工业机器人应用-课件

工业机器人应用工业机器人应用1机器人常识机器人常识2 2一、机器人的定义n机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。一、机器人的定义机器人是一种自动化的机器，所不3二、机器人的分类我国从应用环境上把机器人分为两类：工业机器人特种机器人国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人非制造环境下的服务与仿人型机器人二、机器人的分类我国从应用环境上把机器人分为两类：4工业机器人n所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。如：机械手。工业机器人所谓工业机器人就是面向工业领域的多关5特种机器人n 而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人。n 包括：服务机器人、水下机器人、微操作机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。特种机器人而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非6机器人举例（视频）机器爬虫机械手机器恐龙机器人走迷宫机器人举例（视频）机器爬虫机械手机器恐龙机器人走迷宫7工业机器人应用工业机器人应用8 8第一节 工业机器人概述n一、工业机器人的含义n二、工业机器人的组成n三、工业机器人的特点n四、工业机器人的分类n五、工业机器人发展简况及趋向第一节工业机器人概述9一、工业机器人的含义n工业机器人是能模仿人体某些器官的功能(主要是动作功能)、有独立的控制系统、可以改变工作程序和编程的多用途自动操作装置。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。一、工业机器人的含义工业机器人是能模仿人体某些器官的功能10二、工业机器人的组成工业机器人是机电一体化的系统，它由以下几个部分组成：、执行机构、机械本体、控制系统、检测系统二、工业机器人的组成工业机器人是机电一体化的系统，11组成部分关系图组成部分关系图12、执行机构执行机构可以抓起工件，并按规定的运动速度、运动轨迹、把工件送到指定位置处，放下工件。通常执行机构有以下几个部分：（）手部手部是工业机器人用来握持工件或工具的部位，直接与工件或工具接触。有些工业机器人直接将工具（如电焊枪、油漆喷枪、容器等）固定在手部，它就不再另外安装手部了。（）腕部腕部是将手部和臂部连接在一起的部件。它的作用是调整手部的方位和姿态，并可扩大臂部的活动范围。（）臂部臂部支承着腕部和手部，使手部活动的范围扩大。无论是手部、腕部或是臂部都有许多轴孔，孔内有轴、轴和孔之间形成一个关节，机器人有一个关节就有了一个自由度。、执行机构执行机构可以抓起工件13、机械本体n（）机械本体的作用n机械本体用来支承手部、腕部和臂部，驱动装置及其他装置也固定在机械本体上。n（）行走机构n对用可以行走的工业机器人，它的机械本体是可以移动的；否则，机械本体直接固定在基座上。行走机构用来移动工业机器人。有的行走机构是模仿人的双腿，有的只不过是轨道和车轮机构而已。n（）驱动系统n驱动系统装在机械本体内，执行机构的作用是向执行元件提供动力。根据不同的动力源，驱动系统的传动方式也分为液压式、气动式、电动式和机械式四种。、机械本体（）机械本体的作用14、控制系统n（）控制系统的作用n 控制系统是工业机器人的指挥中心。他控制工业机器人按规定的程序动作。控制系统还可存储各种指令（如动作顺序、运动轨迹、运动速度以及动作的时间节奏等），同时还向各个执行元件发出指令。必要时，控制系统汉对自己的行为加以监视，一旦有越轨的行为，能自己排查出故障发生的原因并及时发出报警信号。