《工业机器人集成应用》青岛英谷教育科技股份有限公司，吉林农业科技学院编著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《工业机器人集成应用》

【作　者】青岛英谷教育科技股份有限公司，吉林农业科技学院编著

【丛书名】高等学校应用型新工科创新

【页 数】 405

【出版社】 西安：西安电子科技大学出版社 , 2019.02

【ISBN号】978-7-5606-5232-0

【价 格】63.00

【分 类】工业机器人-系统集成技术-研究

【参考文献】 青岛英谷教育科技股份有限公司，吉林农业科技学院编著. 工业机器人集成应用. 西安：西安电子科技大学出版社, 2019.02.

图书封面：

图书目录：

《工业机器人集成应用》内容提要：

本书主要讲解了工业机器人集成应用的基础知识、工业机器人编程方法思路以及典型工业机器人集成应用的方案。第1章讲解了机器人的概念、结构、参数和行业背景等，第2-5章讲述了机器人的操作、编程、语言、通信和数据等方面的基础知识；第6-7章讲解了机器人通讯、轨迹、中断等高级编程；第8-11章则讲解了几个实际生产的案例，-上下料、码垛、弧焊等工作站，包括任务目标、描述、理论知识以及任务实现步骤等。每章均附有习题或实验例程。

《工业机器人集成应用》内容试读

BH80107

第1章工业机器人概述

口本章目标

■了解工业机器人的发展背景、概念和优势■掌握工业机器人的基础知识

■掌握工业机器人应用的相关知识■了解工业机器人人才需求分析相关内容

工业机器人集成应用

现代机器人可分为工业机器人、服务机器人和特种机器人三种。其中，工业机器人是工业领域中机器人的统称，是现代机器人产业的一个重要分支，世界上诞生的第一台机器人就是工业机器人。近年来，虽然服务机器人和特种机器人市场发展势头良好，但其市场份额和普及程度仍然无法与发展成熟的工业机器人相比。

本章主要介绍工业机器人的发展背景、概念、结构、技术参数等基础知识，并阐述了工业机器人的知识体系、工业机器人的应用以及行业人才需求情况等。

1.1工业机器人简

自20世纪60年代诞生以来，工业机器人即被广泛用于规模化制造中重复、单调的工作。随着技术的迅速发展，现代工业机器人作为高度智能且可靠的标准自动化执行设备，是智能制造的“肌肉”，在智能制造时代的工业生产中起着不可或缺的作用。

1.1.1发展历史

1959年，乔治·德沃尔和约瑟·英格柏格发明了世界上第一台工业机器人，后命名为

Unimate(尤尼梅特)，意为“万能自动”，如图1-1所示。

1973年，德国库卡公司(KUKA)将其使用

的Unimate机器人改造为第一台可量产并可大

规模使用的工业机器人，命名为FAMULUS,

这是世界上第一台机电驱动的六轴机器人。

1974年，瑞典通用电机公司(ASEA,，ABB公司

图1-1世界首台工业机器人Unimate

的前身)开发出世界第一台由微处理器控制的工

业机器人RB6,如图1-2所示。

图1-2 FAMULUS与IRB6

1978年，美国Unimation公司推出了应用于通用汽车装配线的通用工业机器人

。2…

第1章工业机器人概述

(Programmable Universal Machine for Assembly,PUMA),标志着工业机器人技术已经完全

成熟，如图1-3所示。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。

图1-3 Unimation公司的通用工业机器人

1978年，日本山梨大学(University of Yamanashi)的牧野洋(Hiroshi Makino)发明了选择顺应性装配机器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm,SCARA)。该手臂具有四

