《机电一体化技术》课件-第八章 机电一体化技术的应用-以工业机器人为例

第八章机电一体化技术的应用——以工业机器人为例8.1工业机器人概述目

录什么是工业机器人

1工业机器人产生及发展25工业机器人的发展前景4工业机器人的发展趋势工业机器人的组成3常用工业机器人简介6常用工业机器人简介什么是工业机器人什么是工业机器人？工业机器人是典型的机电一体化装置，它是机械工程、电子技术、自动控制、检测传感技术、通信技术和计算机的有机融合。什么是工业机器人工业机器人是典型的机电一体化装置，它是机械工程、电子技术、自动控制、检测传感技术、通信技术和计算机的有机融合。什么是工业机器人当下市场上的工业机器人虽然定义各不相同，但现有的工业机器人，还是有一些共同的特征和要求。第一个特征就是类人的功能，如完成一些动作、进行作业、感知、语音、行走等类人的功能；第二个特征就是支持编程，能自动工作。工业机器人产生及发展

♦1947年，美国原子能委员会的阿尔贡研究所研发了遥控机械手♦1948年又研发了机械式的主从机械手。♦1962年研制出世界上第一台工业机器人。比起日本起步至少早五、六年。♦1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。♦1967年日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学

术会。♦1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。♦德国的KUKARoboterGmbH公司1973年研制开发了KUKA的第一台工业机器人。♦1974年，瑞典的ABB公司研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的

取放和物料搬运。♦1975年ABB公司生产出了第一台焊接机器人。♦到了1980年，工业机器人在日本开始普及发展，被称为日本的“机器人普及元年”。工业机器人产生及发展

世界第一台工业机器人工业机器人产生及发展

我国的工业机器人起步于70年代初。发展过程可以大致分为三个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的实用化期。到了现在，经过20多年的发展，我国的工业机器人已初具规模。近年来，随着计算机技术，微电子技术及网络技术的快速发展，工业机器人技术也得到了飞速的提升。

工业机器人产生及发展

不同的国家根据各自的国情和经济发展需求，选择了不同的科技发展战略，对于机器人的研究应用的深度和方向也各不相同。目前我国的工业机器人主要发展方向倾向于工业发展，用机器工作代替人工劳作，减少事故发生率，并提高工作效率。工业机器人的组成一般由操作机械、计算机控制系统、驱动伺服单元、传感器检测系统和PLC输入输出接口等几部份组成。如图所示。工业机器人的组成工业机器人的发展趋势工业机器人未来的发展与互联网、人工智能息息相关。机械、电子、控制、传感、新材料等技术的发展都将为机器人提供基础条件。这些机器人相关支撑技术发展后，再研究融合创新，让机器人继续向互联化、智能化发展。工业机器人的发展趋势排爆机器人高压油管清洗机器人搬运机器人高空高压电作业机器人手术型机器人仿生机器人工业机器人的发展趋势在工业制造的发展史上，到目前主要历经了三个阶段：手工生产制造、自动化介入的生产制造、工业机器人介入的生产制造。未来，工业机器人与人工智能搭配或将成为制造业领域生产的主力。工业机器人的发展前景目前，机器人产业正在全球范围内快速发展。根据国际机器人联合会的研究，2016年的工业机器人销售额增长18%，达到创纪录的131亿美元。数据显示，目前全世界卖出的机器人有四分之三主要集中于中国、韩国、日本、美国和德国五个国家。每10台机器人中有3台被中国买走。工业机器人的发展前景随着国内劳动力成本不断上涨，我国制造业劳动力低廉的优势不再，工业转型升级转型迫在眉睫。随着机器人生产成本下降，促使工业机器人市场飞速增长，工业机器人时代来临毋庸置疑。我国从2013年以来一直都是工业机器人消费大国。至2016年，连续几年成为全球第一大工业机器人消费市场。我国国产工业机器人销售数量仅一年便增长31%左右，相比于国外机器人，增长尤为明显，其应用更是延伸至汽车、医疗、教育以及科学考察等领域，大幅的提升了我国制造业水平和国民的生活品质。据最新数据显示，2016年中国工业机器人销售量近8.5万台，同比增长23.9％。报告预估，2017年中国工业机器人销量将超过10万台，而全球机器人销售量将超过45万台，年均复合增长率接近23％。工业机器人的发展前景国家政策支持，是加速高新技术产业化的重要前提。在“十三五”期间，工业机器人是重点发展对象之一，也是国内机器人产业加速增长的拐点。在“十四五”期间工业机器人则全面进入高速发展期。相对于服务机器人和商用机器人在国内市场还处于探索期，工业机器人有了一定的发展基础，目前正处于全面普及的阶段。工业机器人的发展前景国家政策支持发展前景♦国家政策支持相对于服务机器人和商用机器人在国内市场还处于探索期，工业机器人有了一定的发展基础，目前正处于全面普及的阶段。常用工业机器人简介

