项目一工业机器人认知
工业机器人的结构认知
机身设计成机座 式，这种机器人 可以使独立的、 自成系统的控制 装置，可以随意 安放和搬动。
屈伸式机器人的 臂部可以有大小 臂组成，大小臂 间有相对运动， 成为屈伸臂。
任务一：工业机器人的结构 认知
2. 机械结构系统
（3）手腕
联接臂部和末端执行器，手腕 确定末端执行器的作业姿态，一般 需要三个自由度，由三个回转关节 组合而成，组合方式多样。
为了提高机器人手部和手腕的操作能力、灵活性和快速反应能力，使机器人能像人手一样进行
各种复杂的作业，必须有一个运动灵活、动作多样的灵巧手，即仿人手。手指的关节通常通过
钢丝绳、记忆合金、人造肌纤维驱动。
任务一：工业机器人的结构 认知
2. 机械结构系统 有了像人一样的“手指”，就可以做更多细致精确的动作了！它也可以心灵手巧了！
凑，密封问题较大。
结构适当，执行机构可标准化、模拟化， 易实现直接驱动。功率/质量比大，体积小，
结构紧凑，密封问题较小。
伺服电动机易于标准化，结构性能好，噪 声低，电动机一般需配置减速装置，除DD电 动机外，难以直接驱动，结构紧凑，无密封
问题。
安全性
防爆性能较好，用液压油作传动介质，在一定 条件下有火灾危险。
仿人手机器人的动作
任务一：工业机器人的结构 认知
2. 机械结构系统
多指机器人主要有柔性手和多指灵活手两种。
（a）多关节柔性手
（b）三指灵巧手
（c）四指灵巧手
图2-23 柔性手和多指灵活手
任务一：工业机器人的结构 认知
3. 机器人-环境交互系统
机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的 系统。机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配 单元等；也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件储存装置等集成为一个 去执行复杂任务的功能单元。
工业机器人培训清单、内容、安排
一、工业机器人认知培训
培训对象
企业管理人员（想了解工业机器人的应用，为企业引入机器人，实现智能制造做准备）；
政府相关工作人员（想了解工业机器人的发展、技术难点、应用等，为政策的制定、实施等储备知识）；
大中专教师学生（对工业机器人感兴趣，想了解一下工业机器人的组成、操作、编程，为以后深入研究奠定基础）。
培训目的
学员对工业机器人的发展、政策形势、组成与技术难点有一定的了解，能够简单操作工业机器人，了解工业机器人的应用。
培训时长
16学时（每个学时1小时，每天8个学时）
培训内容
二、工业机器人操作、编程与维护培训
培训对象
下岗职工、未就业学生及其他感兴趣的社会人员（没有工作，期望通
过培训获得一份能够胜任工业机器人操作人员的工作；或者对工业机器人感兴趣，想进入工业机器人行业）。
培训目的
学员能够独立完成工业机器人（单机）的安装、调试、操作、编程和维护任务，能够胜任企业工业机器人的操作编程及维护岗位。
培训时长
160学时（每个学时1小时，每天8个学时）
培训内容
三、工业机器人系统集成应用培训
培训对象
对工业机器人操作编程有一定基础的企业技术人员、高校师生等，想通过培训从事工业机器人系统集成。
培训目的
学员能够独立完成工业机器人的系统集成任务，比如机器人码垛工作站设计、机器人焊接工作站设计、机器人视觉分拣工作站设计、机器人机床上下料工作站设计等，能够胜任机器人系统集成工程师职位。
培训时长
240学时（每个学时1小时，每天8个学时）
培训内容。
项目一 工业机器人认知PPT课件
• 工业机器人是面向工业领域的多关节机械 手或多自由度的机器装置，它能自动执行 工作，是靠自身动力和控制能力来实现各 种功能的一种机器。它可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行，现代的 工业机器人还可以根据人工智能技术制定 的原则纲领行动。
二、工业机器人的特点
• 1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业 机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小 批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好 的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
