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1.1 工业机器人
工业机器人是一种由程序预先确定其运动方式的机电 一体化机械装置。
到目前为止，工业机器人是最成熟的一类机器人。至 04年底全球的工业机器人数量为848000—1120000套， 日本几乎占一半，而我国的机器人仅仅占全球数量的 0.6%。
工业机器人目前已经应用在冲压、压力铸造、热处理、 焊接、涂装、塑料制品成型、机械加工、简单装配以 及核工业等领域。
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工业4.0
工业机器人作为自动化技术的集大成者，是工业 4.0的重要组成单元，当前，机器人产业的发展， 对工业机器人编程与操作的技能型人才的需求越 来越紧迫，按照工业和信息化部关于工业机器人 的发展规划，到2020年，国内工业机器人装机量 将达100万台，需要至少20万与工业机器人应用相 关的从业人员，并且以每年20%到30%的速度持续 递增，当前开展工业机器人技术专业人才培养是 亟需解决的重要问题。
1．自由度 自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。 2．重复定位精度 工业机器人的运动精度主要包括定位精度和重
复定位精度。定位精度是指工业机器人的末端 执行器的实际到达位置与目标位置之间的偏差。 重复定位精度(又称为重复精度)是指在同一环 境、同一条件、同一目标动作及同一条指令下， 工业机器人连续运动若干次重复定位至同一目 标位置的能力。
性； 4）有一定程度的智能，能够自主地完成一些操作。
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机器人概述
3. 1940年，一位科幻作家首次使用ROBOTS （机器人学），并提出了“机器人学三原则”， 这三个原则如下：
1）机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸； 2）机器人应执行人们下达的命令，除非这些命令
与第一原则相矛盾； 3）机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行
工业机器人的控制方式
2. 位置控制
1）点位控制 点位控制方式只控制机器人运动的起点和终点位置，
而不关心这两点之间的运动轨迹。 如：定位焊、上下料、搬运 2）连续路径控制 连续路径控制方式不仅要求机器人以一定的精度达
到目标点，而且对移动轨迹也有一定精度要求。 如：喷漆、弧焊
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工业机器人的技术参数
工业机器人的分类
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工业机器人的分类
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1.2 工业机器人的类型
1. 搬运机器人
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1.3 工业机器人的结构
目前的工业机器人多为6轴关节型机器人。
6轴关节型机器人有 三个“关节”：“肩关 节”、“肘关节”、“腕 关节”。而6轴是指： 转腰轴、摆臂（肩） 轴、摆肘轴、转腕轴、 摆腕轴和转手轴
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2. 工业 机器人运 动控制系 统的组成
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（1）控制计算机
（2）示教盒
（3）操作面板
（4）硬盘和软盘存储器
（5）数字和模拟量输入输出
（6）打印机接口
（7）传感器接口
（8）轴控制器
（9）辅助控制设备
（10）通信接口
（11）网络接口
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1.4.3 机器人运动控制系统软件
为不与第一或第二原则相矛盾。 机器人界将这三个原则作为开发机器人的准则。
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为什么要发展机器人
发展机器人的三个理由：
1）机器人可以干人不愿意干的工作，它把人 从有毒的、有害的、高温的或危险的环境中 解放出来。
2）机器人可以干人干不好的工作。 3）机器人可以干人干不了的工作。
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机器人的产生及发展
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机器人的产生及发展
5. 1967年日本从美国引进“沃尔萨特兰” （Versatran）工业机器人。
6. 1968年日本从美国引进Unimate机器人。 20世纪70年代日本机器人技术迅速发展， 并超越美国成为当今世界第一的“机器人 王国”。
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机器人的产生及发展
7. 机器人的发展经历了三个阶段： 1）第一代机器人——示教再现型机器
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2. 引导示教方式 3. 机器人编程语言与离线编程技术
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1.4.5（三维）动画 模拟及应用
1）使机器人的运动编程成为 “可视”的过程
2）可离线编程
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1.4.7 机器人外部滑动轴的控制
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1.1 工业机器人
目前，国际上的工业机器人主要分为日 系和欧系。日系中主要有安川、OTC。 松下、FUNAC、不二越及川崎等公司的 产品。欧系中主要有德国的KUKA、 CLOOS，瑞士的ABB，意大利的COMAU 及奥地利的IGM等公司的产品。
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工业机器人的基本组成
工业机器人的本体结构是一只类似于人体上 肢功能的关节型机械手，其系统构成简单表 述如图所示。
工业机器人认识
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工业4.0
随着工业4.0概念的提出，以智能工厂智慧 制造为主题的第四次工业革命已经悄然来 临，工业4.0是德国政府提出的一个高科技 战略计划。“工业4.0”概念包含了由集中式 控制向分散式增强型控制的基本模式转变 ，目标是建立一个高度灵活的个性化和数 字化的产品与服务的生产模式。
