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1、工业机器人第一页，编辑于星期二：十三点 二十二分。 工业机器人编程及仿真工业机器人编程及仿真机器人编程的种类与特征机器人编程的种类与特征机器人的语言功能机器人的语言功能CP CP 控制方式控制方式PTPPTP控制方式控制方式仿真技术仿真技术a. a. 设计机器人时结构分析和运动分析的仿真技术设计机器人时结构分析和运动分析的仿真技术; ;b. b. 支持机器人编程的仿真技术。支持机器人编程的仿真技术。机器人作业示教的仿真机器人作业示教的仿真机器人建模机器人建模支持机器人编程的仿真技术支持机器人编程的仿真技术离线仿真技术离线仿真技术在线仿真技术在线仿真技术 第二页，编辑于星期二：十三点 二十二分。
2、 典型的工业机器人典型的工业机器人弧焊机器人弧焊机器人弧焊机器人的应用范围弧焊机器人的应用范围弧焊机器人的的性能要求弧焊机器人的的性能要求速度的稳定性速度的稳定性轨迹精度轨迹精度弧焊机器人的分类弧焊机器人的分类弧焊机器人技术的发展趋势弧焊机器人技术的发展趋势光学式焊接传感器光学式焊接传感器标准焊接条件设定装置标准焊接条件设定装置离线示教离线示教其其 他他 第三页，编辑于星期二：十三点 二十二分。2.5.2 2.5.2 点焊机器人点焊机器人 (1)(1)点焊机器人的应用范围点焊机器人的应用范围 汽车工业是点焊机器人一个典型的应用领域。一般装配每台汽车车体汽车工业是点焊机器人一个典型的应用领域。一
3、般装配每台汽车车体大约需要完成大约需要完成30013001一一40014001个焊点，而其中的个焊点，而其中的60%60%是由机器人完成的。在有是由机器人完成的。在有些大批量汽车生产线上，服役的机器人台数甚至高达些大批量汽车生产线上，服役的机器人台数甚至高达151151台。台。 引人机器人会取得下述效益引人机器人会取得下述效益: : a. a.改善多品种混流生产的柔性改善多品种混流生产的柔性; ; b. b. 提高焊接质量昈提高生产率提高焊接质量昈提高生产率; ; c. c. 把工人从恶劣的作业环境中解放出来。把工人从恶劣的作业环境中解放出来。 今天，机器人已经成为汽车生产行业的支柱装备。今天
4、，机器人已经成为汽车生产行业的支柱装备。 第四页，编辑于星期二：十三点 二十二分。(2)(2)点焊机器人的性能要求点焊机器人的性能要求 最初，点焊机器人只用于增强焊作业最初，点焊机器人只用于增强焊作业 ( (往己拼接好的工件上增加焊点往己拼接好的工件上增加焊点) )。后来为了保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业。这样点焊机器人。后来为了保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业。这样点焊机器人逐渐被要求具有更全的作业性能。逐渐被要求具有更全的作业性能。 具体来说有具体来说有: : a. a.安装面积小，工作空间大安装面积小，工作空间大; ; b. b.节距的多点定位节距的多点定位 ( (例如每例
5、如每0.30.3一一0.4S0.4S移动移动3030一一50mm50mm节距后定位节距后定位);); c. c.定位精度高定位精度高 (+0.25mm) (+0.25mm)，以确保焊接质量，以确保焊接质量; ; d. d.持重大持重大 (60 (60一一150kgf)150kgf)，以便携带内装变压器的焊钳，以便携带内装变压器的焊钳; ; f. f.示教简单，节省工时示教简单，节省工时 g. g.安全可靠性好。安全可靠性好。第五页，编辑于星期二：十三点 二十二分。(3) (3) 点焊机器人的分类点焊机器人的分类 在驱动形式方面，由于电伺服技术的迅速发展，液压伺服在机器人中的应在驱动形式方面，由
