工业机器人技术及应用兰虎第1章.ppt

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1、章节目录,1.1 什么是工业机器人,1.2 为何发展工业机器人,1.3 工业机器人发展概况,1.3.1 工业机器人的诞生,1.3.2 工业机器人的发展.,课堂认知,学习目标,导入案例,本章小结,思考练习,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,1.4.2 工业机器人的应用,返回,目录,1/28,学习目标,所,处,位,置,掌握工业机器人的定义,【,了解工业机器人的发展事由和历程,学,习,熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用,目,标,】,返回,目录,2/28,导入案例,所,富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级,处,位,置,2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示，,希望

2、到 2012 年底装配 30 万台机器人，,【,到 2014 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年,导,入,内看到首批完全自动化的工厂，并在,案,数年内通过自动化消除简单重复性的,例,】,工序。机器人的投产使用，可将目前,的人力资源转移到具备更高附加值的,岗位上，这也符合将我国“人口红利”,转为“人才红利”的大目标。,这一工业机器人的井喷潮涌，,何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一,个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期,待。,返回,目录,3/28,1.1 什么是工业机器人,机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。

3、,所,处,位,置,一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作,来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。,【,课,堂,一种带有存储器件和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的,认,知,动作替代人类劳动。,】,一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相,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,一种具有高度灵活性的自动化机器。,一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能,搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。,返回,目录,4/28,中国,1.1 什么是工业机器人,所,处,位,置,广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的,

4、【,可编程的自动机器。它具有四个基本特征：,课,堂,认,知,特定的机械机构,】,通用性,不同程度的智能,独立性,返回,目录,5/28,1.2 为何发展机器人,让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。,所,处,位,ABB 给出十大投资机器人的理由：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量,置,与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的,柔性；第六，减少原料浪费，提高成品率；第七，满足安全法规，改善生产安,全条件；第八，减少人员流动，缓解招聘技术工人的压力；第九，降低投资成,【,本，提高生产效率；最后一点，节约宝贵的生产空间。,课,堂,认,25（单位/万元）,0

5、,5,10,15,20,知,】,第一年,第二年,第三年,第四年,第五年,返回,目录,使用机器人与普工的年均成本比较,6/28,1.3 工业机器人发展概况,1.3.1 工业机器人的诞生,所,处,位,1959 年，美国造出了世界上第一台工业机器人 Unimate，可实现回转、伸缩,置,、俯仰等动作。,【,课,堂,认,知,】,返回,Unimate,目录,7/28,1.3 工业机器人发展概况,1.3.2 工业机器人发展现状和趋势,所,处,位,2005 年，YASKAWA 推出可代替人完成组装或搬运机器人 MOTOMAN-DA20,置,和 MOTOMAN-IA20。,【,课,堂,认,知,】,MOTOMA

6、N-IA20,MOTOMAN-DA20,YASKAWA 机器人,返回,目录,8/28,1.3 工业机器人发展概况,1.3.2 工业机器人发展现状和趋势,所,处,位,2010 年意大利柯马（COMAU）推出 SMART5 PAL 机器人，可实现装载/卸载,置,、多产品拾取、堆垛等。,【,课,堂,认,知,】,SMART5 PAL,返回,目录,9/28,1.3 工业机器人发展概况,1.3.2 工业机器人发展现状和趋势,所,处,位,KUKA 公司推出 KR 5 arc HW（Hollow Wrist），其机械臂和机械手上有一个,置,50 mm 宽的通孔，可以保护机械臂上的整套保护气体软管的敷设。,【,

7、课,堂,认,知,】,返回,目录,KR 5 arc HW,10/28,1.3 工业机器人发展概况,1.3.2 工业机器人发展现状和趋势,所,处,位,FANUC 推出的 Robot M-3iA 装配机器人采用四轴或六轴模式，具有独特的平,置,行连接结构，具备轻巧便携的特点，承重范围可达 6 kg。,【,课,堂,认,知,】,返回,Robot M-3iA,目录,11/28,1.3 工业机器人发展概况,1.3.2 工业机器人发展现状和趋势,所,处,国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人的,位,置,手臂，实现多维运动，典型应用为点焊、弧焊机器人；二是模仿人的下肢运动,，实现物料输送

8、、传递等搬运功能，如搬运机器人。,机器人研发水平最高的是日本、美国与欧洲，他们在发展工业机器人方面,【,课,各有千秋：,堂,认,知,日本模式,各司其职，分层面完成交钥匙工程。,】,欧洲模式,一揽子交钥匙工程。,美国模式,采购与成套设计相结合。,国产机器人与进口机器人尚存一定差距，具体现状如下：,第一，低端技术水平有待改善。,返回,第二，产业链条亟待充实与规范。,目录,12/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,所,处,位,关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制,置,方式、自由度、结构、应用领域等划分。,1、按机器人的技术等级划分,【,课,

9、（1）示教再现机器人 第一代工业机器人能够按照人类预先示教的轨迹、,堂,认,行为、顺序和速度重复作业，示教可由操作员手把手进行或通过示教器完成。,知,】,返回,示教器示教,手把手示教,目录,13/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,所,处,位,（2）感知机器人 第二代工业机器人程具有环境感知装置，能在一定度上,置,适应环境的变化，目前已经进入应用阶段。,【,课,堂,认,知,】,配备视觉系统的工业机器人,（3）智能机器人 第三代工业机器人具有发现问题，并且能自主地解决问,返回,题的能力，尚处于实验研究阶段。,目录,14/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4

