第一章《工业机器人的概论》
第1章 工业机器人概论PPT课件
控制系统
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第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
■工业机器人示教器
示教器是人机交互的一个接口，也称示教盒或示教编程器，主要由液晶屏和可供 触摸的操作按键组成。操作时由控制者手持设备，通过按键将需要控制的全部信 息通过与控制器连接的电缆送入控制柜中的存储器中，实现对机器人的控制。示 教器是机器人控制系统的重要组成部分，操作者可以通过示教器进行手动示教， 控制机器人到达不同位姿，并记录各个位姿点坐标，也可以利用机器人语言进行 在线编程，实现程序回放，让机器人按编写好的程序完成轨迹运动。
随着工业机器人的应用越来越广泛，我国也在积极推动我国机器人产业的发展。
尤其是进入“十三.五”以来，国家出台的《机器人产业发展规划（2016-2020）》对机
器人产业进行了全面规划，要求行业、企业搞好系列化、通用化、模块化设计，积极
推进工业机器人产业化进程。
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第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
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第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
1.1 工业机器人定义及其发展 工业机器人定义 定义虽不同，但有一定的共性： 工业机器人是由仿生机械结构，电机、减速机和控制系统组成的，用于从 事工业生产，能够自动执行工作指令的机械装置。它可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行，现代工业机器人还可以根据人工智能技 术制定的原则和纲领行动。 一般情况下，工业机器人应该具有四个特征： 1. 特定的机械结构； 2. 从事各种工作的通用性能； 3. 具有感知、学习、计算、决策等不同程度的智能； 4. 相对独立性。
量22.5万台，亚洲的销量占到2/3，中国市场的机器人销量近45500台，增长35%。到目
前为止，全球的主要机器人市场集中在亚洲、澳洲、欧洲、北美，其累计安装量已超
工业机器人概述课件
工业机器人通过不断升级的感知技术，能够更准确地感知周围环境，从而更好地 适应不同的应用场景。
详细描述
工业机器人通过高精度的传感器、摄像头等技术，可以获取周围环境的详细信息 ，并通过算法对信息进行处理和分析，实现更精准的环境感知和操作。
机器人之间的协作
总结词
多个工业机器人之间可以相互协作，共同完成复杂的生产任 务，提高生产效率和灵活性。
速度控制
对机器人的运动速度进行控制 。
加速度控制
对机器人的加速度进行控制。
力控制
对机器人在运动过程中施加的 力进行控制。
工业机器人的感知技术
视觉感知
通过摄像头获取环境信息，对 图像进行处理和分析。
触觉感知
通过接触传感器获取与环境的 接触信息。
听觉感知
通过声音传感器获取环境中的 声音信息。
嗅觉感知
通过气味传感器获取环境中的 气味信息。
工业机器人的发展历程
第一代工业机器人： 机械臂
• 它们只能执行简单 的线性动作，用于 搬运和装配等任务 。
• 出现在20世纪50 年代，由美国发明 。
工业机器人的发展历程
第二代工业机器人：感知和认知 能力机器人
• 出现于20世纪80年代，具有 更高级的功能。
• 它们配备了多种传感器，可以 感知环境并做出相应的调整， 提高生产效率。
工业机器人概述课件
目录
• 工业机器人简介 • 工业机器人技术 • 工业机器人的应用领域 • 工业机器人的发展趋势 • 总结与展望 • 参考文献
01
工业机器人简介
工业机器人的定义
01
工业机器人是一种自动化机器， 可以在无人干预的情况下执行一 系列动作，用于生产制造过程。
工业机器人技术概论
工业机器人技术概论制造是现代人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。
机器人的诞生，就如同人类直立行走一样代表着人类社会的进步，工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，将人们从这些繁重的工作中解脱出来，这是人类文明的又一次飞跃。
随着人类工业文明的不断进步，科学技术的迅猛发展，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
一、工业机器人的发展史“机器人”一词出自捷克文，意为劳役或苦工。