n（）人工智能系统n 人工智能系统赋予工业机器人五种感觉功能，以实现机器人对工件的自动识别和适应性操作。具有自适应性的智能化的机械系统也是当前机电一体化技术的发展方向，模糊计算机的应用虽然处于这一步的初级阶段，但真正具有自适应性的智能化系统必将总这里突破。、控制系统（）控制系统的作用15、检测系统n检测系统主要用来检测自己的执行系统所处的位置、姿势，并将这些情况及时反馈给控制系统，控制系统根据这个反馈信息在发出调整动作的信号，使执行机构进一步动作，从而使执行系统一一定的精度到达规定的位置和姿势。、检测系统检测系统主要用来检测自己的执行系统所16三、工业机器人的特点n通用性n柔软性n自动性n准确性三、工业机器人的特点通用性17四、工业机器人的主要种类n焊接机器人n喷漆机器人n装配机器人n采矿机器人n搬运机器人n食品工业机器人四、工业机器人的主要种类焊接机器人18五、工业机器人发展简况n日本技术实力和数量世界第一n欧美快速追赶日本n中国相对比较落后，近几年发展迅速n机器人性能上升，价格下降 n在各个领域有广泛应用五、工业机器人发展简况日本技术实力和数量世界第一19焊接机器人焊接机器人2020焊接机器人n焊接机器人則是工業机器人應用最為廣泛的一种類型，即應用于焊接操作的工業机器人。焊接机器人焊接机器人則是工業机器人應用最為廣泛的一种類型，即21一、焊接机器人的分类一、焊接机器人的分类n按照其應用，通常可分為以下几類：、弧焊机器人：最常用的應用范圍是結构鋼的熔化极活性气体保護焊（、）、不鏽鋼、鋁的熔化极惰性气体保護焊（），各种金屬的鎢极惰性气体保護焊（）等。、點焊机器人:典型的應用領域是汽車車身的焊裝流水線。但現在有一种趨勢，即點焊机器人在中小型零部件制造企業的應用也不斷在擴展。n按照結构坐標系來分，可以分為：直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、全關節型。一、焊接机器人的分类按照其應用，通常可分為以下几類：、弧焊22二、焊接机器人的优点二、焊接机器人的优点n穩定和提高焊接質量，保証其均勻性。n提高勞動生產率，一天可小時連續生產。n改善工人勞動條件，可在有害環境下工作。n降低對工人操作技術的要求。n縮短產品改型換代的准備周期，減少相應的設備投資。n可實現小批量產品的焊接自動化。n為焊接柔性生產線提供技術基礎。二、焊接机器人的优点穩定和提高焊接質量，保証其均勻性。23三、焊接机器人的组成n焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。n、机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。n、焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。n图、表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。三、焊接机器人的组成焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分24组成图组成图25焊接机器人举例（视频）焊接机器人举例（视频）26工业机器人应用-课件27喷漆机器人喷漆机器人2828喷漆机器人n一、概述n二、特点n三、分类n四、喷漆机器人n 、概况n 、主要机构n 、主要技术指标喷漆机器人一、概述29一、概述n喷漆机器人能在恶劣环境下连续工作，并具有工作灵活、工作精度高等特点，因此喷漆机器人被广泛应用于汽车、大型结构件等喷漆生产线，以保证产品的加工质量、提高生产效率、减轻操作人员劳动强度。一、概述喷漆机器人能在恶劣环境下连续工作，并具30二、特点n喷涂机器人在使用环境和动作要求上有如下的特点:n 工作环境包含易爆的喷涂剂蒸气;n 沿轨迹高速运动，途经各点均为作业点;n 多数和被喷涂件都搭载在传送带上，边移动边喷涂，所以它需要一些特殊性能。