三、工业机器人的历史、现状与发展
• 1.机器人发展的历史 • 机器人的发展大致经历了三个成长阶段，也即三个时代。
第一代为简单个体机器人， 第二代为群体劳动机器人， 第三代为类似人类的智能机器人，它的未来发展方向是有 知觉、有思维、能与人对话。第一代机器人属于示教再现 型 , 第二代则具备了感觉能力 , 第三代机器人是智能机器 人 , 它不仅具有感觉能力 , 而且还具有独立判断和行动的 能力。
图1-2 排爆机器人
图1-3阿西莫
第三代机器人是智能机器人，它不仅具有感觉能力，而且 还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策 的能力，因而能够完成更加复杂的动作，如机器人下棋。 第三代机器人的中央电脑控制手臂和行走装置，使机器人 的手完成作业，脚完成移动，机器人能够用自然语言与人 对话。 智能机器人在发生故障时，通过自我诊断装置能 自我诊断出故障部位，并能自我修复。今天，智能机器人 的应用范围大大地扩展了，除工农业生产外，机器人应用 到各行各业，机器人已具备了人类的特点。机器人向着智 能化、拟人化方向发展的道路，是没有止境的。
• 2.拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰 转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。 此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感 器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视 觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业 机器人对周围环境的自适应能力。
工业机器人认知及示教
四、思考题
1、示教器是不是直接连接到工业机器人本体？为什么？
答：不是连接到本体而是连接到控制器。保护调试人员。控制更方便。
2、示教编程的“示教”指的是什？
答：操作者把规定的目标动作（包括每个运动部件，每个运动轴的动作）一步一步地教给机器人。
（设置）、I/O（输入/输出），等等。
示教编程常用到的指令有MoveL、MoveJ、MoveC、MoveAbsJ。
MoveLp1，v100，z50，tool1
MoveL为线性运动指令，p1为目标点的位置，v100为运动速度，z50为转弯区半径，tool1为工具坐标数据
MoveJp10，v300，z50，tool1
武汉华夏理工学院实验报告
课程名称工业机器人实验名称工业机器人认知及示教编程实验
专业班级姓名学号实验日期成绩指导老师
一、实验目的
1.1 了解操作机器人安全须知、组成结构、操作模式、示教器功能；
1.2 初步掌握机器人示教编程
二、实验设备
1、计算机
2、IRB120 工业机器人
3、RobotStudio 软件
MoveJ为关节运动指令，p10为目标点位置，v300为运动速度，z50为转弯区半径，
tool1为工具坐标
MoveCp10，p20，v300，z1，tool1
MoveC为圆弧运动指令，p10为圆弧中点，p20为终点，v300为运行速度，z1为转弯区半径，tool1为工具坐标数据。
MoveAbsJ*\NoEoffs，v100，z50，tool1
三、实验内容
工业机器人认知
2021/3/10
34
学生提问：
1、工业机器人会说话吗？ 2、工业机器人多少钱？ 3、工业机器人怎么动起来？ 4、工业机器人需要编程序吗？ 5、工业机器人能联网吗？ 6、工业机器人能连接WIFI吗？ 7、有网络学习资源吗，怎么能找到？
2021/3/10
35
1 、填空
课堂测试
（ 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 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 仿人的 _______ ，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人。
（ 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 机器人大多采用的结构形式。（ ）
2021/3/10
37
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。