1920年，捷克斯洛伐克小说家、剧作家卡雷尔·查培克在他写的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。
此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。
机器人首先是被工厂所使用的。
工业机器人的使用可以追溯到20世纪50年代末。
在第二次世界大战中，武器专家发明了武器瞄准用的司服系统，直到这个时候，人们才拥有制造机器人所需的技术。
二战结束后不久，发明家约瑟夫·恩格尔贝格（Joseph F.Englberger）意识到这种技术能应用于机器人的研制，于是，他与另一位发明家乔治·德沃尔(George Devol)共同开发了的一台工业机器人——“尤尼梅特”（Unimate）,并于1961年在通用汽车公司的工厂里启用。
它的构造相当的简单，功能也只是把零件拿起来，然后放到传送带上，不能对它所处的环境做出反应，只能按预先设定的程序精确的重复同一动作。
但是，“尤尼梅特”的应用向人们预示了工业机械化的美好前景，具有十分重要的意义。
机器人在许多工厂出现后，不但没有遭到拒绝，而且许多脏活、累活都由机器人来干，受到了工人们的欢迎。
20世纪60年代可谓是工业机器人的黎明期，机器人的许多功能得到了进一步的发展。
像传感器的应用提高了机器人的可操作性，人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡则开始在机器人中加入视觉传感系统，并帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统；声纳系统、光电管等技术的应用，使机器人可以根据环境校正自己的位置。
工业机器人技术基础第1章 工业机器人概论
法国
英国 意大利、瑞典等
注重机器人基础研究
二十世纪70年代末开始研究，但 中途限制发展 发展迅速
中国
70年代萌芽期，80年代的开发期 和90年代后的应用期。
靠后
沈阳新松、 清华、哈工 大
国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。
日系有：安川、OTC、松下、 发那科 (FANUC)和安川电机 (Yaskawa)。 欧系有：德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU，英国的
第一，创新能力较弱，核心技术和核心关键部件受制于人，尤其是高精度的减速器长
期需要进口，缺乏自主研发产品，影响总体机器人产业发展。 第二，产业规模小，市场满足率低，相关基础设施服务体系建设明显滞后。中国工业
机器人企业虽然形成了自己的部分品牌，但不能与国际知名品牌形成有力竞争。
第三，行业归口，产业规划需要进一步明确。 随着工业机器人的应用越来越广泛，我国也在积极推动我国机器人产业的发展。 尤其是进入“十三.五”以来，国家出台的《机器人产业发展规划（2016-2020）》对机 器人产业进行了全面规划，要求行业、企业搞好系列化、通用化、模块化设计，积极 推进工业机器人产业化进程。
工业机器人技术基础
目 录
第一章 工业机器人概论
第二章 工业机器人的数学基础
第三章 工业机器人的机械系统 第四章 工业机器人的动力系统 第五章 工业机器人的感知系统 第六章 工业机器人的控制系统
第七章 工业机器人编程与调试
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
主要内容
1.1 工业机器人定义及其发展（了解） 1.2 工业机器人基本组成及技术参数（掌握）
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
第一章《工业机器人的概论》PPT课件
激光焊缝跟踪机器人
➢ 第三代机器人
第三代工业机器人称为智能机器人，具有发 现问题，并且能自主地解决问题的能力，尚 处于实验研究阶段。作为发展目标，这类机 器人具有多种传感器，不仅可以感知自身的 状态，比如所处的位置、自身的故障情况等， 而且能够感知外部环境的状态，比如自动发 现路况、测出协作机器的相对位置、相互作 用的力等。更为重要的是，能够根据获得的 信息，进行逻辑推理、判断决策，在变化的 内部状态与变化的外部环境中，自主决定自 身的行为。这类机器人具有高度的适应性和 自治能力。尽管经过多年来的不懈研究，人 们研制了很多各具特点的试验装置，提出大 量新思想、新方法，但现有工业机器人的自 适应技术还是十分有限的。
可编程控制器(PLC) 工业机器人 计算机辅助设计和制造(CAD/CAM) 工业机器人技术需要的是一种跨学科、跨专业的 综合型人才，尤其是横跨工业机器人技术本身和 PLC等技术的人才。
