工业机器人教案

2023年12月13日发(作者：迅急)

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大连理工大学工程训练中心

实 习 教 案

实习项目名称：工业机器人训练 教案编写：姜英

实习地点：现代制造技术车间 讲课时间： 教案审定：

工 业 机 器 人

教学目的及要求：了解工业机器人的基础知识、应用和简单的工作过程

教学重点：略

教学难点：略

教学内容：（结合实物讲解）

1． 概述：

机器人是典型的光机电一体化的高科技产品。工业机器人是目前技术上最成熟、应用最广泛的机器人。现在世界各国已装配了90余万台工业机器人。工业机器人的应用使产品的质量更加可靠，生产线的柔性增加，企业适应市场的能力大大提高。

2． 工业机器人的定义：

工业机器人是指在工业中应用的一种可自动定位控制的，可重复编程的，多功能的、多自由度的、多用途的操作机。它能够搬运物料、零件，或者是操持工具，用以完成各种作业。

3． 工业机器人的分类：

根据臂机构，按照其工作形态，可以分为：

 圆柱坐标型机器人

 极坐标型机器人

 直角坐标型机器人

 多关节型机器人

4． 实习机器人型号：ABB公司的IRB1400型小型机器人，属于多关节型机器人。

5．IRB1400机器人的组成：

1 Controller: 控制器。

Manipulator: 机械手。

机械本体：

 由六个转轴组成的空间六杆开链结构；

 六个转轴均有AC伺服电机驱动，每个电机后面均有编码器；

 每个转轴带有一个齿轮箱。

 有手动松闸按钮，用于维修时使用。

机器人控制器：

Teach pendant

Controller Manipulator

Operator’s panel

Disk drive Mains Switch

Mains Switch: 主电源开关。

Teach Pendant: 示教器。

Operator’s Panel: 操作盘。

Disk drive: 磁盘驱动器

机器人的控制系统主要由中心控制计算机和伺服控制器组成。中心控制计算机发出指令协调各关节驱动器之间的运动，同时完成编程、示教/再现以及和其他环境状况、工艺要求、外部相关设备协调工作。伺服控制器控制各关节驱动器，使各轴按一定的速度、加速度和位置要求进行运动。

(示教器)

示教器功能：

坐标系指定： 大地、基础、工具、工件

2 运动性质指定：直线、姿态

轴动作：对各关节电机进行驱动控制

速度设定:

动作方式设定：单步、单次、循环急停、暂停、运行、结束、复位指定

示教数据命令修正：对已示教过的数据命令进行修正（变更、插入、删除）作业条件再线修正

信息显示：数据写入等控制，编辑，报警显示等功能

6．IRB1400机器人的技术参数：

自由

度数

腕部承载能力

1轴

2轴

3轴

4轴

5轴

6轴

6

5kg

±180°

-90°+110°

-230°+50°

±200°

±115°

±400°

运动

范围

点到点（PTP）连续轨

迹（CP）

7．程序编制

坐标系：用户在编制程序时，可根据需要选择坐标系。机器人可以建立的坐标系有“World坐标系”,“Ba坐标系”,“Tool坐标系” ，Wobj工件坐标系”“Wirst，腕坐标系”等。

其相互关系如下：

重复定位精度

驱动

方式

控制

方式

±0.05mm~±0.2mm

AC伺服电机驱动

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大地坐标系。 Ba基础坐标系。

Tool工具坐标系。 Wobj工件坐标系。

编制程序：

机器人的语言命令是一种用户非常容易理解的语言。语言中的每个语句（命令）都与某种功能相对应，机器人的各种动作都是由这些语句的组合来完成的。机器人语言命令包括运动语句、程序流程语句、外部管理与控制语句。

例：基本运动指令：

MoveL p1，v100，z10，tool1;

Move L: 线性运动。（Linear）

Move J：关节轴运动。（Joint）

Move C：圆周运动。（Circular）

p1: 目标位置。

v100: 规定在数据中的速度。

z10: 规定在转弯区尺寸。

tool1: 工具。（TCP）

速度选择：mm/s

• vmax速度为v5000,可自定义速度。

• 最大可定义至v7000，但机器人未必能达到。

转弯区尺寸选择：mm

• 选择所需转弯区尺寸，可自定义。

• fine指机器人TCP达到目标点，在目标点速度降为零。机器人动作有停顿，焊接时必须用。

• zone指机器人TCP不达到目标点，机器人动作圆滑、流畅。

4

例：画一个长方形。

为了精确确定p1、p2、p3、p4点，可以采用函数offs，反馈一个参变量。offs(p，x，y，z)代表一个离p1点X轴偏差量为x，Y轴偏差量为y，Z轴偏差量为z的点。

例：圆弧指令

MoveC p1，p2，v100，z1，tool1;

P0

P1

5

P2

例： 画一个半径为80mm的圆：

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．工业机器人的应用：

工业机器人主要应用在电机制造工业、汽车制造工业、塑料成型加工、通用机械制造、金属加工、铸造及其他重型工业和轻工业等行业。涉及搬运、工具及工件装卸、机械加工、铸造、锻造、热处理、焊接（包括点焊和弧焊）、喷漆、装配、检验和抛光修整等。

所实习的ABB机器人主要应用在焊接上。

9.有关安全事项：

由于机器人系统复杂而且危险性大，在练习期间，对机器人进行任何操作都必须注意安全。无论什么时候进入机器人工作范围都可能导致严重的伤害，只有经过培训认证的人员才可以进入该区域。

① 万一发生火灾，请使用二氧化碳灭火器。

② 机器人在发生意外或运行不正常等情况下，均可使用急停键，停止运行。急停键不允许被短接。

③ 机器人处于自动模式时，任何人员不允许进入其运动所及的区域。

④ 其他安全事项详见“用户指南”。

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