《工业机器人基础》课件全套 张强 1.1工业机器人的发展史与定义-4.4.4带可选参数的例行程序

工业机器人基础任务一工业机器人的发展史与定义任务三工业机器人的基本组成与主要参数任务二工业机器人的分类010203项目一工业机器人的发展与分类认知机器人的发展史机器人的定义及特点工业机器人的发展史与定义机器人三大定律Robot的起源诞生1.1机器人的发展史010302自20世纪中期以来的现代机器人发展1954，通用机器人专利1959,第一台工业机器人ultimate图1-1Ultimate机器人1.1机器人的发展史1962,第一台圆柱坐标机器人Versatran1967，日本从美国引进机器人技术1972，直角坐标机器人IBMB76561.1机器人的发展史图1-2机器人Versatran图1-3IBM7656型商业直角坐标机器人1974，ABB研发TRB61978，PUMA的推出标志着技术成熟1979，Mccalino等人开启了并联机器人研究1985，并联机器人DELTA1999,ABB推出Flexpicker1.1机器人的发展史图1-4并联机器人Flexpicker1.1机器人的发展史2005，双6轴臂MOTOMANDA20,

7轴MOTOWANIA20图1-5 机器人MOTOMANDA20图1-6机器人MOTOMANIA20图1-8机器人duAro2014，双7轴臂YuMi2015,双腕平面关节型机器人duAro1.1机器人的发展史图1-7机器人YuMi国际主要机器人公司我国机器人发展三阶段现状与差距1.1机器人的发展史定义国际标准化组织美国机器人协会01日本机器人协会0203国家标准041.2机器人的定义及特点2通用性1可编程43拟人性智能化1.2机器人的定义及特点特点工业机器人基础工业机器人的分类按智能程度分类按坐标特征按控制方式按驱动方式按作业任务智能程度分类第一代工业机器人：示教再现机器人，原理为示教——再现(a)手把手示教(b)示教器示教图2-1示教再现机器人智能程度分类第二代工业机器人：感知机器人，实现了“人—机—物”的闭环控制。第三代工业机器人：智能机器人，发展目标。图2-2 配备视觉系统的感知机器人坐标特性分类直角坐标型机器人，x,y,z三个坐标图2-3 直角坐标型机器人(a)示意图(b)实物图坐标特性分类柱面坐标型机器人，x,y,θ三个坐标(a)示意图(b)

实物图图2-4 柱面坐标型机器人坐标特性分类球面坐标型机器人,

r

,

θ

,

β三个坐标平面多关节型机器人,三个以上运动轴(a)示意图(b)实物图图2-5 球面坐标型机器人坐标特性分类平面多关节型机器人垂直多关节型机器人，模拟手臂功能(a)示意图(b)实物图图2-6 垂直多关节型机器人坐标特性分类平面多关节型机器人平面多关节型机器人（SCARA机器人）(a)示意图(b)实物图图2-7 平面多关节型机器人伺服控制机器人非伺服控制机器人控制方式分类拓扑结构分类串联机器人并联机器人混联机器人(a)串联机器人(b)并联机器人(c)混联机器人图2-8按拓扑结构分类串联机器人的特点1）串联机器人一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点；2）结构简单。因其结构简单、易操作、灵活性强、工作空间大等特点而得到广泛的应用；3）运动链较长。串联机器人的不足之处在于运动链较长，系统的刚度和运动精度较低；4）不宜高速操作。串联机器人各手臂的运动惯量相对较大，因而不宜实现高速或超高速操作并联机器人的特点1）

一个轴的运动不影响另一个轴的坐标原点；2）

采用并联闭环结构、机构具有较大的承载能力；3）

动态性能优越，适合高速、高加速场合；4）

并联机构各个关节的误差可以相互抵消，相互弥补，运动精度高。5）

运动空间相对较小。混联机器人的特点1）

具有至少一个并联机构和一个或多个串联机构；2）

既有串联机器人工作空间大、运动灵活的特点，又有并联机器人刚度大、承载能力强的特点；3）

因其精度高的特点，可以高精度、高效率地实现物料的高速分拣，大大地提高效率和准确度；4）

可在大范围工作空间中高速、高效率地完成大型物体地抓取和搬运工作，如码垛机器人。驱动方式分类气压驱动液压驱动电力驱动新型驱动图2-9按驱动类型分类按作业任务分类装配机器人处理机器人喷涂机器人焊接机器人搬运机器人图2-10按作业任务分类工业机器人基础工业机器人的基本组成与主要参数主要参数基本组成0102基本组成第一代工业机器人主要由操作机、控制器、示教器组成，并可细分为六个子系统1-控制器2-操作机3-示教器图3-1-工业机器人系统组成基本组成操作机（机器人本体），主要由机械臂、驱动装置、传动单元、内部传感器等组成图3-2关节型机器人操作机构成基本组成控制器构成基本功能图3-3IRC5控制器的基本构造基本组成示教器数据流关系基本功能图3-4示教时数据流关系主要参数自由度

定义(a)ABBIRB20(b)爱普生LS6-602S图3-5机器人的自由度主要参数自由度

冗余度机器人图3-6冗余度机器人主要参数额定负载

定义载荷图图3-7载荷图主要参数工作空间最大工作速度图3-8ABB-IRB120机器人工作空间图主要参数分辨率

系统分辨率可分为编程分辨率和控制分辨率两部分。1.编程分辨率是程序中可设定的最小距离单位。例如，当电动机旋转0.1°，机器人对应机械臂尖端点移动的直线距离为0.01mm时，其编程分辨率为0.01mm。2.控制分辨率是位置反馈回路能够检测到的最小位移量。例如，若每周(转)1000个脉冲的增量式编码器与电动机同轴安装，则电动机每旋转0.36°，编码器就会发出一个脉冲。而小于0.36°的角度变化无法被检测，因此该系统的控制分辨率为0.36°。显然当编程分辨率与控制分辨率相等时，系统性能最优化。主要参数图3-9机器人工作精度主要参数

ＦＡＮＵＣＭ—１０ｉＡ／７Ｌ坐标形式垂直关节型

各轴动作范围（最大单轴速度）Ｊ１３４０°（２３０°／ｓ）轴数（自由度）６轴（６自由度）Ｊ２２５０°（２２５°／ｓ）额定负载７ｋｇＪ３４４７°（２３０°／ｓ）位姿重复性±０．０８ｍｍＪ４３８０°（４３０°／ｓ）工作半径１６３３ｍｍＪ５３８０°（４３０°／ｓ）安装方式落地式、悬挂式Ｊ６７２０°（６３０°／ｓ）

YＡＳＫＡＷＡ—ＭｏｔｏｍａｎＭＡ１４００坐标形式垂直关节型

各轴动作范围（最大单轴速度）Ｊ１３４０°（２３０°／ｓ）轴数（自由度）６轴（６自由度）Ｊ２２４５°（２００°／ｓ）额定负载６ｋｇＪ３４１５°（２３０°／ｓ）位姿重复性±０．０８ｍｍＪ４３００°（４３０°／ｓ）工作半径１４４０ｍｍＪ５２２５°（４３０°／ｓ）安装方式落地式、悬挂式Ｊ６４２０°（６３０°／ｓ）

