工业机器人技术及应用第3章课件.
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工业机器人应用技术ppt课件
作器的通用机械，它
能够通过自动化的动 作替代人类劳动。
机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具 或专用装置的，通过可编程序操作来执行各种 任务的，并具有编程能力的多功能机械手。
一、机器人的定义与特性
3)我国对机器人的定义
我国科学家对机器人的定义为：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，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
二、机器人的历史与发展
1979年，Unimate公司又推出PUMA系列工业机器人，它是 一种全电动驱动，关节式结构，多CPU二级微处理器控制，采用 VAL专用语言，可配置视觉、触觉和力传感器的较为先进的机器人； 同年，日本山梨大学的牧野洋研制出了具有平面关节的SCARA型机 器人。1985年，发那科公司又推出了交流伺服驱动的工业机器人 产品。这一时期，各种装配机器人的产量增长较快，与机器人配套 使用的装置和视觉技术也在迅速发展。
二、机器人的历史与发展
《列子·汤问》记载，西周时期周穆王在位时，能工巧 匠偃师制造出一个逼真的机器人，它和人一样能歌善舞，这 是我国最早记载的具备机器人概念的文字资料。《墨经》记 载，春秋后期，木匠鲁班在机械方面也有所造诣，他曾制造 过一只木鸟，能在空中飞行“三日而不下”。
三国时，又出现了能替人搬东西的“机器人”。它是 由蜀汉丞相诸葛亮发明的，能替代人运输物资的机器—— “木牛流马”，也就是现代的步行机机器人。它在结构和功 能上相当于今天运输用的工业机器人。
学习要求
学习完本模块的内容后， 学生应能够了解机器人 的定义、历史，了解机 器人应用技术的现状与 发展趋势，掌握机器人 的部件、结构、特性； 能够分析机器人的组成 与工作原理；能够运用 上述所学讲述机器人应 用技术的内容，并强化 学好本门课程的决心。
《工业机器人技术及应用》教学课件—03工业机器人运动学和动力学
规定:
①列阵［a b c 0］T中第四个元素为零, 且a2+b2+c2=1, 表示某轴(或某矢量)的方向;
图3-2 坐标轴方向的描述
②列阵［a b c ω］T中第四个元素不为零, 则表示空间某点的位置。
3.1 工业机器人的运动学
例如, 在图3-2中, 矢量v的方向用(4×1)列阵表示为
其中: a=cosα, b=cosβ, c=cosγ。
当α=60°, β=60°, γ=45°时, 矢量为
3.1 工业机器人的运动学
4. 动坐标系位姿的描述就是用位姿矩阵对动坐标系原点位
置和坐标系各坐标轴方向的描述。该位姿矩阵为(4×4)的方 阵。如上述直角坐标系可描述为:
3.1 工业机器人的运动学
5. 刚体位姿的描述 机器人的每一个连杆均可视为一个刚体, 若给定了刚体
(3-1)
图3-1 点的位置描述
其中, px、 py、pz是点P的三个位置坐标分量。
3.1 工业机器人的运动学
2. 点的齐次坐标 如用四个数组成的(4×1)列阵表示三维空间直角坐标系
{A}中点P, 则该列阵称为三维空间点P的齐次坐标, 如下:
(3-2)
齐次坐标并不是惟一的, 当列阵的每一项分别乘以一个
X
同理，手部坐标系Y’与Z’轴的方向可分别用单位
矢量o和α 来表示。
手部位姿可用矩阵表达为：
3.1 工业机器人的运动学
7. 目标物位姿的描述 任何一个物体在空间的位置和姿态都可以用齐次矩阵
来表示, 如图3-5所示。楔块Q在(a)图的情况下可用6个点 描述,
图 3-5 目标物的位置和姿态描述
3.1 工业机器人的运动学
的旋转如图3-8所示。A(x, y,
工业机器人应用技术课件ppt(PPT163张)可修改文字
一、机器人控制系统的特点
(3)具有较高的重复定位精度，系统刚性好。除直角坐标机器 人外，机器人关节上的位置检测元件不能安装在末端执行器上，而 应安装在各自的驱动轴上，构成位置半闭环系统。但机器人的重复 定位精度较高，一般为±0.1 mm。此外，由于机器人运行时要求 运动平稳，不受外力干扰，为此系统应具有较好的刚性。
(5-20)
随此着外实 ，际还工要作考情虑的况各作的关不节业同之，间信可惯息以性采力存用、各哥储种氏在不力同等内的的控耦存制合中方作式用，。和重在力执负载行的影任响务，因时此，，系依统中靠还经工常业采用机一些器控人制策的略，动如重力补偿、