工业机器人广泛应用于多种领域，适合各种工作。同时随着全球机器人产业的发展，也催生了很多工业机器人的品牌。以下介绍一些常用的工业机器人应用领域、应用类型和工业机器人品牌。

工业机器人常用于工业制造领域，最初应用于汽车及汽车零部件制造领域。

随着科学技术的发展，工业机器人的应用范围已扩展到传统制造业如船舶、冶金、采矿、建筑、铸造和锻造等领域，同时也已开始扩大到了航空、航天、核能、医疗、生化等高科技领域，以及向民用领域如家务、餐饮、仓储、邮政、快递、护理、体育、农业和运输等诸多行业拓展。应用领域常用工业机器人简介

我国是工业机器人消费大国，从汽车制造、电子、橡胶塑料、军工、航空制造、食品工业、医药设备与金属制品等领域都有工业机器人的使用。其中汽车工业的应用最多，比例高达38%。广东、江苏、上海、北京等地是我国工业机器人产业主要集中的地区，拥有的工业机器人数量占据全国工业机器人市场的半壁江山。在金属加工、电子、医药等领域，工业机器人常用于代替人工从事着繁重、精确、重复或危险的工作。在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，工业机器人能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业应用领域常用工业机器人简介

在原子能工业等部门或是危险、恶劣环境下的作业，工业机器人能完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。工业机械人还具有随时根据任务要求改变程序变更作业的优点，可以适应多品种、中小批量生产或混流生产的需求，实现“柔性生产”。工业机械人还具有随时可以根据任务要求改变程序作业的优点，可以适应多品种、中小批量生产或混流生产的需求，实现“柔性生产”。应用领域第八章机电一体化技术的应用—以工业机器人为例8.2

焊接仿真目

录创建焊接加工曲线1生成焊接加工路径2机器人目标点调整3轴配置参数调整4仿真运行5录制仿真视频6一、创建焊接加工曲线导入工作站相关模型一、创建焊接加工曲线选择波浪板的四条边为加工曲线二、生成焊接加工路径选择自动路径选择波浪板四条边二、生成焊接加工路径设置参数创建加工路径三、机器人目标点调整调整焊枪姿态三、机器人目标点调整增加接近点及远离点四、轴配置参数调整调整关键点的运动参数参考课本程序内容，调整Home点，接近点，远离点以及加工轨迹的开始及结束点的运动参数，加工起点参数四、轴配置参数调整右击目标点Target_10,单击“参数配置”，选择合适的轴配置参数，单击“应用”。其他点位可以点击“Path_10”，选择自动配置，完成参数配置。五、仿真运行将配置好的程序同步到RAPID，然后点击仿真，仿真设定，设定进入点为“Path_10”。六、录制仿真视频点击录制视图，生成格式为“exe”的仿真文件，并保存。第八章机电一体化技术的应用—以工业机器人为例8.3

焊接仿真目

录2021年大国工匠年度人物|卢仁峰：独手焊侠为国筑剑1卢仁峰：独手焊侠为国筑剑中国兵器首席技师中国兵器工业集团内蒙古第一机械集团有限公司焊工——“独手焊侠”卢仁峰。卢仁峰：独手焊侠为国筑剑作为一名焊接工，左手几乎丧失劳动能力，许多人劝他改行，可倔强的他克服了常人难以想象的困难，练就一手绝技，成为国家级技能大师、中华技能大奖获得者、全国“最美职工”。卢仁峰：独手焊侠为国筑剑1979年，年仅16岁的卢仁峰来到内蒙古第一机械集团从事焊接工作。当时他就给自己定了目标——学好、学精焊接技术。日积月累的刻苦训练，让他的焊接技术日臻成熟。一次，厂里的一条水管爆裂，要抢修又不能停水，这让大家束手无策。而卢仁峰用10多分钟就焊接成功。从此，带水焊接成了卢仁峰的招牌绝活，也让他成了厂里有名的能人。卢仁峰：独手焊侠为国筑剑然而，就在这时，卢仁峰却遭遇到人生中最沉重的打击，一场突发灾难，让他的左手丧失劳动能力。后来，单位安排他做库管员，但卢仁峰没有接受，他做出了一个大家都没想到的决定——继续做焊工。卢仁峰：独手焊侠为国筑剑那段日子，卢仁峰常常一连几个月吃住在车间，一次次的练习中，卢仁峰不断寻找替代左手的办法——特制手套、牙咬焊帽等。凭着这股倔劲，他不但恢复了焊接技术，仅靠右手练就一身电焊绝活，还攻克了一个个焊接难题，他的手工电弧焊单面焊双面成型技术堪称一绝，压力容器焊接缺陷返修合格率达百分之百，赢得“独手焊侠”的美誉。工业机器人大国工匠举例和介绍单击此处添加文本工业机器人基础设置知识延伸：ABB工业机器人常用型号目