ＡＢＢＩＲＢ１５２０ＩＤ-４／１．５坐标形式垂直关节型

各轴动作范围（最大单轴速度）轴１３４０°（１３０°／ｓ）轴数（自由度）６轴（６自由度）轴２２４０°（１４０°／ｓ）额定负载４ｋｇ轴３１８０°（１４０°／ｓ）位姿重复性±０．０５ｍｍ轴４３１０°（３２０°／ｓ）工作半径１５００ｍｍ轴５２２５°（３８０°／ｓ）安装方式落地式、悬挂式轴６４００°（４６０°／ｓ）

Ｍｅｄｉａ-ＫｕｋａＫＲ５ａｒｃ

ＨＷ坐标形式垂直关节型

各轴动作范围（最大单轴速度）Ａ１３１０°（１５６°／ｓ）轴数（自由度）６轴（６自由度）Ａ２２４５°（１５６°／ｓ）额定负载５ｋｇＡ３２８０°（２２７°／ｓ）位姿重复性±０．０４ｍｍＡ４３３０°（３９０°／ｓ）工作半径１４２３ｍｍＡ５２８０°（３９０°／ｓ）安装方式落地式、悬挂式Ａ６７２０°（８５８°／ｓ）图3-10四大品牌主要热销产品的性能指标工业机器人基础发展趋势行业应用主要品牌工业机器人的行业发展趋势010302主要品牌我国应用的机器人以日系、欧系、国产为主。厂商标志厂商标志

沈阳新松

哈工大机器人集团

安徽埃夫特

台达集团

南京埃斯顿

北京珞石

广州数控

上海新时达

表4-1国内工业机器人品牌主要品牌阵营厂商国家标志阵营厂商国家标志

四大品牌

ABB

瑞士

其他品牌

三菱

日本

KUKA

德国

爱普生

日本

YASKAWA

日本

雅马哈

日本

FANUC

日本

现代

韩国

四小品牌

松下

日本

克鲁斯

德国

欧地希

日本

柯马

意大利

那智不二越

日本

史陶比尔

瑞士

爱德普

美国

川崎

日本

优傲

丹麦

表4-2国外工业机器人品牌行业应用搬运图4-1搬运机器人行业应用焊接图4-2焊接机器人行业应用喷涂图4-3喷涂机器人行业应用装配图4-4装配机器人行业应用码垛图4-5码垛机器人行业应用打磨(a)机器人持工件(b)机器人持工具图4-6打磨机器人发展趋势标准化与模块化智能化01协作控制0203机器人结构的新构型04工业机器人基础项目二工业机器人机械机构认知12345任务一末端执行器任务二机器人手腕任务三机器人手臂任务五机器人行走机构与传动系统任务四机器人机身末端执行器工业机器人的手部工业机器人的机械本体组成0102工业机器人机械本体组成手部腕部臂部腰部基座关节：是工业机器人各部分间的结合部分，通常为转动和移动两种类型工业机器人手部2末端操作器1手部与手腕连接处可拆卸43通用性差独立部件特点工业机器人手部分类夹持性手部（1）手指结构：V形指,平面指，尖指，特殊指

指面：光滑指面，齿型指面，柔性指面(a)V形指(b)平面指(c)尖指(d)特殊指图1-1夹钳式手的指端工业机器人手部（2）传动结构

①回转型传动结构

图1-2杠杆滑槽式回转型手部图1-3双支点杠杆式回转型手部1-驱动杆2-圆柱销3-铰销4-手指5-V形指6-工件1-指座2-驱动杆3-铰销4-连杆5-圆柱销6-圆柱销7-V形指8-工件工业机器人手部

②平移形回转结构图1-4平行指手爪结构工业机器人手部（3）驱动装置液压，气压，机械等驱动方式图1-6气压驱动原理图图1-5气压驱动实物图工业机器人手部吸附式手部

(1)气吸式手部：①真空吸附②气流负压吸附③挤压排气式吸附

图1-7真空吸附式手部图1-8气流负压吸附式手部1-橡胶吸盘2-固定环3-垫片4-支撑杆5-螺母6-基板1-橡胶吸盘2-心套3-通气螺钉4-支撑杆5-喷嘴6-喷嘴套工业机器人手部

（2）磁吸式手部图1-9磁吸式手部工作原理图1-10磁吸式手部结构1-磁盘2防尘盖3-线圈4-外壳工业机器人手部（3）多指灵巧手图1-11Utah/MIT四指灵巧手工业机器人手部（3）多指灵巧手图1-12具有通用接口的手部图1-12工具快换装置工业机器人基础工业机器人手腕结构设计要求工业机器人手腕分类工业机器人手腕定义工业机器人的手腕010302工业机器人手腕定义手腕：连接手臂和末端执行器的部件，用以调整末端执行器的方位和姿态图2-1机器人拧螺钉工业机器人手腕定义腕部旋转运动的三个自由度：偏转，翻转，俯仰图2-2手腕的自由度工业机器人手腕分类按自由度分类单自由度手腕图2-2单自由度手腕工业机器人手腕分类两自由度手腕图2-2两自由度手腕工业机器人手腕分类三自由度手腕图2-3三自由度手腕工业机器人手腕分类按驱动方式分类液压（汽）缸驱动腕部结构图2-4液压缸驱动的腕部结构工业机器人手腕分类机械传动腕部结构图2-4三自由度机械传动的腕部结构手腕结构的设计要求自由度数根据作业需求设计手腕结构的设计要求减少腕部重量和体积，结构力求紧凑手腕结构的设计要求具有标准的联接法兰，结构上便于装卸末端执行器工业机器人基础手臂的分类手臂的特点手臂的作用工业机器人的手臂010302手臂是连接机身与手腕的部件支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动，确定末端执行器位置手臂的作用满足作业空间要求，并将各种载荷传递到机座手臂的特点2～3个自由度，即伸缩、回转、俯仰（或升降）重量大，受力复杂安装在机身上手臂的分类按运动和布局、驱动方式、传动和导向装置分类伸缩型臂部结构

1转动伸缩型臂部2驱伸型臂部结构3机械传动臂部结构4手臂的分类

按手臂的结构形式分类单臂式臂部结构双臂式臂部结构悬挂式臂部结构(a)单臂式(b)双臂式(c)悬挂式图3-1手臂的三种结构形式手臂的分类按手臂的运动形式分类（1）直线运动型臂部结构：手臂的伸缩、升降、横向（纵向）运动。1-双作用液压缸2-活塞杆3-导向杆4-导向套5-支撑座6-手腕回转缸7-手部

图3-2双导向杆手臂的伸缩结构手臂的分类（2）回转运动型臂部结构：手臂的左右回转，上下摆动手臂俯仰运动结构图3-3手臂俯仰驱动缸安装示意图手臂的分类（2）回转运动型臂部结构：手臂的左右回转，上下摆动手臂回转运动结构图3-4手臂回转运动结构手臂的分类

（3）复合运动型臂部结构直线运动与回转运动的组合两个直线运动的组合俩个回转运动的组合工业机器人基础工业机器人的机身机身与臂部的配置形式工业机器人的机身结构0102工业机器人的机身结构由机器人的总体设计决定圆柱坐标机器人：回转、升降两个自由度归属机身球坐标机器人：回转、俯仰两个自由度关节坐标机器人：回转自由度直角坐标机器人：升降或水平移动自由度机身与臂部的配置形式