成，获取内部和外部环境状态中有意义的信 息。 4．机器人一环境交互系统 工业机器人环境交互系统是实现工业机器 人与外部环境中的设备相互联系和协调的系 统。
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工业机器人的基本组成
5．人一机交互系统 人一机交互系统是使操作人员参与机 器人控制与机器人进行联系的装置。 6．控制系统
控制系统的任务是根据机器人的作业指 令程序以及从传感器反馈回来的信号支 配机器人的执行机构去完成规定的运动 和功能。
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机 器 人 的 控 制 过 程
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工业机器人的控制方式
1. 示教再现控制
通过示教器把作业内容变制成程序，输入到 记忆装置中。给出启动命令后，系统从存储 单元中读出信息并送到控制装置，控制装置 发出控制信号，由驱动机构控制机械手在一 定精度范围内按照存储单元中的内容完成各 种动作。
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人 2）第二代机器人——“带感觉”的机器
人 3）第三代机器人——智能型机器人
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我国工业机器人的发展
1. 70年代的萌芽期，80年代的开发期， 90年代的实用化期。
2. 1972年开始研制，1986年“七五”机器 人攻关计划，1987年“863”高技术计划。
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工业机器人类型
1.1 工业机器人 1.2 工业机器人的类型 1.3 工业机器人的结构 1.4 工业机器人的运动控制系统
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工业机器人的技术参数
5．承载能力 工业机器人的承载能力又称为有效负载，
它是指机器人在工作时臂端可能搬运的 物体质量或所能承受的力。
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工业机器人的分类
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工业机器人的分类
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工业机器人的分类
五种基本坐标式机器人
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工业机器人的分类
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工业机器人的分类
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1. 在第二次世界大战中，武器专家发明了武器瞄准 用得伺服系统，由此为机器人的制造提供了技术。
2. 1954年，世界上第一台机器人诞生于美国，一台 试验样机。
3. 1958年，Unimation公司的Unimate机器人，真正 意义上的第一台机器人。
4. 1962年，美国机械与制造公司，“沃尔萨特兰” （Versatran）工业机器人， 它和Unimate机器人至今 仍在使用。
关节运动 S轴（腰） L轴（臂） U轴（肘） R轴（腕横摆） B轴（腕俯仰） T轴（腕回转）
参数范围 ±360°
+70°, -90° +45°,-125°
±360° ±120° ±360°
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1.4.2 工业机器人运动控制系统的组 成
1. 对焊接机器人运动控制系统的一般要求 1）记忆功能 2）示教功能 3）与外围设备联系功能 4）坐标设置功能 5）人机接口 6）传感器接口 7）位置伺服功能 8）故障诊断安全保护功能
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工业机器人的技术参数
3．工作范围 机器人的工作范围是指机器人手臂末端
或手腕中心运动时所能到达的所有点的 集合。
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工业机器人的技术参数
4．最大工作速度 最大工作速度，有的厂家指工业机器人
主要自由度上最大的稳定速度，有的厂 家指手臂末端最大的合成速度，通常都 在技术参数中加以说明。
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6轴关节型工业机 器人的动作定义
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6 轴 关 节 型 机 器 人
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1.4工业机器人的运动控制系统
• 1.4.1 工业机器 人的运动 轴的构成
3-U
1.焊接机 器人运动 轴的定义
6-T 4-R 5-B
2-L
1-S
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肘
腕
臂
腰
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2.工业机器人的运动轴参数
6关节型工业机器人的关节运动参数
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工业机器人的基本组成
工业机器人系 统具体来说由 三大部分六个 子系统组成。
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工业机器人的基本组成
1．驱动系统 要使机器人运行起来，就需给各个
关节即每个运动自由度安置传动装置， 这就是驱动系统。
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工业机器人的基本组成
2．机械结构系统
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工业机器人的基本组成
3．感受系统 它由内部传感器模块和外部传感器模块组
机器人运动控制系统软件的特点 1）机器人工作任务是要求机器人的末
端执行器（例如焊接机器人的焊钳或焊 枪）进行空间点位运动或轨迹运动。 2）机器人的控制中经常使用复杂控制 技术 3）用人工智能的方法进行控制、决策、 管理和操作