工业机器人的概念与典型应用(完整资料).doc
工业机器人基础知识
塑料橡胶制造业
工业机器人在塑料橡胶制造领 域的应用包括注塑、吹塑、挤
出等成型工艺。
其他制造业
工业机器人在其他制造业领域 的应用如食品包装、纺织印染
、木材加工等。
工业机器人市场现状及趋势
市场现状
全球工业机器人市场规模不断扩大，亚洲地区成为最大市场，中国是全球最大的 工业机器人市场之一。
发展趋势
随着人工智能技术的不断发展，工业机器人将越来越智能化，具备更高的自主性 和学习能力；同时，协作机器人（Cobots）将成为未来发展的重要方向，实现 人机协同作业，提高生产效率和质量。
导航技术
利用传感器感知环境信息，结合 地图构建和定位技术，实现工业 机器人在复杂环境中的自主导航 和避障。
机器视觉与图像处理技术
机器视觉
通过图像传感器获取环境信息，利用 计算机视觉算法对图像进行处理和分 析，提取出有用的特征和信息，为工 业机器人的决策和行动提供依据。
图像处理技术
包括图像增强、滤波、边缘检测、特 征提取等算法，用于提高图像质量、 减少噪声干扰、提取目标特征等。
及时更换磨损件
根据机器人的使用情况，定期更换易损件，如轴承、齿轮等，以 保证机器人的正常运行。
软件更新与备份
定期更新机器人软件，以修复潜在漏洞并提高性能；同时备份重 要数据，以防数据丢失。
维修工具及配件选择建议
专用维修工具
选择适用于工业机器人的专用维修工具，如专用螺丝刀、扳手、测 量仪表等，以确保维修质量和效率。
原厂配件
优先选用原厂生产的配件，以确保与机器人原有部件的兼容性和稳 定性。
高品质替代品
若无法获取原厂配件，可选用经过认证的高品质替代品，但需确保其 与机器人原有部件的匹配性和可靠性。
工业机器人的技术发展及其应用
工业机器人的技术发展及其应用随着科技的不断进步，在工业领域，工业机器人已经成为了一个不可或缺的存在。
工业机器人的出现改变了传统的生产方式，提高了生产效率，提升了产品质量，并且大大降低了生产成本。
在工业自动化领域，工业机器人的应用范围也越来越广泛。
本文将就工业机器人的技术发展、现状及其应用进行分析及展望。
一、工业机器人的概念及发展历史工业机器人是指一种能够自动执行工业任务的可重复操作的、用于工业生产的机器人。
它可以替代人工进行重复性、高强度和危险性的工作，提高生产效率，减少人为错误，保证产品的质量。
工业机器人的发展历史可以追溯到20世纪50年代，第一个真正的工业机器人是由美国一家汽车公司于1961年开发出来的。
从那时起，工业机器人的发展就越来越快速，尤其是在信息技术、材料技术、传感器技术等方面的快速发展，更是推动了工业机器人的迅速发展。
二、工业机器人的技术发展1. 传感器技术的应用随着传感器技术的不断发展，工业机器人配备各种传感器已经成为一种常见的现象。
光电传感器可以实现对产品的精确定位，使得机器人可以准确地抓取产品；压力传感器可以帮助机器人更准确地进行力控操作，实现对细小零件的加工；视觉传感器则可以使得机器人具备了一定的“视觉”功能，可以对工作环境、产品进行识别及判断。
传感器技术的应用使工业机器人的应用范围更加广泛，工作精度得到了显著提高。
2. 人工智能技术的应用人工智能技术的快速发展，也大大促进了工业机器人的技术发展。
目前，许多工业机器人已经具备了一定程度的“智能”，它们可以通过图像识别、语音识别等技术，实现智能化操作；并且，还可以通过学习算法不断提升自己的智能水平。
