焊接工藝與操作技術(shù)課件 模塊一單元3 焊接工業(yè)機(jī)器人原理

焊接工業(yè)機(jī)器人原理模塊一單元3

CONTENTS目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)1學(xué)習(xí)內(nèi)容2學(xué)習(xí)小結(jié)3目錄ContentsCONTENTS目錄

第一部分學(xué)習(xí)目標(biāo)基本要求重點(diǎn)1.學(xué)習(xí)目標(biāo)一、基本要求1、了解機(jī)器人由來、三原則及分類2、掌握工業(yè)機(jī)器人定義3、掌握焊接工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)及特點(diǎn)4、掌握焊接工業(yè)機(jī)器人組成5、掌握焊接工業(yè)機(jī)器人工作原理二、重點(diǎn)1、掌握焊接工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)及特點(diǎn)2、掌握焊接工業(yè)機(jī)器人組成3、掌握焊接工業(yè)機(jī)器人工作原理CONTENTS目錄

第二部分學(xué)習(xí)內(nèi)容1.機(jī)器人概述

2.工業(yè)機(jī)器人定義

3.焊接工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)及特點(diǎn)4.焊接工業(yè)機(jī)器人組成5.焊接工業(yè)機(jī)器人工作原理1.1機(jī)器人概述——機(jī)器人（Robot）由來施與機(jī)關(guān)的“木偶人”歷史上最早的機(jī)器人見于公元600年左右的隋朝，隋煬帝命工匠按照柳抃形象所營造的木偶機(jī)器人，施有機(jī)關(guān)，有坐、起、拜、伏等能力。“帝猶恨不能夜召，于是命匠刻木偶人，施機(jī)關(guān)，能坐起拜伏，以像于抃。帝每在月下對(duì)酒，輒令宮人置之于座，與相酬酢，而為歡笑?！薄端鍟稲obot卡雷爾·恰佩克1920年捷克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩母萬能機(jī)器人制造公司》中將捷克語“Robota”寫成了“Robot”，是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人（Robot）一詞的起源。1.2機(jī)器人概述——機(jī)器人三原則

為了防止機(jī)器人傷害人類，1950年科幻作家阿西莫夫在《我是機(jī)器人》一書中提出了“機(jī)器人三原則”：①機(jī)器人必須不傷害人類，也不允許它見人類將受到傷害而袖手旁觀；②機(jī)器人必須服從人類的命令，除非人類的命令與第一條相違背；③機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非這與上述兩條相違背。這三條原則，給機(jī)器人社會(huì)賦以新的倫理性。至今，它仍會(huì)為機(jī)器人研究人員、設(shè)計(jì)制造廠家和用戶提供十分有意義的指導(dǎo)方針?！捌段?，機(jī)器人》講述了人和機(jī)器之間相處，人類自身是否值得信賴的故事1.3機(jī)器人概述——機(jī)器人功能分類2.工業(yè)機(jī)器人定義美國工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）定義

工業(yè)機(jī)器人是一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置，通過可編程動(dòng)作來執(zhí)行各種任務(wù)，并具有編程能力的多功能操作機(jī)。日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）定義工業(yè)機(jī)器人是一種帶有記憶裝置和末端執(zhí)行器的、能夠通過自動(dòng)化的動(dòng)作而代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定義

工業(yè)機(jī)器人是一種能夠通過編程和自動(dòng)控制來執(zhí)行諸如作業(yè)或移動(dòng)等任務(wù)的機(jī)器。中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T12643—2013）定義

工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程、多用途的操作機(jī)，可對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上軸進(jìn)行編程，它可以是固定式或移動(dòng)式，在工業(yè)自動(dòng)化中使用的機(jī)器。3.1工業(yè)機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用113.2焊接工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)原理圖機(jī)器人控制系統(tǒng)焊槍機(jī)器人主體氣瓶送絲機(jī)焊接電源示教器12

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)焊接工業(yè)機(jī)器人,從60年代開始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，且保證其均一性；2）可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；3）改善工人勞動(dòng)強(qiáng)度，可在有害環(huán)境下工作；4）縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資；5）降低對(duì)工人操作技術(shù)的要求；6）可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動(dòng)化；7）為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術(shù)支持。因此，焊接工業(yè)機(jī)器人在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。3.3焊接工業(yè)機(jī)器人特點(diǎn)134.1工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)四部分組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)手部、腕部、臂部、腰部、基座部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器（電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（諧波、螺旋、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)）控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制裝置、位置檢測裝置、示教再現(xiàn)裝置傳感系統(tǒng)

觸覺裝置、視覺裝置、聽覺裝置、嗅覺裝置、語言識(shí)別裝置、邏輯判斷裝置、學(xué)習(xí)裝置機(jī)器人本體力傳感器視覺裝置個(gè)人電腦機(jī)器人控制系統(tǒng)示教器144.2工業(yè)機(jī)器人的組成——執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（1）手部（2）腕部（3）臂部（4）腰部（5）基座軸1腰部旋轉(zhuǎn)軸2大臂部前后運(yùn)動(dòng)軸4小臂部旋轉(zhuǎn)軸3小臂部上下軸5腕部彎曲軸6手部旋轉(zhuǎn)154.3工業(yè)機(jī)器人的組成——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（1）電動(dòng)（2）液壓（3）氣動(dòng)（4）減速機(jī)（RV減速、諧波減速）RV減速諧波減速電機(jī)4.4工業(yè)機(jī)器人的組成——機(jī)器人控制系統(tǒng)組成

