《工业机器人集成与应用》陈友东，谭珠珠，唐冬冬编著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《工业机器人集成与应用》

【作　者】陈友东，谭珠珠，唐冬冬编著

【丛书名】普通高等教育智能制造系列教材

【出版社】 机械工业出版社 , 2020.11

【ISBN号】7111665427

【价 格】39.50

【分 类】工业机器人-教材

【参考文献】 陈友东，谭珠珠，唐冬冬编著. 工业机器人集成与应用. 机械工业出版社, 2020.11.

图书目录：

《工业机器人集成与应用》内容提要：

本书为理论与实用技术兼顾的工业机器人集成应用入门教材。全书共10章，包括工业机器人的简介、控制系统、基础功能、程序功能、通信功能及工业机器人系统集成与应用。书中内容配合实训案例操作，理论内容循序渐进，实训操作步骤清晰，以AUBO机器人为主，结合双机协作实训平台，让读者全面掌握工业机器人的结构原理、特点、控制方法和机器人系统的集成开发与应用。书中的例题和习题为学生提供理解和巩固的途径，注重培养学习者的实践技能及应用能力。

《工业机器人集成与应用》内容试读

第1章工业机器人简介

合知识目标

√了解工业机器人的定义及分类√了解工业机器人系统组成√了解工业机器人技术参数√了解工业机器人安全规范

合技能目标

√学会工业机器人选型√掌握机器人安全操作规范√初步学会使用工业机器人

1.1工业机器人定义及分类

1.1.1工业机器人定义

“工业机器人”一词由美国《金属市场报》于1960年首先提出，后经美国机器人协会定义为“用来进行搬运机械部件或工具的、可编程序的多功能操作器，或通过改变程序可以完成各种工作的特殊机械装置”，这一定义现已被国际标准化组织采用。

1.1.2工业机器人分类

按技术发展过程，工业机器人分类见表1-1。

表1-1工业机器人分类

类型

工作特点

手动操作器

人直接操控的机械手

固定程序机器人

按照预先设定的固定顺序、条件和位置逐个进行动作的机器

可变编程机器人

程序可以任意改变的操作器

示教再现机器人

通过示教方式的可变编程操作器

数控机器人

根据作业顺序、位置以及其他信息，按照离线编程方式进行控制的可变编程操作器

智能机器人

具有自主决策、规划和感知等功能的智能机器人

除了表1-1所示的分类方法，工业机器人还可以根据以下类别进行分类：

01)

工业机器人集成与应用

(1)按坐标形式分类直角坐标机器人、柱坐标机器人、球坐标机器人等。

(2)按机构形式分类串联（关节）机器人、并联机器人等。

(3)按用途分类焊接机器人、喷涂机器人、装配/拆卸机器人、打磨抛光机器人、分拣机器人、搬运机器人等。

近几年，协作机器人开始出现于公众视野。由于其经济实惠、编程简单、安全性高、灵活便捷等优势，协作机器人已被广泛应用于工业、3C(Computer,Communication,Consumer

Electronics)、汽车、医疗等领域。本书以AUBO-i5协作机器人为例，介绍工业机器人的组成和功能。以下如不特别提及，本书提到的机器人均为AUB0-i5协作机器人。

1.2工业机器人系统组成

典型工业机器人系统组成如图1-1所示，包括电源、机器人本体、控制器、示教器和其他外围设备等。

(1)电源通常使用220V单相或380V三相交流电源，是控制器和机器人本体的能量

来源。

(2)机器人本体包括基座、关节轴和法兰盘接口。基座用于机器人本体安装，可采

用落地式、吊顶式、壁挂式安装。关节轴(J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴和J6轴)的

轴线方向和转动方向定义如图1-2所示。法兰盘接口轴线方向与J6轴的轴线方向相同，用

于安装末端工具。

J5轴

机器人本体

J4轴

J6轴

末端执行器

电源AC220V

可回

示教器

机器人本体线缆

2轴

电源线缆

示教器线缆

J1轴

图11工业机器人系统组成

图1-2工业机器人关节轴定义

(3)控制器控制器是工业机器人的大脑，所有控制指令都是从控制器发送给机器人本体的。控制器的主要任务是控制工业机器人的运动位置、姿态、轨迹、操作顺序及动作的时间等。控制器还具有编程简单、软件易操作、界面友好、操作提示和使用方便等特点。

