工业机器人技术及应用教案1绪论.docx

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工业机器人技术及应用教案1绪论

工业机器人技术及应用（教案）1-绪论

LT

MOTOMAN-DA20MOTOMAN-IA20

YASKAWA机器人

2010年意大利柯马（COMAU）推出SMART5PAL机器人，可实现装载/卸载、多产品拾取、堆垛等。

SMART5PAL

KUKA公司推出KR5arcHW（HollowWrist），其机械臂和机械手上有一个50mm宽

的通孔，可以保护机械臂上的整套保护气体软管的敷设。

KR5arcHW

FANUC推出的RobotM-3iA装配机器人采用四轴或六轴模式，具有独特的平行连接结构，具备轻巧便携的特点，承重范围可达6kg。

RobotM-3iA

国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：

一是模仿人的手臂，实现多维运动，典型应用为点焊、弧焊机器人；二是模仿人的下肢运动，实现物料输送、传递等搬运功能，如搬运机器人。

机器人研发水平最高的是日本、美国与欧洲，他们在发展工业机器人方面各有千秋：

日本模式:

各司其职，分层面完成交钥匙工程。

欧洲模式:

一揽子交钥匙工程。

美国模式:

采购与成套设计相结合。

国产机器人与进口机器人尚存一定差距，具体现状如下：

第一，低端技术水平有待改善。

第二，产业链条亟待充实与规范。

1.4工业机器人的分类及应用

1.4.1工业机器人的分类

关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。

1、按机器人的技术等级划分

（1）示教再现机器人第一代工业机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业，示教可由操作员手把手进行或通过示教器完成。

手把手示教

示教器示教

（2）感知机器人第二代工业机器人程具有环境感知装置，能在一定度上适应环境的变化，目前已经进入应用阶段。

配备视觉系统的工业机器人

（3）智能机器人第三代工业机器人具有发现问题，并且能自主地解决问题的能力，尚处于实验研究阶段。

关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。

2、按机器人的机构特征划分

工业机器人的结构形式

1直角坐标系

直角坐标机器人具有空间上相互垂直的多个直线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体。

2柱面坐标系

柱面坐标机器人主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。

3球面坐标系

球面坐标机器人空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。

4多关节坐标系

垂直多关节机器人模拟人手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴、带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等组成，手腕通常有2~3个自由度，其动作空间近似一个球体。

水平多关节机器人结构上具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途选择2~4个，动作空间为一圆柱体。

1.4.2工业机器人的应用

按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。

机器人搬运被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。

机器人码垛被广泛应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业，对纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适用。

机器人焊接最早应用在装配生产线上。

开拓了一种柔性自动化生产方式，实现了在一条焊接机器人生产线上同时自动生产若干种焊件。

机器人涂装被广泛应用汽车、汽车零配件、铁路、家电、建材、机械等行业

机器人装配被广泛应用于各种电器的制造行业及流水线产品的组装作业，具有高效，精确，不间断工作的特点。

本章小结

工业机器人是一种能自动定位控制并可重新编程予以变动的多功能机器。

它有多个自由度，可用来搬运材料、零件和握持工具，以完成各种不同的作业。

工业机器人的发展过程可分为三代。

第一代为示教-再现型机器人，它可以按照预先设定的程序，自主完成规定动作或操作，当前工业中应用最多。

第二代为感觉型机器人，如有力觉、触觉和视觉等，它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。

第三代为智能型机器人，其尚处于实验研究阶段。

思考练习

1、填空

（1）国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：

一是模仿人的_______，

实现多维运动，在应用上比较典型的是点焊、弧焊机器人；二是模仿人的_______，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人。

（2）按照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代_______机器人、_______机器人和_______机器人。

（3）目前在我国应用的工业机器人主要分_______、_______和国产三种。

2、选择

（1）工业机器人一般具有的基本特征是（）。

①拟人性；②特定的机械机构；③不同程度的智能；④独立性；⑤通用性

A.①②③④B.①②③⑤C.①③④⑤D.②③④⑤

（2）按基本动作机构，工业机器人通常可分为（）。

①直角坐标机器人；②柱面坐标机器人；③球面坐标机器人；④关节型机器人

A.①②B.①②③C.①③D.①②③④

（3）机器人行业所说的四巨头指的是（）。

①PANASONIC；②FANUC；③KUKA；④OTC；⑤YASKAWA；⑥FANUC；

⑦NACHI；⑧ABB

A.①②③④B.①②③⑧C.②③⑤⑧D.①③⑤⑧

3、判断

（1）工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机。

（）

（2）发展工业机器人的主要目的是在不违背“机器人三原则”前提下，用机器人协助或替代人类从事一些不适合人类甚至超越人类的工作，把人类从大量的、烦琐的、重复的、危险的岗位中解放出来，实现生产自动化、柔性化，避免工伤事故和提高生产效率。

（）

（3）直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占地空间小等优点，是目前工业机器人大多采用的结构形式。

（）