两个层面的人才： (1)操作、编程、使用和维护（中职培养目标） (2)前者+系统集成应用（大专及以上培养目标）
工业机器人的种类
研发机构---多种机器人。制造-重视工 业机器人应用。
机器人之父—熊有伦-机器人技术基础-1995 年出版
应用阶段：1987-2000年
1975-1985，研究的初步阶段。沈阳自动 化、一汽等
初步产业化阶段：2001-2013 广州数控、沈阳新松、奇瑞装备等 -- 工业机器人批量生产阶段
创新研究与人才培养：2014-今后 研发：关键技术---创新-理论-自主产权 - 发展阶段
自己完成
采购与成套设计相结合。本 国国内基本上不生产普通的 工业机器人，企业需要机器 人通常由工程公司进口，再
自行设计、制造配套的 外围设备
《工业机器人技术基础》教学ppt课件—第1章-工业机器人概述
作为这个世界上第一个工业机器人和第一家机器人企业的联合 开创者，恩格尔伯格也从此被称为为“机器人之父”。
约瑟夫·恩格尔伯格（美）
Joseph F·Engelberger
研制出了世界上第一台工业机器人 被誉为“机器人之父”
乔治·德沃尔（美）
George Devol
第一台可编程工业机器人的发明者 成立世界上第一家机器人公司Unimation
20世纪70年代，德国就开始了“机器换人”的过程。同时德 国政府通过长期资助和产学研结合，扶植了一批机器人产业和人 才梯队，如KUKA机器人公司。
德国工业机器人
总数位居世界第二位，仅次于日本
随着德国工业迈向以智能生产为代表 的“工业4.0”时代，德国企业对工业 机器人的需求将继续增加。
库卡
品类齐全 领域广泛
人们印象中的机器人
《罗萨姆的万能机器人》剧照
现实的东西
科幻文学作品 玩具商店中的玩具
20世纪50年代 约瑟夫·恩格尔伯格（美）& 乔治·德沃尔（美）设计发明出
世界上第一台工业机器人Unimate
● 意思为“万能自动” ● 是用于压铸的五轴液压驱动机器人 ● 手臂的控制由一台计算机完成 ● 能够记忆完成180个工作步骤
英国简明牛津字典
机器人是“貌似人的自 动机，具有智力的和顺 从于人的但不具人格的 机器”。这一定义并不 完全正确，因为还不存 在与人类相似的机器人 在运行。
美国国家标准 与技术研究院
一种能够进行编程并在 自动控制下执行某些操 作和移动作业任务的机 械装置”。这也是一种 比较广义的工业机器人 定义。
国际标准组织
图中有两台PUMA机器人
世界第一台 SCARA 工业机器人
Selective Compliance Assembly Robot Arm
工业机器人概述课程教学大纲
“工业机器人概述”课程教学大纲英文名称：Introduction to Industrial Robotics课程编号：MACH3451学时：48 （理论学时：16 实验学时：32 课外学时：16）学分：2适用对象：机械、能动类本科生先修课程：高等数学、机械设计、理论力学、自动控制理论（机械控制理论基础）使用教材及参考书：[1] 王孙安，董霞.工业机器人概述.自编教材.[2] 吴振彪，王正家.工业机器人（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2006.[3] 孟庆鑫，王晓东.机器人技术基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.一、课程性质和目的性质：专业课目的：1.培养学生对于工业机器人的基本组成、原理及分类的认识；2.培养学生对工业机器人结构设计以及运动学和动力学分析的能力；3.培养学生对机器人传感器选择应用的能力；4.培养学生对机器人运动控制的方案选择及设计能力；5.培养学生对典型工业机器人系统分析、设计和控制的综合能力。
二、课程内容简介（200字左右）机器人学是当今世界最活跃的研究领域之一，它涉及机械学、电子学、自动控制、计算机科学以及人工智能等多个学科。
工业机器人是一种典型的机电一体化产品，代替人类去完成许多艰巨而又复杂的极限工作任务。
本课程主要介绍工业机器人的基本机械结构设计、运动学与动力学分析，以及其内外部传感器和控制技术等基础理论和技术基础知识，并以实际工程应用为背景，介绍如何对典型工业机器人系统进行设计、建模及控制。
三、教学基本要求1．了解工业机器人的基本概念和工作原理；2．掌握工业机器人结构设计及其运动学和动力学分析基础知识；3.掌握机器人传感器基础及熟悉传感器的选用；4.掌握机器人的一般控制技术，学会对机器人进行有效控制；5.初步学会工程应用背景下工业机器人系统的设计、分析及控制方法。
四、教学内容及安排第一章：绪论1．了解工业机器人的基本概念、组成、特点以及分类；2．了解工业机器人技术的发展与应用。
《工业机器人》第一章 概述