10、.1 工业机器人的分类,所,处,关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制,位,置,方式、自由度、结构、应用领域等划分。,2、按机器人的机构特征划分,【,课,堂,工业机器人的结构形式,认,知,】,直角坐标系,柱面坐标系,球面坐标系,多关节坐标系,返回,目录,15/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,所,处,位,2、按机器人的机构特征划分,y,置,工业机器人的结构形式,z,【,直角坐标系,课,x,堂,认,知,柱面坐标系,】,球面坐标系,多关节坐标系,直角坐标机器人 具有空间上相互垂直的多个直,线移动轴，通过直角坐标方向的 3 个独立自由度确,

11、定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体。,返回,目录,16/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,所,处,位,2、按机器人的机构特征划分,置,r,工业机器人的结构形式,x,【,直角坐标系,课,堂,认,知,柱面坐标系,】,球面坐标系,多关节坐标系,柱面坐标机器人 主要由旋转基座、垂直移动和,水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由,度，其动作空间呈圆柱形。,返回,目录,17/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,所,处,位,2、按机器人的机构特征划分,置,工业机器人的结构形式,r,【,直角坐标系,课,堂,认,柱面坐标系,知,】,球面

12、坐标系,多关节坐标系,球面坐标机器人 空间位置分别由旋转、摆动和,平移 3 个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。,返回,目录,18/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,所,处,位,2、按机器人的机构特征划分,置,工业机器人的结构形式,【,直角坐标系,课,堂,认,柱面坐标系,知,】,球面坐标系,多关节坐标系,垂直多关节机器人,模拟人手臂功能，由垂直于,地面的腰部旋转轴、带动小臂旋转的肘部旋转轴,以及小臂前端的手腕等组成，手腕通常有 23 个自,返回,由度，其动作空间近似一个球体。,目录,19/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.1 工业机器人的分类,

13、所,z,2,1,处,位,2、按机器人的机构特征划分,置,工业机器人的结构形式,3,【,直角坐标系,课,堂,认,柱面坐标系,知,】,球面坐标系,多关节坐标系,水平多关节机器人 结构上具有串联配置的两个,能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途,选择 24 个，动作空间为一圆柱体。,返回,目录,20/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.2 工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。,位,置,【,课,堂,认,知,机器人搬运 被广泛应,】,用于机床上下料、冲压,机自动化生产线、自动,装配流水线、码垛搬运、,集装箱等的自动搬运。,机器人搬运,返回

14、,目录,21/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.2 工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。,位,置,【,课,堂,认,机器人码垛,被广泛,知,应用于化工、饮料、食,】,品、啤酒、塑料等生产,企业，对纸箱、袋装、,罐装、啤酒箱、瓶装等,各种形状的包装成品都,适用。,机器人码垛,返回,目录,22/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.2 工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。,位,置,【,课,堂,机器人焊接,最早应,认,知,用在装配生产线上。开,】,拓了一种柔性自动化生,产方式，实

15、现了在一条,焊接机器人生产线上同,时自动生产若干种焊件。,机器人焊接,返回,目录,23/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.2 工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。,位,置,【,课,堂,认,知,】,机器人涂装,被广泛,应用汽车、汽车零配件、,铁路、家电、建材、机,械等行业,机器人涂装,返回,目录,24/28,1.4 工业机器人的分类及应用,1.4.2 工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。,位,置,【,课,堂,认,机器人装配,被广泛,知,】,应用于各种电器的制造,行业及流水线产品的组

16、,装作业，具有高效，精,确，不间断工作的特点。,机器人装配,返回,目录,25/28,本章小结,所,工业机器人是一种能自动定位控制并可重新编程予以变,处,位,动的多功能机器。它有多个自由度，可用来搬运材料、零件,置,和握持工具，以完成各种不同的作业。,【,工业机器人的发展过程可分为三代。第一代为示教-再,本,章,现型机器人，它可以按照预先设定的程序，自主完成规定动,小,结,】,作或操作，当前工业中应用最多。第二代为感觉型机器人，,如有力觉、触觉和视觉等，它具有对某些外界信息进行反馈,调整的能力，目前已进入应用阶段。第三代为智能型机器人，,其尚处于实验研究阶段。,返回,目录,26/28,思考练习,

17、1、填空,所,处,（1）国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人,位,的 _，实现多维运动，在应用上比较典型的是点焊、弧焊机器人；二是模,置,仿人的 _，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人。,（2）按照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代 _ 机器,【,人、_ 机器人和 _ 机器人。,思,（3）目前在我国应用的工业机器人主要分 _、_ 和国产三种。,考,练,习,2、选择,】,（1）工业机器人一般具有的基本特征是（）。,拟人性；特定的机械机构；不同程度的智能；独立性；通用性,A.B.C.D.,（2）按基本动作机构，工业机器人通常可分为（）。,直角坐标机器

18、人；柱面坐标机器人；球面坐标机器人；关节型机器人,A.B.C.D.,（3）机器人行业所说的四巨头指的是（）。,PANASONIC；FANUC；KUKA；OTC；YASKAWA；FANUC；,NACHI；ABB,A.B.C.D.,返回,目录,27/28,思考练习,3、判断,所,处,（1）工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作,位,置,机。（）,（2）发展工业机器人的主要目的是在不违背“机器人三原则”前提下，用机,器人协助或替代人类从事一些不适合人类甚至超越人类的工作，把人类从大量的、,【,烦琐的、重复的、危险的岗位中解放出来，实现生产自动化、柔性化，避免工伤,思,考,事故和提高生产效率。（）,练,（3）直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占地空间小等优点，是目前工业,习,】,机器人大多采用的结构形式。（）,返回,目录,28/28,