工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用 蘭虎 第1章

章節(jié)目錄1.1什么是工業(yè)機(jī)器人1.2為何開展工業(yè)機(jī)器人1.3工業(yè)機(jī)器人開展概況1.3.1工業(yè)機(jī)器人的誕生1.3.2工業(yè)機(jī)器人的開展….課堂認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)入案例本章小結(jié)思考練習(xí)1.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用返回目錄1/28學(xué)習(xí)目標(biāo)所處位置————掌握工業(yè)機(jī)器人的定義【了解工業(yè)機(jī)器人的開展事由和歷程學(xué)習(xí)

熟悉工業(yè)機(jī)器人的常見分類及其行業(yè)應(yīng)用目標(biāo)】返回目錄2/28導(dǎo)入案例所富士康“百萬機(jī)器人〞上崗折射中國制造業(yè)升級處位置————2021年，富士康CEO郭臺銘表示，希望到2021年底裝配30萬臺機(jī)器人，【到2021年裝配100萬臺，要在5到10年導(dǎo)入內(nèi)看到首批完全自動化的工廠，并在案數(shù)年內(nèi)通過自動化消除簡單重復(fù)性的例】工序。機(jī)器人的投產(chǎn)使用，可將目前的人力資源轉(zhuǎn)移到具備更高附加值的崗位上，這也符合將我國“人口紅利〞轉(zhuǎn)為“人才紅利〞的大目標(biāo)。這一工業(yè)機(jī)器人的井噴潮涌，何時會蔓延到“中國制造〞的每一個工廠、每一條生產(chǎn)線、每一個工序、每一個工位上，將為“中國制造〞的轉(zhuǎn)型提“智〞做出何等奉獻(xiàn)？我們對此充滿期待。返回目錄3/281.1什么是工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人涉及到人的概念，成為一個難以答復(fù)的哲學(xué)問題。所處位置一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過程序動作————來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能操作機(jī)?！菊n堂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認(rèn)知動作替代人類勞動?！恳环N自動化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或者生物相似的智能能力，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。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)，能搬運(yùn)材料、工件或操持工具來完成各種作業(yè)。返回目錄4/28中國1.1什么是工業(yè)機(jī)器人所處位置————廣義地說：工業(yè)機(jī)器人是一種在計算機(jī)控制下的【可編程的自動機(jī)器。它具有四個根本特征：課堂認(rèn)知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(dú)立性返回目錄5/281.3工業(yè)機(jī)器人開展概況1.3.2工業(yè)機(jī)器人開展現(xiàn)狀和趨勢所處位2005年，YASKAWA推出可代替人完成組裝或搬運(yùn)機(jī)器人MOTOMAN-DA20置和MOTOMAN-IA20?！菊n堂認(rèn)知】MOTOMAN-IA20MOTOMAN-DA20YASKAWA機(jī)器人返回目錄8/281.3工業(yè)機(jī)器人開展概況1.3.2工業(yè)機(jī)器人開展現(xiàn)狀和趨勢所處位2021年意大利柯馬〔COMAU〕推出SMART5PAL機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)裝載/卸載置、多產(chǎn)品拾取、堆垛等?！菊n堂認(rèn)知】SMART5PAL返回目錄9/281.3工業(yè)機(jī)器人開展概況1.3.2工業(yè)機(jī)器人開展現(xiàn)狀和趨勢所處位KUKA公司推出KR5arcHW〔HollowWrist〕，其機(jī)械臂和機(jī)械手上有一個置50mm寬的通孔，可以保護(hù)機(jī)械臂上的整套保護(hù)氣體軟管的敷設(shè)?！菊n堂認(rèn)知】返回目錄KR5arcHW10/281.3工業(yè)機(jī)器人開展概況1.3.2工業(yè)機(jī)器人開展現(xiàn)狀和趨勢所處位FANUC推出的RobotM-3iA裝配機(jī)器人采用四軸或六軸模式，具有獨(dú)特的平置行連接結(jié)構(gòu)，具備輕巧便攜的特點(diǎn)，承重范圍可達(dá)6kg?！菊n堂認(rèn)知】返回RobotM-3iA目錄11/281.3工業(yè)機(jī)器人開展概況1.3.2工業(yè)機(jī)器人開展現(xiàn)狀和趨勢所處國際工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，根本沿著兩個路徑在開展：一是模仿人的位置手臂，實(shí)現(xiàn)多維運(yùn)動，典型應(yīng)用為點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人；二是模仿人的下肢運(yùn)動————，實(shí)現(xiàn)物料輸送、傳遞等搬運(yùn)功能，如搬運(yùn)機(jī)器人。機(jī)器人研發(fā)水平最高的是日本、美國與歐洲，他們在開展工業(yè)機(jī)器人方面【課各有千秋：堂認(rèn)知日本模式各司其職，分層面完成交鑰匙工程?！繗W洲模式一攬子交鑰匙工程。美國模式采購與成套設(shè)計相結(jié)合。國產(chǎn)機(jī)器人與進(jìn)口機(jī)器人尚存一定差距，具表達(dá)狀如下：第一，低端技術(shù)水平有待改善。返回第二，產(chǎn)業(yè)鏈條亟待充實(shí)與標(biāo)準(zhǔn)。目錄12/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處位關(guān)于工業(yè)機(jī)器人分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可按負(fù)載重量、控制置方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分?！?、按機(jī)器人的技術(shù)等級劃分【課〔1〕示教再現(xiàn)機(jī)器人第一代工業(yè)機(jī)器人能夠按照人類預(yù)先示教的軌跡、堂認(rèn)行為、順序和速度重復(fù)作業(yè)，示教可由操作員手把手進(jìn)行或通過示教器完成。知】返回示教器示教手把手示教目錄13/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處位〔2〕感知機(jī)器人第二代工業(yè)機(jī)器人程具有環(huán)境感知裝置，能在一定度上置適應(yīng)環(huán)境的變化，目前已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段?！菊n堂認(rèn)知】配備視覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人〔3〕智能機(jī)器人第三代工業(yè)機(jī)器人具有發(fā)現(xiàn)問題，并且能自主地解決問返回題的能力，尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。目錄14/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處關(guān)于工業(yè)機(jī)器人分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可按負(fù)載重量、控制位置方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分。