智能制造概论 课件 2.1 工业机器人技术

《智能制造概论》课程2.1工业机器人技术

2.1.1工业机器人概述2.1工业机器人技术

1.工业机器人的定义工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度自动化装置,能够通过程序控制或人工示教,自动执行重复性、高精度或危险环境下的生产任务。其核心特征是可编程性、通用性、自主性,是智能制造与工业自动化的核心载体。2.1.1工业机器人概述2.1.1工业机器人概述

一台完整的工业机器人包括操作机、驱动系统、控制系统和可更换的末端执行器四个部分。2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

按从低级到高级的发展程度分类（1）第一代机器人（2）第二代机器人（3）第三代机器人（4）第四代机器人2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

按坐标形式分类（1）直角坐标机器人（2）圆柱坐标机器人（3）球坐标机器人

（4）关节机器人2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

（1）直角坐标机器人直角坐标机器人的臂部可沿三个直角坐标轴移动。2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

（2）圆柱坐标机器人圆柱坐标机器人的臂部可做升降、回转和伸缩运动。2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

（3）球坐标机器人球坐标机器人的臂部能做回转、俯仰和伸缩运动。2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

（4）关节机器人关节机器人的臂部有多个转动关节,运动空间更大。2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

按执行机构运动的控制机制分类

（1）点位型机器人指机器人的控制执行机构由一点到另一点准确定位，适用于机床上下料、点焊和搬运、装卸等一般作业；（2）连续轨迹型机器人连续轨迹型机器人的可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。2.1.1工业机器人概述

2.工业机器人的分类

按执行机构运动的控制机制分类2.1.1工业机器人概述3.工业机器人的特点

工业机器人具备以下突出特点:（1）可重复编程（2）拟人化（3）通用性好（4）技术先进（5）应用广泛

2.1.2工业机器人的结构2.1工业机器人技术2.1.2工业机器人的结构工业机器人的结构是实现其功能的基础,主要包括机械部分、传感部分和控制部分三个模块。2.1.2工业机器人的结构

1.机械部分在工业机器人的结构中,机械部分通常被视为工业机器人本体。该部分主要可划分为两大系统：驱动系统与机械结构系统。（1）驱动系统的传动系统可以是液压传动系统、电动传动系统、气动传动系统,或者是以上几种系统结合起来的综合传动系统。（2）机械结构系统主要包括操作机和末端执行器等部分。2.1.2工业机器人的结构

2.传感器部分传感器部分包括感受系统和机器人-环境交互系统。（1）感受系统作为传感部分的核心,由内部传感器模块与外部传感器模块组成。其核心功能在于精准捕获内部及外部环境中具有关键作用的信息,为工业机器人的决策与运行提供数据支撑。（2）机器人-环境交互系统作为工业机器人系统架构中的关键组成部分,承担着实现工业机器人与外部环境设备之间有效连接与协同运作的重要职能。2.1.2工业机器人的结构

3.控制部分控制部分可以分为两个系统:人机交互系统和控制系统。（1）人机交互系统是一种用于实现操作人员介入机器人控制流程,并搭建两者之间沟通桥梁的装置。（2）控制系统作为工业机器人的核心指挥模块,主要依据预先设定的机器人作业指令程序,并结合传感器实时反馈的各类信号,对执行机构进行精准调控,从而确保工业机器人能够按照预定要求完成相应的运动轨迹与功能任务。

2.1.3工业机器人的核心技术2.1工业机器人技术2.1.3工业机器人的核心技术

1.整机技术整机技术是聚焦于工业机器人领域的一项关键技术,其核心目标在于全面提升工业机器人产品的可靠性与控制性能;通过优化本体设计与制造工艺,提高工业机器人的负载与自重之比,同时达成工业机器人的系列化设计及批量化制造。

整机技术主要包括本体优化设计技术、机器人系列化标准化设计技术、机器人批量化生产制造技术、快速标定和误差校正技术、机器人系统软件平台等。2.1.3工业机器人的核心技术

2.部件技术部件技术是指以研发高性能工业机器人零部件,满足关键部件需求为目标的机器人技术。部件技术主要包括高性能伺服电机设计制造技术、高性能/高精度机器人专用减速器设计制造技术、开放式/跨平台机器人专用控制技术、变负载高性能伺服控制技术等。2.1.3工业机器人的核心技术

3.集成应用技术集成应用技术是指以提升工业机器人任务重构和偏差自适应调整能力,提高人机交互性能为目标的机器人技术。集成应用技术主要包括基于智能传感器的智能控制技术、远程故障诊断及维护技术,以及基于末端力检测的力控制及应用技术、快速编程和智能示教技术、生产线快速标定技术、视觉识别和定位技术等。

2.1.4工业机器人技术的应用2.1工业机器人技术2.1.4工业机器人技术的应用1.汽车制造领域工业机器人在汽车制造领域的应用历史悠久且技术成熟,已成为提升生产率、产品质量和操作灵活性的核心驱动力。随着汽车产业向电动化、智能化、轻量化转型,工业机器人的应用场景和技术要求不断升级。工业机器人在汽车生产中占比超过30%,主要用于焊接、涂装、装配等环节。2.1.4工业机器人技术的应用2.金属加工领域工业机器人在金属加工领域的应用已覆盖切割、焊接、打磨、锻造、冲压等多个环节。工业机器人通过高精度、高稳定性及柔性化操作,显著提升了金属的加工效率、产品质量和生产安全性。激光切割机器人携带高功率激光头,通过聚焦光束来熔化或汽化金属材料,并配合数控系统实现动态轨迹控制。2.1.4工业机器人技术的应用3.电子电器领域工业机器人广泛用于电子元器件的检验与测试,例如芯片引脚共面性检测、电池电芯电压分选、显示屏坏点筛查等。通过融合机器视觉、X射线检测和红外热成像技术,工业机器人能够识别0.01mm级的微