前馈、解耦或自适应控制等。
与在自由空间运作动再的控现制相功比能，机，器人可在重受限复空间进运行动的该控制作主业要是。增加此了外对其，作用从端操与外作界接的触角作用度力（来包看括力，矩）要的控制要求，
图5-1 机器人控制系统的分类
二、机器人控制系统的组成
图5-2 机器人控制系统组成框图
二、机器人控制系统的组成
(1)控制计算机。控制计算机是控制系统的调度指挥机 构，一般为微型机，微处理器分为32位、64位等，如奔腾 系列CPU等。
(2)示教编程器。示教机器人的工作轨迹、参数设定和 所有人机交互操作拥有自己独立的CPU及存储单元，与主 计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
因而受限运动的控制一般称为力控制。
四现、场机 总器线人应智用能于求力生控控产制现制方场法，系在统微机具化测有量良控制好设备的之人间实机现双界向面多结，点数尽字量通信降，从低而对形成操了新作型者的网的络集要成求式全。分布因控制系统—— 现位场置总 控线制控部制分系的此统输，出(fieΔl多dqb1u和数s速co度情nt控ro况制l s部y要s分tem的求，输F控出CΔS制q)。2相器加，的其设和作计为机人器员人的不关节仅控要制增完量Δ成q，底用于层控伺制机服器人控的制运动器。
工业机器人从入门到应用课件第3-4章
2.手腕后驱结构 大型机器人较好地解决了上臂质量大、整体重心高,驱动电机和 减速器安装内部空间小、散热差,检测、维修、保养困难的问题, 但机器人的体积大、质量大;特别是上臂和手腕的结构松散,因此, 一般只用于作业空间敞开的大型、重载平面搬运、码垛机器人。
2b-4a
图3.1-5 手腕后驱机器人的结构 2b-4a
2b-4a
图3.3-6 R轴传动系统结构 1—驱动电机 2—电机座 3—谐波减速器 4—轴承 5—过渡轴
6—上臂 7—CRB 8—手腕回转体
2b-4a
2. R轴维修 手腕回转轴的维修工作主要是谐波减速器和伺服电机的检测、维 护和更换。更换过渡轴前轴承时,需要先取出前端用来固定手腕 回转体的8只M6×60安装螺钉(即图3.3-5中的安装螺钉6),将CRB内 圈和手腕回转体分离,取下手腕回转体。然后,可取下CRB的10只 M6×30轴承外圈固定螺钉;这时,如过渡轴5的后端连接已分离,便 可从前端取出过渡轴和CRB。
2b-4a
1. B轴结构 MH6机器人的腕弯曲B轴传动系统结构如图3.3-8所示。R轴伺服 驱动电机2安装在手腕回转体17的后部,电机通过同步带5与安装 在手腕前端的谐波减速器8输入轴连接,谐波减速器的柔轮输出连 接摆动体12。
2b-4a
图3.3-8 B轴传动系统结构
1、4、6、9、10、15—螺钉 2—驱动电机 3、7—同步带轮 5—同步带 8—谐波减速 器
2b-4a
2b-4a
图3.1-1 基本结构
2.基本结构 常用的小规格、轻量级垂直串联的6轴关节型工业机器人的基本 结构如图3.1-1所示。这种结构的机器人的所有伺服驱动电机、减 速器及其他机械传动部件均安装于内部,机器人外形简洁、防护 性能好,机械传动结构简单、传动链短、传动精度高、刚性好,因 此,被广泛用于中小型加工、搬运、装配、包装机器人,是小规 格、轻量级工业机器人的典型结构。
工业机器人工作站系统与应用最新版课件第3章
图3-3 吸盘内腔负压产生方法
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
②磁吸式吸附手是用接通或切断电磁铁电流的方法来吸、放具有磁性的 物体。磁吸式吸附手所用电磁铁，有交流电磁铁与直流电磁铁两种。交流电 磁铁吸力波动，有振动和噪声，且有涡流损耗。直流电磁铁吸力稳定，无噪 声和涡流损耗，但需要整流电源。
磁吸式电磁吸盘的形状、尺寸及电磁参数，要根据被吸物的形状、尺寸 及质量来确定，所带电磁吸力F的计算公式如下：
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
吸盘内腔负压产生的方法有3种：
A 、挤压排气法
如图3-3a所示，靠外力将吸盘皮腕压向 被吸物体表面，吸盘内腔空气被挤压出 去，形成吸盘内腔负压，从而吸住物体 。这种方式所形成的吸力不大，而且也 不可靠，但结构简单、成本低。
B 、真空泵排气式
如 图 3-3b 所 示 ， 当 控 制 阀 将 吸盘与真空泵相连通时，真 空泵将盘内空气抽出，形成 吸盘内腔负压，吸盘吸住物 体。当控制阀将吸盘与大气 连通时，吸盘失去吸力，被 吸附的物体靠自重脱离吸盘 。