二、特点喷涂机器人在使用环境和动作要求上有如下的特点:31三、分类喷涂机器人通常有两类。液压喷涂机器人电动喷涂机器人三、分类喷涂机器人通常有两类。32四、型喷漆机器人n、概况、概况n 型型 喷喷 漆漆 机机 器器 人人 是是 为为 适适 应应 生生 产产 自自 动动 化化 发发 展展 的的 需需 要要 ，改改 善善 劳劳 动动 条条 件件 ，提提 高高 产产 品品 质质 量量 和劳和劳 动动 生生 产产 率率 ，降降 低低 生生 产产 成成 本本 而而 研研 制制 的的 自自 动动 化化 喷喷 漆漆 装装 置置 ，也也 是是 机机 电电 一一 体体 化化 的的 高高 技技 术术 产产 品品 。型型 机机 器器 人人 为为 计计 算算 机机 闭闭 环环 控控 制制 ，电电 液液 伺伺 服服 驱驱 动动 ，示示 教教 再再 现现 式式 ，多多 关关 节节 型型 工工 业业 机机 器器 人。人。具具 有有 设设 计计 方方 案案 合合 理理 ；机机 、电电 、液液 匹匹 配配 协协 调调 ；控控 制制 系系 统统 设设 计计 合合 理理 ；元元 件件 国国 产产 化化 程程 度度 高高 等等 特特 点。点。达达 到到 国国 内内 自自 行行 设设 计计 同同 类类 产产 品品 的的 先先 进进 水水 平平 ，其其 关关 键键 性性 能能 指指 标标 重重 复复 位位 置置 精精 度度 处处 国国 内内 领领 先先 地位地位 。四、型喷漆机器人、概况33、主要机构、主要机构 操作机械手操作机械手 液压站液压站 微机控制柜微机控制柜 。、主要机构34、主要技术指标如下：自由度数：个额定负载：动作范围：平均速度：重复位置精度：操作方式：示教再现，计算机内存：、主要技术指标如下：35喷漆机器人的图片喷漆机器人的图片36工业机器人应用-课件37工业机器人应用-课件38机器人在喷涂、涂胶领域的应用喷漆机器人生产线机器人在喷涂、涂胶领域的应用喷漆机器人生产线39车灯涂胶机器人工作站车灯涂胶机器人工作站40卫生陶瓷施釉机器人工作站卫生陶瓷施釉机器人工作站41装配机器人装配机器人装配机器人4242装配机器人n一、概述n二、精密装配机器人n 、装配机器人（装配单元、装配线)n 、装配机器人的周边设备装配机器人一、概述43一、概述n随着机器人智能程度的提高，使得它有可能对复杂产品如汽车发动机、电动机等进行自动装配，并可大大提高产品质量和生产效率。一、概述随着机器人智能程度的提高，使得它有可能44二、精密装配机器人n（）装配机器人（装配单元、装配线）二、精密装配机器人（）装配机器人（装配单元、装配线）45水平多关节型机器人是装配机器人的典型代表。水平多关节型机器人是装配机器人的典型代表。它它共共有有个个自自由由度度:两两个个回回转转关关节节，上上下下移移动动以以及及手手腕腕的的转转动。动。最近开始在一些机器人上配备各种可换手，以增加通用性。最近开始在一些机器人上配备各种可换手，以增加通用性。手爪主要有电动手爪和气动手爪两种形式手爪主要有电动手爪和气动手爪两种形式手爪主要有电动手爪和气动手爪两种形式手爪主要有电动手爪和气动手爪两种形式气动手爪相对来说比较简单，价格便宜，气动手爪相对来说比较简单，价格便宜，气动手爪相对来说比较简单，价格便宜，气动手爪相对来说比较简单，价格便宜，因而在一些要求不太高的场合用得比较多。因而在一些要求不太高的场合用得比较多。因而在一些要求不太高的场合用得比较多。因而在一些要求不太高的场合用得比较多。电动手爪造价比较高，主要用在一些特殊场合电动手爪造价比较高，主要用在一些特殊场合电动手爪造价比较高，主要用在一些特殊场合电动手爪造价比较高，主要用在一些特殊场合水平多关节型机器人是装配机器人的典型代表。