1998年丹麦乐高公司推出机器人 （Mind-storms）套件，让机器人制造变 得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼 装，使机器人开始走入个人世界。
三、 工业机器人的发展过程
工业机器人的发展过程可分为三个阶段：
①
②
③
第一代机器人 ----示教再现机器人 第二代机器人 ----带感觉的机器人 第三代机器人 ----智能机器人
工业机器人的由来
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》
中将外表像人的机器起名为android，它由四部分组成：
1：生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉 、表情、调节运动等）； 2：造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种 盔甲）；
3：人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等
身体的各种形态）；
电力驱动
这种驱动是目前在工业机器人中用的 最多的一种。早期多采用步进电动机(SM) 驱动，后来发展了直流伺服电动机(DC)， 现在交流伺服电动机(AC)驱动也开始广泛 应用。上述驱动单元有的直接驱动机构运 动．有的通过谐波减速器装置来减速，结 构简单紧凑。
液压驱动
液压传动机器人有很大的抓取能力， 抓取力可高达上百公斤力，液压力可达 7MPa，液压传动平稳，动作灵敏，但对密 封性要求高，不宜在高或低温现场工作， 需配备一套液压系统。
与已定义的外部环境交流Leabharlann 与硬件环境的交互
与未定义的外部 环境的交流
与外部设备的通信 工作域中的障碍 自由空间的描述 操作对象物的描述 与生产单元监控计算机所提 供的管理信息系统的通信
从外部环境中感知、
与软件环境的交互
学习、判断和推理， 实现环境预测，产生 新的适应指令，并根 据客观环境规划自己 的行动。
工业机器人概论论文
机器人概论学院：机电工程专业：机械设计制造制造及其自动化学号：***************工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。
大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。
直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。
点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型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。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。
示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。
它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。
一，机器人技术发展进程、现状及发展趋势机器人技术的发展经历:1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词。
工业机器人技术基础第2章 工业机器人的数学基础
根据此定义与微分的基本性质，可得如下关系式：
def d da dA (aA) A a dt dt dt
def d dA dB ( A B) dt dt dt
def d dA dB ( AB) B A dt dt dt
上式中： a为时间函数的标量； A与B 均为时间函数的矩阵，它们满足 矩阵运算的条件。
4 2 0
2 2 1
0 1 3
如果n阶矩阵A=（aij）的元素满足aij= aji（i，j=1，2，，n），则称 A为n阶反对称矩阵。显然，故aii=0（i=1，2，，n）
如：
0 1 2
1 0 3
2 3 0
第二章 工业机器人的数学基础
对于单位矩阵E,容易验证 EmAmn = Amn ， AmnEn = Amn 。 有了矩阵的乘法，就可以定义n阶方阵的幂。设A是n阶方阵，定义 A1 = A，A2 = A1 A1， ，Ak+1 = AkA1 ， 其中k为正整数。这就是说，Ak就是k个A相乘。显然，只有方阵的幂才有 意义。由于矩阵乘法适合结合律，所以方阵的幂满足以下运算规律： AA = A+ ，(A) = A 不过，一般 (AB)k AkBk。
b1 b B 2 bn
第二章 工业机器人的数学基础
工业机器人技术基础
例2 求AB和BA。其中
1 A 1
解：
1 1 ,B 1 1
1 1
1 AB 1 1 BA 1