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
1、示教方式
直接对实机进行示教的方式。这是在有工业机器人的 生产系统中，操作者通过人机接口，在实际的作业环境 里，对实际的工件进行直观的实机示教。人机接口是示 教编程器(示教盒)或导引把手。
操作者使用示教编程器，按动轴操作健，使备轴分别 动作，形成点示教之后，就构成了作业程序的动作部分。 操作者使用导引把手进行所谓的“手把手”示教就是操 作者握住装在工业机器人葡锗的导引把手使机体动作。 记录了—组连贯的动作就形成了作业程序的动作部分。 有了动作部分，再加入作业部分等就成为完整的用户程 序。
品，节省了企业成本。
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
②磁吸式吸附手是用接通或切断电磁铁电流的方法来吸、放具有磁性的 物体。磁吸式吸附手所用电磁铁，有交流电磁铁与直流电磁铁两种。交流电 磁铁吸力波动，有振动和噪声，且有涡流损耗。直流电磁铁吸力稳定，无噪 声和涡流损耗，但需要整流电源。
磁吸式电磁吸盘的形状、尺寸及电磁参数，要根据被吸物的形状、尺寸 及质量来确定，所带电磁吸力F的计算公式如下：
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
吸盘内腔负压产生的方法有3种：
A 、挤压排气法
如图3-3a所示，靠外力将吸盘皮腕压向 被吸物体表面，吸盘内腔空气被挤压出 去，形成吸盘内腔负压，从而吸住物体 。这种方式所形成的吸力不大，而且也 不可靠，但结构简单、成本低。
B 、真空泵排气式
如 图 3-3b 所 示 ， 当 控 制 阀 将 吸盘与真空泵相连通时，真 空泵将盘内空气抽出，形成 吸盘内腔负压，吸盘吸住物 体。当控制阀将吸盘与大气 连通时，吸盘失去吸力，被 吸附的物体靠自重脱离吸盘 。
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
1、示教方式
直接对实机进行示教的方式。这是在有工业机器人的 生产系统中，操作者通过人机接口，在实际的作业环境 里，对实际的工件进行直观的实机示教。人机接口是示 教编程器(示教盒)或导引把手。
操作者使用示教编程器，按动轴操作健，使备轴分别 动作，形成点示教之后，就构成了作业程序的动作部分。 操作者使用导引把手进行所谓的“手把手”示教就是操 作者握住装在工业机器人葡锗的导引把手使机体动作。 记录了—组连贯的动作就形成了作业程序的动作部分。 有了动作部分，再加入作业部分等就成为完整的用户程 序。
品，节省了企业成本。
第三章 搬运、码垛机器人工作站系统
工业机器人技术基础及应用最新版教学课件3.3
①变量（VAR）
变量型数据在程序执行的过程中和停止时，会保持当前值。但如果程序指针被移动 到（main）主程序后，数值则会丢失（恢复到初始值）。
在定义数据时，可定义变量数据 的初始值。part的初始值为0；name 的初始值为“John”；finished的初始 值为FALSE。
在程序中执行变量型程序数据的 赋值，在指针复位后将恢复初始值。
工业机器人技术基础及应用
Industrial Robot Field Programming
课程概览
项目三 工业机器人编程操作
RAPID程序结构组成 工业机器人运动指令 程序数据的应用及介绍 工业机器人重要程序数据的建立 示教板零件编程 机器人常用指令及介绍
目录
CONTENTS
1.工业机器人程序数据定义 2.程序数据的存储类型 3.程序数据的应用举例
感谢您的观看！
程序数据的存储类型
②可变量（PERS）
可变量最大的特点是，无论程序指针如何，都会保持最后赋予的值。
名称为nCount的数值型程序数据。 名称为text的字符数据。
在机器人执行的RAPID程序中也可以对 可变量存储类型数据进行赋值的操作。 在程序执行以后，赋值的结果会一直保 持，直到对其重新赋值。
程序数据的存储类型
程序数据 bool byte clock
dionum extjoint intnum jointtarget loaddata mecunit
num orient
说明 布尔量 整数数据 0~255 计时数据 数字输入/输出信号 外轴位置数据 中断标志符 关节位置数据 负荷数据 机械装置数据 数值数据 姿态数据
第一部分 工业机器人程序数据定义
工业机器人程序数据定义