横梁式机身用于悬挂手臂等部件，运动形式大多为移动式图4-1横梁式机身机身与臂部的配置形式

立柱式多采用俯仰型，回转型或屈伸型的运动形式图4-2立柱式机身机身与臂部的配置形式

机座式适用各种运动形式，可以作为独立自成系统的完整装置图4-3机座式机身机身与臂部的配置形式

屈伸式臂部由大小臂构成，其间有相对运动，称为屈伸臂图4-4屈伸式机身工业机器人基础工业机器人的行走结构与传动系统工业机器人的传动系统工业机器人的行走结构0102工业机器人的行走结构由驱动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆及管路等组成支撑机器人的机身、臂部和手部足够的刚度、稳定性据作业任务的要求，带动机器人在更广阔的空间内运动可移动，可自行定位和自身平衡工业机器人的行走结构

固定轨迹型行走结构图5-1固定轨迹式行走机构工业机器人的行走结构

无固定轨迹型行走结构（1）车轮式行走结构

图5-2感应引导的车轮式行走机器人工业机器人的行走结构（2）履带式行走结构（3）足式行走结构图5-3履带式行走结构工业机器人的行走结构（2）履带式行走结构（3）足式行走结构图5-3履带式行走结构工业机器人基础工业机器人的行走结构与传动系统工业机器人的传动系统工业机器人的行走结构0102工业机器人传动系统工业机器人的运动由驱动器（通过联轴器）带动传动部件（一般是减速器）,再通过关节轴带动杆件运动序号传动方式特点运动形式传动距离应用场合

1

齿轮传动结构紧凑、效率高、寿命长、响应快、扭矩大，瞬时传动比恒定，功率和速度适应范围广，可实现旋转方向的改变和复合传动

转-转

近

腰、腕关节2谐波传动大速比、响应快、体积小、重量轻、回差小、转矩大转－转近所有关节3RV减速机传动大速比、响应快、体积小、刚度好、回差小、转矩大转－转近腰、肩、肘关节，多用于腰关节4蜗轮传动大速比、响应慢、体积小、刚度好、回差小、转矩大效率低、发热大转－转近腰关节、手爪机构

5

链传动速比小、扭矩大、重量大、刚度与张紧装置有关转－转移－转转－移

远腕关节(驱动装置后置)表5-1工业机器人常用传动方式对照表工业机器人传动系统

6

同步齿形带速比小、转矩小、刚度差，传动较均匀、平稳，能保证恒定传动比转－转移－转转－移远所有关节一级传动

7

钢丝传动速比小，远距离传动较好转－转移－转转－移

远

腕关节、手爪8连杆及曲柄滑块传动结构简单，易制造，耐冲击，能传递较大的载荷，可远距离传动，转矩一般，速比不均移－转转－移远腕关节、臂关节(驱动装置后置)9滚珠丝杠传动传动平稳，能自锁，增力效果好，效率高。传动精度和定位精度均很高转－移远腰、腕移动关节10齿轮齿条效率高、精度高、刚度好、价格低移－转转－移远直动关节、手爪机构腰关节最常用谐波传动、齿轮/蜗轮传动，臂关节最常用谐波传动、RV行星传动和滚动螺旋传动腕关节最常用齿轮传动、谐波传动、同步带传动和钢丝传动工业机器人传动系统

谐波传动基本构件图5-4谐波齿轮的结构示意图工业机器人传动系统

工作原理相对优势图5-5谐波齿轮的原理示意图工业机器人传动系统

RV减速器图5-6RV减速器结构示意图工业机器人传动系统

丝杆传动图5-7滚珠丝杆基本构成示意图工业机器人传动系统

行星传动图5-8行星齿轮传动结构示意图

工业机器人传动系统

同步带传动图5-9同步带传动的结构原理图工业机器人传感器概述任务一工业机器人传感器的范围任务三工业机器传感器的分类任务二工业机器人传感器的定义010203项目一工业机器人传感器概述任务一工业机器人传感器的范围感受系统机器人-环境交互系统工业机器人传感器的范围1.1感受系统内部检测系统外部检测系统1.2机器人-环境交互系统定义机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。将多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个执行复杂任务的功能单元。任务二工业机器人传感器的定义2.1传感器的概念视、听、触、味、嗅外界信息在研究自然现象、规律时或在生产活动中，人类感官不够。传感器（电五官）可以获取大量人类感官无法直接获取的信息。模仿人五官2.2工业机器人传感器的定义将这些变化转换成电信号(电压、电流和频率)的装置由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成利用物体的物理、化学变化2.3传感器的工作过程通过对某一物理量(如压力、温度、光照度、声强等)敏感的元件感受到被测量，然后将该信号按一定规律转换成便工业机器人的传感于利用的电信号进行输出。如图所示任务三工业机器人传感器的分类工业机器人传感器的分类内部传感器外部传感器传感器根据传感器在机器人上应用的目的和使用范围不同。3.1内部传感器内部传感器装在工业机器人本体上，是为了检测机器人自身状态，在伺服控制系统中作为反馈信号。3.2外部传感器外部传感器用于检测机器人所处的外部环境和对象状况等。3.3选择传感器选择机器人传感器应当取决于机器人的工作需要和应用特点。因此要根据检测对象、具体的使用环境选择合适的传感器，并采取适当的措施，减小环境因素产生的影响。小结工业机器人传感器的范围01工业机器人传感器的定义0203工业机器人传感器的分类工业机器人内部传感器任务一工业机器人内部传感器功能任务三速度、角速度、加速度测量任务二规定位置、角度的检测位置、角度测量010203项目二工业机器人内部传感器任务一

工业机器人内部传感器功能工业机器人内部传感器功能为测量机器人自身状态的元件速度角速度、加速度等运动量倾斜角、方位角、震动等物理量功能关节的线位移、角位移等几何量任务一