6、于电伺服技术的迅速发展，液压伺服在机器人中的应用逐渐减少，甚至大型机器人也在朝电机驱动方向过渡。随着微电子技术的发用逐渐减少，甚至大型机器人也在朝电机驱动方向过渡。随着微电子技术的发展，机器人技术在性能、小型化、可靠性以及维修等方面的进步日新月异。展，机器人技术在性能、小型化、可靠性以及维修等方面的进步日新月异。 在机型方面尽管主流仍是多用途的大型六轴垂直多关节型机器人，在机型方面尽管主流仍是多用途的大型六轴垂直多关节型机器人，但是出于机器人加工条件的需要，一些汽车制造厂家也在进行开发立体但是出于机器人加工条件的需要，一些汽车制造厂家也在进行开发立体配置的配置的3 3一一5 5轴小型专用机器人
7、的尝试。轴小型专用机器人的尝试。 (4)(4)典型点焊机器人的规格典型点焊机器人的规格 以持重以持重1 120kgf20kgf，最高速度，最高速度4m/s4m/s的六轴垂直多关节机器人为例，其规格的六轴垂直多关节机器人为例，其规格性能如图性能如图2-252-25、图、图2-262-26及表及表7-87-8所示。这是一种典型的点焊机器人，可胜任所示。这是一种典型的点焊机器人，可胜任大多数本体装配工序的点焊作业。大多数本体装配工序的点焊作业。 第六页，编辑于星期二：十三点 二十二分。(5)(5)点焊机器人技术的发展动向点焊机器人技术的发展动向 目前正在开发一种新的点焊机器人系统，它的概念如图目前正
8、在开发一种新的点焊机器人系统，它的概念如图2-272-27。这种系统。这种系统力图把焊接技术与力图把焊接技术与CADCAD、CAMCAM技术完美地结合起来，提高生产准备工作的技术完美地结合起来，提高生产准备工作的效率，缩短产品设计投产的周期，从而使整个机器人系统取得更高的效益。效率，缩短产品设计投产的周期，从而使整个机器人系统取得更高的效益。 第七页，编辑于星期二：十三点 二十二分。2.5.3 2.5.3 装配机器人装配机器人（1 1）装配机器人）装配机器人（装配单元、装配线）（装配单元、装配线）第八页，编辑于星期二：十三点 二十二分。水平多关节型机器人水平多关节型机器人是装配机器人的典型代表
9、。是装配机器人的典型代表。它共有它共有4 4个自由度个自由度: :两个回转关节，上下移动以及手腕的转动。两个回转关节，上下移动以及手腕的转动。最近开始在一些机器人上配备各种可换手，以增加通用性。最近开始在一些机器人上配备各种可换手，以增加通用性。手爪手爪主要有主要有电动手爪电动手爪和和气动手爪气动手爪两种形式两种形式气动手爪气动手爪相对来说比较简单，价格便宜，相对来说比较简单，价格便宜，因而在一些要求不太高的场合用得比较多。因而在一些要求不太高的场合用得比较多。电动手爪电动手爪造价比较高，主要用在一些特殊场合造价比较高，主要用在一些特殊场合第九页，编辑于星期二：十三点 二十二分。 带有传感器的
10、装配机器人可以更好地顺应对象物进行柔软的操作。装配机带有传感器的装配机器人可以更好地顺应对象物进行柔软的操作。装配机器人经常使用的传感器有器人经常使用的传感器有视觉传感器视觉传感器、触觉传感器触觉传感器、接近觉传感器接近觉传感器和和力传力传感器感器等。等。 视觉传感器视觉传感器主要用于零件或工件的位置补偿，零件的判别、确认等。主要用于零件或工件的位置补偿，零件的判别、确认等。 触觉和接近觉传感器触觉和接近觉传感器一般固定在指端，用来补偿零件或工件的位一般固定在指端，用来补偿零件或工件的位置误差，防止碰撞等。置误差，防止碰撞等。 力传感器力传感器一般装在腕部，用来检测腕部受力情况，一般在精密装配
11、或去飞一般装在腕部，用来检测腕部受力情况，一般在精密装配或去飞边一类需要力控制的作业中使用。边一类需要力控制的作业中使用。 第十页，编辑于星期二：十三点 二十二分。（2 2） 装配机器人的周边设备装配机器人的周边设备 机器人进行装配作业时，除机器人主机、手爪、传感器外，零机器人进行装配作业时，除机器人主机、手爪、传感器外，零件件供给装置供给装置和和工件搬运装置工件搬运装置也至为重要。无论从投资额的角度还是从也至为重要。无论从投资额的角度还是从安装占地面积的角度，它们往往比机器人主机所占的比例大。周边安装占地面积的角度，它们往往比机器人主机所占的比例大。周边设备常由设备常由可编程控制器控制可编程
