工业机器人技术基础课件(最全)ppt课件
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《工业机器人技术》教学课件-第1章工业机器人基本概念
❖ 欧盟：
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
工业机器人应用技术课件ppt(PPT163张)可修改文字
一、机器人控制系统的特点
(3)具有较高的重复定位精度，系统刚性好。除直角坐标机器 人外，机器人关节上的位置检测元件不能安装在末端执行器上，而 应安装在各自的驱动轴上，构成位置半闭环系统。但机器人的重复 定位精度较高，一般为±0.1 mm。此外，由于机器人运行时要求 运动平稳，不受外力干扰，为此系统应具有较好的刚性。
(5-20)
随此着外实 ，际还工要作考情虑的况各作的关不节业同之，间信可惯息以性采力存用、各哥储种氏在不力同等内的的控耦存制合中方作式用，。和重在力执负载行的影任响务，因时此，，系依统中靠还经工常业采用机一些器控人制策的略，动如重力补偿、
前馈、解耦或自适应控制等。
与在自由空间运作动再的控现制相功比能，机，器人可在重受限复空间进运行动的该控制作主业要是。增加此了外对其，作用从端操与外作界接的触角作用度力（来包看括力，矩）要的控制要求，
图5-1 机器人控制系统的分类
二、机器人控制系统的组成
图5-2 机器人控制系统组成框图
二、机器人控制系统的组成
(1)控制计算机。控制计算机是控制系统的调度指挥机 构，一般为微型机，微处理器分为32位、64位等，如奔腾 系列CPU等。
(2)示教编程器。示教机器人的工作轨迹、参数设定和 所有人机交互操作拥有自己独立的CPU及存储单元，与主 计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
因而受限运动的控制一般称为力控制。
四现、场机 总器线人应智用能于求力生控控产制现制方场法，系在统微机具化测有量良控制好设备的之人间实机现双界向面多结，点数尽字量通信降，从低而对形成操了新作型者的网的络集要成求式全。分布因控制系统—— 现位场置总 控线制控部制分系的此统输，出(fieΔl多dqb1u和数s速co度情nt控ro况制l s部y要s分tem的求，输F控出CΔS制q)。2相器加，的其设和作计为机人器员人的不关节仅控要制增完量Δ成q，底用于层控伺制机服器人控的制运动器。
工业机器人技术基础
给变量加1：INC I043
19
4程序控制功能 主要用于跳出运行或转入循环运行 如JUMP跳转到指定
标号或程序;CALL调出指定程序;IF是判断语句 如：JUMP JOB： TEST1 IF IN14=OFF; CALL JOB: TEST1 IF IN24=ON；
5输入输出功能 用来与外部传感器进行信息交互和中断 如DOUT执行外
报警按钮
暂停按钮
启动按钮
主 电 源 开 关
33
2 再现操作盒
34
3 示教编程器
35
光标键
安全开关
在内侧;握住时; 伺服电源接通
插补方式
•键
坐标键
示教锁定 选择键
轴操作键
手动速度键 连锁+试运行
插入键 回车键
36
4 简单的基本操作 究竟怎样才能让机器人工作呢 • 接通电源 • 示教：教机器人工作 • 再现：机器人执行示教的工作 • 切断电源 基本工作过程可以用下图说明：
但离线编程中所需要的能补偿机器人系统误差的 功能 坐标系数据仍难以得到；仿真软件并不能完全 仿真真实的工作环境;还需要到现场进行调试
22
3 1 示教编程
3 1 1 示教编程基础知识
1 机器人的运动方式
机器人的运动方式分为PTP方式和CP方式 ➢ PTP方式为点到点方式即机器人以全速从起始点运动到
终点;而对两点间轨迹不做规定 ➢ CP方式为连续轨迹方式即机器人以设定的速度按特定
示教编程是机器人最基本和最简单的编程方法;目前 ;相当数量的机器人仍采用示教方式编程;机器人示教后 可以立即应用 顾名思义;就是我们通常所说的手把手示 教;由人直接通过示教盒控制机器人的手臂按照我们所要 求的轨迹运动; 其优点是：简单方便；不需要环境模型 ；对实际的机器人进行示教时;可以修正机械结构带来的 误差
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4程序控制功能 主要用于跳出运行或转入循环运行 如JUMP跳转到指定
标号或程序;CALL调出指定程序;IF是判断语句 如：JUMP JOB： TEST1 IF IN14=OFF; CALL JOB: TEST1 IF IN24=ON；
5输入输出功能 用来与外部传感器进行信息交互和中断 如DOUT执行外
报警按钮
暂停按钮
启动按钮
主 电 源 开 关
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2 再现操作盒
34
3 示教编程器