变量型数据在程序执行的过程中和停止时，会保持当前值。但如果程序指针被移动 到（main）主程序后，数值则会丢失（恢复到初始值）。
在定义数据时，可定义变量数据 的初始值。part的初始值为0；name 的初始值为“John”；finished的初始 值为FALSE。
在程序中执行变量型程序数据的 赋值，在指针复位后将恢复初始值。
工业机器人技术基础及应用
Industrial Robot Field Programming
课程概览
项目三 工业机器人编程操作
RAPID程序结构组成 工业机器人运动指令 程序数据的应用及介绍 工业机器人重要程序数据的建立 示教板零件编程 机器人常用指令及介绍
目录
CONTENTS
1.工业机器人程序数据定义 2.程序数据的存储类型 3.程序数据的应用举例
感谢您的观看！
程序数据的存储类型
②可变量（PERS）
可变量最大的特点是，无论程序指针如何，都会保持最后赋予的值。
名称为nCount的数值型程序数据。 名称为text的字符数据。
在机器人执行的RAPID程序中也可以对 可变量存储类型数据进行赋值的操作。 在程序执行以后，赋值的结果会一直保 持，直到对其重新赋值。
程序数据的存储类型
程序数据 bool byte clock
dionum extjoint intnum jointtarget loaddata mecunit
num orient
说明 布尔量 整数数据 0~255 计时数据 数字输入/输出信号 外轴位置数据 中断标志符 关节位置数据 负荷数据 机械装置数据 数值数据 姿态数据
第一部分 工业机器人程序数据定义
工业机器人程序数据定义
工业机器人技术基础课件(最全)
设置编程语言、通信接口 、坐标系等参数
程序结构设计与实现过程
程序结构设计
注意事项
模块化设计、流程图设计、状态机设 计等
避免死锁、确保实时性、优化代码结 构等
实现过程
编写程序框架、定义变量和函数、实 现控制逻辑等
调试技巧及优化方法
01
02
03
调试技巧
单步执行、断点调试、变 量监视等
优化方法
减少计算量、优化算法、 使用高效数据结构等
03 电动驱动
精度高，响应速度快，维护方便，适用于各种负 载和行程的作业。
传感器配置与选型
01 内部传感器
检测机器人自身状态，如关节角度、电机电流等 。
02 外部传感器
检测机器人外部环境，如距离、温度、光照等。
03 选型原则
根据作业需求和机器人性能要求选择合适的传感 器类型和精度等级。
控制系统硬件架构
工业机器人技术基础 课件(最全)
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人核心技术 • 工业机器人硬件组成 • 工业机器人软件编程 • 工业机器人系统集成与应用案例 • 工业机器人维护与保养知识普及
01
工业机器人概述
定义与发展历程
定义
工业机器人是一种能自动执行工作的机器装置，靠自身 动力和控制能力来实现各种功能，可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行。
控制算法
详细讲解工业机器人控制 中常用的算法，如PID控 制、模糊控制、神经网络 控制等。
控制器设计
阐述工业机器人控制器的 设计原则和方法，包括硬 件设计和软件设计。
控制技术应用
探讨控制技术在工业机器 人中的应用，如焊接机器 人、装配机器人、喷涂机 器人等。
程序结构设计与实现过程
程序结构设计
注意事项
模块化设计、流程图设计、状态机设 计等
避免死锁、确保实时性、优化代码结 构等
实现过程
编写程序框架、定义变量和函数、实 现控制逻辑等
调试技巧及优化方法
01
02
03
调试技巧
单步执行、断点调试、变 量监视等
优化方法
减少计算量、优化算法、 使用高效数据结构等
03 电动驱动
精度高，响应速度快，维护方便，适用于各种负 载和行程的作业。
传感器配置与选型
01 内部传感器
检测机器人自身状态，如关节角度、电机电流等 。
02 外部传感器
检测机器人外部环境，如距离、温度、光照等。
03 选型原则
根据作业需求和机器人性能要求选择合适的传感 器类型和精度等级。
控制系统硬件架构
工业机器人技术基础 课件(最全)
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• 工业机器人概述 • 工业机器人核心技术 • 工业机器人硬件组成 • 工业机器人软件编程 • 工业机器人系统集成与应用案例 • 工业机器人维护与保养知识普及
01
工业机器人概述
定义与发展历程
定义
