1、知识目标：知识目标：1.1.掌握工业机器人基础知识。掌握工业机器人基础知识。能力目标：能力目标：1.1.会解释工业机器人定义；会解释工业机器人定义；2.2.会解释工业机器人应用、分类、组成、参数会解释工业机器人应用、分类、组成、参数和运动学原理。和运动学原理。本次课程内容本次课程内容模块一模块一 认识工业机器人认识工业机器人RS10N 川崎工业机器人实物图RS10N 川崎工业机器人实物图RB0105 川崎工业机器人基础实训台RB0105 川崎工业机器人基础实训台ABB机器人机器人库卡机器人库卡机器人常见工业机器人品牌常见工业机器人品牌:发那科机器人发那科机器人安川机器人安川机器人常见工业机器人
2、品牌常见工业机器人品牌:川崎机器人川崎机器人新松机器人新松机器人常见工业机器人品牌常见工业机器人品牌:模块一 认识工业机器人一、机器人定义一、机器人定义“机器人机器人”一词的由来一词的由来:1920年，捷克剧作家卡雷尔卡佩克(Karel Capek)在其科幻剧本洛桑的万能机器人(Rossums Universal Robots)首次使用了Robot这个名词，Robot，源自捷克语“robota”，意谓“强迫劳动”。现在已被人们作为机器人的专用名词。模块一 认识工业机器人一、机器人定义一、机器人定义工业机器人工业机器人(Industrial Robot)(Industrial Robot)是工业
3、生产中使用的机器人是工业生产中使用的机器人。国家标准国家标准国家标准国家标准GB/T12643GB/T12643GB/T12643GB/T1264390909090定义：定义：定义：定义：工业机器人是一种能自动定位控制，可重复编程的，多功能的、工业机器人是一种能自动定位控制，可重复编程的，多功能的、工业机器人是一种能自动定位控制，可重复编程的，多功能的、工业机器人是一种能自动定位控制，可重复编程的，多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成多自由度的操作机。能搬运材
4、料、零件或操持工具，用以完成各种作业。各种作业。各种作业。各种作业。模块一 认识工业机器人二、机器人发展历程二、机器人发展历程1、国外机器人发展概况19541954年，美国年，美国乔治德沃尔（Devol Devol）最早提出工业机器人的最早提出工业机器人的思想，并申请了专利。特点：思想，并申请了专利。特点：示教再现机器人示教再现机器人19611961年，美国年，美国Unimation公司（公司（恩格尔伯格），世界上第一），世界上第一台工业机器人台工业机器人Unimate。日本在七十年代开始将机器人产业化，FANUC、安川、川崎、三菱、本田等。日本在机器人的研究、生产和应用方面都居世日本在机器人
5、的研究、生产和应用方面都居世界首位，被誉为机器人王国。界首位，被誉为机器人王国。模块一 认识工业机器人二、机器人发展历程二、机器人发展历程1、国外机器人发展概况本田阿西莫(ASIMO)机器人模块一 认识工业机器人二、机器人发展历程二、机器人发展历程2.目前国外主流机器人品牌瑞典ABB：种类齐全，可靠性较高，性价比较好。德国库卡（KUKA）：高速、可靠，价格昂贵。日本FANUC（发那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKA（川崎）：性价比高。模块一 认识工业机器人二、机器人发展历程二、机器人发展历程3 3、我国机器人发展概况、我国机器人发展概况（1 1）理论初级研究阶段：）理论初级研究阶段
6、：1975-19851975-1985年年 研究初步阶段。清华、哈工大、华中科技大、华南理工、上海研究初步阶段。清华、哈工大、华中科技大、华南理工、上海交大、沈阳自动化所等。交大、沈阳自动化所等。（2 2）机器人试制阶段：）机器人试制阶段：1986-19951986-1995年年 研发机构研发机构-多种机器人。制造多种机器人。制造-重视工业机器人应用。机器人重视工业机器人应用。机器人之父之父熊有伦熊有伦-机器人技术基础机器人技术基础-1995-1995年出版年出版 。（3 3）应用阶段：）应用阶段：1987-20001987-2000年年 1975-1985 1975-1985，研究的初步阶段
7、。沈阳自动化所、广州数控等，研究的初步阶段。沈阳自动化所、广州数控等模块一 认识工业机器人二、机器人发展历程二、机器人发展历程3 3、我国机器人发展概况、我国机器人发展概况（4 4）初步产业化阶段：）初步产业化阶段：2001-20132001-2013年年 广州数控、沈阳新松、奇瑞装备等广州数控、沈阳新松、奇瑞装备等-工业机器人批量生产工业机器人批量生产 （5 5）创新研究与人才培养：）创新研究与人才培养：2014-2014-今后今后 研发：关键技术研发：关键技术-创新、理论、自主产权、发展阶段创新、理论、自主产权、发展阶段 应用（技术人员）：使用应用（技术人员）：使用-维护保养维护保养-编程
8、调试编程调试模块一 认识工业机器人4 4、国内工业机器人市场现状、国内工业机器人市场现状 欧洲和日本占据天下。ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKA（川崎）等五大家族占国内60-80%市场。国内品牌正在起步，主要机器人生产企业：新松机器人 广州数控 哈工大博实 苏州汇博 昆山华恒 奇瑞装备KEBA操作系统模块一 认识工业机器人4 4、国内工业机器人市场现状、国内工业机器人市场现状2020年世界机器人报告(The new World Robotics 2020 Industrial Robots)显示：截止到2019年底 世界保有量：270万台我
