ISO）的定义机器人是“一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机。这种操作机具有多个运动轴，能够借助可编程操作来处理各类材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”。1.2机器人的定义3.我国科学家对机器人的定义机器人是“一种自动定位控制，可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机，操作机被定义为具有和人手臂类似的动作功能，可在空间抓取物体或进行其他操作的机械装置”。1.3机器人的发展史1921年，捷克斯洛伐克作家卡里洛.奇别克创作名为“Rossum’sUniersalRobots”(罗萨姆万能机器人)的剧本。Robot（汉语译为“罗伯特”）其意为“不知疲倦地劳动”，奇别克把机器人定义为服务于人类的家伙，是一种人造的劳动力，它是最早的工业机器人设想。1954年美国人乔治·德沃尔制造了世界上第一台可编程的机器人（机械手）并申请专利，专利的要点是借助伺服技术控制机器人关节，利用人手进行动作示教，机器人能实现动作记录和再现，这就是示教再现机器人。1.3机器人的发展1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯联手制造出第一台工业机器人Uni-mate,随后成立了世界上第一家机器人制造工厂—Unimation公司，开创了机器人发展的新纪元，由于英格伯对工业机器人研究的贡献，他也被称为“工业机器人之父”。1.3机器人的发展1968年，美国斯坦福研究所公布研发成功第一台智能机器人Shakey，拉开了第三代机器人研发的序幕。1.3机器人的发展1.4机器人特点1.可编程生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随工作环境变化而进行再编程，因此特别适用于小批量、多品种、个性化、定制化的制造过程。目前，工业机器人已成为柔性制造系统的重要组成部分。1.4机器人特点2.通用性除专门设计的专用工业机器人外，一般机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。只需变更程序或更换工业机器人手部末端执行器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。1.4机器人特点3.拟人化工业机器人在机械结构上有类似人的大臂、小臂、手腕、手等部位以及行走、旋转等动作，并由计算机控制。对于智能化工业机器人还有很多类似人类的“生物传感器”如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语音功能传感器等。传感器1.4机器人特点4.机电一体化智能化机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力和推理判断能力等人工智能相关能力。工业机器人是机械工程、微电子技术、计算机科学与技术等多学科交叉融合的技术成果，其应用技术更涉及包括控制技术、机器人仿真、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化及精选物流等方面的先进技术，技术综合性极强。1.5机器人的分类按照应用需求、发展阶段分类1.直角坐标机器人特点：X,Y,Z三个方向直线运动，作业范围为长方体形状1.5机器人的分类2.水平关节机器人特点：三个回转一个直线运动，运动速度快，作业范围为圆柱形状1.5机器人的分类3.垂直串联关节机器人特点：六个关节的回转或摆动，确定作业范围方法较为复杂4.并联关节机器人特点：六个关节的摆动，运转速度非常快，作业范围较小1.5机器人的分类5.协作机器人特点：在传统工业机器人的基础上增加了触觉等传感器，遇到碰触立即停止，可与人协同工作，不伤人1.6机器人的应用1.搬运用于进行自动弧焊的工业机器人称为弧焊机器人。一般的弧焊机器人系统是由机器人本体、焊接电源、焊枪、焊接周边设备（变位机、工装、清枪机、防护系统）等部分组成。弧焊机器人主要包括MIG/MAG焊接、TIG焊接、激光焊接、等离子焊接、火焰钎焊等应用类型。典型弧焊机器人应用工作站1.6机器人的应用2.点焊用于点焊自动作业的工业机器人称为点焊机器人。点焊机器人由机器人、点焊电源、点焊钳、工装夹具、安全设备及点焊周边设备（修磨机、水气单元）等组成。由于点焊钳负载重，点焊机器人一般选用大负载机器人。典型点焊机器人及伺服焊枪1.6机器人的应用3.搬运用于将物料从一个位置运送到另外一个位置自动作业的工业机器人称为搬运机器人。搬运机器人通常在机器人末端根据工件的类型安装不同的工具来实现物料的搬运。主要由机器人、工件卡爪、安全防护系统、物料台等组成一套机器人搬运系统。典型搬运机器人1.6机器人的应用4.码垛将物料按照一定规律堆放的机器人称为码垛机器人。可按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体等产品的码垛。主要由压平输送机、缓停输送机、转位输送机、托盘仓、托盘输送机、编组机、推袋装置、码垛装置、垛盘输送机组成。典型码垛机器人1.6机器人的应用5.机床上下料将机床（数控车床、加工中心、冲床、压铸机、注塑机等）需要加工的工件送至机床加工，加工结束取出放至指定位置的机器人为机床上料机器人。主要由机器人、机床、工件卡爪、原料仓、成品仓、物料输送线、物料中转机构、检测装置、安全防护设备等组成。典型上下料机器人1.6机器人的应用6.喷漆/涂装喷漆机器人主要由机械本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。较先进的喷漆机器人的腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过轻小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。典型喷漆机器人1.6机器人的应用7.材料加工机器人夹持不同工具或不同工件完成材料加工的应用，主要有切割、打磨、去毛刺、清洗、抛光、水切割等加工应用。打磨、抛光、去毛刺机器人是在机器人末端执行器上装夹产品或将磨头、切削工具装置装夹在机器人末端，通过编程和调试实现打磨工序，适用于代替人工在各类复杂恶劣环境下工作切割、去毛刺机器人抛光、去毛刺机器人1.6机器人的应用8.拾取及包装机器人末端装上吸盘、卡爪以及执行机构，在流水线上拾取物料。在包装行业，可采用工业机器人将纸张及塑料袋进行自动封口、捆扎。包装机器人分拣机器人1.6机器人的应用9.装配在机器人末端装上不同的工具对产品部件进行组装的为装配机器人，如用机器人拧螺丝、用机器人对汽车发动机部件进行组装。典型装配机器人1.7工业机器人编程作业安全在进行机器人的示教作业时，某些情况下需要进入机器人的动作范围内。程序员尤其要注意安全。1.在不需要进入机器人的动作范围的情形下,务必在机器人的动作范围外进行作业。2.在进行示教作业前,应确认机器人或者外围设备没有处在危险的状态且没有异常。1.7工业机器人编程作业安全3.在迫不得已的情况下需要进入机器人的动作范围内进行示教作业时,应事先确认安全装置(如急停按钮、示教器的安全开关等)的位置和状态等。4.程序员应特别注意,勿使其他人员进入机器人的动作范围。1.7工业机器人编程作业安全5.编程时应尽可能在安全栅栏的外边进行。因不得已情形而需要在安全栅栏内进行时,应注意下列事项。仔细察看安全栅栏内的情况,确认没有危险后再进入栅栏内部。要做到随时都可以按下急停按钮。应以低速运行机器人。应在确认清整个系统的状态后进行作业,以避免由于针对外围设备的遥控指令和动作等而导致使用者陷入危险境地。1.8思考与习题一、填空题1.机器人是具备功能的机械设备。。2.按照安全规范要求，在机器人的正面作业与机器人保持距离以上。。二、简答题1.工业机器人的主要特点是什么？2.常用工业机器人的类型包括哪些？3.工业机器人的典型应用包括哪些？4.智能器人的所谓智能的表现形式是什么？THANKYOU