个轴和四个运动自由度（包括X、Y、Z方向上的平动自由度和绕Z轴的转动自由度），如

图1-4所示。

图I-4 SCARA原型机

SCARA机器人有三个旋转关节，适合在平面内进行定位和定向，且在Z轴方向上具

有良好的刚度，因此特别适合装配工作。SCARA的另一个特点是其串接的两杆结构，该

结构类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业并收回，非常适合搬动和取放物件

1979年，日本不二越株式会社Nachi)研制出第一台电机驱动的电焊机器人，开创了电力驱动机器人的新纪元，机器人从此告别液压驱动时代。

1985年，德国库卡公司(KUKA)开发出世界第一款Z形机器人手臂，该手臂摒弃了传

统工业机器人的平行四边形造型，可实现6个自由度的运动维度(3个平移运动和3个旋转运动)，大大节省了制造工厂的场地空间，如图1-5所示。

·3·

工业机器人集成应用

图1-5库卡公司开发的Z形机器人手臂

1998年，瑞典ABB公司在洛桑联邦理工学院(EPFL)ReymondClavel教授发明的三角洲机器人的基础上，开发出灵手(FlexPicker)机器人，它是当时世界上速度最快的并联机器人。利用图像技术，灵手每分钟能抓取120样物件，并能以10米/秒的速度释放物件，如图1-6所示。

FlexPickor

图1-6瑞典ABB公司开发的“灵手”机器人

2004年，日本安川Motoman)机器人公司

开发改进了机器人控制系统NX10O),该系统

能够同步控制四台机器人，最多达38个关节

轴。NX100机器人控制系统允许在触摸屏上进

行示教编程，并使用基于Windows CE的操作系统，如图1-7所示。

如今，工业机器人已经发展成为一个相当庞大的产业，除老牌的工业机器人“四大家

族”（瑞士ABB、日本发那科、日本安川、德

图1-7安川公司应用NX100系统的机器人

国库卡)以外，国内外的工业机器人厂商可谓百

花齐放。目前，市面上的主要机器人品牌如图1-8所示。

。4

第1章工业机器人概述

工业机器人品牌分类

B

-

四大家族

国产机器人

其他品牌机器人

聘土ABB

A品B

安徽埃夫特EFORT

丹麦优做

UNIVERSAL ROBOTS

日本发郭科FANUC

南京埃斯顿ESTUn

日本川墙

AUTOMATION

Kawasak】

日本安川YASKAWA

沈阳新松SInSUN新松

端士史陶比尔

MOTOMAN

STAUBLI

德E库卡(LJKA

上海新时达

STEP

日本那智不二

新时达

N△CHi

图1-8

国内外主流工业机器人品牌一览

1.1.2概念及分类

根据国际标准化组织SO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能

力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。

中国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是种具有高度灵活性的自动化机器”。

综上所述，工业机器人是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械装置等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。

按照结构不同，工业机器人可以分成不同类型，最常用的几种如图1-9所示。

04

-

六轴工业机器人

四轴码垛机器人

、水平关节机器人

新型协作机器人

及并联机器人

图1-9工业机器人主要种类

·5·

工业机器人集成应用

1.2工业机器人础知识

相比于市场上形态各异、功能复杂的服务机器人，工业机器人因其特定的应用场景，在结构、参数与形态等方面都有自身的特殊性。

1.2.1工业机器人的结构

工业机器人由机器人本体和控制系统两部分组成。其中，机器人本体类似人的手臂和手腕：控制系统包含集成于控制柜中的控制软件和存储、运算单元等硬件，以及外部的示教器，如图1-10所示。

(8)示教器/示教盒

◆机器人系统的组成：

(7)外围设备

PLC控制柜

(2)系统软件

(1)机器人

本体

(5)CCD视觉

(③)控制桓

(4)外围机械设备

(⑥工具（夹具/抓手）

图1-10工业机器人系统应用的组成

下面重点介绍工业机器人的机械本体和控制系统。

1.机械本体

常用的工业机器人的机械本体可以理解为由手部、腕部、手臂、腰部和底座构成的一个机械臂，由若干个关节（通常是4~6个）组成。每个关节由一个伺服系统控制，多个关节的运动需要各个伺服系统协同工作。在末端关节装配上专用工具后，即可执行各种抓取动作和操作作业。

工业机器人机械本体的核心部件包含以下三个部分。

1)本体结构件

工业机器人机械本体主要由铸造及机加工工艺铸造，材料包括：铸铁、铸钢、铝合金、工程塑

图1-11机器人本体结构拆解零件

料、碳纤维等。其主要结构件如图1-11所示。

·6

···试读结束···