控制器是根據(jù)指令以及傳感器信息控制機(jī)器人完成一定動(dòng)作或作業(yè)任務(wù)的裝置，是決定機(jī)器人功能和性能的主要因素，也是機(jī)器人系統(tǒng)中更新和發(fā)展最快的部分基本功能

示教、記憶、坐標(biāo)設(shè)定、與外圍設(shè)備聯(lián)系、人機(jī)接口、傳感器接口、位置伺服、故障診斷安全保護(hù)開放程度

封閉型、開放型和混合型，目前基本上都是封閉型系統(tǒng)（如日系）或混合型系統(tǒng)（如歐系）控制方式集中式控制、分布式控制組成部分

控制計(jì)算機(jī)、示教器、操作面板、硬盤和軟盤存儲(chǔ)、打印機(jī)接口、傳感器接口、軸控制器、輔助設(shè)備控制、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口、Ethernet接口174.5工業(yè)機(jī)器人的組成——機(jī)器人傳感系統(tǒng)觸感裝置視覺裝置聽覺裝置嗅覺裝置語言識(shí)別裝置邏輯判斷裝置學(xué)習(xí)裝置

傳感系統(tǒng)

機(jī)器人傳感系統(tǒng)是機(jī)器人與外界進(jìn)行信息交換的主要窗口，機(jī)器人根據(jù)布置在機(jī)器人身上的不同傳感元件對(duì)周圍環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行瞬間測量，將結(jié)果通過接口送入單片機(jī)進(jìn)行分析處理，控制系統(tǒng)則通過分析結(jié)果按預(yù)先編寫的程序?qū)?zhí)行元件下達(dá)相應(yīng)的動(dòng)作命令185.工業(yè)機(jī)器人工作原理——四種控制方式

簡單地說，機(jī)器人的原理就是模仿人的各種肢體動(dòng)作、思維方式和控制決策能力。從控制的角度，機(jī)器人可以通過如下四種方式來達(dá)到這一目標(biāo)?！笆窘淘佻F(xiàn)”方式

通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機(jī)械手如何動(dòng)作，控制器將示教過程記憶下來，然后機(jī)器人就按照記憶周而復(fù)始地重復(fù)示教動(dòng)作，如焊接機(jī)器人?！翱删幊炭刂啤狈绞?/p>

工作人員事先根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)和運(yùn)動(dòng)軌跡編制控制程序，然后將控制程序輸入給機(jī)器人的控制器，起動(dòng)控制程序，機(jī)器人就按照程序所規(guī)定的動(dòng)作一步一步地去完成，如果任務(wù)變更，只要修改或重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都是按照前兩種方式工作的?！斑b控”方式

由人用有線或無線遙控器控制機(jī)器人在人難以到達(dá)或危險(xiǎn)的場所完成某項(xiàng)任務(wù)。如防暴排險(xiǎn)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、在有核輻射和化學(xué)污染環(huán)境工作的機(jī)器人等?！白灾骺刂啤狈绞?/p>

是機(jī)器人控制中最高級(jí)、最復(fù)雜的控制方式，它要求機(jī)器人在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中具有識(shí)別環(huán)境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為。5.工業(yè)機(jī)器人工作原理——示教再現(xiàn)

示教－再現(xiàn)

即分為示教－存儲(chǔ)－再現(xiàn)－操作四步進(jìn)行。示教(1)直接示教－手把手

(2)間接示教－示教盒控制存儲(chǔ)

保存示教信息(1)順序信息：各種動(dòng)作單元（包括機(jī)械手和外圍設(shè)備）按動(dòng)作先后順序的設(shè)定、檢測等(2)位置信息：作業(yè)之間各點(diǎn)的坐標(biāo)值，包括手爪在該點(diǎn)上的姿態(tài)，通常總稱為位姿（POSE）(3)時(shí)間信息：各順序動(dòng)作所需時(shí)間，即機(jī)器人完成各個(gè)動(dòng)作的速度再現(xiàn)

根據(jù)需要，讀出存儲(chǔ)的示教信息向機(jī)器人發(fā)出重復(fù)動(dòng)作的命令操作

根據(jù)讀取的動(dòng)作命令，完成命令內(nèi)容的操作KUKA示教器ABB示教器安川示教器Fanuc示教器205.工業(yè)機(jī)器人工作原理——技術(shù)參數(shù)

機(jī)器人特性的基本參數(shù)和性能指標(biāo)主要有工作空間、有效負(fù)載、運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)態(tài)特性、自由度等。工作空間（Workspace）指機(jī)器人臂桿的特定部位在一定條件下所能到達(dá)空間的位置集合。工作空間的形狀和大小反映了機(jī)器人工作能力的大小有效負(fù)載(Payload)指機(jī)器人操作機(jī)在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作機(jī)的負(fù)荷能力運(yùn)動(dòng)精度(Accurucy)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的精度主要涉及位姿精度、重復(fù)位姿精度、軌跡精度、重復(fù)軌跡精度等運(yùn)動(dòng)特性（Speed）速度和加速度是表明