工业机器人是一种能自动执行工作的机器装置，靠自身 动力和控制能力来实现各种功能，可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行。
控制算法
详细讲解工业机器人控制 中常用的算法，如PID控 制、模糊控制、神经网络 控制等。
控制器设计
阐述工业机器人控制器的 设计原则和方法，包括硬 件设计和软件设计。
控制技术应用
探讨控制技术在工业机器 人中的应用，如焊接机器 人、装配机器人、喷涂机 器人等。
工业机器人技术及应用PPT课件
气流负压气吸附
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5.2 搬运机器人的系统组成
所 1) 气吸附 主要是利用吸盘内压力和大气压之间压力差进行工作，依据压
处
力差分为真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负压气吸附等。
位
置
———
—
【
课
堂
认 知
利用吸盘变形和拉
】
杆移动改变吸盘内
外部压力完成工件
吸取和释放动作。
1 — 橡胶吸盘； 2 — 弹簧； 3 — 拉杆 挤压排气负压气吸附
置 ———
法进行工作的场合。常见手爪前端形状分 V 型爪、平面型爪、尖型爪 等。
—
1) V 型爪 常用于圆柱形工件，其加持稳固可靠，误差相对较小。
【
课
2) 平面型爪 多数用于加持方形工件（至少有两个平行面如方形包装盒等），厚
堂 认
板形或者短小棒料。
知 】
3) 尖型爪 常用于加持复杂场合小型工件，避免与周围障碍物相碰撞，也可加
真空压铸系统自动模温机、 自动三维伺服喷涂机械手、耐高温抗腐蚀的装件取件
机器人、镶嵌自动快速加热和均温装置、自动型芯冷却系统、自动余料去除及飞
边清理装置、大型精密压铸模具、输送带、冷却装置、在线智能检测系统、激光
打标机、智能转运小车、压铸生产信息化管理系统、嵌入式专用控制器、压铸专 返回
家系统等设备和系统。
置
———
—
【 课 堂 认 知 】
龙门式搬运机器人
悬臂式搬运机器人
摆臂式搬运机器人
侧壁式搬运机器人
搬运机器人分类
6/52
关节式搬运机器人
返回 目录
7
5.1 搬运机器人的分类及特点
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所 处 (2) 直角坐标系（世界坐标系、大地坐标系） 机器人示教与编程时经常使用 位 的坐标系之一 ，原点定义在机器人安装面与第一转动轴的交点处， X 轴向前， 置 ——— 轴向上， Y 轴按右手法则确定。 — 【 课 堂 认 知 】
3.1.2 机器人坐标系的种类
Z
Z
X
Y
直角坐标系原点 返回 目录
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X轴
沿 X 轴平 行移动
Rx 轴
绕 X 轴旋转
Y轴
沿 Y 轴平 行移动
次轴 （腕 部轴）
Ry 轴
绕 Y 轴旋转
Z轴
沿 Z 轴平行 移动
Rz 轴
绕 Z 轴旋转 返回 目录
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 (4) 用户坐标系 可根据需要定义用户坐标系。 当机器人配备多个工作台时，选 位 置 择用户坐标系可使操作更为简单 。在用户坐标系中， TCP 点将沿用户自定义的坐 ——— 标轴方向运动。 — 【 课 堂 认 知 】
3.4 手动移动机器人
3.4.1 移动方式
3.4.2 典型坐标系下的手动操作
1/34
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课前回顾
所 处 位 置 ——— — 【 课 前 回 顾 】
工业机器人主要由哪几部分组成 ？ 如何判别工业机器人的点位运动和连续路径运动？
返回 目录
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学习目标
所 处 位 置 ——— — 【 学 习 目 标 】
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3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.1 机器人运动轴的名称 所 处 位 通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装轴， 置 ———工装轴 统称 外部轴 。 —
机器人轴
基座轴 和
【 课 堂 认 知 】