12、控制器控制，此外一般还要有，此外一般还要有台架台架、安全栏安全栏等。等。 零件供给器零件供给器 零件供给器的作用是保证机器人能逐个正确地抓取待装配零件，保零件供给器的作用是保证机器人能逐个正确地抓取待装配零件，保证装配作业正常进行。证装配作业正常进行。vv给料器给料器 用振动或回转机构把零件排齐，并逐个送到指定位置。用振动或回转机构把零件排齐，并逐个送到指定位置。vv托托 盘盘 大零件或易磕碰划伤的零件加工完毕后一般应码放在称为大零件或易磕碰划伤的零件加工完毕后一般应码放在称为 托盘托盘 的容器中运输，托盘装置能按一定精度要求把零件送到给定位置，然后的容器中运输，托盘装置能按一定精度要求把零件
13、送到给定位置，然后再由机器人一个一个取出。再由机器人一个一个取出。输送装置输送装置 在机器人装配线上，输送装置承担把工件搬运到各作业地点在机器人装配线上，输送装置承担把工件搬运到各作业地点的任务，输送装置中以传送带居多。的任务，输送装置中以传送带居多。输送装置的技术问题是输送装置的技术问题是停止精度、停止精度、停止时的冲击和减速振。减震器可用来吸收冲击能。停止时的冲击和减速振。减震器可用来吸收冲击能。 第十一页，编辑于星期二：十三点 二十二分。2.5.4 2.5.4 喷涂机器人喷涂机器人 (painting robot) (painting robot) 喷涂机器人喷涂机器人广泛用于汽车车体、
14、家电产品和各种塑料制品的喷涂作业。广泛用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷涂作业。 喷涂机器人喷涂机器人在使用环境和动作要求上有如下的特点在使用环境和动作要求上有如下的特点: : 工作环境包含易爆的喷涂剂蒸气工作环境包含易爆的喷涂剂蒸气; ; 沿轨迹高速运动，途经各点均为作业点沿轨迹高速运动，途经各点均为作业点; ; 多数和被喷涂件都搭载在传送带上，边移动边喷涂，所以它需要一些特多数和被喷涂件都搭载在传送带上，边移动边喷涂，所以它需要一些特殊性能。殊性能。 喷涂机器人喷涂机器人通常有通常有液压喷涂机器人液压喷涂机器人和和电动喷涂机器人电动喷涂机器人两类。两类。 (1) (1)液压喷涂机器人
15、液压喷涂机器人 机器人的结构为六轴多关节型，工作空间大，腰回转采用液压马达机器人的结构为六轴多关节型，工作空间大，腰回转采用液压马达驱动，手臂采用油缸驱动。手部采用柔性用腕结构，可绕臂的中心轴沿驱动，手臂采用油缸驱动。手部采用柔性用腕结构，可绕臂的中心轴沿任意方向做任意方向做110110弯曲，而且在任意弯曲状态下可绕腕中心轴扭转弯曲，而且在任意弯曲状态下可绕腕中心轴扭转420420。由于腕部不存在奇异位形，所以能喷涂形态复杂的工件并具有很高的生由于腕部不存在奇异位形，所以能喷涂形态复杂的工件并具有很高的生产率。产率。 第十二页，编辑于星期二：十三点 二十二分。关键技术：关键技术： 高精度伺服控
16、制技术高精度伺服控制技术 vv在补偿臂姿态、变速变化引起的惯性矩变化的位置反馈回路中采用可在补偿臂姿态、变速变化引起的惯性矩变化的位置反馈回路中采用可变变PIDPID控制控制; ;vv在速度反馈系统中进行可变在速度反馈系统中进行可变P P控制，以补偿作业中喷涂速度可能发控制，以补偿作业中喷涂速度可能发生的大幅度的变化生的大幅度的变化; ;vv实施加减速控制，以防止在运动轨迹的拐点产生振动。实施加减速控制，以防止在运动轨迹的拐点产生振动。液压系统的限速措施液压系统的限速措施 用遥控操作进行示教和修正时，需要操作者靠近机器人作业。为了用遥控操作进行示教和修正时，需要操作者靠近机器人作业。为了安全起见，不但应在软件上采取限速措施，而且在硬件方面应加装限速安全起见，不但应在软件上采取限速措施，而且在硬件方面应加装限速液压回路。液压回路。 防爆技术防爆技术 喷涂机器人主机和操作板必须满足本质防爆安全规程的有关规定。喷涂机器人主机和操作板必须满足本质防爆安全规程的有关规定。第十三页，编辑于星期二：十三点 二十二分。(2)(2)电动喷涂机器人电动喷涂机器人 近年来，由于近年来，由于ACAC伺服电机的
