適讀人群 :本書(shū)可為從事工業(yè)機(jī)器人編程、操作、維護(hù)相關(guān)工作的工程技術(shù)人員提供幫助,也可供高等院校機(jī)電專(zhuān)業(yè)、機(jī)器人專(zhuān)業(yè)的師生學(xué)習(xí)參考。
1、本書(shū)對(duì)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理、系統(tǒng)與控制、機(jī)器人基本操作講解非常透徹,是工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用入門(mén)書(shū)。
2、內(nèi)容從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),貼合職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn),突出實(shí)用性。
近年來(lái),我國(guó)機(jī)器人行業(yè)在國(guó)家政策的支持下,順勢(shì)而為,發(fā)展迅速,保持著35%的高增長(zhǎng)率,遠(yuǎn)高于德國(guó)的9%、韓國(guó)的8%和日本的6%。我國(guó)已連續(xù)兩年成為世界第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)之所以能有如此迅速的增長(zhǎng),主要源于以下三點(diǎn)。
。1)勞動(dòng)力的供需矛盾。主要體現(xiàn)在勞動(dòng)力成本的上升和勞動(dòng)力供給的下降。在很多產(chǎn)業(yè),尤其在中低端工業(yè)產(chǎn)業(yè),勞動(dòng)力的供需矛盾非常突出,這對(duì)實(shí)施“機(jī)器換人”計(jì)劃提出了迫切需求。
(2)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。隨著全球制造業(yè)轉(zhuǎn)移的持續(xù)深入,先進(jìn)制造業(yè)回流,我國(guó)的低端制造業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn),迫切需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的制造模式,降低企業(yè)運(yùn)行成本,提升企業(yè)發(fā)展效率,提升工廠的自動(dòng)化、智能化程度。而工業(yè)機(jī)器人的大量應(yīng)用,是提升企業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。
。3)國(guó)家戰(zhàn)略需求。工業(yè)機(jī)器人作為高端制造裝備的重要組成部分,技術(shù)附加值高,應(yīng)用范圍廣,是我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的重要支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的重要生產(chǎn)裝備,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)發(fā)展以及增強(qiáng)軍事國(guó)防實(shí)力都具有十分重要的意義。
隨著機(jī)器人技術(shù)及智能化水平的提高,工業(yè)機(jī)器人已在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中,汽車(chē)、電子產(chǎn)品、冶金、化工、塑料、橡膠是我國(guó)使用機(jī)器人最多的幾個(gè)行業(yè)。未來(lái)幾年,隨著行業(yè)需要和勞動(dòng)力成本的不斷提高,我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力巨大。盡管我國(guó)將成為當(dāng)今世界最大的機(jī)器人市場(chǎng),但每萬(wàn)名制造業(yè)工人擁有的機(jī)器人數(shù)量卻遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平和國(guó)際平均水平。工信部組織制訂了我國(guó)機(jī)器人技術(shù)路線圖及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃,到2020年,工業(yè)機(jī)器人密度達(dá)到每萬(wàn)名員工使用100臺(tái)以上。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)將高倍速增長(zhǎng),未來(lái)十年,工業(yè)機(jī)器人是看不到“天花板”的行業(yè)。
雖然多種因素推動(dòng)著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)不斷發(fā)展,但應(yīng)用人才嚴(yán)重缺失的問(wèn)題清晰地?cái)[在我們面前,這是我國(guó)推行工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的最大瓶頸。中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,我國(guó)當(dāng)前機(jī)器人應(yīng)用人才缺口20萬(wàn),并且以每年20%~30%的速度持續(xù)遞增。
工業(yè)機(jī)器人作為一種高科技集成裝備,對(duì)專(zhuān)業(yè)人才有著多層次的需求,主要分為研發(fā)工程師、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用工程師、調(diào)試工程師和操作及維護(hù)人員四個(gè)層次。其中,需求量最大的是基礎(chǔ)的操作及維護(hù)人員以及掌握基本工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的調(diào)試工程師和更高層次的應(yīng)用工程師,工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng),要更加著力于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
為了適應(yīng)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的形勢(shì),滿足從業(yè)人員學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)知識(shí)的需求,我們從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),組織業(yè)內(nèi)專(zhuān)家編寫(xiě)了本書(shū),全面講解了工業(yè)機(jī)器人組成與工作原理等基礎(chǔ)、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)器人的感覺(jué)系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人操作基礎(chǔ)、工業(yè)機(jī)器人的調(diào)整與保養(yǎng)等內(nèi)容,以期給從業(yè)人員和大學(xué)院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生提供實(shí)用性指導(dǎo)與幫助。
本書(shū)由王大偉主編,胡春蕾、于振濤、戚建愛(ài)、韓鴻鸞副主編,劉艷紅、彭紅學(xué)、馬靈芝、阮洪濤、劉曙光、李永彬、張?jiān)茝?qiáng)、張艷紅、王學(xué)琪、徐鑫、程寶鑫、范維進(jìn)、陶建海、王小方、馬巖、姜海軍、張瑞社參加了本書(shū)的編寫(xiě)。在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中得到了山東省、河南省、河北省、江蘇省、上海市等技能鑒定部門(mén)的大力支持,此外,青島利博爾電子有限公司、青島時(shí)代焊接設(shè)備有限公司、山東魯南機(jī)床有限公司、山東山推工程機(jī)械有限公司、西安樂(lè)博士機(jī)器人有限公司、諾博泰智能科技有限公司等企業(yè)為本書(shū)的編寫(xiě)提供了大量幫助,在此深表謝意。
