本教材主要介紹了工業(yè)機(jī)器人的分類(lèi)、生產(chǎn)應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)、工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、教學(xué)工作站及生產(chǎn)應(yīng)用案例、機(jī)器人博覽等內(nèi)容。本書(shū)適合工業(yè)機(jī)器人初級(jí)學(xué)者,通過(guò)學(xué)習(xí)可以了解工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,了解機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)和功能,了解機(jī)器人在各行各業(yè)的領(lǐng)域的應(yīng)用。
本教材主要服務(wù)與校企合作中高職院校,也可以作為社會(huì)人員學(xué)習(xí)了解機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)用書(shū),本書(shū)不僅具備傳統(tǒng)教材基礎(chǔ)知識(shí),還增加了工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵核心部位原理及功能介紹,同時(shí)還增加了機(jī)器人博覽讓讀者眼界更加開(kāi)闊,了解機(jī)器人使用的范圍更加廣闊,對(duì)初級(jí)或剛接觸機(jī)器人行業(yè)的人有一定的認(rèn)知作用。
前言
工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),提高社會(huì)生產(chǎn)效率,推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的現(xiàn)代制造業(yè)裝備。中國(guó)公布的實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的十年行動(dòng)綱領(lǐng)《中國(guó)制造2025》提出,緊密?chē)@重點(diǎn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節(jié),開(kāi)展新一代信息技術(shù)與制造裝備相融合的集成創(chuàng)新和工程應(yīng)用;支持政、產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)合攻關(guān),開(kāi)發(fā)智能產(chǎn)品和自主可控的智能裝置并實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化;依托優(yōu)勢(shì)企業(yè),緊扣關(guān)鍵工序智能化、關(guān)鍵崗位機(jī)器人替代、生產(chǎn)過(guò)程智能優(yōu)化控制、供應(yīng)鏈優(yōu)化,建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域智能工廠及數(shù)字化車(chē)間;對(duì)于機(jī)器人,圍繞汽車(chē)、機(jī)械、電子、危險(xiǎn)品制造、國(guó)防軍工、化工、輕工等工業(yè)機(jī)器人、特種機(jī)器人,以及醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、教育娛樂(lè)等服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用需求,積極研發(fā)新產(chǎn)品,促進(jìn)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展,擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用,突破機(jī)器人本體、減速器、伺服電動(dòng)機(jī)、控制器、傳感器與驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)制造等技術(shù)瓶頸。可以說(shuō),工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)是人類(lèi)利用機(jī)械進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)的一個(gè)里程碑。由此可見(jiàn),加速轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),將是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重中之重。
中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭持續(xù)表現(xiàn)強(qiáng)勁,市場(chǎng)容量不斷擴(kuò)大。工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)及使用熱潮帶動(dòng)了一大批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園的新建。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,除了需要工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的研發(fā)人才外,還需要大量從事工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線維護(hù)、工業(yè)機(jī)器人安裝調(diào)試等工作的高素質(zhì)高級(jí)技能型專(zhuān)門(mén)人才作為后盾。根據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要的要求,我國(guó)將持續(xù)推進(jìn)提高高素質(zhì)高技能型人才占技能勞動(dòng)者的比例。對(duì)作為高技能型人才培養(yǎng)重要組成部分的中高職院校的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生,實(shí)行校企合作、工學(xué)結(jié)合的雙元教育后,相關(guān)人才的儲(chǔ)備必將迎來(lái)一個(gè)快速發(fā)展的黃金時(shí)期。
本書(shū)分為五章:第1章——工業(yè)機(jī)器人概述,介紹工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì)、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用與分類(lèi)等相關(guān)知識(shí);第2章——工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng),介紹工業(yè)機(jī)器人的基座、手臂及其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、手腕及其結(jié)構(gòu)、末端執(zhí)行器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)知識(shí);第3章——工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù),介紹工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、工人機(jī)器人編程等相關(guān)知識(shí);第4章——工業(yè)機(jī)器人工作站及自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用,介紹工業(yè)機(jī)器人工作站的組成及分類(lèi),以及工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用相關(guān)知識(shí);第5章——機(jī)器人博覽,介紹應(yīng)用于各行業(yè)的機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)。本書(shū)內(nèi)容安排循序漸進(jìn),系統(tǒng)性強(qiáng),表述言簡(jiǎn)意賅,通俗易懂,可作為中高職院校工業(yè)機(jī)器人及相關(guān)專(zhuān)業(yè)工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)課程用書(shū),也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士的參考書(shū)。