这种智能化技术的应用，让工业机器人的操作更加灵活、高效，可以适应更多种类的生产工艺，这对于提高企业生产的灵活性非常重要。
3. 柔性制造技术的应用随着柔性制造技术的不断发展，工业机器人也逐渐向柔性制造理念转变。
传统工业机器人往往需要事先编写好固定的工艺程序，这样限制了它的灵活性。
对工业机器人的了解和认识
对工业机器人的了解和认识工业机器人是一种具有高度智能化和自主性的现代化机器人。
它们能够在工业生产线上完成各种繁重、危险和重复性的工作任务，从而提高生产效率和质量，降低生产成本。
在本文中，我们将全面了解和认识工业机器人的基本概念、应用领域、工作原理以及发展趋势。
一、工业机器人的基本概念工业机器人是一种由电子技术、计算机技术以及机械工程技术等多种技术综合应用于制造业领域的机器人。
它们被设计用于代替人力完成工厂生产过程中的重复性、繁重或危险的任务，如车间装配、焊接、搬运、喷涂等。
工业机器人具备自主感知、决策和执行能力，能够根据预先设定的程序和条件自动执行任务。
二、工业机器人的应用领域工业机器人在许多制造业领域都有广泛的应用。
首先是汽车制造业，工业机器人在汽车生产线上扮演着重要的角色。
它们能够完成汽车零部件的组装、焊接、喷涂等工作，提高生产效率和产品质量。
其次是电子制造业，工业机器人在电子产品的生产过程中发挥着关键作用，如电路板组装和焊接。
此外，工业机器人还在食品加工、医药制造、塑料制品等领域得到广泛应用。
三、工业机器人的工作原理工业机器人通过感知、决策和执行三个关键步骤完成工作任务。
首先，它们通过传感器感知周围的环境和目标物体，获取必要的信息。
然后，机器人根据预先编写的程序和算法进行决策，确定如何执行任务。
最后，机器人根据决策结果，通过运动控制系统驱动执行器，完成任务。
四、工业机器人的发展趋势随着科学技术的进步和工业生产的要求，工业机器人正不断发展和演进。
首先，人机协作成为了一个重要的发展趋势，机器人能够与人类工作人员在同一工作区域内共同完成任务。
其次，机器人的智能化程度不断提高，能够通过学习和适应不同的工作环境和任务要求。
此外，机器人的柔性化和模块化设计也是未来发展的重点，能够满足不同生产情况下的需求。
综上所述，工业机器人是一种能够自主执行工作任务的现代化机器人。
它们在各个制造业领域都有广泛的应用，能够提高生产效率和产品质量。
工业机器人概论演示文稿
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
1.2 工业机器人基本组成及技术参数
■工业机器人本体
机器人本体：工业机器人的机械主体，是 完成各种作业的执行机构。一般包含互相 连接的机械臂、驱动及传动装置以及各种 内外部传感器。工作时通过末端夹具也称 末端执行器用于实现机器人对工作目标的 夹取、搬用等动作。 1）机械臂
工业机器人技术基础
工业机器人总体发展趋势
（1）技术发展趋势 在技术发展方面，工业机器人正向结构轻量化、智能化、模块化和系统化的方向发展。 未来主要的发展趋势有：
1）机器人结构的模块化和可重构化； 2）控制技术的高性能化、网络化；
3）控制软件架构的开放化、高级语言化；
4）伺服驱动技术的高集成度和一体化；
工业机器人概论演示文稿
第一页，共32页。
（优选）工业机器人概论.