机器人操作机（本体）的轴，属 于机器人本身。
基座轴 机器人整体移动的轴，如行走轴 （滑移平台或导轨）。
了解工业机器人的安全操 作规程 熟悉示教器的按键及使用 功能
能够熟练进行机器人坐标 系和运动轴的选择 能够使用示教器熟练操作 机器人实现点动和连续移 动
掌握机器人运动轴与坐标 系
掌握手动移动机器人的流 程和方法
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导入案例
所 处 位 置 ——— — 【 导 入 案 例 】
V轴
绕 Y 轴旋转
Z轴
沿 Z 轴平行 移动
W轴
绕末端工 具所指方 向旋转
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 (3) 工具坐标系 原点定义在 TCP 点，并且假定工具的有效方向为 X 轴（有些机器 位 人厂商将工具的有效方向定义为 Z 轴），而 Y 轴、 Z 轴由右手法则确定。 在进行相 置 ———对于工件不改变工具姿态的平移操作时选用该坐标系最为适宜。 — 【 课 堂 认 知 】
工装轴 机器人轴和基座轴以外的轴，指 使工装夹具翻转和回转的轴。
机器人系统中个运动轴的定义
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 位 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】
3.1.1 机器人运动轴的名称
A5 A4 轴4 A3 A6 轴3 轴6 轴5
A2 A1
轴2
轴1
KUKA 机器人 典型机器人操作机各运动轴
3.1.2 机器人坐标系的种类
Y Z X
工具坐标系原点
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 位 轴类型 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】 主轴 （基 本轴）
3.1.2 机器人坐标系的种类
轴 名称 动作 说明
工具坐标系下的各轴动作
动作图示 轴类型 轴 名称 动作 说明 动作图示
所 处 目前，大部分商用工业机器人系统中，均可使用关节坐标系、直角坐标系、 位 工具坐标系和用户坐标系， 而工具坐标系和用户坐标系同属于直角坐标系范畴 。 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】
3.1.2 机器人坐标系的种类
关节坐标系
机器人坐 标系种类
直角坐标系
工具坐标系
用户坐标系
TCP 为机器人系统控制点，出厂是默认位于最后一个运动轴或安装法兰的 中心，安装工具后 TCP 点将发生改变。 7/34
工业机器人技术及应用
— 手动操纵工业机器人
讲授：王兴
章节目录 3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.1 机器人运动轴的名称 3.1.2 机器人坐标系的种类
3.2 认识和使用示教器
学习目标 导入案例
课堂认知
扩展与提高
本章小结
思考练习
3.3 机器人安全操作规程
3.3.1 示教和手动机器人时 3.3.2 再现和生产运行时
ABB 机器人
A1 、 A2 和 A3 三轴（轴 1 、轴 2 和轴 3 ）称为基本轴或主轴， 用以 保证末端执行器达到工作空间的任意位置。 A4 、 A5 和 A6 三轴（轴 4 、轴 5 和轴 6 ）称为腕部轴或次轴， 用以 实现末端执行器的任意空间姿态。 6/34
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3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.2 机器人坐标系的种类
J1
S轴
A1
本体 左右回转 大臂 上下运动 小臂 前后运动 手腕 回旋运动 手腕 弯曲运动 手腕 扭曲运动 返回 目录
主轴 （基本轴）
轴2
J2
L轴
A2
轴3
J3
U轴
A3
轴4 次轴 （腕部轴）
J4
R轴
A4
轴5
J5
B轴
A5
轴6
J6
T轴
A6
8/34
3.1 机器人运动轴与坐标系
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 (1) 关节坐标系 在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。 处 位 对大范围运动，且不要求 TCP 姿态的，可选择关节坐标系。 置 ——— 轴名称 轴类型 动作说明 动作图示 — ABB FANUC YASKAWA KUKA 【 课 堂 认 知 】 轴1
