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1、工业机器人操作与应用,任课教师：张培艳Email：py_Tel: 54742932-834上海地点：工程训练中心 思源楼 综合实验室（101）,工程技术探究 系列项目之,课程主要内容,课程安排讲授内容工业机器人组成基本理论概述：运动学基本理论、运动规划、离线编程及计算机控制；工业机器人传感器； 工业机器人应用ABB：基本操作和示教控制;灵巧机械手：图形化编程实践环节操作ABB机器人进行示教动作；操作ABB机器人画图使用“灵巧机械手仿真软件”,工业机器人国内外主要生产厂商,工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备在工业界广泛应用。,国际：,国内：,工业机器人及其组成,工业机器人（通用及专用）
2、一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。,组成示例1：,组成示例2：,各组成部分的关系,工业机器人的主要技术参数,自由度：机器人所具有的独立坐标轴运动的数目工作精度：包括定位精度和重复定位精度定位精度：重复定位精度：工作范围：机器人末端操作器所能到达的区域工作速度：指机器人各个方向的移动速度或转动速度。这些速度可以相同，可以不同承载能力：机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量,工业机器人所涉及的理论
3、内容,运动学、动力学基本理论运动规划在线示教、离线编程和计算机控制机器人传感器,运动学、动力学基本理论,机构形式位姿描述、齐次变换运动学正逆解（D-H连杆坐标系）动力学问题工作空间、操作灵活性等问题坐标系,直角坐标型（PPP型),圆柱坐标型（PPR型）,球坐标型（RRP型）,关节型 (RRR型）,运动规划,任务规划和动作规划 属机器人高级规划的范畴，先进行任务规划，再进行动作规划。路径规划和轨迹规划 商用的工业机器人已实现底层的轨迹规划，用户仅需要对手部的路径进行规划，机器人控制器会自动进行各关节轨迹的规划。,运动规划举例,倒一杯水,取一个杯子,找到水壶,打开水壶,把水倒入杯中,提起水壶到杯口
4、上方,把水壶倾斜,把水壶竖直,把水壶放回原处,手部从A点移到B点,关节从A点移到B点,任务规划层,动作规划层,路径规划层,轨迹规划层,在线示教、离线编程、计算机控制,在线示教 Teach-Play离线编程 各种机器人编程语言 图形化编程计算机控制 计算机与机器人控制器的通讯网络控制,传感器,内部传感器 内部传感器，控制自身的运动外部传感器 加装外部传感器，感知外部环境信息，如 视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。,编码器,力传感器,触觉传感器,应用,工作站 使用一台或多台机器人，配以相应的周边设备，用于完成某一特定工序作业的独立生产系统，也可称为机器人工作单元 生产线 机器人生产线是由两个或两
5、个以上的机器人工作站、物流系统和必要的非机器人工作站组成，完成一系列以机器人作业为主的连续生产自动化系统,应用领域： 焊接、涂胶、搬运、码/拆垛、喷涂、切 割等,应用例：焊接,车身焊接线,应用例：焊接,车身焊接,应用例：涂胶,车灯涂胶,应用例：搬运、码/拆垛,核废料处理 搬运桶装水,应用例：喷涂,车身喷涂系统 金属桶喷漆,应用例：激光焊接,应用例：切割应用,应用例：其他,应用例：其他,应用例：其他,工业机器人技术发展趋势,性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性，便于操作与维护），而单机价格不断下降向模块化、可重构化发展向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化机器人中的传感器作用日
6、益重要,技术拓展：家用服务机器人,技术拓展：移动机器人,自主研发,教学机器人,自主研发,灵巧机械手,类人机器人表演,类人机器人踢球,RoboCup 2003中型组比赛片断,RoboCup 2003 Sony Aibo 比赛片断,实践环节,安全问题：注意不要在机器人的工作空间内操纵机器人。,实践内容1：ABB基本操作和示教控制,ABB机器人操作面板功能,ABB机器人示教器,运动单元切换 直线、姿态模式选择 1、2组单轴模式选择,手动操纵顺序,1 打开主电源开关 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 选择运动模式 /3 插入指令4 操纵摇杆 /4 示教动作 /5 重复/3、/4步骤 /6 测
7、试test,在线示教编程操作顺序,1 打开主电源开关 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 选择运动模式 /3 插入指令4 操纵摇杆 /4 示教动作 /5 重复/3、/4步骤 /6 测试test,程序测试步骤, 菜单键File 7 Check Program 菜单键View 5 Test t，进入测试窗口功能键Start 启动程序，机器人按程序连续运行。FWD 机器人程序向前单步运行。BWD 机器人程序向后单步运行。ModPos 修正机器人运行位置。Instr- 切换至指令窗口 运行模式选择Cont连续运行模式，程序自动循环执行。Cycle单循环模式，程序运行完自动停止。,按S-Stop
8、键 停止测试，尽量避免直接放开使能器（Enabling device）。,上机内容：,1、操作示教器完成进行直线、圆弧以及单轴运动2、编一段程序实现点到点的运动,实践内容2：机器人画图,上机内容：操作软件画图,坐标系,实践内容2：灵巧机械手仿真软件,机械手特点,体积小、重量轻；51自由度，灵巧设计，手指由舵机驱动，通过手掌内四连杆机构带动手指做张合动作；工作空间半径：390mm 工作空间高度：410mm各轴均由微型伺服马达（舵机）驱动，计算机控制，定位精确。,实践内容3：灵巧机械手仿真软件,上机内容：使用三维仿真软件编程,软件功能,可对各关节独立控制，进行作业关键点示教；机械手末端工作坐标显示，有助于运动学分析及验证；机械手动作编辑，组合动作序列，完成作业任务；动作或作业任务可以文件形式存储，节省示教时间。,谢谢！,愿同学们 走进机器人的广阔天地！,