第二页，共32页。
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
主要内容 1.1 工业机器人定义及其发展（了解） 1.2 工业机器人基本组成及技术参数（掌握） 1.3 工业机器人的分类及典型应用（了解）
第三页，共32页。
第1章 工业机器人概论
种机器具备一些与人或生物相似的能力，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。
国际标准化组织定义：工业机器人是一种仿生的、具有自动控制能力的、可重复编程的
多功能、多自由度的操作机械。
第五页，共32页。
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
1.1 工业机器人定义及其发展
开合自由度。一般情况下机器人的一个自由度对应一个关节，所以自由度
与关节的概念是相等的。自由度是表示机器人动作灵活程度的参数，自由
工业机器人概述
工业机器人概述工业机器人是一种应用于工业制造领域的自动化设备，具备感知、决策和执行等功能。
随着技术的不断进步和应用场景的扩大，工业机器人在现代制造业中扮演着重要的角色。
本文将对工业机器人的概念、应用、发展历程以及未来趋势进行概述。
一、概念和类型工业机器人是一种具备多轴控制系统和各种传感器能力的机械设备，能够执行各种制造工序中的操作任务，大大提高了制造过程的效率和准确性。
根据其功能和应用领域的不同，工业机器人主要分为以下几类：1. 搬运机器人：主要用于搬运和装卸各种物料，如汽车制造中的零部件搬运等。
2. 拆卸机器人：用于拆解废弃物品，如废旧电子产品的拆解和分离。
3. 焊接机器人：广泛应用于汽车、航空航天等行业的焊接工艺，可以提高焊接效率和质量。
4. 组装机器人：主要用于产品的组装和装配过程，如手机、电子产品的组装线。
5. 检测机器人：用于产品质量检测和故障排查，可以准确、快速地完成复杂的检测任务。
6. 喷涂机器人：广泛应用于汽车、家具等行业的表面喷涂，可以节约人力资源，提高涂装的均匀性和一致性。
二、应用领域工业机器人在各个领域的应用越来越广泛，对于提高制造的效率、降低成本、改善安全性和质量控制起到了重要的作用。
以下是工业机器人在不同行业中的应用举例：1. 汽车制造：工业机器人广泛应用于汽车制造的各个环节，如焊接、装配、涂装等，提高了汽车制造的效率和产品质量。
2. 电子制造：工业机器人在电子产品制造中扮演着重要的角色，能够完成电子元件的焊接、组装、检测等任务。
3. 医疗行业：工业机器人在手术室和药品生产等领域具有广泛应用，例如辅助手术机器人可以提高手术准确度和安全性。
4. 快速消费品行业：工业机器人可以应用于各类商品的生产和包装过程，提高生产效率和产品一致性。
5. 食品加工业：工业机器人可以完成各种食品的搬运、包装、烹饪等工序，提高食品加工的效率和卫生标准。
三、发展历程工业机器人的发展历程可以追溯到20世纪50年代，随着计算机技术和自动化技术的迅速发展，工业机器人开始投入到实际的生产中。
工业机器人技术及应用搬运机器人及其操作应用
维护与培训
搬运机器人需要专业人员 进行维护和培训，以确保 其正常运行。
04 案例分析
案例一：搬运机器人在汽车制造行业的应用
总结词
提高生产效率，降低人工成本
详细描述
在汽车制造行业中，搬运机器人被广泛应用于装配线上，快速、准确地运输零部 件和整车的移动。它们能够减少人工操作，提高生产效率，降低生产成本，并确 保产品质量。
案例五：搬运机器人在食品行业的应用
总结词
卫生安全、高效清洁
详细描述
在食品行业中，卫生和安全是首要考虑的因素。搬运机器人能够适应各种恶劣的食品加 工环境，快速完成物料的搬运和清洁工作。它们的使用能够提高生产效率，降低人工操
作带来的卫生和安全风险。
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工业机器人的应用领域
汽车制造
工业机器人在汽车制造 领域的应用最为广泛， 涉及焊接、装配、搬运
等多个环节。
电子制造
电子制造行业需要高精 度、高效率的生产线， 工业机器人能够满足这
些需求。
化工制药
化工制药行业涉及到危 险和污染，工业机器人 可以替代人工进行危险
作业。
其他领域
除了上述领域，工业机 器人还广泛应用于食品、
监控与维护
实时监控搬运机器人的运行状 态，定期进行维护和保养，确
保其稳定、可靠地运行。
搬运机器人的应用场景
生产线物料搬运
在生产线中，搬运机器人可自动完成 物料、半成品和成品的搬运工作，提 高生产效率。