3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 位 置 轴类型 ——— — 【 课 堂 认 知 】 主轴 （基本轴 ）
3.1.2 机器人坐标系的种类
轴 名称 动作说明
直角坐标系下的各轴动作
动作图示 轴类型 轴 名称 动作 说明 动作图示
X轴
沿 X 轴平 行移动
U轴
绕 Z 轴旋转
Y轴
沿 Y 轴平 行移动
次轴 （腕部 轴）
Universal Robots 公司推出革命性的新型工业机器人
UR5 机器人自重很轻（仅 18.4 kg ），可以方 便地在生产场地移动，而且不需要繁琐的安装与 设置就可以迅速地融入到生产线中，与员工交互 合作。编程过程可通过教学编程模式实现，用户 可以扶住 UR 机械臂，手动引导机械臂，按所需的 路径及移动模式运行机械臂一次， UR 机器人就能 自动记住移动路径和模式。机器人通过一套独特 的、友好的图形用户界面操作，在触摸屏幕上， 有一系列范围广泛的功能让用户选择。任何重复 性的生产过程，都能够使用它并从中受益。 4/34
3.1.2 机器人坐标系的种类
Z
Z
X
Y
直角坐标系原点 返回 目录
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X轴
沿 X 轴平 行移动
Rx 轴
绕 X 轴旋转
Y轴
沿 Y 轴平 行移动
次轴 （腕 部轴）
Ry 轴
绕 Y 轴旋转
Z轴
沿 Z 轴平行 移动
Rz 轴
绕 Z 轴旋转 返回 目录
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 (4) 用户坐标系 可根据需要定义用户坐标系。 当机器人配备多个工作台时，选 位 置 择用户坐标系可使操作更为简单 。在用户坐标系中， TCP 点将沿用户自定义的坐 ——— 标轴方向运动。 — 【 课 堂 认 知 】
3.4 手动移动机器人
3.4.1 移动方式
3.4.2 典型坐标系下的手动操作
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课前回顾
所 处 位 置 ——— — 【 课 前 回 顾 】
工业机器人主要由哪几部分组成 ？ 如何判别工业机器人的点位运动和连续路径运动？
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学习目标
所 处 位 置 ——— — 【 学 习 目 标 】
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3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.1 机器人运动轴的名称 所 处 位 通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装轴， 置 ———工装轴 统称 外部轴 。 —
机器人轴
基座轴 和
【 课 堂 认 知 】
机器人操作机（本体）的轴，属 于机器人本身。
基座轴 机器人整体移动的轴，如行走轴 （滑移平台或导轨）。
了解工业机器人的安全操 作规程 熟悉示教器的按键及使用 功能
能够熟练进行机器人坐标 系和运动轴的选择 能够使用示教器熟练操作 机器人实现点动和连续移 动
掌握机器人运动轴与坐标 系
掌握手动移动机器人的流 程和方法
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导入案例
所 处 位 置 ——— — 【 导 入 案 例 】
V轴
绕 Y 轴旋转
Z轴
沿 Z 轴平行 移动
W轴
绕末端工 具所指方 向旋转
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 (3) 工具坐标系 原点定义在 TCP 点，并且假定工具的有效方向为 X 轴（有些机器 位 人厂商将工具的有效方向定义为 Z 轴），而 Y 轴、 Z 轴由右手法则确定。 在进行相 置 ———对于工件不改变工具姿态的平移操作时选用该坐标系最为适宜。 — 【 课 堂 认 知 】
工装轴 机器人轴和基座轴以外的轴，指 使工装夹具翻转和回转的轴。
机器人系统中个运动轴的定义