了解了解工业机器人的概念工业机器人的概念多媒体多媒体22了解了解工业机器人的发展概况工业机器人的发展概况多媒体多媒体33了解了解工业机器人的分类工业机器人的分类多媒体多媒体44熟悉熟悉工业机器人工业机器人在生产中在生产中应用应用多媒体多媒体55熟悉工业机器人安装与日常维护熟悉工业机器人安装与日常维护多媒体多媒体66掌握机器人系统组成和硬件功能现场教学掌握机器人系统组成和硬件功能现场教学课堂测试课堂测试课堂小结课堂小结工业机器人industrialrobot是什么样
工业机器人操作与编程 课后习题参考答案
项目1 工业机器人的认知思考与练习1.简答题1.各国科学家是如何定义机器人的？答：国际标准化组织：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；美国机器人协会：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务的，并具有编程能力的多功能操作机；日本机器人协会：机器人是一种带有存储器和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动；我国科学家：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。
2.机器人四大家分别是哪些机器人公司？答：ABB、KUKA、FAUNC和安川被称为机器人四大家。
3.我国工业机器人的主流品牌有哪些？你还了解哪些工业机器人制造企业？答：我国工业机器人的主流品牌主要以沈阳新松、南京埃斯顿、安徽埃夫特和广州数控等机器人制造企业为代表。
4.机器人系统有哪几部分组成？分别有何作用？答：机器人系统通常由三部分和六个子系统构成。
三部分包括机械部分、传感部分和控制部分，六个子系统包括机械系统、驱动系统、控制系统、感知系统、机器人—环境交互系统和人机交互系统。
机械部分由驱动系统和机械系统组成，该部分多为机器人的本体。
控制部分由人机交互系统和控制系统组成，该部分多为机器人的控制器。
传感部分由感知系统和机器人—环境交互系统组成，该部分将机器人本体的运动状态以及外部信号传输到机器人控制器，从而正确驱动机器人本体运动。
机械系统是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体，形成开环运动学链系。
连杆类似于人类的小臂、大臂等；关节通常分为转动关节和移动关节，转动关节允许连杆之间发生旋转运动，而移动关节仅允许连杆做直线运动。
由关节—连杆机构所构成的机械结构一般有3个主要部件：臂、腕和手，它们可在规定范围内运动。
驱动系统是使各种机械部件产生运动的装置。
《工业机器人应用系统集成》课程标准
《工业机器人应用系统集成》课程标准1.课程属性《工业机器人应用系统集成》是工业机器人技术专业的专业核心课程。
2.前导主要专业课程名称前导主要专业课程有《液压与气动技术》、《传感器与检测技术》、《PLC与电气控制技术》、《工业机器人操作与编程》等。
通过学习，学生掌握了液压及气压传动相关知识；传感器的种类、工作原理等；掌握了PLC相关编程及控制技术；会对工业机器人进行编程并操作等。
3.课程定位《工业机器人应用系统集成》课程对接工业机器人应用编程“1+X”证书的认证单元，与前修、后续课程共同构成了工业机器人技术专业完整的职业能力培养体系，是实现工业机器人技术专业人才培养目标的重要环节。
它的任务是使学生对工业机器人工作站集成的结构、工作原理、操作和编程应用有较全面的认识和掌握，同时注重培养学生的社会能力和方法能力等，为学习后续生产实习、顶岗实习以及从事工业机器人技术方面的工作打下坚实基础。
4.后续主要专业课程名称通过该课程的学习，为之后《智能制造与生产线运行控制》、《工业控制实训》、《生产实习》、《顶岗实习》等课程打下基础。
5.融通课程性该课程对接工业机器人应用编程“1+X”证书的认证单元，是课证融通课程，学生学习后可考取相关证书。