工业机器人内部传感器功能不可缺少的元件：位置传感器，速度传感器不够完善的元件：倾斜角传感器、方位角传感器及振动传感器等规定位置、规定角度的检测位置、角度测量速度、角速度、加速度测量内部传感器按功能分类主要有任务二规定位置、角度的检测，位置、角度测量2.1规定位置、角度的检测检测预先规定的位置或角度可以用开/关两个状态值机器人的越限位置机器人的起始原点010302机器人的确定位置限位开关光电开关2.1规定位置、角度的检测气动执行器专用限位开关2.1规定位置、角度的检测限位开关：规定的位移或力作用到微型开关的可动部分(称为执行器)时开关的电气触点断开或接通。限位开关通常装在盒里以防外力的作用和水、油、尘埃的侵蚀。气动执行器专用限位开关气动执行器专用限位开关2.1规定位置、角度的检测光电开关:光电开关是由LED光源和光敏二极管或光敏晶体管等光敏元件组成。当光由基准位置的遮光片通过光源和光敏元件的缝隙时，光射不到光敏元件上而起到开关的作用。2.2位置、角度测量测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器人位置反馈控制中必不可少的元件。ABC电位器旋转变压器编码器B2.2.1电位器电位器由环状或棒状电阻丝和滑动片组成，分为导电塑料、线绕式、混合式等滑片型和磁阻式、光标式等非接触式。直线型测量位移旋转性测量角度电位器2.2.1电位器电位器式位置传感器由一个线绕电阻(或薄膜电阻)和一个滑动触点，滑动触点通过机械装置受被检测量的控制。被检测的位置量发生变化滑动触点发生位移改变电阻值和输出电压值2.2.1电位器由环状的电阻器和与其一边电气接触一边旋转的电刷共同组成，当电流沿电阻器流动时，形成电压线圈型电位计2.2.1电位器结构简单，性能稳定、使用方便010203特点分辨率不高，会产生噪声可靠性和寿命低2.1.2编码器编码器是测量轴角位置和位移的方法之一。精确度高分辨率高特点可靠性高感应式磁场式光电式2.2.2编码器010302根据监测方法不同，编码器可分为以下三类。基本原理2.2.2.1光电式编码器光电编码器是一种非接触的数字位置位移传感器，应用最广泛基本原理：采用红外发射接受管，检测编码盘的位置或移动的方向、速度等。轴式安装套式安装2.2.2.1光电式编码器01绝对式示值只与测量的起始和终止位置有关，与测量的中间过程无关只要通电控制器就知道关节的位置，不需要校准02增量式位移→周期性电信号→计数脉冲→（脉冲的个数）位移的大小只能提供与某基准点对应的位置信息，必须完成校准程序根据工作原理光电编码器可分为绝对式和增量式两类2.2.2.2绝对型编码器组成：由光源(发光二极管)、光电码盘、光传感器(光敏管)等绝对式光电编码器码道多精度越高。最小能分辨的角度360°/2n及分辨率为1/2n（码道数ｎ）4码数越道编码器的最小能分辨的角度３６０°/２４及分辨率为1/24例：2.2.2.2绝对型编码器绝对型光电编码器原理2.2.2.3增量型编码器组成：光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路2.2.2.3增量型编码器增量型光电编码器特点输出脉冲信号与增量位移一一对应，但是不能确定增量位置脉冲信号等值于位移增量，提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化(速度)的传感方法不能够直接检测出轴的绝对位置信息，只是某个基准点的相对位置增量2.1.2.3增量型编码器原理构造简单易于实现无法直接读出转动轴的绝对位置信息机械平均寿命长分辨率高抗干扰能力强信号传输距离长可靠性较高增量型光电编码器优缺点任务三速度、角速度、加速度测量3.1位置、角度测量速度、角速度测量是驱动器反馈控制必不可少的环节常用传感器成为转速表的传感器测速发电机（广泛应用）010302比率发电机3.1位置、角度测量测速发电机是一种检测机械转速的电磁装置。原理：发电机，把机械转速变换成电压信号。3.1位置、角度测量ｕ＝Ｋｔω无论是直流或交流测速发电机，其输出电压与输入的转速成正比关系。ω为转速，ｕ为输出电压，Ｋｔ为测速发电机输出电压的斜率直流测速发电机的结构原理当转子改变旋转方向时，测速发电机改变输出电压的极性或相位。3.2加速度测量随着机器人的高速比、高精度化，需要解决机器人的振动问题。为了解决振动问题，需要测量振动加速度。常用传感器伺服加速度传感器应变片加速度传感器010302压电感应加速度传感器小结工业机器人内部传感器功能规定位置、角度的检测位置、角度测量速度、角速度、加速度测量工业机器人外部传感器项目一工业机器人的外部传感器触觉传感器接近觉传感器视觉传感器听觉传感器为了检测作业对象及环境或机器人与它们的关系，给机器人安装了外部传感器。改善了机器人工作状况，使其能够更充分地完成复杂的工作。项目一工业机器人的外部传感器由于外部传感器为集多种学科于一身的产品，有些方面还在探索之中。完善外部传感器强大机器人功能为人类做出更大贡献任务一工业机器人的触觉传感器任务三工业机器人的视觉传感器任务二工业机器人的接近觉传感器010203项目一工业机器人的外部传感器任务一机器人的触觉传感器任务一机器人的触觉传感器定义：检测感知和外部直接接触而产生的接触觉、压觉、滑觉及力觉的传感器。功能：检测功能识别功能1.1机器人的触觉传感器——功能检测功能对操作物进行物理性质检测，感知危险状态，实施自身保护，灵活地控制手爪及关节以操作对象物，使操作具有适应性和顺从性。识别功能识别对象物的形状（如识别接触到的表面形状）有时可以代替视觉进行一定程度的形状识别。复杂的触觉传感器1.1机器人的触觉传感器——接触觉简单的接触传感器探测是否和周围物体接触感知被探测物体的外轮廓触觉传感器只能探测和周围物体的接触与否，传递一种信息如限位开关、微动开关等1.1机器人的触觉传感器——接触觉接触觉传感器检测机器人是否接触目标或环境，用于寻找物体或感知碰撞。1.1机器人的触觉传感器——接触觉小结：接触觉用于判断手指与被测物是否接触以及接触图形的检测。垂直于机器人和对象物接触面上的力感觉接触觉压觉机器人动作时各自由度的力感觉力觉物体向着垂直于手指把握面的方向滑动或变形滑觉机器人若没有触觉，就不能完好平稳地抓住纸做的杯子，也不能握住工具1.2机器人的触觉传感器——滑觉传感器硬抓取末端执行器利用最大的夹紧力抓取工件无感知时采用抓取方式软抓取末端执行器使夹紧力保持在能稳固抓取工件的最小值，以免损伤工件有滑觉传感器时采用1.2机器人的触觉传感器——滑觉传感器定义：机器人在抓取不知属性的物体时，在不损害物体的前提下，考虑最可靠的夹持方法,实现此功能的传感器称为滑觉传感器。分类：滚轮式01球式021.2.1滚轮式滑觉传感器小型滚轮安装在机器人手指上，其表面稍突出手指表面，使物体的滑动变成转动滚轮表面贴有高摩擦因数的弹性物质，一般用橡胶薄膜滚轮内部装有发光二极管和光电三极管，通过圆盘形光栅把光信号转变为脉冲信号1.2.2球式滑觉传感器球式传感器用球代替滚轮，可以检测各个方向的滑动金属球表面分成许多个相间排列的导电和绝缘小格当工件滑动时，金属球也随之转动，在触针上输出脉冲信号脉冲信号的频率反映了滑移速度个数对应滑移的距离贝尔格莱德大学研制1.3机器人的触觉传感器——力觉传感器概念：用于测量机器人自身或与外界相互作用而产生的力或力矩的传感器。类别：电阻应变片式、压电式、电容式、电感式以及各种外力传感器。弹性敏感元件力或力矩位移量变形量敏感介质电量1.3机器人的触觉传感器——力觉传感器01关节传感器02腕力传感器03指力传感器装在关节驱动器上的力传感器测量驱动器本身的输出力和力矩，用于控制中力的反馈装在末端执行器和机器人最有一个关节之间的力传感器测出作用在末端执行器上的力和力矩装在机器人手爪指（关节）上的力传感器用来测量夹持物体时的受力情况1.3机器人的触觉传感器——力觉传感器小结：力觉传感器的作用主要是感知是否夹起了工件或是否夹持在正确部位控制、装配、打磨、研磨抛光的质量装配中提供信息，以产生后续的修正补偿运动来保证装配质量和速度防止碰撞、卡死和损坏机件1.3机器人的触觉传感器——力觉传感器注意事项：在选用力传感器时，注意额定值，分辨率一定要事先检查操作区域，清除障碍物，保障人身安全和机器人不受到损坏任务二机器人的接近觉任务二

