《工业机器人技术基础》(第1章).docx

工业机器人技木基独 第1章 工业机器人概述 1.1工业机器人的基础知识 目录 1. 2工业机器人的基本组成与技术参数 CONTENT 1. 3工业机器人的典型应用 1掌握工业机器人的定义及特点。 2 了解工业机器人的历史与发展。 3掌握在不同分类方式下，工业机器人的结 构与特征。 4掌握工业机器人的基本组成及技术参数。 5 了解工业机器人的典型应用。 (HD 工业机器人的基础知识 1.1.1工业机器人的定义及特点 用来进行搬运机械部件或工件的、可编程序的多功能操作器，或通过 改变程序可以完成各种工作的特殊机械装置。 工业机器人有以下几个特点： 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、均衡、高效的柔性制 造过程中能发挥很好的作用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 2.拟人化 工业机器人在机械结构上有类似人的大臂、小臂、手腕、手爪等部分。通过类似 于人类大脑的电脑来控制其运动。此外，智能化工业机器人还有许多“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、声觉传感器等，这些传 感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力 3.通用性 除了专门设计的专用工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的 作业任务时具有较好的通用性，只需更换其末端执行器（手爪、工具等） 便可。 4.涉及学科广泛 工业机器人技术实质上是机械学和微电子学的结合一一机电一体化技术。 1.1.2工业机器人的历史与发展趋势 1.工业机器人的历史 1J殖芽阶段《20世纪40—50年代丿 1954年，美国发明家德沃尔对工业机器人的概念进行了定义，并申请了专利。 1959年，德沃尔与美国发明家约瑟夫?英格伯格联手制造出世界第一台工业机 器人Unimate （见图1.1），使工业机器人的历史真正拉开了帷幕。 图1?1 Unimate 图1?1 Unimate机器人 3 3丿匝速发展阶段「20世纪80—90年代丿 2） 2）初级阶段（20世纪60—70年代丿 1961年，德沃尔的Unimation公司为通用汽车生产线安装了第一台用于生产的工 业机器人，它主要用于生产门窗把手、换挡旋钮、灯具和其他汽车内饰用五金件。 1978年，日本山梨大学牧野洋发明SCARA机器人（见图1-2），该机器人具有 四个轴和四个运动自由度，特别适合于装配工作，如今被广泛应用于汽车工业、电 子产品工业、药品工业和食品工业等领域。 图1-2 SCARA机器人 1981年，通用汽车公司第一次将CONSIGHT机器视觉系统成功地应用在了一个 恶劣的制造环境中，利用三台工业机器人以每小时1400个的速度分拣出六种不同的 铸件。 1992年，瑞士ABB公司推出开放式控制系统——S4O S4旨在改善对用户至关重 要的两个领域——人机界面和机器人的技术性能。 1994年，Motoman公司（即现在的安川电机）推出的机器人控制系统 MRC,使同步控制两台机器人成为可能。MRC可以从普通PC编辑工业机 器人作业，且具有控制多达21个轴的能力。 4丿智能化阶段（21世纪初至今丿 2011年，日本发那科公司的R-1000iA机器人利用LVC （学习减振装置）对机器人 运动轨迹加以优化，减小了振动，将动作周期缩短约20%,从而实现更高速的动作。 2018年，发那科公司与首选网络公司合作，首次将人工智能应用于其伺服调谐、 工业机器人拾取和热位移补偿等功能上。 TOC \o 1-5 \h \z ABB公司将在上海建设其全球最先进的机器人工厂，该工厂预计将于 / 2020年底投入运营。新的上海工厂将釆用大量机器学习、数字化和协作解 决方案，使其成为机器人行业中最先进、自动化与柔性化程度最高的工厂， ， 实现用机器人制造机器人。此外，新的研发中心还将帮助加快人工智能领 域的发展。 Hi ■ 2.工业机器人的发展趋势 1）高性能 2）机械结构向模块化、可重构化发展 3）本体结构更新加快 4）控制技术的开放化、PC化和网络化 5）多传感器融合技术的实用化 6）多智能体协调控制技术 如图1-3所示为国内外知名工业机器人制造公司，其中，瑞士的ABB、德国的 库卡、日本的发那科和安川电机最为著名，并称工业机器人四大家族。工业机器 人四大家族在亚洲市场同样也是举足轻重，更占据中国机器人产业70%以上的市 场份额，几乎垄断了机器人制造、焊接等高阶领域。 AI?KUKA FANUC(a) ABB (瑞士)COMAU（b）柯马（意大利） （C）库卡（德国） （d）发那科（日本） AI? KUKA FANUC (a) ABB (瑞士) COMAU （b）柯马（意大利） （C）库卡（德国） （d）发那科（日本） YASKAWA SI/ISUN