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1、 焊接机器人编程及应用 绪论主 编：兰 虎主 审：李守红参 编：陶祖伟、鲁德才机械工业出版社【课前思考】【课中认识】你见过的机器人有哪些？人类为何发明机器人？何为机器人？课前思考课前思考【课前思考】【课中认识】【课后提升】课中认识课中认识水面机器人水下机器人机械工业出版社机械工业出版社【课前思考】【课中认识】【课后提升】课中认识课中认识地面机器人【课前思考】【课中认识】【课后提升】太空机器人课中认识课中认识空中机器人一一.工业机器人概述工业机器人概述1.1.什么工业机器人？什么工业机器人？【课前思考】【课中认识】【课后提升】机器人Robot一词，是捷克斯洛伐克作家卡尔恰佩克于1920年发表的科
2、幻剧罗萨姆的万能机器人提出，此后一直沿用。但到现在却没有一个统一的定义。原因之一原因之一是机器人还在发展，新的机型、新的功能不断涌现。根本原因根本原因:机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。故各国科学家给出的定义也不同。工业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。ISO【课前思考】【课中认识】【课后提升】工业机器人是一种具有移动性、个体性、智能型、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等特征的柔性机器日本一种用于移动各种材料、零件、工具和专用装置的，用可重复编制的程序动作来执行各种任务的多功能操作机美国一种具有高度灵活性的自动化机器，这种机器除能动作外应具备一些与
3、人或生物相似的智能。中国一一.工业机器人概述工业机器人概述1.1.什么工业机器人？什么工业机器人？工业机器人具有特定的机械机构工业机器人具有通用性业机器人具有不同程度的智能工业机器人具有独立性广义地说:工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。它具有动机器。它具有四个基本特征：四个基本特征：【课前思考】【课中认识】【课后提升】1.1.什么工业机器人？什么工业机器人？一一.工业机器人概述工业机器人概述【课前思考】【课中认识】【课后提升】三千多年前,出现的“倡者”。1959年，美国英格伯格与德沃尔造出了世界上第一台机器人。战国时期的“木马流星”2.
4、2.工业机器人发展状况工业机器人发展状况一一.工业机器人概述工业机器人概述【课前思考】【课中认识】【课后提升】功功能能完完善善程程度度上分第一代示教再现型机器人第二代感知型机器人第三代智能机器人2.2.工业机器人发展状况工业机器人发展状况一一.工业机器人概述工业机器人概述1.1.工业机器人的常用术语工业机器人的常用术语【课前思考】【课中认识】【课后提升】工业机器人的常用术语 机器人本体机器人本体 (Manipulator)末端执行器末端执行器（End Effecter）示教盒示教盒（Pendant）工具中心点工具中心点（Tool Center Point,TCP）位姿位姿（Pose）自由度自由
5、度 （Degree Of Freedom,DOF）工作空间工作空间 （Working Space）最大工作速度最大工作速度 （Maximum Speed）额定负载额定负载 （Payload）重复定位精度重复定位精度 （Repetitive Positioning Accuracy）二二.工业机器人的结构与组成工业机器人的结构与组成2.2.工业机器人的结构形式工业机器人的结构形式【课前思考】【课中认识】【课后提升】机器人本体的结构形式多样,依机器人运动部件的结构坐标特点运动部件的结构坐标特点分直角坐直角坐标型、圆柱坐标型、极（球）坐标型和关节型标型、圆柱坐标型、极（球）坐标型和关节型4种到达空间
6、位置的三个运动（X、Y、Z）由直线构成，运动方向相互垂直。优点：优点：运动学模型简单，在操作容积内各轴线位移分辨率为恒定，控制精度易提高。缺点缺点：机构庞大，工作空间小，操作灵活性差。常用于：简易和专用的工业机器人。直角坐标系二二.工业机器人的结构与组成工业机器人的结构与组成【课前思考】【课中认识】【课后提升】基座水平转台上装有立柱，水平臂可沿立柱做上下运动，并可在水平方向伸缩。优点：优点：末端执行器可获得较高的速度。缺点缺点：末端执行器外伸离立柱轴心越远，线位移分辨精度越低。圆柱坐标系2.2.工业机器人的结构形式工业机器人的结构形式机器人本体的结构形式多样,依机器人运动部件的结构坐标特点分运
7、动部件的结构坐标特点分直角坐直角坐标型、圆柱坐标型、极（球）坐标型和关节型标型、圆柱坐标型、极（球）坐标型和关节型4种二二.工业机器人的结构与组成工业机器人的结构与组成【课前思考】【课中认识】【课后提升】手臂不仅可绕垂直轴旋转，还可绕水平轴作俯仰运动，且能沿手臂轴作伸缩运动。优点：优点：结构灵活，伸缩关节的线位移恒定。缺点缺点：转动关节在末端执行器上的线位移分辨率是一个变量，控制系统复杂。极（球）坐标系2.2.工业机器人的结构形式工业机器人的结构形式机器人本体的结构形式多样,依机器人运动部件的结构坐标特点分运动部件的结构坐标特点分直角坐直角坐标型、圆柱坐标型、极（球）坐标型和关节型标型、圆柱坐