录ABB工业机器人常用型号1ABB工业机器人常用型号01定义与分类ABB是全球领先的工业机器人供应商，提供机器人产品，模块化制造单元及服务。

目前ABB机器人产品在世界范围内已经广泛应用于汽车制造，食品饮料，计算机和消费电子等众多行业的焊接、装配、搬运、喷涂、精加工、包装和码垛等不同的环节，具体的产品型号多种多样。第一台工业机器人各种型号的ABB工业机器人ABB机器人的完整图谱ABB机器人常规型号系统型号一型号二型号三型号四S4IRB1400IRB2400IRB4400IRB6400S4CIRB1400IRB2400IRB4400IRB5400S4CplusIRB1400IRB2400IRB4400IRB5400注：1、IRB指ABB标准系列机器人。2、第一位数(1,2,4,6)指机器人大小，第二位数(4)指机器人属于S4、S4C或S4Cplus系统。3、无论何种型号机器人都表示机器人本体特性，适用于任何机器人控制系统。ABBIRB1400工业机器人IRB2400IRB4400行业贡献评价IRB6400*第八章机电一体化技术的应用—以工业机器人为例知识延伸：输送带仿真1目

录设定输送链的产品源（Source）1设定输送链的运动属性2设定输送链限位传感器3一、设定输送链的产品源（Source）导入工作站相关模型一、设定输送链的产品源（Source）1.在“建模”中选择“Smart组件”，构建一个新的Smart组件2.将其命名为“SC_InFeeder”3.添加组件“Source”并进行设置一、设定输送链的产品源（Source）子组件Source用于设定产品源，每当触发一次Source执行，都会自动生成一个产品源的复制品。Source的属性与信号说明属性说明Source指定要复制的对象Copy指定复制Parent指定要复制的父对象Position指定复制相对于其父对象的位置Orientation指定复制相对于其父对象的方向Transient如果在仿真时创建了复制，将其标识为瞬时的，这样的复制不会被添加至撤销队列中且在仿真停止时自动被删除信号说明Execute设该信号为True创建对象的复制Executed当完成时发出脉冲二、设定输送链的运动属性1.依次添加组件“Queue”“LinearMover”并对“LinearMover”进行设定，如图子组件LinearMover设定运动属性，其属性包含指定运动物体、运动方向、运动速度、参考坐标等。此处将之前设定的Queue设定为运动物体。二、设定输送链的运动属性Queue表示对象遵循FIFO(firstin,firstout)的队列。当信号Enqueue被设置为1时，在Back中的对象将被添加到队列，队列前端对象将显示在Front中；当设置Dequeue信号为1时，Front对象将从队列中移除；当设置Clear信号为1时，队列中所有对象将被删除。属性说明Back指定Enqueue的对象Front指定队列的第一个对象NumberOfObjects指定队列中的对象数目信号说明Enqueue将在Back中的对象添加至队列末尾Dequeue将队列前端的对象移除Clear将队列中所有对象移除Delete将在队列前端的对象移除并将该对象从工作站移除DeleteAll清空队列并将所有对象从工作站中移除Queue的属性与信号说明二、设定输送链的运动属性

LinearMover是指让对象按指定的速度和方向在一条直线上移动。其属性及信号LinearMover的属性与信号说明属性说明Object指定要移动的对象Direction指定移动对象的方向Speed指定对象移动的速度Reference指定参考坐标系信号说明Execute将该信号设为True，开始移动对象；设为False时，停止三、设定输送链限位传感器1.添加组件：选择传感器“PlaneSensor”并进行设定，设定后如图三、设定输送链限位传感器PlaneSensor通过原点、两轴线定义平面。当Active为1时，传感器会检测与平面相交的对象。出现相交时，相交对象会显示在SensedPart属性中，并将SensorOut输出信号设置为1属性说明Origin指定平面的原点Axis1指定平面的第一个轴Axis2指定平面的第二个轴SensedPart指定与PlaneSensor相交的部件信号说明Active指定PlaneSensor是否激活SensorOut当Sensor与某一对象相交时为TruePlaneSensor的属性与信号说明三、设定输送链限位传感器2.右击”Infeeder”,选中“可由传感器检测”，将前面的勾去掉虚拟传感器一次只能检测一个物体，所以这里需要保证所创建的传感器不能与周边设备接触，否则无法检测运动到输送链末端的产品。三、设定输送链限位传感器3.将“InFeeder”拖放到Smart组件“SC_InFeeder”中去三、设定输送链限位传感器4.添加组件，选择“LogicGate”并进行设定后应用，如图所示*第八章机电一体化技术的应用—以工业机器人为例知识延伸：输送带仿真2目

录创建属性与连结1创建信号连接2仿真运行3一、创建属性与连结属性连结是指各Smart子组件的某项属性之间的连结1.进入“属性与连结”选项卡2.