手爪主要有电动手爪46 带带带带有有有有传传传传感感感感器器器器的的的的装装装装配配配配机机机机器器器器人人人人可可可可以以以以更更更更好好好好地地地地顺顺顺顺应应应应对对对对象象象象物物物物进进进进行行行行柔柔柔柔软软软软的的的的操操操操作作作作。装装装装配配配配机机机机器器器器人人人人经经经经常常常常使使使使用用用用的的的的传传传传感感感感器器器器有有有有视视视视觉觉觉觉传传传传感感感感器器器器、触触触触觉觉觉觉传传传传感感感感器器器器、接接接接近觉传感器和力传感器等。近觉传感器和力传感器等。近觉传感器和力传感器等。近觉传感器和力传感器等。视视视视觉觉觉觉传传传传感感感感器器器器主主主主要要要要用用用用于于于于零零零零件件件件或或或或工工工工件件件件的的的的位位位位置置置置补补补补偿偿偿偿，零零零零件件件件的的的的判判判判别别别别、确确确确认等。认等。认等。认等。触触触触觉觉觉觉和和和和接接接接近近近近觉觉觉觉传传传传感感感感器器器器一一一一般般般般固固固固定定定定在在在在指指指指端端端端，用用用用来来来来补补补补偿偿偿偿零零零零件件件件或或或或工工工工件件件件的的的的位置误差，防止碰撞等。位置误差，防止碰撞等。位置误差，防止碰撞等。位置误差，防止碰撞等。力力力力传传传传感感感感器器器器一一一一般般般般装装装装在在在在腕腕腕腕部部部部，用用用用来来来来检检检检测测测测腕腕腕腕部部部部受受受受力力力力情情情情况况况况，一一一一般般般般在在在在精精精精密密密密装配或去飞边一类需要力控制的作业中使用。装配或去飞边一类需要力控制的作业中使用。装配或去飞边一类需要力控制的作业中使用。装配或去飞边一类需要力控制的作业中使用。带有传感器的装配机器人可以更好地顺应对象物进47（）装配机器人的周边设备 机器人进行装配作业时，除机器人主机、手爪、传感器外，零件供给装置和工件搬运装置也至为重要。无论从投资额的角度还是从安装占地面积的角度，它们往往比机器人主机所占的比例大。周边设备常由可编程控制器控制，此外一般还要有台架、安全栏等。（）装配机器人的周边设备48零件供给器 零件供给器的作用是保证机器人能逐个正确地抓取待装配零件，保证装配作业正常进行。给料器 用振动或回转机构把零件排齐，并逐个送到指定位置。托 盘 大零件或易磕碰划伤的零件加工完毕后一般应码放在称为托盘的容器中运输，托盘装置能按一定精度要求把零件送到给定位置，然后再由机器人一个一个取出。输送装置 在机器人装配线上，输送装置承担把工件搬运到各作业地点的任务，输送装置中以传送带居多。输送装置的技术问题是停止精度、停止时的冲击和减速振。减震器可用来吸收冲击能。零件供给器输送装置在机器人装配线上，输送装置承担把工49 其他用途的工业机器人其他用途的工业机器人其他用途的工业机器人5050 其他用途的工业机器人 v搬运机器人v 主要用于工厂中一些工序的上下料作业、拆垛和码垛作业等。这类机器人精度相对低一些，但负荷比较大，运动速度比较高。其机器人操作机多采用点焊或弧焊机器人结构，也有的采用框架式和直角坐标式结构形式。随着工厂自动化程度的不断提高和生产节拍的加快，搬运机器人使用得越来越多。其他用途的工业机器人搬运机器人51v水切割机器人、激光加工机器人v 它通过高压水和激光这种新的工具，对工件实施切割、焊接或者是金属材料的表面特殊处理，可以实现金属及其他材料的特殊加工。高压水切割的特点是其切缝处光滑，无需进行二次处理，并且避免了其他热加工手段带来的工件变形。激光加工则是充分利用了激光的特性，实现对工件的精密切割、钻孔、焊接以及表面热处理这些作业往往是传统的加工手段无法完成的。