9、国保有量：78.3万台模块一 认识工业机器人弧焊机器人弧焊机器人 激光焊机器人激光焊机器人 电阻焊机器人电阻焊机器人 等离子焊接机器人等离子焊接机器人 点焊机器人点焊机器人 切割机器人切割机器人 三、工业机器人主要应用三、工业机器人主要应用模块一 认识工业机器人上料机器人上料机器人 物料搬运机器人物料搬运机器人 机加工机器人机加工机器人 喷漆机器人喷漆机器人 打磨机器人打磨机器人 自动钻孔机器人自动钻孔机器人 模块一 认识工业机器人搬运机器人搬运机器人 装配机器人装配机器人 设备维护机器人设备维护机器人 包装机器人包装机器人 清洁机器人清洁机器人 包装机器人包装机器人 模块一 认识工业机器人堆
10、跺机器人堆跺机器人 涂层机器人涂层机器人 去毛刺机器人去毛刺机器人 磨销机器人磨销机器人 高温喷涂机器人高温喷涂机器人 模块一 认识工业机器人医用机器人医用机器人 模块一 认识工业机器人1.1.平面关节机器人平面关节机器人 2.2.直角坐标系机器人直角坐标系机器人 3.3.串联式机器人串联式机器人(多关节型）多关节型）4.4.并联式机器人并联式机器人按机器人结构分：四、工业机器人的分类四、工业机器人的分类模块一 认识工业机器人1.SCARA1.SCARA（平面关节机器人）（平面关节机器人）SCARASCARA（Selective Compliance Assembly Robot ArmSel
11、ective Compliance Assembly Robot Arm：可选择自：可选择自适应装配机器人手臂）是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器适应装配机器人手臂）是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。只能完成平面内的运动。人。只能完成平面内的运动。特点特点：结构轻便、响应快，比一般：结构轻便、响应快，比一般关节式机器人快数倍。关节式机器人快数倍。模块一 认识工业机器人2.2.直角坐标系机器人直角坐标系机器人 是一种各轴沿直角坐标轴运动的工业是一种各轴沿直角坐标轴运动的工业机器人。机器人。特点：特点：（1 1）每个运动自由度相互夹角为直角；）每个运动自由度相互夹角为直角；（2 2）占地空
12、间大；）占地空间大；（3 3）结构简单，高可靠性、高速度、高）结构简单，高可靠性、高速度、高精度。精度。数控机床多采用此结构。数控机床多采用此结构。（4 4）技术成熟，寿命长，便于操作维修。）技术成熟，寿命长，便于操作维修。模块一 认识工业机器人3.3.串联式机器人串联式机器人是一种由多关节串联而成的手臂式机械是一种由多关节串联而成的手臂式机械装置。装置。此结构占比最大。此结构占比最大。特点：特点：（1 1）占地空间小，工作空间大；）占地空间小，工作空间大；（2 2）运动控制最复杂；对控制器和操作）运动控制最复杂；对控制器和操作系统要求高。系统要求高。模块一 认识工业机器人4.4.并联式机器人
13、并联式机器人 由若干个由若干个封闭的运动链封闭的运动链组成的机械装置。组成的机械装置。特点：特点：（1 1）运动部件质量小，惯性小）运动部件质量小，惯性小，运动速运动速度高；度高；（2 2）结构强度大，）结构强度大，刚性高刚性高，承载能力大承载能力大（3 3）定位）定位精度高。精度高。模块一 认识工业机器人1.1.机械本体：机械本体：底座、手臂、外壳等各种机械本体。底座、手臂、外壳等各种机械本体。2.2.伺服驱动单元：伺服驱动单元：驱动机器人运动。驱动方式有：电机伺驱动机器人运动。驱动方式有：电机伺服驱动、液压伺服驱动、气动伺服驱动。服驱动、液压伺服驱动、气动伺服驱动。3.3.计算机控制系统：
14、计算机控制系统：机器人总控制器。机器人总控制器。4.4.传感器系统：机器人伺服电机自带传感器系统：机器人伺服电机自带位置传感器（内部位置传感器（内部传感器），还配备视觉、力觉、触觉、接近觉等传感器传感器），还配备视觉、力觉、触觉、接近觉等传感器（外部传感器）。（外部传感器）。5.5.输入输入/输出接口：输出接口：为周边系统提供通讯接口和人机交互接为周边系统提供通讯接口和人机交互接口。口。五、工业机器人的结构组成五、工业机器人的结构组成模块一 认识工业机器人六、工业机器人核心技术六、工业机器人核心技术1.1.高精度机器人减速机高精度机器人减速机依赖进口。下图：谐波减速器。模块一 认识工业机器人2
15、.2.伺服电机和驱动器：伺服电机和驱动器：大多数需要进口。3.3.机器人控制器：机器人控制器：性能与国外较大差距。六、工业机器人核心技术六、工业机器人核心技术模块一 认识工业机器人1.1.运动学正解：运动学正解：知道机器人每根轴的旋转角度，推算出机器人的位姿（空间姿态和位置）。以串联式机器人为例：已知每个手臂的长度、角度，则能逐个计算出每个手臂前端的空间位置，直至末端的空间位置。1234(X1,Y1)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)XYL1L2L3L4已知：已知：11、22、33、4;L14;L1、L2L2、L3L3、L4L4求解：求解：(X4,Y4)(X4,Y4)七、工业机器人的运动学原理七、工业机器人的运动学原理模块一 认识工业机器人2.2.运动学反解：运动学反解：知道机器人的末端位置，反过来推算每根轴的旋转角度。以2轴并联机器人为例：1(X,Y)2LbLt已知:Lt、Lb (X,Y)求解：1、2XY七、工业机器人的运动学原理七、工业机器人的运动学原理复 习 回 顾复习回顾：复习回顾：本次课学习本次课学习:机器人定义、发展历程、应用领域、分类、组成、核心技术和运动学原理。