机器人的接近觉定义：一种粗略的距离感觉，在接触对象之前获得必要信息探测一定距离范围内是否有物体接近A探测物体的接近距离探测对象的表面形状及倾斜等状态BC作用：任务二

机器人的接近觉接近觉一般用非接触式测量元件霍尔效应传感器电磁式接近开关光学接近觉传感器2.1红外线接近觉传感器具有一定的温度（高于绝对零度）的任何物质都能辐射红外线组成：红外线接近觉传感器由红外发光二极管和光敏晶体管发光二极管发出的光经过反射被光电二极管接收，接收到的光强和传感器与目标的距离有关输出信号是传感器与目标距离的函数某一特定频率的红外信号，可大大提高信噪比2.2电磁接近觉传感器原理：当线圈与某一金属物接近时会产生磁场的这个磁场接近金属物时，会在金属物中产生感应电流，也就是涡流。涡流大小随对象物体表面和线圈距离的大小而变化，这个变化反过来又影响线圈内磁场的强度。通过检测电感便可获得线圈与金属体表面的距离信息。这种传感器的精度比较高，而且可以在高温下使用。由于工业机器人的工作对象大多是金属部件，因此电磁式接近觉传感器应用较广。2.3霍尔效应传感器霍尔效应指的是金属或半导体片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上产生电动势01只能检测有磁性物体霍尔传感器单独使用02检测所有的铁磁物体霍尔传感器与铁磁体联合使用时2.3霍尔效应传感器传感器附近没有铁磁物体时，霍尔传感器感受一个强磁场若有铁磁物体时，由于磁力线被铁磁物体旁路，传感器感受到的磁场将减弱，引起输出的霍尔电动势变化2.4气压式接近觉传感器工作原理:气源送出具有一定压力的气流，由一根细的喷嘴喷出气流，如果喷嘴靠近物体，气流喷出的面积变窄，则内部压力会发生变化。气压式接近觉传感器不受磁场、电场和光线的影响，对环境的适应很强可用于压力工程、焊接、零件组装、搬运中的零件计数和确认等，尤其适用于测量微小间隙2.5超声波传感器超声波传感器主要用于检测物体的存在和测量距离，不能用于测量小于30至50cm的距离构成：压电陶瓷晶片、锥形辐射喇叭、底座、引线、金属壳及金属网2.5超声波传感器已知超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时时间Δｔ就可以计算出发射点距障碍物的距离s。s=340Δｔ/２2.5超声波传感器有时也把超声波传感器看成机器人视觉中的一种主要用途010203实时地检测自身所处空间的位置，用以进行自定位实时地检测障碍物，为行动决策提供依据检测目标姿态以及进行简单形体的识别，用于导航目标跟踪2.5超声波传感器超声波的特点：检测迅速、简单方便、对材料的依赖性小、易于实时控制，测量精度高，应用广泛B超面部美容程序2.5超声波传感器在移动式机器人上，检验前进道路上的障碍物，避免碰撞超声波传感器对于水下机器人的作业非常重要，水下机器人安装超声波传感器后能使其定位精度达到微米级作用：小结接近觉传感器一般装在末端操作器上主要用于对物体的抓取和躲避接近觉传感器能使机器人末端操作器感知与物体的接近程度任务三机器人的视觉传感器任务三机器人的视觉传感器环境的二维图像视觉处理器分析，解释符号视觉传感器机器人视觉机器人能够辨识物体，并确定其位置步骤，通过摄像头捕捉图像信息，检测拍摄对象的数量、位置关系、形状等特点，用于判断产品是否合格或将检验数据传送给机器人等其它生产设备。任务三机器人的视觉传感器例如，欧姆龙视觉传感器FZ3。FZ3从微妙的色差乃至光泽物体的表面伤痕都能清晰识别，用于判断产品是否合格或将检验数据传送给机器人等其它生产设备在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析欧姆龙视觉传感器FZ3任务三机器人的视觉传感器工作步骤绘制检测01分析0203识别04，通过摄像头捕捉图像信息，检测拍摄对象的数量、位置关系、形状等特点，用于判断产品是否合格或将检验数据传送给机器人等其它生产设备。3.1视觉检测光电检测器有摄像管和固态图像传感器。视觉信息电信号光电检测，通过摄像头捕捉图像信息，检测拍摄对象的数量、位置关系、形状等特点，用于判断产品是否合格或将检验数据传送给机器人等其它生产设备。3.2视觉图像分析成像图像中的像素含有杂波，必须进行（预）处理，通过处理消除杂波，把全部像素重新按线段或区域排列成有效像素集合3.3视觉图像绘制定义：以识别的目的从物体图像中提取特征，这些特征与物体的位置和取向无关，并包含足够的绘制信息，能唯一的把一个物体从其他物体中鉴别出来3.4图像识别技术定义：将事先物体的特征信息存储起来，然后将此信息与所看到的物体信息进行比对小结零配件批量加工的尺寸检查自动装配的完整性检查电子装配线的元件自动定位上的字符识别视觉传感器常用于，通过摄像头捕捉图像信息，检测拍摄对象的数量、位置关系、形状等特点，用于判断产品是否合格或将检验数据传送给机器人等其它生产设备。总结机器人系统中使用的传感器种类和数量越来越多，每种传感器都有一定优势和局限性，为了有效利用传感器信息，需要进行信息传感融合处理。传感器信息融合又称数据融合，剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有用的成分，最终实现信息的优化。工业机器人的控制系统任务一工业机器人的控制系统任务三工业机器人的控制功能任务二工业机器人的控制方式010203工业机器人的控制系统

1.1

工业机器人的控制系统的基本原理作用：根据用户的指令对机构本体进行操作和控制，完成作业的各种动作工作过程：示教过程计算与控制伺服驱动传感与检测1.1

工业机器人的控制系统示教过程通过工业机器人控制器可以接受的方式，给机器人作业指令。计算与控制（工业机器人控制系统的核心部分）负责整个机器人系统的管理、信息获取及处理、控制策略的制定，作业轨迹的规划等任务。1.1

工业机器人的控制系统伺服驱动控制策划驱动信号伺服电机等驱动部分实现机器人高速、高精度运动

完成指定作业1.1

工业机器人的控制系统传感与检测01实时监控整个系统的运动情况02保证机器人正确地完成指定作业1.2工业机器人控制系统的特点工业机器人的控制系统更看重本体与操作对象的相互关系工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关，机器人末端操作器的状态可以在各种坐标下进行描述，应当根据需要选择不同的参考坐标系，并作适当的坐标变换。机器人控制必须是一个计算机控制系统。描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型。较高级的工业机器人可以用人工智能的方法，用计算机建立庞大的信息库，计算出“最优路径”的解决方法。1.2工业机器人控制系统的基本功能记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。示教功能:离线编程、在线示教、间接示教、在线示教包括示教器和导引示教两种。与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。人机接口：示教器、操作面板、显示屏。传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。1.3工业机器人控制系统的组成上级为组织级其任务是将期望的任务转化为运动轨迹或适当的操作，并随时检测机器人各部分的运动及工作状况，处理意外事件。下级为实时控制级它根据机器人动力学特性及机器人当前运动情况，综合出适当的控制命令，驱动机器人完成指定的运动和操作。1.3工业机器人控制系统的组成硬件传感装置、控制装置和关机伺服驱动部分软件运动轨迹规划算法和关节伺服控制算法1.4工业机器人的发展史与定义一个完整的工业机器人控制系统包括以下几个部分:控制计算机：控制系统的调度指挥机构，一般为微型机、微处理器。示教器:示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的