水切割机器人、激光加工机器人52vv 检查和测量机器人检查和测量机器人检查和测量机器人检查和测量机器人vv 集三种功能于一体，包括机器人的运动控制、操作对象状态集三种功能于一体，包括机器人的运动控制、操作对象状态集三种功能于一体，包括机器人的运动控制、操作对象状态集三种功能于一体，包括机器人的运动控制、操作对象状态的感知以及对所采集到的信息进行分析和判断，最终给出检查和测的感知以及对所采集到的信息进行分析和判断，最终给出检查和测的感知以及对所采集到的信息进行分析和判断，最终给出检查和测的感知以及对所采集到的信息进行分析和判断，最终给出检查和测量结果。检查和测量机器人主要用于工件的形状测量、装配检查以量结果。检查和测量机器人主要用于工件的形状测量、装配检查以量结果。检查和测量机器人主要用于工件的形状测量、装配检查以量结果。检查和测量机器人主要用于工件的形状测量、装配检查以及产品缺陷检查等。及产品缺陷检查等。及产品缺陷检查等。及产品缺陷检查等。检查和测量机器人53 随着信息技术和微电子技术的发展，这些行业也迫切需要机器随着信息技术和微电子技术的发展，这些行业也迫切需要机器随着信息技术和微电子技术的发展，这些行业也迫切需要机器随着信息技术和微电子技术的发展，这些行业也迫切需要机器人进行作业。但这些行业的特点是超精密化和精细化，产品的质量人进行作业。但这些行业的特点是超精密化和精细化，产品的质量人进行作业。但这些行业的特点是超精密化和精细化，产品的质量人进行作业。但这些行业的特点是超精密化和精细化，产品的质量与环境的好坏有直接关系，在这种环境下作业对机器人有特殊要求，与环境的好坏有直接关系，在这种环境下作业对机器人有特殊要求，与环境的好坏有直接关系，在这种环境下作业对机器人有特殊要求，与环境的好坏有直接关系，在这种环境下作业对机器人有特殊要求，因此产生了净化机器人。对于净化机器人，如何抑制尘埃粒子大小因此产生了净化机器人。对于净化机器人，如何抑制尘埃粒子大小因此产生了净化机器人。对于净化机器人，如何抑制尘埃粒子大小因此产生了净化机器人。对于净化机器人，如何抑制尘埃粒子大小和数量是其关键问题。另外，现代制造业中，许多器件的制造需要和数量是其关键问题。另外，现代制造业中，许多器件的制造需要和数量是其关键问题。另外，现代制造业中，许多器件的制造需要和数量是其关键问题。另外，现代制造业中，许多器件的制造需要在真空环境下进行，因此也出现了真空机器人。净化机器人和真空在真空环境下进行，因此也出现了真空机器人。净化机器人和真空在真空环境下进行，因此也出现了真空机器人。净化机器人和真空在真空环境下进行，因此也出现了真空机器人。净化机器人和真空机器人除对环境有很高的要求之外，其速度和精度也有了很大提高。机器人除对环境有很高的要求之外，其速度和精度也有了很大提高。机器人除对环境有很高的要求之外，其速度和精度也有了很大提高。机器人除对环境有很高的要求之外，其速度和精度也有了很大提高。并且机器人的结构不同于一般工业机器人的结构，具有一定的特殊并且机器人的结构不同于一般工业机器人的结构，具有一定的特殊并且机器人的结构不同于一般工业机器人的结构，具有一定的特殊并且机器人的结构不同于一般工业机器人的结构，具有一定的特殊性。性。性。性。随着信息技术和微电子技术的发展，这些行业也迫54工业机器人发展趋势工业机器人发展趋势工业机器人发展趋势5555工业机器人发展趋势 机器人技术是一种综合性高技术，它涉及到多种相关技术及学科，如机构学、控制工程、计算机、人工智能、微电子学、传感技术、材料科学以及仿生学等科学技术。因此机器人技术的发展一方面带动了相关技术及学科的发展，另一方面也取决于这些相关技术和学科的发展进程。()机器人操作机 负载自重比大、高速高精度的机器人操作机一直是机器人设计负载自重比大、高速高精度的机器人操作机一直是机器人设计负载自重比大、高速高精度的机器人操作机一直是机器人设计负载自重比大、高速高精度的机器人操作机一直是机器人设计者追求的目标，通过有限元模拟分析及仿真设计等现代设计方法的者追求的目标，通过有限元模拟分析及仿真设计等现代设计方法的者追求的目标，通过有限元模拟分析及仿真设计等现代设计方法的者追求的目标，通过有限元模拟分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。