————2、按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分【課堂工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式認(rèn)知】直角坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系返回目錄15/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處位2、按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分y置————工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式z【直角坐標(biāo)系課x堂認(rèn)知柱面坐標(biāo)系】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系直角坐標(biāo)機(jī)器人具有空間上相互垂直的多個直線移動軸，通過直角坐標(biāo)方向的3個獨(dú)立自由度確定其手部的空間位置，其動作空間為一長方體。返回目錄16/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所θ處位2、按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分置————r工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式x【直角坐標(biāo)系課堂認(rèn)知柱面坐標(biāo)系】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)機(jī)器人主要由旋轉(zhuǎn)基座、垂直移動和水平移動軸構(gòu)成，具有一個回轉(zhuǎn)和兩個平移自由度，其動作空間呈圓柱形。返回目錄17/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所處位2、按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分β置————工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式rθ【直角坐標(biāo)系課堂認(rèn)柱面坐標(biāo)系知】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系球面坐標(biāo)機(jī)器人空間位置分別由旋轉(zhuǎn)、擺動和平移3個自由度確定，動作空間形成球面的一局部。返回目錄18/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所α處位2、按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分置————工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式φ【直角坐標(biāo)系課堂θ認(rèn)柱面坐標(biāo)系知】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人模擬人手臂功能，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)軸以及小臂前端的手腕等組成，手腕通常有2~3個自返回由度，其動作空間近似一個球體。目錄19/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.1工業(yè)機(jī)器人的分類所zω2ω1處位2、按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分置————工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式ω3【直角坐標(biāo)系課堂認(rèn)柱面坐標(biāo)系知】球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)上具有串聯(lián)配置的兩個能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的手臂，自由度可依據(jù)用途選擇2~4個，動作空間為一圓柱體。返回目錄20/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)知機(jī)器人搬運(yùn)被廣泛應(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(yùn)、集裝箱等的自動搬運(yùn)。機(jī)器人搬運(yùn)返回目錄21/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)機(jī)器人碼垛被廣泛知應(yīng)用于化工、飲料、食】品、啤酒、塑料等生產(chǎn)企業(yè)，對紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱、瓶裝等各種形狀的包裝成品都適用。機(jī)器人碼垛返回目錄22/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂機(jī)器人焊接最早應(yīng)認(rèn)知用在裝配生產(chǎn)線上。開】拓了一種柔性自動化生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)了在一條焊接機(jī)器人生產(chǎn)線上同時自動生產(chǎn)假設(shè)干種焊件。機(jī)器人焊接返回目錄23/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)知】機(jī)器人涂裝被廣泛應(yīng)用汽車、汽車零配件、鐵路、家電、建材、機(jī)械等行業(yè)機(jī)器人涂裝返回目錄24/281.4工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用1.4.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用所處按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。位置————【課堂認(rèn)機(jī)器人裝配被廣泛知】應(yīng)用于各種電器的制造行業(yè)及流水線產(chǎn)品的組裝作業(yè)，具有高效，精確，不間斷工作的特點(diǎn)。機(jī)器人裝配返回目錄25/28本章小結(jié)所工業(yè)機(jī)器人是一種能自動定位控制并可重新編程予以變處位動的多功能機(jī)器。它有多個自由度，可用來搬運(yùn)材料、零件置————和握持工具，以完成各種不同的作業(yè)?！竟I(yè)機(jī)器人的開展過程可分為三代。第一代為示教-再本章現(xiàn)型機(jī)器人，它可以按照預(yù)先設(shè)定的程序，自主完成規(guī)定動小結(jié)】作或操作，當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺型機(jī)器人，如有力覺、觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進(jìn)行反響調(diào)整的能力，目前已進(jìn)入應(yīng)用階段。第三代為智能型機(jī)器人，其尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。返回目錄26/28思考練習(xí)1、填空所處〔1〕國際工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，根本沿著兩個路徑在開展：一是模仿人位的_______，實(shí)現(xiàn)多維運(yùn)動，在應(yīng)用上比較典型的是點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人；二是模置————仿人的_______，實(shí)現(xiàn)物料輸送、傳遞等搬運(yùn)功能，例如搬運(yùn)機(jī)器人?！?〕按照機(jī)器人的技術(shù)開展水平，可以將工業(yè)機(jī)器人分為三代_______機(jī)器【人、_______機(jī)器人和_______機(jī)器人。思〔3〕目前在我國應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人主要分_______、_______和國產(chǎn)三種?？季毩?xí)2、選擇】〔1〕工業(yè)機(jī)器人一般具有的根本特征是〔〕。①