CPU以及存储单元，与主计算机之间实现信息交互。操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。硬盘存储:存储机器人工作程序的外围存储器.数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。打印机接口：记录需要输出的各种信息。1.4工业机器人的发展史与定义传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。网络接口：主要由Ethernet接口和Fieldbus接口构成，Ethernet接口将数据及程序下载到各个机器人控制器中，Fieldbus接口支持多种流行的现场总线规格，如Devicenet、profibus—DP等。任务二工业机器人运动控制方式力或力矩控制01速度控制0203智能控制04位置控制2.1位置控制

目的：使机器人各关节实现预先所规划的运动，最终保证机器人终端(手爪)沿预订的轨迹运行，机器人位置控制又分为点位控制和连续轨迹控制点位控制其特点是只控制机器人手部在作业空间中某些规定的离散点上的位姿。技术指标：定位精度和运动所需的时间。常常被应用在上下料、搬运、点焊和在电路板上插接元器件等定位精度要求不高且只要求机器人在目标点处保持手部具有准确位姿的作业中。2.1位置控制连续轨迹控制又称为ＣＰ控制特点：连续的控制机器人手部在作业空间中的位姿，要求其严格的按照预定的路径和速度在一定的精度范围内运动。主要技术指标：机器人手部位姿的轨迹跟踪精度及平稳性。通常弧焊、喷漆、切割、去毛边和检测作业的机器人都采用这种控制方式有的机器人在设计控制系统时，上述两种控制方式都具有，如对进行装配作业的机器人的控制等。2.2速度控制对机器人运动控制来说，在位置控制的同时，有时还要进行速度控制。如图2-16所示由于机器人是一种工作情况(行程负载)多变、惯性负载大的运动机械，要处理好快速与平稳的矛盾，必须控制启动加速和停止前的减速这两个过度运动区段。例如，在连续轨迹控制方式的情况下，机器人按预定的指令，控制运动部件的速度和实行加、减速，以满足运动平稳、定位准确的要求，为了实现这一要求，机器人的行程遵循一定的速度变化曲线2.2力（力矩）控制在进行装配或抓取物体等作业时，机器人末端操作器与环境或作业对象的表面接触除了要求准确定位之外，还要求使用适度的力或力矩进行工作，这时就要采取力（力矩）控制方式，力（力矩）控制是对位置控制的补充。这种方式的控制原理与位置伺服控制原理也基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号，而是力（力矩）信号系统中有力(力矩)传感器，有时也利用接近觉、滑觉等功能进行适应性控制2.2智能控制机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库作出相应的决策采用智能控制技术，使机器人具有较强的环境适应性及自学习能力智能控制技术的发展有赖于近年来的人工网络、基因算法、专家系统等人工智能的迅速发展。3.1工业机器人控制功能示教再现功能

示教再现功能是指示教人员预先将机器人作业的各项运动参数预先教给机器人，在示教的过程中，机器人控制系统的记忆装置就将所教的操作过程自动地记录在存储器中，当需要机器人工作时，机器人的控制系统就调用存储器中存储的各项数据，使机器人再现示教过的操作过程，由此机器人即可完成要求的作业任务。机器人的示教再现功能易于实现，编程方便，在机器人的初期得到了较多的应用。运动控制功能3.1工业机器人控制功能运动控制功能是指通过对机器人手部在空间的位姿、速度、加速度等项的控制，使机器人的手部按照作业的要求进行动作，最终完成给定的作业任务。它与示教再现功能的区别:在示教再现控制中，机器人手部的各项运动参数是由示教人员教给它的其精度取决于示教人员的熟练程度，而在运动控制中，机器人手部的各项运动参数是由机器人的控制系统经过运算得来的在工作人员不能示教的情况下，通过编程指令仍然可以控制机器人完成给定的作业任务。工业机器人运动学工业机器人运动学概念：是把机器人的空间位姿解析地表示为时间或者关节变量的函数要研究关节变量空间和机器人末端执行器位置和姿态之间的关系。工业机器人运动学常见的机器人运动学问题可归纳如下：运动学正问题1.对一给定的机器人，已知杆件几何参数和关节角矢量求机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。运动学逆问题2.已知机器人杆件的几何参数，给定机器人末端执行器相对于参考坐标系的期望位置和姿态（位姿），机器人能否使其末端执行器达到这个预期的位姿？如能达到，那么机器人有几种不同形态可满足同样的条件？一、工业机器人位姿描述点的位置描述01点的齐次坐标0203动坐标系位姿的描述040204坐标轴方向的描述1.点的位置描述在选定的直角坐标系{A}中，空间任一点P的位置可用(3×1)列阵（或称三维列向量）表示，其左上标代表选定的参考坐标系。2.点的齐次坐标用四个数组成(4×1)列阵（或称四维列向量）表示三维空间直角坐标系{A}中点P，则该列阵称为三维空间点P的齐次坐标3.坐标轴方向的描述i、j、k分别是直角坐标系中X、Y、Z坐标轴的单位矢量。若用齐次坐标来描述X、Y、Z轴，则定义下面三个(4×1)列阵分别为单位矢量i、j、k（即X、Y、Z坐标轴）的方向列阵。i＝[1000]Tj＝[0100]Tk＝[0010]T矢量v的单位矢量h的方向列阵为：h＝[a

b

c0]T＝[cos

cos

cos

0]T表示坐标原点的(4×1)列阵定义为：o＝[000

]T

≠0(4×1)列阵[abcw]T中第四个元素不为零，则表示空间某点的位置；(4×1)列阵[abc0]T中第四个元素为零，且a2+b2+c2＝1，则表示某个坐标轴(或某个矢量)的方向，[abc0]T称为该矢量的方向列阵。3.坐标轴方向的描述[例3-l]用齐次坐标分别写出图中矢量u、v、w的方向列阵。解：

矢量u：u＝[cos

cos

cos

0]T＝[0.00.70710.70710]T

矢量v：v＝[cos

cos

cos

0]T＝[0.70710.00.70710]T

矢量w：w＝[cos

cos

cos

0]T＝[0.50.50.70710]T3.坐标轴方向的描述4.动坐标系位姿的描述机器人坐标系中，运动时相对于连杆不动的坐标系称为静坐标系，简称静系；跟随连杆运动的坐标系称为动坐标系，简称为动系。动系位置与姿态的描述称为动系的位姿表示，是对动系原点位置及各坐标轴方向的描述.4.动坐标系位姿的描述（1）连杆的位姿表示O

为连杆上任一点，O

X

Y

Z

为与连杆固接的一个动坐标系，即为动系。连杆PQ在固定坐标系OXYZ中的位置可用一齐次坐标表示连杆的姿态可由动系的坐标轴方向来表示。令n、o、a分别为X¢、Y¢、Z¢坐标轴的单位矢量，各单位方向矢量在静系上的分量为动系各坐标轴的方向余弦，以齐次坐标形式分别表示为4.动坐标系位姿的描述4.动坐标系位姿的描述[例3-2]如图所示为固连于连杆的坐标系{B}位于OB点，XB = 2，YB = 1，ZB = 0。在XOY平面内，坐标系{B}相对固定坐标系{A}有一个30°的偏转，试写出表示连杆位姿的坐标系{B}的4 