仓库货物管理
在仓库中，搬运机器人可用于货物的 入库、出库、盘点等作业，提高仓库 管理效率。
物流配送
工业机器人的发展历程
第一阶段
工业机器人运用技术
三、工业机器人的应用与发展趋 势
1、应用领域不断扩大：随着技术的进步，工业机器人的应用领域正在不断 扩大。从汽车制造到电子产品组装，从物流运输到医疗护理，工业机器人的应用 已经深入到各个行业。
2、人机协作成为趋势：未来，工业机器人将更加注重与人之间的协作，实 现更加智能化、柔性化的人机协作模式。
4、程序生成模块：根据用户的操作和仿真结果，自动生成机器人的运动程 序。
5、在线传输模块：将生成的程序传输到实际运行的机器人控制器中。
三、离线编程在工业机器人应用 中的优势
离线编程在工业机器人应用中的优势主要体现在以下几个方面：
1、提高生产效率：通过离线编程，可以预先规划机器人的运动轨迹和参数 设置，减少现场调试和编程的时间，提高生产效率。
一、工业机器人的基本概念与分 类
工业机器人是一种可以编程和多功能的自动化机器，它可以通过各种方式抓 取、搬运、操作工具和物料，代替人类执行一系列繁重、危险或者高精度的工作。 根据应用场景和功能的不同，工业机器人主要分为以下几类：
1、装配型机器人：主要用于完成各种零部件的装配任务，如电路板、汽车 零部件等。
二、离线编程系统的基本组成
离线编程系统主要包括以下几个模块：
1、图形界面模块：提供可视化界面，方便用户进行机器人轨迹规划、参数 设置等操作。
2、运动学仿真模块：对机器人的运动轨迹进行模拟，检查是否存在碰撞、 干涉等问题。
3、动力学仿真模块：对机器人的运动过程进行动力学分析，确保机器人在 实际运行中能够满足预设的性能指标。
2、搬运型机器人：负责物料搬运，包括生产线上的物料运输、仓储管理等。
3、喷涂型机器人：用于自动化喷涂，如汽车表面喷漆、电路板涂层等。 4、检测型机器人：用于产品检测，如质量检查、缺陷检测等。
工业机器人定义
7.吸附式分为气吸附和磁吸附;气吸附利用吸盘鱼大气压之间压差工作，分为:真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负气压吸附等
8.磁吸附:分为电磁吸盘、永磁吸盘、电永磁吸盘
9.电磁吸盘:在内部激磁线圈通直流电产生磁力，吸附导磁性工件
10.永磁吸盘:利用磁力线通路的连续性及磁场叠加性工作，通过磁系之间的相互运动控制工作磁极面上的磁场强度，进而实现工件的吸附和释放动作
4.工业机器人应用:机器人搬运、码垛、焊接、涂装、装配
第二章
1.三大核心零部件:伺服电动机、减速器、控制系统
2.第一代工业机器人组成:操作机、控制器、示教器:第二、三代还包括:感知系统、分析决策系统，分别由传感器及软件实现
*3.操作机(机器人本体):是工业机器人的机械主体，用来完成各种作业的执行机构。主要由:机械臂、驱动装置、传动单元、内部传感器等组成
11.电永磁吸附:利用永磁磁铁产生磁力，利用激磁线圈对吸力大小进行控制，达到“开、关”作用12.常见手爪前端6表5-4
13.搬运机器人工作站采用:L型、环型、“品”字、“一”字等布局
第六章
1.码垛机器人的末端执行器是夹持物品移动的一种装置，常见形式:吸附式、夹板式、抓取式、组合式2.夹板式:常见的夹板式有单板式和双板式。主要用于整箱或规则盒码垛，需要单独机构控制，工作状态下爪钩与侧板成90度，起到承托物件防止脱落作用。
8.手动操纵工业机器人:是通过手动操控示教器上的机器人运动轴按键，将机器人在某一或某几个坐标系下移动到某个位置的方法。一般采用点动、连续移动实现;点动:主要用在离目标较近场合;连续移动:用在离目标较远场合
第四章
*1.示教基本工作原理:示教---再现;示教:也称导引，由操作者直接或间接导引机器人，一步步按实际作业要求告知机器人应该完成的动作和作业的具体内容，机器人在引导过程中以程序的形式将其记忆下来，并存储在机器人控制装置内;再现:是通过存储内容的回放，使机器人能在一定精度范围之内按照程序展现所示教的动作和赋予的作业内容
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1.1 工业机器人的定义及特点
1.2 工业机器人的分类
关于工业机器人的分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。
下面依据几个有代表性的分类方法列举机器人的分类。
1.按工业机器人结构坐标系统特点方式分类