在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中,參考了《工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修工》《工業(yè)機(jī)器人操作調(diào)整工》職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)的要求,以備讀者考取技能等級(jí);同時(shí)還借鑒了全國(guó)及多省工業(yè)機(jī)器人大賽的相關(guān)要求,為讀者參加相應(yīng)的大賽提供參考。
由于水平所限,書(shū)中不足之處在所難免,懇請(qǐng)廣大讀者給予批評(píng)指正。
編者
第1章認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1
1.1工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展1
1.1.1工業(yè)機(jī)器人的定義1
1.1.2工業(yè)機(jī)器人的特性2
1.1.3工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生3
1.1.4工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展4
1.2機(jī)器人的組成與工作原理6
1.2.1工業(yè)機(jī)器人的組成6
1.2.2工業(yè)機(jī)器人的工作原理10
1.2.3機(jī)器人應(yīng)用與外部的關(guān)系11
1.2.4機(jī)器人技術(shù)的主要內(nèi)容12
1.3機(jī)器人的分類(lèi)13
1.3.1按機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)13
1.3.2按機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)14
1.3.3按機(jī)器人的智能方式分類(lèi)15
1.3.4按機(jī)器人的控制方式分類(lèi)16
1.3.5按機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng)分類(lèi)17
1.4工業(yè)機(jī)器人的安全要求19
1.4.1工業(yè)機(jī)器人的主要危險(xiǎn)19
1.4.2采取的措施20
1.4.3機(jī)器人停止功能20
1.4.4操作方式22
1.4.5示教控制22
1.4.6同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制23
1.4.7協(xié)同操作要求23
1.4.8奇異性保護(hù)24
1.4.9單軸限位24
1.4.10無(wú)驅(qū)動(dòng)源運(yùn)動(dòng)25
1.4.11起重措施25
1.4.12電連接器25
1.4.13標(biāo)志25
第2章工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)31
2.1機(jī)械本體結(jié)構(gòu)形式31
2.2機(jī)械手32
2.2.1機(jī)械手的自由度32
2.2.2機(jī)械手的組成32
2.2.3機(jī)械手的分類(lèi)33
2.2.4機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)35
2.3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸與坐標(biāo)系36
2.3.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸的名稱(chēng)36
2.3.2機(jī)器人坐標(biāo)系的種類(lèi)37
2.3.3機(jī)器人的自由度40
2.4機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)與圖形符號(hào)41
2.4.1機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)41
2.4.2機(jī)器人的圖形符號(hào)體系42
2.4.3機(jī)器人的圖形符號(hào)表示45
2.5機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)48
2.5.1自由度48
2.5.2工作速度48
2.5.3工作空間49
2.5.4工作載荷49
2.5.5分辨率49
2.5.6精度50
2.5.7重復(fù)定位精度51
2.5.8其他參數(shù)52
第3章工業(yè)機(jī)器人的感覺(jué)系統(tǒng)53
3.1機(jī)器人傳感器的分類(lèi)53
3.2機(jī)器人的內(nèi)部傳感器54
3.2.1機(jī)器人的位置傳感器55
3.2.2機(jī)器人的角度傳感器55
3.2.3機(jī)器人的速度傳感器58
3.2.4機(jī)器人的姿態(tài)傳感器60
3.3機(jī)器人的外部傳感器60
3.3.1機(jī)器人的觸覺(jué)傳感器60
3.3.2機(jī)器人的力覺(jué)傳感器67
3.3.3機(jī)器人的距離傳感器68
3.3.4機(jī)器人的聽(tīng)覺(jué)傳感器71
3.4機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)73
3.4.1機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的組成73
3.4.2視覺(jué)信息的處理77
3.4.3數(shù)字圖像的編碼80
3.4.4機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用81
第4章工業(yè)機(jī)器人控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)83
4.1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)83
4.1.1工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)概述83
4.1.2工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本單元85
4.1.3工業(yè)機(jī)器人典型控制系統(tǒng)88
4.1.4機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本組成92
4.1.5典型控制柜系統(tǒng)97
4.2機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)99
4.2.1機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述99
4.2.2驅(qū)動(dòng)方式99
4.2.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)101
4.2.4制動(dòng)器103
4.2.5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)104
第5章工業(yè)機(jī)器人的操作120
5.1機(jī)器人的操作基礎(chǔ)120
5.1.1產(chǎn)品確認(rèn)120
5.1.2機(jī)器人的應(yīng)用121
5.2機(jī)器人的示教122
5.2.1新建示教程序122
5.2.2示教的基本步驟123
5.2.3示教程序的編制124
5.3機(jī)器人的操作126
5.3.1手持操作示教器126
5.3.2鍵位功能127
5.3.3示教軟件界面介紹130
5.3.4機(jī)器人的基本操作134
第6章工業(yè)機(jī)器人的調(diào)整與保養(yǎng)152
6.1工業(yè)機(jī)器人的調(diào)整152
6.1.1調(diào)整方法152
6.1.2附加軸的調(diào)整158
6.1.3參照調(diào)整158
6.1.4用 MEMD 和標(biāo)記線進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定159
6.1.5手動(dòng)刪除軸的零點(diǎn)163
6.1.6更改軟件限位開(kāi)關(guān)163
6.2工業(yè)機(jī)器人的保養(yǎng)164
6.2.1工業(yè)機(jī)器人機(jī)器部分的保養(yǎng)164
6.2.2調(diào)節(jié)平衡配重171
6.2.3電氣系統(tǒng)的保養(yǎng)174
參考文獻(xiàn)176