 4矩阵表达式。XB的方向列阵n=[cos300cos600cos9000]T=[0.8660.5000.0000]TYB的方向列阵n=[cos1200cos300cos9000]T=[-0.5000.8660.0000]TZB的方向列阵a=[0.0000.0001.0000]T坐标系{B}的位置阵列P=[2101]T则动坐标系{B}的4 

 4矩阵表达式为4.动坐标系位姿的描述（2）手部的位姿表示机器人手部的位置和姿态可以用固连于手部的坐标系{B}的位姿来表示。手部的位置矢量为固定参考系原点指向手部坐标系{B}原点的矢量P，手部的方向矢量为n、o、a。于是手部的位姿可用4 

 4矩阵表示为4.动坐标系位姿的描述[例3-3]右图表示手部抓握物体Q，物体是边长为2个单位的正立方体，写出表达该手部位姿的矩阵表达式。因为物体Q形心与手部坐标系O

X

Y

Z

的坐标原点O

相重合，则手部位置的4 

 1列阵为手部坐标系X

轴的方向可用单位矢量n来表示：n：同理，手部坐标系Y

轴与Z

轴的方向可分别用单位矢量o和a来表示：a：o：手部位姿可用矩阵表示为4.动坐标系位姿的描述4.动坐标系位姿的描述（3）目标物位姿的描述设有一楔块Q如图3-8所示，坐标系OXYZ为固定坐标系，坐标系O

X

Y

Z

为与楔块Q固连的动坐标系。在图(a)情况下，动坐标系O

X

Y

Z

与固定坐标系OXYZ重合。楔块Q的位置和姿态可用6个点的齐次坐标来描述，在图(a)情况下，其矩阵表达式为：4.动坐标系位姿的描述若让楔块Q先绕Z轴旋转90，再绕Y轴旋转90，最后沿X轴方向平移4，则楔块成为图(b)之情况。此时楔块用新的6个点的齐次坐标来描述它的位置和姿态，其矩阵表达式为：一、工业机器人位姿描述点的位置描述点的齐次坐标坐标轴方向的描述动坐标系位姿的描述小结工业机器人的运动学二、齐次变换和运算齐次变换矩阵概念：把每次简单的运动用一个变换矩阵来表示，多次运动就可用多个变换矩阵的积来表示。用连杆的初始位姿矩阵乘以齐次变换矩阵，即可得到经过多次变换后该连杆的最终位姿矩阵。平移的齐次变换旋转的齐次变换二、齐次变换和运算任务一平移的齐次变换1.平移的齐次变换如图所示为空间某一点在直角坐标系中的平移，由A(x，y，z)平移至A′(x′，y′，z′)，即1.平移的齐次变换[例3-4]图3-10中有下面三种情况：1）动坐标系{A}相对于固定坐标系作(-1，2，2)平移后到{A

}；2）动坐标系{A}相对于自身坐标系(即动坐标系)作(-1，2，2)平移后到{A

}；3）物体Q相对于固定坐标系作(2，6，0)平移后到Q

。已知：试计算出坐标系{A

}、{A

}以及物体Q

的矩阵表达式。1.平移的齐次变换1.平移的齐次变换从这个(4×4)的矩阵可以看出，O

在O0X0Y0Z0坐标系中的坐标为(-1，2，-1)。物体Q的平移坐标变换算子为：任务二旋转的齐次变换2．旋转的齐次变换空间某一点A，坐标为(x，y，z)，当它绕Z轴旋转

角后至A

点，坐标为(x

，y

，z

)。A

点和A点的坐标关系为：或用矩阵表示为：A

点和A点的齐次坐标分别为[x

y

z

1]T和[xyz1]T，因此A点的旋转齐次变换过程为：2．旋转的齐次变换a

＝Rot(z，

)

aRot(z，θ)表示齐次坐标变换时绕Z轴的旋转算子同理，可写出绕X轴的旋转算子和绕Y轴的旋转算子2．旋转的齐次变换2．旋转的齐次变换点A绕任意过原点的单位矢量k旋转

角的情况。kx，ky，kz分别为单位矢量k在固定坐标系坐标轴X、Y、Z上的三个分量（方向余弦），且kx2+ky2+kz2＝1。上式称为一般旋转齐次变换的通式，绕X轴、Y轴、Z轴进行的旋转齐次变换是其特殊情况。[例3-5]已知坐标系中点U的位置矢量u＝[7321]T，将此点绕Z轴旋转90

，再绕Y轴旋转90

，如图所示，求旋转变换后所得的点W。2．旋转的齐次变换二、齐次变换和运算小结A1平移的齐次变换B2旋转的齐次变换工业机器人基础项目一让机器人动起来21任务一工业机器人的开关机与重启任务二工业机器人的手动操作1.1开关机操作1.2重启操作任务一机器人的开关机与重启1.1开关机操作开机操作图1-11.1开关机操作关机操作图1-2需重启情况1.2重启操作2134安装了新硬件更改了机器人系统配置参数出现系统故障（SYSFAIL）RAPID程序出现程序故障1.2重启操作重启动类型说明重启使用当前的设置重新启动当前系统。重置系统重启并将丢弃当前的系统参数设置和RAPID程序，将会使用原始的系统安装设置重置RAPID重启并将丢弃当前的RAPID程序和数据，但会保留系统参数设置。恢复到上次自动保存的状态重启并尝试回到上一次自动保存的系统状态。一般在从系统崩溃中恢复时使用。关闭主计算机关闭机器人控制系统，应在控制器UPS故障时使用1.2重启操作重启操作步骤

（1）单击ABB按钮，单击“重新启动”1.2重启操作（2）单击“高级”

1.2重启操作（3)常用的重启类型1.2重启操作（4）以重置RAPID为例，选中“重置RAPID”，单击“下一个”1.2重启操作（5）界面显示提示信息，单击“重启”，等待完成1.2重启操作选项名称说

明HotEdit程序模块下轨迹点位置的补偿设置窗口。输入输出设置及查看I/O视图窗口。手动操纵动作模式设置、坐标系选择、操纵杆锁定及载荷属性的更改窗口。也可显示实际位置自动生产窗口在自动模式下，可直接调试程序并运行。程序编辑器建立程序模块及例行程序的窗口。程序数据选择编程时所需程序数据的窗口。备份与恢复可备份和恢复系统。校准进行转数计数器和电机校准的窗口。控制面板进行示教器的相关设定。事件日志查看系统出现的各种提示信息。资源管理器查看当前系统的系统文件。系统信息查看控制器及当前系统的相关信息。工业机器人基础项目一让机器人动起来21任务一工业机器人的开关机与重启任务二工业机器人的手动操作2.1机器人操作注意事项2.2机器人运行模式任务二工业机器人的手动操作2.3工业机器人的手动操作2.1工业机器人操作注意事项记得关闭总电源2.1工业机器人操作注意事项与机器人保持足够的安全距离