(4)示教器工业机器人示教器是人与机器人的交互接口。通过示教器，人可以查看机器人的运动状态，进行示教和在线编程，同时示教器还具有保护急停等功能。

(5)末端执行器末端执行器是工业机器人直接用于抓取、吸附或夹持专用工具进行

2

第1章工业机器人简介

操作的部件。由于应用领域广泛，工业机器人的末端执行器种类繁多，如夹钳式操作手、焊接工具、激光切割工具、搬运执行器、多指灵巧手等。

(6)其他外围设备除了以上组成部分，根据不同的应用领域，工业机器人系统组成还包括其他外围设备。如在压力机上的装卸作业中，还需要传送带、供料装置、定位装置等。当使用工业机器人进行操作时，需要对这些外围设备进行必要的改造，才能构成完整的工业机器人应用系统。

1.3工业机器人技术参数及选型

1.3.1工业机器人技术参数

工业机器人技术参数表征了工业机器人的性能水平，该参数一般由机器人厂商在机器人出厂时提供。工业机器人的技术参数主要包括运动自由度、绝对定位精度和重复定位精度、工作空间、最大负载等。表1-2列举了AUB0-i5工业机器人的技术参数。

表1-2AUBO-5工业机器人的技术参数

项目

技术参数

运动自由度

6

安装方式

落地式、吊顶式、壁挂式

驱动方式

有刷直流电动机

JI

500

J2

500

J3

500

电动机容量/W

J4

150

J5

150

J6

150

JI

-175-175

J2

-175-175

J3

-175-175

转角范围/()

J4

-175-175

J5

-175-175

J6

-175-175

JI

150

J2

150

J3

150

最大速度/()·$

J4

180

5

180

J6

180

绝对定位精度/mm

0.8

(3)

工业机器人集成与应用

(续)

项目

技术参数

重复定位精度/mm

0.02

工作半径/mm

886

最大负载/kg

本体重量/kg

24

法兰盘末端最大速度/m·s1

2.8

对于工业机器人，运动自由度、绝对定位精度和重复定位精度、工作空间、最大负载和法兰盘末端最大速度这些技术指标比较重要，本小节稍作详细介绍。

1,运动自由度

如图13所示，一个在空间中自由运动的刚体具有

六个自由度，即沿X轴、Y轴和Z轴的三个平移自由

度和三个转动自由度。对于关节型工业机器人，“运动自由度”指标一般指运动关节个数的总和。例如，图1-2所示的工业机器人共有六个运动关节，因此运动自由度数为六。此外，市场上还出现了具有七个或者更多关节数的机器人，这一类机器人关节数大于六，多出的自由度一般称为冗余自由度，这一类机器人一般被称为冗余机器人。

2.绝对定位精度和重复定位精度

图1-3空间刚体运动自由度

绝对定位精度指工业机器人根据指令运行所到达的位置与理论位置的最大偏差。重复定位精度指工业机器人根据指令重复地运行到到达点与理论位置之间的最大偏差。如图1-4a所示，当理论位置为坐标原点时，机器人所到达的点均散落在原点周围，表明绝对定位精度较好。如图1-4b所示，同样，当理论位置为坐标原点时，机器人所到达的点离原点较远，但均散落在图中的圆圈内，表明机器人具有较好的重复定位精度，但绝对定位精度较差。

a)绝对定位精度

b)重复定位精度

图1,4绝对定位精度和重复定位精度

目前，工业机器人大都具有较好的重复定位精度，但绝对定位精度一般比重复定位精度差10倍以上。工业机器人的重复定位精度一般只与位置传感器分辨率和减速器精度有关，

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第1章工业机器人简介

而绝对定位精度除与这两个因素有关，还与机器人本体的加工装配精度、运动模型参数的精度以及算法等因素有关。

3.工作空间

工业机器人的工作空间一般指在满足关节最大转动范围以及不发生自身碰撞的约束条件下，机器人末端工作点所能到达空间位置的集合。工作空间除了与机器人本体限制有关，还与末端工作点的选取有关。例如，选择长度较大的工具，其工作点所能到达的工作空间范围也越大。图1-5展示了AUB0-i5工业机器人的工作空间范围，其形状近似于一个球体，球体的半径为886mm。

