工業(yè)機器人作為一種高科技集成裝備,對專業(yè)人才有著多層次的需求。
本書包括認識工業(yè)機器人、工業(yè)機器人的機械結構、工業(yè)機器人的感覺系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制與驅動系統(tǒng)、工業(yè)機器人的調整與保養(yǎng)等內(nèi)容。本書實用性與可參考性強,可為從事工業(yè)機器人編程、操作、維護相關工作的工程技術人員提供幫助,也可供高等院校機電專業(yè)、機器人專業(yè)的師生學習參考。
適讀人群 :本書可為從事工業(yè)機器人編程、操作、維護相關工作的工程技術人員提供幫助,也可供高等院校機電專業(yè)、機器人專業(yè)的師生學習參考。
1、本書對工業(yè)機器人結構原理、系統(tǒng)與控制、機器人基本操作講解非常透徹,是工業(yè)機器人的應用入門書。
2、內(nèi)容從生產(chǎn)實際出發(fā),貼合職業(yè)技能標準,突出實用性。
近年來,我國機器人行業(yè)在國家政策的支持下,順勢而為,發(fā)展迅速,保持著35%的高增長率,遠高于德國的9%、韓國的8%和日本的6%。我國已連續(xù)兩年成為世界第一大工業(yè)機器人市場。
我國工業(yè)機器人市場之所以能有如此迅速的增長,主要源于以下三點。
。1)勞動力的供需矛盾。主要體現(xiàn)在勞動力成本的上升和勞動力供給的下降。在很多產(chǎn)業(yè),尤其在中低端工業(yè)產(chǎn)業(yè),勞動力的供需矛盾非常突出,這對實施“機器換人”計劃提出了迫切需求。
。2)企業(yè)轉型升級的迫切需求。隨著全球制造業(yè)轉移的持續(xù)深入,先進制造業(yè)回流,我國的低端制造業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)轉移的風險,迫切需要轉變傳統(tǒng)的制造模式,降低企業(yè)運行成本,提升企業(yè)發(fā)展效率,提升工廠的自動化、智能化程度。而工業(yè)機器人的大量應用,是提升企業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)品質量的重要手段。
。3)國家戰(zhàn)略需求。工業(yè)機器人作為高端制造裝備的重要組成部分,技術附加值高,應用范圍廣,是我國先進制造業(yè)的重要支撐技術和信息化社會的重要生產(chǎn)裝備,對工業(yè)生產(chǎn)、社會發(fā)展以及增強軍事國防實力都具有十分重要的意義。
隨著機器人技術及智能化水平的提高,工業(yè)機器人已在眾多領域得到了廣泛的應用。其中,汽車、電子產(chǎn)品、冶金、化工、塑料、橡膠是我國使用機器人最多的幾個行業(yè)。未來幾年,隨著行業(yè)需要和勞動力成本的不斷提高,我國機器人市場增長潛力巨大。盡管我國將成為當今世界最大的機器人市場,但每萬名制造業(yè)工人擁有的機器人數(shù)量卻遠低于發(fā)達國家水平和國際平均水平。工信部組織制訂了我國機器人技術路線圖及機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃,到2020年,工業(yè)機器人密度達到每萬名員工使用100臺以上。我國工業(yè)機器人市場將高倍速增長,未來十年,工業(yè)機器人是看不到“天花板”的行業(yè)。
雖然多種因素推動著我國工業(yè)機器人行業(yè)不斷發(fā)展,但應用人才嚴重缺失的問題清晰地擺在我們面前,這是我國推行工業(yè)機器人技術的最大瓶頸。中國機械工業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,我國當前機器人應用人才缺口20萬,并且以每年20%~30%的速度持續(xù)遞增。
工業(yè)機器人作為一種高科技集成裝備,對專業(yè)人才有著多層次的需求,主要分為研發(fā)工程師、系統(tǒng)設計與應用工程師、調試工程師和操作及維護人員四個層次。其中,需求量最大的是基礎的操作及維護人員以及掌握基本工業(yè)機器人應用技術的調試工程師和更高層次的應用工程師,工業(yè)機器人專業(yè)人才的培養(yǎng),要更加著力于應用型人才的培養(yǎng)。
為了適應機器人行業(yè)發(fā)展的形勢,滿足從業(yè)人員學習機器人技術相關知識的需求,我們從生產(chǎn)實際出發(fā),組織業(yè)內(nèi)專家編寫了本書,全面講解了工業(yè)機器人組成與工作原理等基礎、工業(yè)機器人的機械結構、機器人的感覺系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制與驅動系統(tǒng)、工業(yè)機器人操作基礎、工業(yè)機器人的調整與保養(yǎng)等內(nèi)容,以期給從業(yè)人員和大學院校相關專業(yè)師生提供實用性指導與幫助。
本書由王大偉主編,胡春蕾、于振濤、戚建愛、韓鴻鸞副主編,劉艷紅、彭紅學、馬靈芝、阮洪濤、劉曙光、李永彬、張云強、張艷紅、王學琪、徐鑫、程寶鑫、范維進、陶建海、王小方、馬巖、姜海軍、張瑞社參加了本書的編寫。在本書編寫過程中得到了山東省、河南省、河北省、江蘇省、上海市等技能鑒定部門的大力支持,此外,青島利博爾電子有限公司、青島時代焊接設備有限公司、山東魯南機床有限公司、山東山推工程機械有限公司、西安樂博士機器人有限公司、諾博泰智能科技有限公司等企業(yè)為本書的編寫提供了大量幫助,在此深表謝意。