2.1工业机器人操作注意事项静电放电危险2.1工业机器人操作注意事项静电放电危险2.1工业机器人操作注意事项紧急停止出现下列情况时请立即按下任意紧急停止按钮：●机器人运行时，工作区域内有工作人员。●机器人伤害了工作人员或损伤了机器设备。2.1工业机器人操作注意事项灭火工作中安全事项示教器安全使用2.1工业机器人操作注意事项工作中的安全如果在保护空间内有工作人员，请手动操作机器人系统。当进入保护空间时，请准备好示教器，以便随时控制机器人。注意旋转或运动的工具，例如切削工具和锯。确保在接近机器人之前，这些工具已经停止运动。注意工件和机器人系统的高温表面。机器人电动机长期运转后温度很高。注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力，如果不按照正确方法操作，也会导致人员伤害。机器人停机时，夹具上不应置物，必须空机。注意液压、气压系统以及带电部件。即使断电，这些电路上的残余电量也很危险。2.1工业机器人操作注意事项示教器的安全小心操作。不要摔打、拋掷或重击，这样会导致破损或故障。在不使用该设备时，将它挂到专门存放它的支架上，以防意外掉到地上。示教器的使用和存放应避免被人踩踏电缆。切勿使用锋利的物体（例如螺钉、刀具或笔尖）操作触摸屏。这样可能会使触摸屏受损。应用手指或触摸笔去操作示教器触摸屏。2.1工业机器人操作注意事项示教器的安全定期清洁触摸屏。灰尘和小颗粒可能会挡住屏幕造成故障，切勿使用溶剂、洗涤剂或擦洗海绵清洁示教器，使用软布蘸少量水或中性清洁剂清洁。没有连接USB设备时务必盖上USB端口的保护盖。如果端口暴露到灰尘中，那么它会中断或发生故障。2.1工业机器人操作注意事项手动模式下的安全2.1工业机器人操作注意事项

自动模式下的安全运行模式2.2机器人运行模式运行模式自动模式手动模式手动减速模式手动全速模式2.2机器人运行模式

手动模式

22.2机器人运行模式

自动模式

2工业机器人基础项目二工业机器人基础设置

任务一认识工业机器人示教器任务三工业机器人的IO通信任务二工具与工件坐标系的建立1.1ABB示教器1.2示教器的基本设置任务二工业机器人的手动操作1.1ABB示教器图1-1ABB示教器示意图构成1.1ABB示教器表1-1操作界面选项说明操作界面选项名称说

明HotEdit程序模块下轨迹点位置的补偿设置窗口。输入输出设置及查看I/O视图窗口。手动操纵动作模式设置、坐标系选择、操纵杆锁定及载荷属性的更改窗口。也可显示实际位置自动生产窗口在自动模式下，可直接调试程序并运行。程序编辑器建立程序模块及例行程序的窗口。程序数据选择编程时所需程序数据的窗口。备份与恢复可备份和恢复系统。校准进行转数计数器和电机校准的窗口。控制面板进行示教器的相关设定。事件日志查看系统出现的各种提示信息。资源管理器查看当前系统的系统文件。系统信息查看控制器及当前系统的相关信息。图1-2ABB示教器操作界面示意1.1ABB示教器表1-1控制面板选项说明控制面板图1-3ABB示教器控制面板示意选项名称说

明外观可自定义显示器的亮度和设置左手或右手的操作习惯。监控动作碰撞监控设置和执行设置。FlexPendant示教器操作特性的设置。I/O配置常用I/O列表，在输入输出选项中显示。语言控制器当前语言的设置。ProgKeys为指定输入输出信号配置快捷键。日期和时间控制器的日期和时间设置。诊断创建诊断文件。配置系统参数设置。触摸屏触摸屏重新校准。1.1ABB示教器正确握法2.1工业机器人操作注意事项示教器的语言设置（将显示语言由默认英文设定为中文）

（1）2.1工业机器人操作注意事项（2）（3）2.1工业机器人操作注意事项（4）（5）2.1工业机器人操作注意事项系统时间设置（将系统时间设定为本地时区时间)（1）单击示教器左上角的主菜单按钮；（2）选择“控制面板”，在控制面板的选项中选择“日期和时间”，进行时间和日期的修改。2.1工业机器人操作注意事项工作中的安全如果在保护空间内有工作人员，请手动操作机器人系统。当进入保护空间时，请准备好示教器，以便随时控制机器人。注意旋转或运动的工具，例如切削工具和锯。确保在接近机器人之前，这些工具已经停止运动。注意工件和机器人系统的高温表面。机器人电动机长期运转后温度很高。注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力，如果不按照正确方法操作，也会导致人员伤害。机器人停机时，夹具上不应置物，必须空机。注意液压、气压系统以及带电部件。即使断电，这些电路上的残余电量也很危险。2.1工业机器人操作注意事项示教器的安全小心操作。不要摔打、拋掷或重击，这样会导致破损或故障。在不使用该设备时，将它挂到专门存放它的支架上，以防意外掉到地上。示教器的使用和存放应避免被人踩踏电缆。切勿使用锋利的物体（例如螺钉、刀具或笔尖）操作触摸屏。这样可能会使触摸屏受损。应用手指或触摸笔去操作示教器触摸屏。2.1工业机器人操作注意事项示教器的安全定期清洁触摸屏。灰尘和小颗粒可能会挡住屏幕造成故障，切勿使用溶剂、洗涤剂或擦洗海绵清洁示教器，使用软布蘸少量水或中性清洁剂清洁。没有连接USB设备时务必盖上USB端口的保护盖。如果端口暴露到灰尘中，那么它会中断或发生故障。2.1工业机器人操作注意事项手动模式下的安全2.1工业机器人操作注意事项

自动模式下的安全运行模式2.2机器人运行模式运行模式自动模式手动模式手动减速模式手动全速模式2.2机器人运行模式

手动模式

22.2机器人运行模式

自动模式

2工业机器人基础项目二工业机器人基础设置

任务一认识工业机器人示教器任务三工业机器人的IO通信任务二工具与工件坐标系的建立2.1机器人坐标系2.2工具坐标系建立任务二工业机器人的手动操作2.3工件坐标系建立2.1机器人坐标系机器人的目标和位置通过沿坐标系轴的测量来确定。图2-1机器人坐标系图2-2机器人坐标系2.1机器人坐标系

大地坐标系

2可定义机器人单元，适用于手动操纵、一般移动以及具有若干机器人或外轴移动机器人的工作站或工作单元。图2-3大地坐标系2.1机器人坐标系位于机器人基座，最适用于机器人从一个位置移动到另一个位置。图2-4基坐标系

基坐标系

22.1机器人坐标系定义机器人达到预设目标时所使用工具的位置。图2-5工具坐标系

工具坐标系

22.1机器人坐标系与工件有关，适用于对机器人进行编程的坐标系。图2-6工件坐标系

工件坐标系

22.1机器人坐标系在持有其他坐标系的设备（如工件）时适用。图2-7用户坐标系

用户坐标系

22.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（1）工具坐标系建立（2）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（3）工具坐标系建立（4）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（5）工具坐标系建立（6）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（7）2.2工具坐标系建立工具坐标系建立（8）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（9）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（10）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（11）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（12）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（13）2.2工具坐标系建立设置步骤工具坐标系建立（14）工业机器人基础项目二工业机器人基础设置

任务一认识工业机器人示教器任务三工业机器人的IO通信任务二工具与工件坐标系的建立3.1机器人I/O通信初识3.2ABB机器人标准I/O板——DSQC651板的配置任务二工业机器人的手动操作3.3系统输入输出与I/O信号关联3.1机器人I/O通信初识机器人I/O通信种类表3-1机器人通信种类3.1机器人I/O通信初识

ABB机器人常用标准I/O板说明

ABB标准板是挂在Device