4.最大负载

最大负载是衡量工业机器人性能的重要指标，表征了工业机器人的最大负载能力。最大负载除了与电动机转矩能力有关，还与机器人的连杆重量、运行速度、加速度以及机械臂构型有关，需要用较为复杂的动力学算法才能准确计算工业机器人的最大负载能力。因此，工业机器人厂商给出的最大负载一般指在工作空间中，能够以最大速度和最大加速度稳定运行的机器人所能承受的最大负载，一般为相对保守的值。例如，AUB0-i5给出的最大负载为5kg,实际上在低速和

低加速度运行时，机器人所能承受的最大负载要大于图1-5AUBO-5工业机器人工作空间

该值。

5.法兰盘末未端最大速度

法兰盘末端最大速度指工业机器人法兰盘末端工作点X方向、Y方向和Z方向合成的最

大速度。这一指标衡量了工业机器人的最大运行速度能力，主要与电动机的承载能力、机械臂本体重量及算法有关。

1.3.2工业机器人选型

工业机器人的选型主要综合考虑以下三个因素：

(1)确定应用领域和执行任务首先分析应用领域是否有特殊要求，例如，核工业领域需要选择抗辐射的工业机器人或特种机器人，强磁环境的应用领域需要选择具有抗磁能力的工业机器人等。随后分析执行任务，例如码垛任务可以选择专门的码垛机器人，打磨任务需要选择具有力控制功能的机器人，喷涂任务需要进行密封处理等。

(2)根据任务选择满足性能要求的工业机器人例如，搬运任务需要满足最大负载要求，装配任务需要满足定位精度要求等。

(3)可靠性和成本在满足功能和性能的前提下，尽量选择高可靠性和低成本的工业机器人。

1.4工业机器人安全规范

操作机器人或机器人系统时应该遵守安全原则和规范，因此，用户必须认真阅读用户手

05

工业机器人集成与应用

册，带有警示标识的内容需要重点掌握并严格遵守。由于机器人系统复杂且危险性较大，用户需要充分认识操作的风险性，严格遵守并执行用户手册中的规范及要求。用户需要具备充

分的安全意识并且遵守工业机器人安全规范IS010218。

1.4.1安全警示标志

以AUB0-i5工业机器人为例，机器人用户手册中有关安全的内容列在表1-3中。手册中有关警示标志的说明为重要内容，用户务必遵守。

表1-3AUBO-i5安全警示标志

警示标志

说明

即将引发危险的用电情况，如果不避免，可导致人员伤亡或设备严重损坏

有电危险！

可能引发危险的热表面，如果接触，可造成人员伤害

高湛险！

即将引发危险的情况，如果不避免，可导致人员死亡或严重伤害

危险

可能引发危险的情况，如果不避免，可导致人员伤害或设备严重损坏

告！

可能引发危险的情况，如果不避免，可导致人员伤害或设备严重损坏：标记有此种符号的事项，根据具体情况，有时会有发生重大后果的可能性

注！

此种情况，如果不避免，可导致人员伤害或设备损坏：

标记有此种符号的事项，根据具体情况，有时会有发生重大后果的可能性

小心》

1.4.2危险识别

使用工业机器人时，应进行危险识别和风险评估。风险评估应考虑正常使用期间操作人员与机器人之间所有潜在的接触以及可预见的误操作。操作人员的颈部、脸部和头部不应暴露，以免发生碰触。在不使用外围安全防护装置的情况下使用机器人需要首先进行风险评估，以判断相关危险是否会构成不可接受的风险。潜在的危险如下：

1)使用尖锐的末端执行器或工具连接器可能存在危险。2)处理毒性或其他有害物质可能存在危险。

(6)

···试读结束···