运用，机器人操作机已实现了优化设计。运用，机器人操作机已实现了优化设计。运用，机器人操作机已实现了优化设计。工业机器人发展趋势负载自重比大、高速高精度的56()()控制系统控制系统控制系统控制系统 控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的性性性性能能能能迸迸迸迸一一一一步步步步提提提提高高高高，已已已已由由由由过过过过去去去去控控控控制制制制标标标标准准准准的的的的轴轴轴轴机机机机器器器器人人人人发发发发展展展展到到到到现现现现在在在在能能能能够够够够控控控控制制制制轴轴轴轴甚甚甚甚至至至至轴轴轴轴，以以以以实实实实现现现现多多多多机机机机器器器器人人人人系系系系统统统统及及及及周周周周边边边边设设设设备备备备的的的的协协协协调调调调运运运运动动动动，并并并并且且且且实实实实现现现现了了了了软软软软件件件件伺伺伺伺服服服服和和和和全全全全数数数数字字字字控控控控制制制制。在在在在该该该该领领领领域域域域日日日日本本本本和和和和德德德德国国国国公司处于领先地位。公司处于领先地位。公司处于领先地位。公司处于领先地位。()()并联机器人并联机器人并联机器人并联机器人 采采采采用用用用并并并并联联联联机机机机构构构构，利利利利用用用用机机机机器器器器人人人人技技技技术术术术，实实实实现现现现高高高高精精精精度度度度测测测测量量量量及及及及加加加加工工工工，这这这这是是是是机机机机器器器器人人人人技技技技术术术术向向向向数数数数控控控控技技技技术术术术的的的的拓拓拓拓展展展展，为为为为将将将将来来来来实实实实现现现现机机机机器器器器人人人人和和和和数数数数控控控控技技技技术术术术的的的的一体化奠定了基础。意大利公司、日本等公司已开发出了此类产品。一体化奠定了基础。意大利公司、日本等公司已开发出了此类产品。一体化奠定了基础。意大利公司、日本等公司已开发出了此类产品。一体化奠定了基础。意大利公司、日本等公司已开发出了此类产品。()控制系统()并联机器人57()网络通讯功能 日本和德国公司的最新机器人控制器已实现了与、总线及一些网络的连接，使机器人由专用设备向标准化设备发展。()()传感系统传感系统传感系统传感系统 激激激激光光光光传传传传感感感感器器器器、视视视视觉觉觉觉传传传传感感感感器器器器和和和和力力力力传传传传感感感感器器器器在在在在工工工工业业业业机机机机器器器器人人人人系系系系统统统统中中中中已已已已得得得得到到到到广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用，并并并并实实实实现现现现了了了了利利利利用用用用激激激激光光光光传传传传感感感感器器器器和和和和视视视视觉觉觉觉传传传传感感感感器器器器进进进进行行行行焊焊焊焊缝缝缝缝自自自自动动动动跟跟跟跟踪踪踪踪以以以以及及及及自自自自动动动动化化化化生生生生产产产产线线线线上上上上物物物物体体体体的的的的自自自自动动动动定定定定位位位位，利利利利用用用用视视视视觉觉觉觉系系系系统统统统和和和和力力力力觉觉觉觉系系系系统统统统进进进进行行行行精精精精密密密密装装装装配配配配作作作作业业业业等等等等，大大大大大大大大提提提提高高高高了了了了机机机机器器器器人人人人的的的的作作作作业业业业性性性性能能能能和和和和对对对对环环环环境境境境的的的的适应性。日本、和瑞典、德国、等公司皆推出了此类产品。适应性。日本、和瑞典、德国、等公司皆推出了此类产品。适应性。日本、和瑞典、德国、等公司皆推出了此类产品。适应性。日本、和瑞典、德国、等公司皆推出了此类产品。()网络通讯功能()传感系统58