6.配套线上课程无二、课程教学目标1.素质目标（1）践行社会主义核心价值观，培养德、智、体、美、劳全面发展的高端技能人才；（2）将价值导向与知识传授相融合，在知识传授、能力培养中，弘扬社会主义核心价值观，传播爱党、爱国、积极向上的正能量；（3）培养学生踏实严谨、吃苦耐劳、追求卓越等优秀品质，使学生成长为心系社会并有时代担当的技术性人才；（4）重点培育学生求真务实、实践创新、精益求精的科学精神；（5）强调学生学习能力培养，使之具有良好的再学习和继续发展的能力；（6）培养学生协调沟通能力，团队合作能力，增强学生适应社会的综合素质；2.知识目标（1）掌握工业机器人系统工作站的基本功能和应用；（2）掌握工业机器人系统工作站的组成结构和运行过程；（3）掌握工业机器人系统工作站常用机械结构、电气、气动和检测等元器件的功能和作用；（4）掌握工业机器人系统工作站的硬件配置和程序设计方法；（5）掌握工业机器人系统工作站的运行方案设计、编程和调试方法。
《工业机器人安装与调试技术》教学课件 01 项目1 工业机器人安全及装配基础知识
任务1 工业机器人安全认识
▶知识储备
二、 工业机器人常见故障信息及处理方法
任务1 工业机器人安全认识
▶任务实施
新时达机器人的安全操作规范 1. 机器人系统上的标识 所有铭牌、说明、图标和标记都 与机器人系统的安全有关，不允许对 其进行更改或将其去除。新时达机器 人系统上的标识包括： （1) 型号铭牌，见图1-1。
任务1 工业机器人安全认识
▶任务实施
新时达机器人的安全操作规范 4. 编程时的安全操作规范 编程时必须采取的安全措施有： （1) 编程过程中不允许任何人在机器人控制系统的危险区域内逗留。 （2) 新的或者经过更改的程序必须始终先在手动慢速运行方式(T1)下进行测试。 （3) 如不需要驱动装置，则必须将其关闭，由此可保证不会意外开动机器人或附加轴(可选)。 （4) 工具、机器人或附加轴(可选)绝不允许碰触外部围栏。 （5) 只允许以手动低速方式(最高250mm/s)开动机器人或附加轴。 （6) 示教人员应具有和使用有单独控制机器人运动功能的示教盒。示教期间，机器人运动只能 受示教装置控制，不应响应来自其他地方的遥控命令。 （7) 必须保证示教人员能够不受妨碍地看到机器人系统。
●如果在保护空间内有工作人员，请手动操作机器人系统。 ●当进入保护空间时，请准备好示教器，以便随时控制机器人。 ●注意旋转或运动的工具，如切削工具和锯。确保在接近机器人之前，这些工具已经停止运动。 ●注意工件和机器人系统的高温表面，机器人电动机长期运转后温度很高。 ●注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力 ，如果不按照正确方法操作，也会导致人员伤害。 ●注意液压、气压系统以及带电部件。即使断电，这些电路上的残余电量也很危险。
任务1 工业机器人安全认识
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项目一 工业机器人认知
目录 一 学习目标 二 工作任务 三 认识工业机器人 四 问题探究 五 知识拓展
一
学习目标
1 了解工业机器人的工作原理、系统组成及基本功能 2 掌握工业机器人的性能指标
二
工作任务工业机器人一般指用 Nhomakorabea机 械制造业中代替人完成具有大 批量、高质量要求的工作，如 汽车制造、摩托车制造、舰船 制造、某些家电产品、化工等 行业自动化生产线中的点焊、 弧焊、喷漆、切割、电子装配 及物流系统的搬运、包装、码 垛等作业的机器人。
特点
驱动 方式 液压驱动
气压驱动
电气驱动
输出力 控制性能 维修使用 结构体积 使用范围
油液压缩量微小，压
压力高，可获 得大的输出力
力、流量均容易控制， 可无级调速，反应灵 敏，可实现连续轨迹
控制
维修方便，液 体对温度变化 敏感，油液泄
露易着火
气体压力低， 可高速运行，冲击较 维修简单，能
输出力较小， 严重，精确定位困难。 在高温、粉尘
制造成本
液压元件成本 较高，油路比
较复杂
结构简单，工 作介质来源方
便，成本低
成本较高
三
认识工业机器人
（3）传动单元 工业机器人广泛采用的机械传动单元是减速器，主要有两类：RV减速器和谐波减速器。
1）RV减速器主要由太阳轮（中心轮）、行星轮、转臂（曲柄轴）、转臂轴承、摆线轮、针齿、 刚性盘与输出盘等零部件组成。具有较高的疲劳强度和刚度以及较长的寿命，回差精度稳定， 高精度机器人传动多采用RV减速器。RV减速器原理如图所示。
三
认识工业机器人
（一） 工业机器人定义 （二） 工业机器人的产生与发展 （三） 工业机器人系统的组成 （四） 工业机器人的性能指标 （五） 工业机器人坐标系
三
认识工业机器人
（一） 工业机器人的定义
美国工业机器人协会（RIA）定义为：“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各种任务的，并具有编程 能力的多功能操作机”。