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 位 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】
3.1.1 机器人运动轴的名称
A5 A4 轴4 A3 A6 轴3 轴6 轴5
A2 A1
轴2
轴1
KUKA 机器人 典型机器人操作机各运动轴
3.1.2 机器人坐标系的种类
Y Z X
工具坐标系原点
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 位 轴类型 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】 主轴 （基 本轴）
3.1.2 机器人坐标系的种类
轴 名称 动作 说明
工具坐标系下的各轴动作
动作图示 轴类型 轴 名称 动作 说明 动作图示
所 处 目前，大部分商用工业机器人系统中，均可使用关节坐标系、直角坐标系、 位 工具坐标系和用户坐标系， 而工具坐标系和用户坐标系同属于直角坐标系范畴 。 置 ——— — 【 课 堂 认 知 】
3.1.2 机器人坐标系的种类
关节坐标系
机器人坐 标系种类
直角坐标系
工具坐标系
用户坐标系
TCP 为机器人系统控制点，出厂是默认位于最后一个运动轴或安装法兰的 中心，安装工具后 TCP 点将发生改变。 7/34
工业机器人技术及应用
— 手动操纵工业机器人
讲授：王兴
章节目录 3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.1 机器人运动轴的名称 3.1.2 机器人坐标系的种类
3.2 认识和使用示教器
学习目标 导入案例
课堂认知
扩展与提高
本章小结
思考练习
3.3 机器人安全操作规程
3.3.1 示教和手动机器人时 3.3.2 再现和生产运行时
ABB 机器人
A1 、 A2 和 A3 三轴（轴 1 、轴 2 和轴 3 ）称为基本轴或主轴， 用以 保证末端执行器达到工作空间的任意位置。 A4 、 A5 和 A6 三轴（轴 4 、轴 5 和轴 6 ）称为腕部轴或次轴， 用以 实现末端执行器的任意空间姿态。 6/34
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3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.2 机器人坐标系的种类
J1
S轴
A1
本体 左右回转 大臂 上下运动 小臂 前后运动 手腕 回旋运动 手腕 弯曲运动 手腕 扭曲运动 返回 目录
主轴 （基本轴）
轴2
J2
L轴
A2
轴3
J3
U轴
A3
轴4 次轴 （腕部轴）
J4
R轴
A4
轴5
J5
B轴
A5
轴6
J6
T轴
A6
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3.1 机器人运动轴与坐标系
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3.1 机器人运动轴与坐标系
所 (1) 关节坐标系 在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。 处 位 对大范围运动，且不要求 TCP 姿态的，可选择关节坐标系。 置 ——— 轴名称 轴类型 动作说明 动作图示 — ABB FANUC YASKAWA KUKA 【 课 堂 认 知 】 轴1
3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处 位 置 轴类型 ——— — 【 课 堂 认 知 】 主轴 （基本轴 ）
3.1.2 机器人坐标系的种类
轴 名称 动作说明
直角坐标系下的各轴动作
动作图示 轴类型 轴 名称 动作 说明 动作图示
X轴
沿 X 轴平 行移动
U轴
绕 Z 轴旋转
Y轴
沿 Y 轴平 行移动
次轴 （腕部 轴）
Universal Robots 公司推出革命性的新型工业机器人
UR5 机器人自重很轻（仅 18.4 kg ），可以方 便地在生产场地移动，而且不需要繁琐的安装与 设置就可以迅速地融入到生产线中，与员工交互 合作。编程过程可通过教学编程模式实现，用户 可以扶住 UR 机械臂，手动引导机械臂，按所需的 路径及移动模式运行机械臂一次， UR 机器人就能 自动记住移动路径和模式。机器人通过一套独特 的、友好的图形用户界面操作，在触摸屏幕上， 有一系列范围广泛的功能让用户选择。任何重复 性的生产过程，都能够使用它并从中受益。 4/34