1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 2` 2 1 1 1 2 2
a1n b1n a2 n b2 n amn bmn
工业机器人及其应用习题
工业机器人及应用习题集第一章：概论一、选择题1、机器人（Robot）一词源于（）。
A、英语 B 、德语C、法语D、捷克语2、提出“机器人三原则”的是（）。
A、物理学家B、哲学家C、科幻小说家D、社会学家3、世界上第一台真正意义上的机器人诞生于（）。
A、1952年，美国 B 、1959年，美国C、1959年，日本D、1952年，德国4、目前，大多数工业机器人使用的是（）机器人技术。
A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代5、根据机器人的应用环境，机器人一般分为（）两类。
A、关节型机器人和并联型机器人B 、工业机器人和服务机器人C、示教再现机器人和智能机器人D、顺序控制和轨迹控制机器人6 根据工业机器人的功能与用途，目前主要有（）几类。
A、加工类 B 、装配类 C 、搬运类 D 、包装类7 以下属于加工类工业机器人的是（）。
A 、焊接机器人B 、装卸机器人C 、涂装机器人D 、包装机器人8 以下属于装配类工业机器人的是（）。
A、焊接机器人 B 、涂装机器人C 、分拣机器人D 、包装机器人9 以下属于服务机器人的是（）。
A、家庭清洗机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D 、场地机器人10 月兔号月球探测器、好奇号火星探测器属于（）的一种。
A、工业机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D、场地机器人11 美国的E-2D“鹰眼”预警机属于（）的一种。
A 、工业机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D、场地机器人12 目前全球工业机器人产销量最大的生产企业是（）。
A、ABBB、YASKAWAC、FANUCD、KUKA13、日本最早的生产工业机器人的企业是（）。
A、KAWASAKIB、YASKAWAC、FANUCD、DAIHEN14.目前，工业机器人年销量最大的国家是（）。
A、美国B、德国C、日本D、中国15.目前工业人机器人使用量最大的行业是（）。
A 、电子电气工业B、汽车制造业C、金属制品及加工D、食品和饮料业二、简答题1、简述第一、二、三代机器人的组成、性能等方面的区别。
《工业机器人技术》课程教学简案
《工业机器人技术》课程教学简案教学内容第五章搬运机器人及操作应用教学目的1. 了解搬运机器人的特点。
2. 掌握搬运机器人的组成、示教。
重点难点1. 了解搬运机器人的特点。
2. 掌握搬运机器人的组成、示教。
教学手段多媒体教学+板书学时分配 4教学过程设计教学步骤及内容：一、搬运机器人的特点搬运机器人具有通用性强、工作稳定的优点，且操作简便、功能丰富，逐渐向第三代智能机器人发展。
图片讲解1）龙门式搬运机器人、2、摆臂式搬运机器人3、作业顺序二、搬运机器人的系统组成搬运机器人是一个完整系统。
以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:1) 操作机2）控制系统3）搬运系统（气体发生装置、真空发生装置和手爪等）4）安全保护装图片讲解教学小结如何准确移动搬运机器人进行搬运作业？教学内容第六章码垛机器人及操作应用教学目的1. 了解码垛机器人的特点。
2. 掌握码垛机器人的组成、示教。
重点难点1. 了解码垛机器人特点。
2. 掌握码垛机器人的组成、示教。
教学手段多媒体教学+板书学时分配 4教学过程设计教学步骤及内容：一、码垛机器人的特点码垛机器人与搬运机器人在本体结构上没有过多区别，通常可认为码垛机人本体较搬运机器人大，在实际生产当中码垛机器人多为四轴且多数带有辅助连杆，连杆主要起到增加力矩和平衡的作用，码垛机器人多不能进行横向纵向移动，安装在物流线末端。
1）关节式码垛机器人2）摆臂式码垛机器人3）龙门式码垛机器人。
二、码垛机器人的系统组成、示教。
码垛机器人是一个完整系统。
以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:1) 操作机2）控制系统3）码垛系统4）安全保护装。
工业机器人概论
任务，如焊接和看门工作
机器人技术的新进展
下将按工业机器人和先进机器人两条技术发 展路线介绍机器人的最新进展情况。
1．工业机器人 （1）机器人操作机 （2）并联机器人 （3）控制系统 （4）传感系统 （5）网络通信功能 （6）可靠性
机器人操作机
网络通信功能