按结构坐标系统特点方式分，机器人可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型（球面坐标型）机器人、关节坐标机器人、SCARA型水平关节机器人等五类。
2.按工业机器人执行机构的控制方式分类
（1）点位控制方式机器人
控制时只要求工业机器人快速准确地实现相邻各点之间的运动，而对达到目标点的运动轨迹不做任何规定。
（2）连续轨迹控制型机器人
控制时要求工业机器人严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，并且速度可控，轨迹光滑，运动平稳。
（3）力（力矩）控制型机器人
在完成装配、抓放物体等工作时，除要准确定位之外，还要求使用适度的力或力矩进行工作。
（4）智能控制型机器人
机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境的信息，并根据自身内部的知识库做出相应的决策的控制方式。
3.按程序输入方式分类
按程序输入方式可分为离线输入型和示教输入型两类。
（1）离线输入型机器人是将计算机上已编号的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制系统。
食品、饮料包装；搬运；真空包装塑料、轮胎上下料；去毛边
冶金、钢铁钢、合金锭搬运；码垛；铸件去毛刺；浇口切割
家电、家具装配；搬运；打磨；抛光；喷漆；玻璃制品切割、雕刻
海洋勘探深水勘探；海底维修；建造
航空航天空间站检修；飞行器修复；资料收集
军事防爆；排雷；兵器搬运；放射性检测
焊接机器人技术的新发展
将激光用于焊接机器人是激光焊接的一种重要形式。
焊接机器人具有多自由度、编程灵活、自动化程度高、柔性程度高等特点，是焊接生产线的重要组成部分。
将激光器安装在焊接机器人上进行焊接，大大提高了焊接机器人的焊接质量和适用范围，在船板、汽车生产线中激光焊接机器人具有越来越重要的地位。
图1所示为CO
2
激光焊接机器人。
图1 CO
激光焊接机器人
2
激光焊接具有焊缝深宽比大、热影响区窄、焊接速度快、焊接线能量低、焊接变形小、聚焦后的光斑直径小（0.2～0.6 mm）和能量密度高（106 W/cm2）的特点，但是对焊接接头装配精度和间隙要求高，焊缝易出现气孔、裂缝和咬边等缺陷，设备投资大，能量转换效率低。
而常规的熔化极电弧焊虽然焊接速度慢、焊接线能量大、熔深小、热影响区大、焊接变形大，但是设备投资小，对间隙不敏感，能填充金属。
因此，近年来激光焊接的发展趋势之一就是采用激光+电弧的联合焊接方法，将激光和电弧两种热源的优点集中起来，弥补单热源焊接工艺的不足，如图2所示。
图2 激光+电弧复合热源焊接示意图将三种焊接条件下的焊缝熔深做对比，结果如图3所示，图中从上至下依次为电弧焊的熔深、激光焊的熔深、激光+电弧复合热源的熔深。
从中可以看出，复合热源的焊缝具有很好的焊缝熔深和深宽比。
图3 三种焊接条件下的焊缝熔深
实训认识不同类型的工业机器人
1. 实训目的
在机器人实训室，教师为学生介绍并操作演示搬运、焊接等不同类型工业机器人，通过介绍、操作演示，使得学生能够初步了解不同类型工业机器人的使用方法、特点、作用、区别等，对工业机器人有初步认知。
2. 实训步骤
1）学生分组。
2）老师介绍实训工业机器人（焊接、搬运机器人）类型、品牌、应用等。
3）教师演示工业机器人的操作过程，并说明操作过程的注意事项等。
4）每组同学进行简单操作。
小结：
工业机器人是一种能自动定位控制并可重新编程予以变动的多功能机器。
它有多个自由度，可用来搬运材料、零件和握持工具，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。
第一代为示教再现型机器人，它可以按照预先设定的程序，自主完成规定动作或操作，当前工业中应用最多。
第二代为感知型机器人，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，尚处于实验研究阶段。
工业机器人对于新兴产业的发展和传统产业的转型都起着非常重要的作用。
目前工业机器人在生产中应用范围越来越广，受市场需求等原因的驱动，也将直接推动机器人产业的快速发展。
机器人产业发展主要有三个驱动力。
经济结构转型的“推力”；人口构成造成未来劳动力短缺与制造业用人成本趋势性上升的“拉力”；政府政策扶持的“催化力”。
对于机器人代替人工，除人力成本（降低）、人力贡献（降低）以及新型定制化生产（的出现）等因素之外，更多的是全球制造业正处于再次升级阶段，即制造业自动化转型升级，高度的自动化生产将是今后的发展趋势。