三
认识工业机器人
1962年，美国AMF公司生产出万能搬运（Verstran）机器人，与 Unimation公司生产的万能伙伴（Unimate）机器人一样成为真正商业化 的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人研究的热潮。
1967年，日本川崎重工公司和丰田公司分别从美国购买了工业机器 人Unimate和Verstran的生产许可证，日本从此开始了对机器人的研究和 制造。
三
认识工业机器人
2）谐波减速器通常由3个基本构件组成，包括一个有内齿的刚轮，一个工作时可产 生径向弹性变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有柔性
滚动轴承的波发生器，在这3个基本结构中可任意固定一个，其余的一个为主动件一 个为从动件。谐波减速器原理如图所示。
三
认识工业机器人
（4）传感器 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置，是机器人获取信息的窗口。根据传 感器在机器人上应用目的与使用范围的不同，将其分为两类：内部传感器和外部传 感器。 1）内部传感器：用于检测机器人自身的状态，如测量回转关节位置的轴角编码器、 测量速度以控制其运动的测速计。 2）外部传感器：用于检测机器人所处的环境和对象状况，如视觉传感器。它可为高 端机器人控制提供更多的适应能力，也给工业机器人增加了自动检测能力。外部传 感器可进一步分为末端执行器传感器和环境传感器。
日本工业机器人协会（JIRA）提出：“工业机器人是一种装备有存 储器件和末端执行器的通用机器，它能够通过自动化的动作代替人类劳 动”。
我国将工业机器人定义为：“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”。
如需输出力大 气体压缩性大，阻尼 等恶劣环境中
时，其结构尺 效果差，低速不易控 使用，泄露无
寸过大
制
影响
输出力中等
控制性能好，响应快， 可精确定位，但控制 系统复杂
维修使用较复 杂
在输出力相同 的情况下，体 积比气压驱动
小
中、小型及重 型机器人
体积较大 中小型机器人
需要减速装置， 体积小
高性能机器人
国际标准化组织（ISO）定义为：“工业机器人是一种能自动控制， 可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工 具来完成各种作业”。目前国际大都遵循ISO所下的定义。
三
认识工业机器人
（二） 工业机器人的产生与发展
1920年，捷克作家卡雷尔•恰佩克 发表了剧本《罗萨姆的万能机器人》， 剧中叙述了一个叫做罗萨姆的公司将 机器人作为替代人类劳动的工业品推 向市场的故事，这是最早出现的机器 人启蒙思想。1959年，戴沃尔与美国 发明家英格伯格联手制造出第一台工 业机器人，随后创办了世界上第一家 机器人制造工厂——Unimation公司， 由于英格伯格对工业机器人富有成效 的研发和宣传，他被称为“工业机器 人之父”。
三
认识工业机器人
1979年，美国 Unimation公司推出通用 工业机器人PUMA，这 标志着工业机器人技术
已经成熟。PUMA至今 仍然工作在生产第一线，
许多机器人技术的研究
都以该机器人为模型和
对象。
三
认识工业机器人
1979年，日本山 梨大学牧野洋教授发 明了平面关节型 SCARA机器人，该型 机器人此后在装配作 业中得到了广泛应用。
三
认识工业机器人
1980年被称为 “机器人元 年”，这个时期开发出点焊机器 人、弧焊机器人、喷涂机器人以 及搬运机器人这四大类型的工业 机器人。
进入20世纪90年代以后， 装配机器人和柔性装配技术得到 了广泛的应用，并进入了一个大 发展时期。
2012年，多家机器人著名 厂商开发出双臂协作机器人。
三
认识工业机器人
（三） 工业机器人系统的组成
工业机器人系统主要由机器人本体、控制器和示教器组成。
三
认识工业机器人
1.机器人本体
机器人本体主要由机械臂、驱动系统、传动单元和内部传感器等部分组成。
（1）机械臂 机械臂包括基座、腰部、臂部（大臂和小臂）和腕部。
三
认识工业机器人
（2）驱动系统 机器人驱动系统的作用是为执行元件提供动力，常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动、电气驱动三种类型。