工業機器人教案

2023年12月13日發(作者：迅急)

-

大連理工大學工程訓練中心

實 習 教 案

實習項目名稱：工業機器人訓練 教案編寫：姜英

實習地點：現代制造技術車間 講課時間： 教案審定：

工 業 機 器 人

教學目的及要求：了解工業機器人的基礎知識、應用和簡單的工作過程

教學重點：略

教學難點：略

教學內容：（結合實物講解）

1． 概述：

機器人是典型的光機電一體化的高科技產品。工業機器人是目前技術上最成熟、應用最廣泛的機器人?，F在世界各國已裝配了90余萬臺工業機器人。工業機器人的應用使產品的質量更加可靠，生產線的柔性增加，企業適應市場的能力大大提高。

2． 工業機器人的定義：

工業機器人是指在工業中應用的一種可自動定位控制的，可重復編程的，多功能的、多自由度的、多用途的操作機。它能夠搬運物料、零件，或者是操持工具，用以完成各種作業。

3． 工業機器人的分類：

根據臂機構，按照其工作形態，可以分為：

? 圓柱坐標型機器人

? 極坐標型機器人

? 直角坐標型機器人

? 多關節型機器人

4． 實習機器人型號：ABB公司的IRB1400型小型機器人，屬于多關節型機器人。

5．IRB1400機器人的組成：

1 Controller: 控制器。

Manipulator: 機械手。

機械本體：

? 由六個轉軸組成的空間六桿開鏈結構；

? 六個轉軸均有AC伺服電機驅動，每個電機后面均有編碼器；

? 每個轉軸帶有一個齒輪箱。

? 有手動松閘按鈕，用于維修時使用。

機器人控制器：

Teach pendant

Controller Manipulator

Operator’s panel

Disk drive Mains Switch

Mains Switch: 主電源開關。

Teach Pendant: 示教器。

Operator’s Panel: 操作盤。

Disk drive: 磁盤驅動器

機器人的控制系統主要由中心控制計算機和伺服控制器組成。中心控制計算機發出指令協調各關節驅動器之間的運動，同時完成編程、示教/再現以及和其他環境狀況、工藝要求、外部相關設備協調工作。伺服控制器控制各關節驅動器，使各軸按一定的速度、加速度和位置要求進行運動。

(示教器)

示教器功能：

坐標系指定： 大地、基礎、工具、工件

2 運動性質指定：直線、姿態

軸動作：對各關節電機進行驅動控制

速度設定:

動作方式設定：單步、單次、循環急停、暫停、運行、結束、復位指定

示教數據命令修正：對已示教過的數據命令進行修正（變更、插入、刪除）作業條件再線修正

信息顯示：數據寫入等控制，編輯，報警顯示等功能

6．IRB1400機器人的技術參數：

自由

度數

腕部承載能力

1軸

2軸

3軸

4軸

5軸

6軸

6

5kg

±180°

-90°+110°

-230°+50°

±200°

±115°

±400°

運動

范圍

點到點（PTP）連續軌

跡（CP）

7．程序編制

坐標系：用戶在編制程序時，可根據需要選擇坐標系。機器人可以建立的坐標系有“World坐標系”,“Ba坐標系”,“Tool坐標系” ，Wobj工件坐標系”“Wirst，腕坐標系”等。

其相互關系如下：

重復定位精度

驅動

方式

控制

方式

±0.05mm~±0.2mm

AC伺服電機驅動

3 Wrist coordinates

Wrist coordinates

Tool coordinates

Y

Wobj coordinates

x

Z

Z

TCP

Z

Y

Ur coordinates

Z

Object coordinates

Z

Y

x

Ba coordinates

Y

x

Y

x

World coordinates

x

World大地坐標系。 Ba基礎坐標系。

Tool工具坐標系。 Wobj工件坐標系。

編制程序：

機器人的語言命令是一種用戶非常容易理解的語言。語言中的每個語句（命令）都與某種功能相對應，機器人的各種動作都是由這些語句的組合來完成的。機器人語言命令包括運動語句、程序流程語句、外部管理與控制語句。

例：基本運動指令：

MoveL p1，v100，z10，tool1;

Move L: 線性運動。（Linear）

Move J：關節軸運動。（Joint）

Move C：圓周運動。（Circular）

p1: 目標位置。

v100: 規定在數據中的速度。

z10: 規定在轉彎區尺寸。

tool1: 工具。（TCP）

速度選擇：mm/s

? vmax速度為v5000,可自定義速度。

? 最大可定義至v7000，但機器人未必能達到。

轉彎區尺寸選擇：mm

? 選擇所需轉彎區尺寸，可自定義。

? fine指機器人TCP達到目標點，在目標點速度降為零。機器人動作有停頓，焊接時必須用。

? zone指機器人TCP不達到目標點，機器人動作圓滑、流暢。

4

例：畫一個長方形。

為了精確確定p1、p2、p3、p4點，可以采用函數offs，反饋一個參變量。offs(p，x，y，z)代表一個離p1點X軸偏差量為x，Y軸偏差量為y，Z軸偏差量為z的點。

例：圓弧指令

MoveC p1，p2，v100，z1，tool1;

P0

P1

5

P2

例： 畫一個半徑為80mm的圓：

P

MoveJ p0，v500，z1，tool1;

MoveL offs(p，80，0，0)，v500，z1，tool1;

MoveC offs(p，0，80，0)，offs(p，-80，0，0)，v500，z1，tool1;

MoveC offs(p，0，-80，0)，offs(p，80，0，0)，v500，z1，tool1;

MoveJ p0，v500，z1，tool1;

8．工業機器人的應用：

工業機器人主要應用在電機制造工業、汽車制造工業、塑料成型加工、通用機械制造、金屬加工、鑄造及其他重型工業和輕工業等行業。涉及搬運、工具及工件裝卸、機械加工、鑄造、鍛造、熱處理、焊接（包括點焊和弧焊）、噴漆、裝配、檢驗和拋光修整等。

所實習的ABB機器人主要應用在焊接上。

9.有關安全事項：

由于機器人系統復雜而且危險性大，在練習期間，對機器人進行任何操作都必須注意安全。無論什么時候進入機器人工作范圍都可能導致嚴重的傷害，只有經過培訓認證的人員才可以進入該區域。

① 萬一發生火災，請使用二氧化碳滅火器。

② 機器人在發生意外或運行不正常等情況下，均可使用急停鍵，停止運行。急停鍵不允許被短接。

③ 機器人處于自動模式時，任何人員不允許進入其運動所及的區域。

④ 其他安全事項詳見“用戶指南”。

6

-