日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机 器人控制器已实现了与Canbus、Profibus总 线及一些网络的联接，使机器人由过去的 独立应用向网络化应用迈进了一大步，也 使机器人由过去的专用设备向标准化设备 发展。
可靠性
由于微电子技术的快速发展和大规模集 成电路的应用，使机器人系统的可靠性 有了很大提高。过去机器人系统的可靠 性MTBF一般为几千小时，而现在已达到 5万小时，几乎可以满足任何场合的需求。
1 背景
发展历程
名称 第一代机器人 （可编程及示教
再现） 第二代机器人 （感知机器人）
第三代机器人 （智能机器人）
特征说明
按事先示教或编程的位置和姿态进行重复作业的 机器人。（实用，主要用于搬运，喷漆，点焊等 ）
带有如视觉触觉等外部传感器，具有不同程度感 知环境并自行修正程序的功能。可完成较为复杂 的作业，如装配，检查等
结合) 。
1 背景
发展历程
第一代：60年代初，美国Unimation公司成功研制第一 台数控机械手，它是具有记忆存储能力的示教再现式 机器人。
第二代：70年代，出现了具有感觉传感器的机器人， 具有一定的自适应能力。
第三代：80年代，具有智能功能的机器人，具有灵活 的思维功能。
到了90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技 术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除 了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业 的先进机器人系统也有了长足的进展。
工业机器人概论
工业机器人的关键技术
2. 感知技术
感知技术是工业机器人实现自主 导航和智能操作的关键。通过传 感器和算法，机器人可以感知周 围环境，获取物体的位置、大小 、形状等信息，从而进行精确的 操作。目前，机器人的感知技术 已经取得了很大的进展，但仍有 许多挑战需要克服
工业机器人的关键技术
3. 人工智能技术
人工智能技术是工业机器人未来 的发展方向。通过人工智能技术 ，机器人可以更好地理解和适应 复杂的工作环境，实现自主学习 和决策，提高工作效率和质量。 目前，人工智能技术在工业机器 人领域的应用还处于初级阶段， 但随着技术的不断发展，其应用 前景非常广阔
工业机器人的关键技术
4. 通信技术
通信技术是实现工业机器人互联互通的关键。通过高速、稳定的通信技术，可以实现机器 人之间的信息交换和协同工作，提高生产效率和质量。目前，5G、物联网等通信技术的发 展为工业机器人的通信提供了更广阔的空间
通过设定机器人的运动
1
轨迹和范围，避免机器 人与周围环境的碰撞
定期维护和检查：对机
器人进行定期的维护和
检查，确保其正常、安 全地运行
4
培训和教育：对操作人 员进行培训和教育，使 其了解机器人的工作原
理和安全操作规程
3
安全监控和报警系统： 通过安全监控和报警系 统，实时监测机器人的 运行状态和环境变化， 及时发现并处理潜在的
按自由度分类：可以分为单自由 度机器人、二自由度机器人、三
自由度机器人等
按控制方式分类：可以分为点位 控制机器人、轨迹控制机器人、 力控制机器人等
工业机器人的组成与工作原理
工业机器人的组成与工作原理
工业机器人通常由机械臂、 控制器、伺服系统、传感器
工业机器人介绍详解课件
工业机器人的应用领域正在不断扩大，除了传统的制造业，还将深入 到医疗、农业、服务业等多个领域。
THANKS
感谢观看
安全巡检
03
工业机器人在安全巡检行业中用于代替人工进行危险环境的巡
检工作，如核电站、石油化工等领域的巡检和维护。
06
总结与展望
工业机器人的发展成果与贡献
生产效率大幅提高
工业机器人的广泛应用使得生产线上的劳动力得到极大解放，生 产效率显著提高。
降低生产成本
通过使用工业机器人，企业可以大幅减少人工成本，同时降低残 次品率，提高产品质量。
工业机器人广泛应用于生产线 上的装配、焊接、喷涂等环节 ，提高生产效率和产品质量。
物料搬运
工业机器人可以承担重物搬运 、零件配装等任务，减轻工人 劳动强度，提高生产效率。
精密加工
工业机器人可以完成高精度、 高强度、高危险性的加工任务 ，提高生产效率和产品质量。
定制化生产
工业机器人可以根据客户需求 进行定制化生产，满足不同客
监视。
语音识别与合成
通过语音识别技术，实现人对机 器人的语音控制和信息输入，同 时通过语音合成技术，实现机器
人对人的语音输出。
自然语言处理
通过自然语言处理技术，实现人 对机器人的文本控制和信息输入 ，同时通过自然语言处理技术，
实现机器人对人的文本输出。
机械结构设计
机构设计
材料选择
根据应用场景和功能需求，设计机器人机 械结构，包括关节设计、传动系统设计、 负载设计等。
表面贴装