本書(shū)是在苗疆(武漢)機(jī)器人科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)苗疆公司)與職業(yè)院校共同編寫(xiě)并使用的講義上總結(jié)修改而成的。苗疆公司是一家專(zhuān)業(yè)從事工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、教學(xué)的企業(yè),其主營(yíng)工業(yè)機(jī)器人本體與實(shí)訓(xùn)工作站研發(fā)生產(chǎn)、PLC自動(dòng)化工作站研發(fā)生產(chǎn)、機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室整體解決方案、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教材資源開(kāi)發(fā)及智能制造解決方案。該公司與職業(yè)院校合作,以人才培養(yǎng)和產(chǎn)教融合為核心,以創(chuàng)新研發(fā)和校企深度合作為內(nèi)容,著重在人才培養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)規(guī)劃、教學(xué)設(shè)備及軟件研發(fā)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等方面為職業(yè)院校和智能制造人才培養(yǎng)持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值。為了使編寫(xiě)的工業(yè)機(jī)器人教材適用于中高職院校學(xué)生學(xué)習(xí),校企合作組成院校專(zhuān)業(yè)教師、企業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)工程師的教材編寫(xiě)班子,致力于開(kāi)發(fā)一套體系完整、特色鮮明、適合理論實(shí)踐一體化教學(xué)、反映工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)新技術(shù)與工藝、符合職教人才培養(yǎng)體系的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)教材,這對(duì)于深化職業(yè)技術(shù)教育改革,提高工業(yè)機(jī)器人技能型人才培養(yǎng)的質(zhì)量,會(huì)起到積極的作用。
由于編者能力和水平有限,書(shū)中難免存在不足之處,敬請(qǐng)讀者不吝賜教、批評(píng)指正。
編者
2020年5月
王卉軍,男,2009.09—至今,武昌工學(xué)院專(zhuān)業(yè)教師、數(shù)控教學(xué)組負(fù)責(zé)人/實(shí)踐教學(xué)組織,職業(yè)資格考證等日常管理;至今發(fā)表省級(jí)論文5篇,《淺談機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽對(duì)學(xué)生的職業(yè)影響》、《啟發(fā)探索,自主探究,理實(shí)合一——淺析高校實(shí)踐課堂之有效教學(xué)理念》、《數(shù)控模塊化程序應(yīng)用實(shí)例及開(kāi)發(fā)意義》、《淺談數(shù)控編程的學(xué)習(xí)與心得》、《以零件加工為中心的數(shù)控技術(shù)課程體系的構(gòu)建研究》。教材編寫(xiě),應(yīng)用型本科機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)“十二五”規(guī)劃精品教材《數(shù)控加工編程與操作綜合實(shí)訓(xùn)教程》,第一副主編,華中科技大學(xué)出版社。高等院校機(jī)械類(lèi)應(yīng)用型本科“十二五”創(chuàng)新規(guī)劃系列教材《數(shù)控機(jī)床與編程》,副主編,華中科技大學(xué)出版社。高等院校機(jī)械類(lèi)應(yīng)用型本科“十二五”創(chuàng)新規(guī)劃系列教材《masterCAM編程技術(shù)》,副主編,華中科技大學(xué)出版社。 指導(dǎo)學(xué)生國(guó)*級(jí)大賽獲得一等獎(jiǎng)一項(xiàng),省級(jí)獎(jiǎng)10多項(xiàng)。專(zhuān)利(實(shí)用新型)5項(xiàng)。
第1章工業(yè)機(jī)器人概述(1)
1.1機(jī)器人及工業(yè)機(jī)器人的概念(1)
1.2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程(2)
1.3工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)應(yīng)用(5)
1.4工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)(9)
1.5機(jī)器人的分類(lèi)(17)
思考與練習(xí)(19)
第2章工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)(20)
2.1基座(20)
2.2手臂(24)
2.3手腕(28)
2.4末端執(zhí)行器(35)
2.5傳動(dòng)機(jī)構(gòu):齒輪減速器(49)
思考與練習(xí)(59)
第3章工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)(60)
3.1控制基礎(chǔ)(60)
3.2驅(qū)動(dòng)器(驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))(70)
3.3傳感器(傳感系統(tǒng))(82)
3.4控制器(控制系統(tǒng))(128)
3.5工業(yè)機(jī)器人的編程(144)
思考與練習(xí)(169)
第4章工業(yè)機(jī)器人工作站及自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用(170)
4.1工業(yè)機(jī)器人工作站(170)
4.2工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用(184)
思考與練習(xí)(194)
第5章機(jī)器人博覽(195)
5.1火星探測(cè)機(jī)器人(195)
5.2排爆機(jī)器人(196)
5.3烹飪機(jī)器人(197)
5.4醫(yī)療康復(fù)護(hù)理機(jī)器人(198)
5.5并聯(lián)機(jī)器人(200)
5.6口腔修復(fù)機(jī)器人(200)
5.7微型機(jī)器人(201)
5.8高樓擦窗和壁面清洗機(jī)器人(202)
5.9“清洗巨人”(202)
5.10汽車(chē)加油機(jī)器人(203)
5.11“達(dá)芬奇”手術(shù)機(jī)器人(204)
思考與練習(xí)(205)
參考文獻(xiàn)(206)