8、标型、极（球）坐标型和关节型4种二二.工业机器人的结构与组成工业机器人的结构与组成【课前思考】【课中认识】【课后提升】结构特点为串联关节串联关节系统。通过关节的旋转运动，综合形成机器人末端的运动及位姿。优点：优点：结构紧凑、灵活、占地空间小。缺点缺点：运动学模型复杂，高精度控制难度大。关节坐标系2.2.工业机器人的结构形式工业机器人的结构形式机器人本体的结构形式多样,依机器人运动部件的结构坐标特点分运动部件的结构坐标特点分直角坐直角坐标型、圆柱坐标型、极（球）坐标型和关节型标型、圆柱坐标型、极（球）坐标型和关节型4种二二.工业机器人的结构与组成工业机器人的结构与组成【课前思考】【课中认识】【课
9、后提升】工业机器人的基本组成3.3.工业机器人的基本组成工业机器人的基本组成二二.工业机器人的结构与组成工业机器人的结构与组成作机作机（机人本体）（机人本体）操作机操作机（机器人本体）（机器人本体）1.1.驱动装置驱动装置 2.2.传动单元传动单元 3.3.执行机构执行机构完成各种作业的执完成各种作业的执行机械行机械控制器控制器 1.1.人机界面部分人机界面部分 2.2.运动控制部分运动控制部分决定机器人功能和决定机器人功能和水平的关键水平的关键示教器示教器 1.1.操作键操作键 2.2.显示屏显示屏对操作键扫描并将对操作键扫描并将按键信息送至控制按键信息送至控制器器。【课前思考】【课中认识】
10、【课后提升】3.3.工业机器人的基本组成工业机器人的基本组成二二.工业机器人的结构与组成工业机器人的结构与组成三三.工业机器人分类及应用工业机器人分类及应用【课前思考】【课中认识】【课后提升】按作业任务作业任务将工业机器人分为搬运、装配、喷涂、焊接搬运、装配、喷涂、焊接机器人。搬运机器人搬运机器人 搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运作业是指是指用一种设备握持工件，用一种设备握持工件，从一个加工位置移到从一个加工位置移到另一个加工位置另一个加工位置。被被广泛应用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。搬运机器人 吸盘【课前思考】【
11、课中认识】【课后提升】装配机器人 装配机器人装配机器人 装配机器人是完成一种产品或设备的某一特定装配任务的工业机器人。具有精精度高、柔顺性好、工作度高、柔顺性好、工作范围小、能与其它系统范围小、能与其它系统配套使用配套使用等特点。主要主要用于用于各种电器制造、小型电机、汽车及其部件、计算机、玩具、机电产品及其组件的装配等方面。按作业任务作业任务将工业机器人分为搬运、装配、喷涂、焊接搬运、装配、喷涂、焊接机器人。三三.工业机器人分类及应用工业机器人分类及应用【课前思考】【课中认识】【课后提升】喷涂机器人 喷涂机器人喷涂机器人 也称喷漆机器人，是可是可进行自动喷漆或喷进行自动喷漆或喷涂其它涂料的工
12、业涂其它涂料的工业机器人。机器人。多采用5或6轴关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动。广泛用于广泛用于汽车、仪表、电器、陶瓷等工艺生产部门。按作业任务作业任务将工业机器人分为搬运、装配、喷涂、焊接搬运、装配、喷涂、焊接机器人。三三.工业机器人分类及应用工业机器人分类及应用【课前思考】【课中认识】【课后提升】点焊接机器人 焊接机器人焊接机器人 焊接机器人是具有三个是具有三个或三个以上可自由或三个以上可自由编程的轴，可将焊编程的轴，可将焊接工具按要求送到接工具按要求送到预定空间位置，按预定空间位置，按要求移动焊接工具要求移动焊接工具的工业机器人的工业机器人。最早应用在装配生产线上
13、。按作业任务作业任务将工业机器人分为搬运、装配、喷涂、焊接搬运、装配、喷涂、焊接机器人。三三.工业机器人分类及应用工业机器人分类及应用【课前思考】【课中认识】【课后提升】弧焊接机器人 焊接机器人焊接机器人 焊接机器人是具有三个或三是具有三个或三个以上可自由编程的个以上可自由编程的轴，可将焊接工具按轴，可将焊接工具按要求送到预定空间位要求送到预定空间位置，按要求移动焊接置，按要求移动焊接工具的工业机器人工具的工业机器人。机器人电弧焊用于用于汽车生产、造船、机车车辆、锅炉、重型机械等领域。按作业任务作业任务将工业机器人分为搬运、装配、喷涂、焊接搬运、装配、喷涂、焊接机器人。三三.工业机器人分类及应
14、用工业机器人分类及应用【课前思考】【课中认识】【课后提升】机器人三原则 机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外3 3 3 3机器人不应伤害人类1 1 1 1 机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外2 2 2 2 发展工业机器人的主要目的是在不违背“机器人三原机器人三原则则”前提下，用机器人协助或替代人类从事某种作业，把人从大量的、烦琐的、重复的、危险的劳动中解放出来，实现生产自动化、柔性化，避免工伤事故和提高生产效率。三三.工业机器人分类及应用工业机器人分类及应用什么是工业机器人？工业机器人的基本组成是什么？按作业任务划分，工业机器人可分为哪些类型？其应用如何？查阅资料，简述工业机器人的发展趋势。【课中认识】【课后提升】课后提升课后提升See You.