工业机器人携带贴片机 ，进行电子设备的表面 贴装工作，如将芯片和 元器件贴装到PCB板上 。
其他行业中的应用案例分析
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1.5 工业机器人的发展和趋势
1.5.1 工业机器人发展概况
1、国外机器人发展阶段 美国在50年代末就发明了第一台机器人。 日本在七十年代开始机器人产业化， 有FANUC、安川、三菱等公司。 法国NAO机器人（人工智能机器人） ABB 机器人公司：种类最多的工业机器
3、意大利柯马SMARTS PAL码垛机器人
SMASMARTS PAL码垛机器人采用 新的控制单元和无线示教，有效载荷 范围为180~260kg，作业半径3.1m。 该机器人采用一流的碳纤维杆，整体 轻量化设计，线速度高，能有效减少 和优化时间节拍。该机器人能满足一 般工业部门客户的高质量要求，如装 载/卸载、多个产品拾取、堆垛和高 速操作等场合。 节拍：是指完成一个产品所需的 平均时间。节拍通常只是用于定义一 个流程中某一具体工序或环节的单位 产出时间。
低端技术水平有待改善。 机器人制造包括整机制造、 控制系统、伺服电动机与驱 动器、减速器等方面，其中 控制系统和减速器的核心技 术仍由国外企业掌握。 产业链条待充实与规 范。与其他高端装备制 造领域的情况不同，机 器人制造主要集中在民 营企业，产能规模小， 研发成果无法得到展现。
1.5.3 几款有未来特色的机器人
初步产业化阶段：2001-2013 广州数控、沈阳新松、奇瑞装备等 -- 工业机器人批量生产阶段 创新研究与人才培养：2014-今后
研发：关键技术---创新-理论-自主产权 - 发展阶段
中国工业机器人发展
美国模式 日本模式
国产工业机器人在精度、速度等 方面不如进口同类产品，特别是 在关键核心技术上还没有取得应 用突破。
5、日本发那科Robot M-3iA装配机器人
Robot M-3iA可采用四轴或六轴 模式，具有独特的平行连接结构，并 且还具备轻巧便携的特点，承重极限 为6kg ，此外，M-3iA在同等级机器 人（1350mm*500mm）中的工作行程最 大。六轴模式下的M-3iA具备一个三 轴手腕用于处理复杂的生产线任务， 该项技术已申请专利。三轴手腕灵活 度极高，能够自如地从各个角度拾取 和插入部件，还能按要求旋拧零件。 四轴模式下，它的工作速度可达 4000°/S。
1、日本安川DA20机器人 DA20是一款在仿造人类上半身的 构造上配备2个6轴驱动臂型“双臂” 机器人。上半身构造本身也具有绕垂 直轴旋转的关节，尺寸与“成年男性 大体相同”，可直接配置在此前人类 进行作业的场所。因为可实现接近人 类两臂的动作及构造，因此可以稳定 地搬运工作，还可从事坚固螺母以及 部件的组装和插入等作业。另外，与 协调控制2个臂型机器人相比，设置 面积更小。单臂负重能力为20kg，双 臂可最大搬运40kg的工作。
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会做饭的机器人大厨
1.4 工业机器人的分类与应用
特种机器人
战场机器人
管道机器人
空间机器人
迎宾机器人
消防机器人
扫地机器人
你替我干嘛？
来自波士顿动力公司的大狗
一不小先忍会儿，回头收拾你！
来自波士顿动力公司的大狗
大狗的视频
来自波士顿动力公司的大狗
工业机器人 计算机辅助设计和制造(CAD/CAM) 工业机器人技术需要的是一种跨学科、跨专业的 综合型人才，尤其是横跨工业机器人技术本身和
PLC等技术的人才。
两个层面的人才：
(1)操作、编程、使用和维护（中职培养目标）
(2)前者+系统集成应用（大专及以上培养目标）
工业机器人的种类
工业机器人按技术水平的分类 第一代机器人
2、日本安川IA20机器人 IA20是一款通过7轴驱动再现人 类肘部动作的臂型机器人。在产业机 器人中，也是全球首次实现7轴驱动， 因此更加接近人类动作。一般来说， 人类手臂具有7-8轴的关节。 此前的 6轴机器人、可再现手臂具有的3个关 节、以及手腕具有的3个关节。而 IA20则进一步增加了肘部具有的1个 关节。这样一来，就可实现通过肘部 折叠式伸出手臂的动作，另外还可以 实施绕开靠近机身障碍物的动作。
ABB机器人
NAO机器人
FANUC机器人
发展路径 模仿人的手臂 模仿人的下肢运动
日本模式
欧洲模式
美国模式
各司其职，分层面完成交 钥匙工程。即机器人制造厂商 以开发新型机器人和批量生产 优质产品为主要目标，并由其 子公司或社会上的工程公司来 设计制造各行业所需要的 机器人成套系统
一揽子交钥匙工程。即机器人 的生产和用户所需要的系统设 计制造，全部由机器人制造商 自己完成