在本書編寫過程中,參考了《工業(yè)機器人裝調維修工》《工業(yè)機器人操作調整工》職業(yè)技能標準的要求,以備讀者考取技能等級;同時還借鑒了全國及多省工業(yè)機器人大賽的相關要求,為讀者參加相應的大賽提供參考。
由于水平所限,書中不足之處在所難免,懇請廣大讀者給予批評指正。
編者
第1章認識工業(yè)機器人1
1.1工業(yè)機器人的產(chǎn)生與發(fā)展1
1.1.1工業(yè)機器人的定義1
1.1.2工業(yè)機器人的特性2
1.1.3工業(yè)機器人的產(chǎn)生3
1.1.4工業(yè)機器人的發(fā)展4
1.2機器人的組成與工作原理6
1.2.1工業(yè)機器人的組成6
1.2.2工業(yè)機器人的工作原理10
1.2.3機器人應用與外部的關系11
1.2.4機器人技術的主要內(nèi)容12
1.3機器人的分類13
1.3.1按機器人的應用領域分類13
1.3.2按機器人的驅動方式分類14
1.3.3按機器人的智能方式分類15
1.3.4按機器人的控制方式分類16
1.3.5按機器人的坐標系統(tǒng)分類17
1.4工業(yè)機器人的安全要求19
1.4.1工業(yè)機器人的主要危險19
1.4.2采取的措施20
1.4.3機器人停止功能20
1.4.4操作方式22
1.4.5示教控制22
1.4.6同時運動控制23
1.4.7協(xié)同操作要求23
1.4.8奇異性保護24
1.4.9單軸限位24
1.4.10無驅動源運動25
1.4.11起重措施25
1.4.12電連接器25
1.4.13標志25
第2章工業(yè)機器人的機械結構31
2.1機械本體結構形式31
2.2機械手32
2.2.1機械手的自由度32
2.2.2機械手的組成32
2.2.3機械手的分類33
2.2.4機械手的主要技術參數(shù)35
2.3機器人運動軸與坐標系36
2.3.1機器人運動軸的名稱36
2.3.2機器人坐標系的種類37
2.3.3機器人的自由度40
2.4機器人的基本術語與圖形符號41
2.4.1機器人的基本術語41
2.4.2機器人的圖形符號體系42
2.4.3機器人的圖形符號表示45
2.5機器人的技術參數(shù)48
2.5.1自由度48
2.5.2工作速度48
2.5.3工作空間49
2.5.4工作載荷49
2.5.5分辨率49
2.5.6精度50
2.5.7重復定位精度51
2.5.8其他參數(shù)52
第3章工業(yè)機器人的感覺系統(tǒng)53
3.1機器人傳感器的分類53
3.2機器人的內(nèi)部傳感器54
3.2.1機器人的位置傳感器55
3.2.2機器人的角度傳感器55
3.2.3機器人的速度傳感器58
3.2.4機器人的姿態(tài)傳感器60
3.3機器人的外部傳感器60
3.3.1機器人的觸覺傳感器60
3.3.2機器人的力覺傳感器67
3.3.3機器人的距離傳感器68
3.3.4機器人的聽覺傳感器71
3.4機器人的視覺系統(tǒng)73
3.4.1機器人視覺系統(tǒng)的組成73
3.4.2視覺信息的處理77
3.4.3數(shù)字圖像的編碼80
3.4.4機器人視覺系統(tǒng)的應用81
第4章工業(yè)機器人控制與驅動系統(tǒng)83
4.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)83
4.1.1工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)概述83
4.1.2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的基本單元85
4.1.3工業(yè)機器人典型控制系統(tǒng)88
4.1.4機器人控制系統(tǒng)的基本組成92
4.1.5典型控制柜系統(tǒng)97
4.2機器人的驅動系統(tǒng)99
4.2.1機器人的驅動系統(tǒng)概述99
4.2.2驅動方式99
4.2.3驅動機構與傳動機構101
4.2.4制動器103
4.2.5驅動系統(tǒng)104
第5章工業(yè)機器人的操作120
5.1機器人的操作基礎120
5.1.1產(chǎn)品確認120
5.1.2機器人的應用121
5.2機器人的示教122
5.2.1新建示教程序122
5.2.2示教的基本步驟123
5.2.3示教程序的編制124
5.3機器人的操作126
5.3.1手持操作示教器126
5.3.2鍵位功能127
5.3.3示教軟件界面介紹130
5.3.4機器人的基本操作134
第6章工業(yè)機器人的調整與保養(yǎng)152
6.1工業(yè)機器人的調整152
6.1.1調整方法152
6.1.2附加軸的調整158
6.1.3參照調整158
6.1.4用 MEMD 和標記線進行零點標定159
6.1.5手動刪除軸的零點163
6.1.6更改軟件限位開關163
6.2工業(yè)機器人的保養(yǎng)164
6.2.1工業(yè)機器人機器部分的保養(yǎng)164
6.2.2調節(jié)平衡配重171
6.2.3電氣系統(tǒng)的保養(yǎng)174
參考文獻176