第二代机器人 第二代工业机器人具有环境感知装置，能在一定 程度上适应环境的变化，目前已进入应用阶段。 以焊接机器人为例，机器人焊接的过程一般是通 过示教方式给出机器人的运动曲线，机器人携带 焊枪沿着该曲线进行焊接。这就要求工件的一致 性要好，即工件被焊接位置必须十分准确。否则， 机器人携带焊枪沿所走的曲线和工件的实际焊缝 位置会有偏差。为解决这个问题，第二代工业机 器人（应用于焊接作业时）采用焊缝跟踪技术， 通过传感器感知焊缝的位置，再通过反馈控制， 机器人就能够自动跟踪焊缝，从而对示教的位置 进行修正，即使实际焊缝粗对于原始设定的位置 有变化，机器人仍然可以很好地完成焊接工作。 类似的技术正越来越多地应用于工业机器人。
4、KUKA焊接机器人KR 5 are HW 德国KUKA公司的机器人产品……气体保 护焊接专家KR5 are HW （HoIIow Writst）， 赢得了全球著名的红点奖，并且获得了“Red Dot:优中之优”杰出设计奖。其机械臂和机 械手上有一个50mm宽的通孔，可以保护机械 臂上的整套气体软管的敷设。由此不仅可以 避免气体软管组件受到机械性损伤，而且可 以防止其在机器人改变方向时随意甩动。既 可敷设抗扭转软管组件，也可用于无限转动 的气体软管组件。对用户来说，这不仅意味 着提高了构件的可接近性，保证了对整套软 管的最佳保护，而且使离线编程也得到了简 化。
随着工业机器人数量的增加，我国的制造业也越来越强大，可是需要的相关人 才也越来越紧缺，尤其是工业机器人方面的专业人才。
“按照目前中国机器人安装量的增长速度，人才需求早就处于干渴 状态了”前哈工大机器人研究所所长，教育部长江学者，特聘教授 孙立宁曾说。
1.6.2 工业机器人技术需要的人才
工业机器人技术是一项综合性应用技术，涵盖了自动控制、电子、人工智 能、机械等学科理论，在自动控制领域，有三大技术支柱： 可编程控制器(PLC)
1.4 工业机器人的分类与应用
工业机器人 指在工业生产中使 用的机器人的总称，主 要用于完成工业生产中 的某些作业。 应用：搬运机器人、焊 接机器人、喷涂机器人、 装配机器人、码垛机器 人等。 特种机器人
应 用 领 域
指在除工业机器人之外的、用 于非制造业并服务于人类的各种机 器人总称。 应用：农业机器人、医用机器人、 家务机器人、娱乐机器人、迎宾机 器、排爆机器人、侦察机器人、战 场机器人、扫雷机器人、水下机器 人、管道机器人、消防机器人、空 间机器人、救援机器人等。
这类机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业。示 教可以由操作员手把手地进行，比如操作人员握住机器人上的喷枪，沿喷路 线示范一遍，机器人动作中记住这一连串运动，工作时，自动重复这些运动， 从而完成给定位置的涂装工作。但是，比较普遍的方式是通过示教器示教。 操作人员利用示教器上的开关或按键来控制机器人一步一步地运动，机器人 自动记录，然后重复。目前在工业现场应用的机器人大多属于第一代。
采购与成套设计相结合。本 国国内基本上不生产普通的 工业机器人，企业需要机器 人通常由工程公司进口，再 自行设计、制造配套的 外围设备
2、我国机器人发展阶段 理论初级研究阶段：1975-1985年 研究初步阶段。清华、哈工大、华中 科技大、华南理工、上海交大、沈阳自动 化所等。 机器人试制阶段：1986-1995 研发机构---多种机器人。制造-重视 工业机器人应用。 机器人之父—熊有伦-机器人技术基础1995年出版 应用阶段：1987-2000年 1975-1985，研究的初步阶段。沈阳 自动化、一汽等
1.6 工业机器人的人才培养
1.6.1 中国制造2025与人才培养
自2013年德国提出“工业4·0”以来，各国纷纷提出其相关的新时代工业 发展计划，我国也在2015年提出了“中国制造2025计划”，从此我国工业机 器人发展就进入了一个迅猛发展的时期，呈现出一发不可收拾的势头。
事实上早在2013年起，我国就已经连续三年是全球最大的工业机器人消费市场， 以2015年为例，全球工业机器人销量为24.8万台，中国的工业机器人全年销量累 计6.67万台，也就是说每卖出4台工业机器人，就有一台是在中国！
激光焊缝跟踪机器人
第三代机器人 第三代工业机器人称为智能机器人，具有发 现问题，并且能自主地解决问题的能力，尚 处于实验研究阶段。作为发展目标，这类机 器人具有多种传感器，不仅可以感知自身的 状态，比如所处的位置、自身的故障情况等， 而且能够感知外部环境的状态，比如自动发 现路况、测出协作机器的相对位置、相互作 用的力等。更为重要的是，能够根据获得的 信息，进行逻辑推理、判断决策，在变化的 内部状态与变化的外部环境中，自主决定自 身的行为。这类机器人具有高度的适应性和 自治能力。尽管经过多年来的不懈研究，人 们研制了很多各具特点的试验装置，提出大 量新思想、新方法，但现有工业机器人的自 适应技术还是十分有限的。