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光标键
安全开关
在内侧;握住时; 伺服电源接通
插补方式
•键
坐标键
示教锁定 选择键
轴操作键
手动速度键 连锁+试运行
插入键 回车键
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4 简单的基本操作 究竟怎样才能让机器人工作呢 • 接通电源 • 示教：教机器人工作 • 再现：机器人执行示教的工作 • 切断电源 基本工作过程可以用下图说明：
但离线编程中所需要的能补偿机器人系统误差的 功能 坐标系数据仍难以得到；仿真软件并不能完全 仿真真实的工作环境;还需要到现场进行调试
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3 1 示教编程
3 1 1 示教编程基础知识
1 机器人的运动方式
机器人的运动方式分为PTP方式和CP方式 ➢ PTP方式为点到点方式即机器人以全速从起始点运动到
终点;而对两点间轨迹不做规定 ➢ CP方式为连续轨迹方式即机器人以设定的速度按特定
示教编程是机器人最基本和最简单的编程方法;目前 ;相当数量的机器人仍采用示教方式编程;机器人示教后 可以立即应用 顾名思义;就是我们通常所说的手把手示 教;由人直接通过示教盒控制机器人的手臂按照我们所要 求的轨迹运动; 其优点是：简单方便；不需要环境模型 ；对实际的机器人进行示教时;可以修正机械结构带来的 误差
工业机器人技术基础工业机器人的组成PPT课件
•
工业机器人的机械结构又称执行机构，也称操作机，通常
由杆件和关节组成。
肘 肩
• 从功能角度，执行机构可分为：
臂
腰
腕
机 座
6
二、机械部分 1.机械结构系统
工业机器人
机械结构 手部 腕部 臂部 腰部 机座
手部：末端执行器，其作用是直接抓取和 放置物件。 腕部：连接手部和臂部的部件，其作用是 调整或改变手部的姿态。
本节主要借鉴论文 《山东海洋渔业资源问题分析及其可持续发展策略》 （傅秀梅 戴桂林 管华诗）和《山东海洋渔业的现代化及其科技发展对策》 （山东海洋经济技术研究会)
4
渔业资源利用过程中面临的问题
山东省海洋渔业发展
渔业生态环境恶化
➢ 由于沿海城市工业和生活污水的排放以及养殖自污染,导致海洋生态环境恶 化和海底植被荒漠化； ➢ 近岸局部水域富营养化,赤潮等海洋灾害频发,严重影响了渔业的发展。 ➢ 养殖量大大超过环境容纳量，种质退化，养殖病害不断。
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四、传感部分 1. 感受系统
• 感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。 • 内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机
构的运动境况，根据需要反馈给控制系统，与设定值进 • 外行部比检测较系后统对检测执机行器机人所构处进环行境、调外整部以保证其动作符合设计要
物求体。状态或机器人与外部物体的关系。
• 臂部：手臂，用以连接 腰部和腕部，用以带动 腕部运动。
• 腰部：立柱，是支撑手 臂的部件，其作用是带 动臂部运动，与臂部运 动结合，把腕部传递到 需到的工作位置。
• 机座（行走机构）：机 7 座是机器人的支持部分，
2
历史上的山东省海洋渔业发展概况
山东省海洋渔业发展
工业机器人培训课件ppt
案例分析
分析生产线自动化改造的必要性和实施过程，以 及改造后带来的效益和影响。
智能仓储系统应用案例分析
案例背景
随着电商和物流行业的快速发展 ，智能仓储系统成为提高仓储效 率和降低物流成本的重要手段。
案例内容
介绍一家企业如何通过引入工业 机器人和智能仓储系统实现仓储 自动化管理，提高仓储效率和降 低物流成本。
物流业
工业机器人也被广泛应用于物流业中，如仓库管理和配送 等领域。它们可以帮助企业提高物流效率和准确性，降低 人力成本。
医疗行业
近年来，工业机器人也逐渐被引入医疗行业中，如手术辅 助、康复训练等领域。它们可以帮助医疗工作者提高工作 效率和准确性，减轻人力负担。
工业机器人的分类与特点
分类
工业机器人可以根据不同的标准进行分类，如按功能、按结 构、按应用领域等。其中，常见的分类方式包括按结构类型 和按应用领域。
维护保养与使用寿命延长
维护保养
定期对工业机器人进行维护保养，如清洁、润滑、检查等，确保机器人的正常运行和使 用寿命。
使用寿命延长
通过合理的使用和保养，可以延长工业机器人的使用寿命，提高生产效率。同时，及时 更换磨损部件也可以延长机器人的使用寿命。
04
工业机器人编程与调试
编程语言选择与语法规则介绍
安全注意事项
了解工业机器人的安全操作规程，如避免碰撞、防止夹手等，确保操作过程中的安全。
常见故障诊断与排除方法
故障诊断
掌握常见的工业机器人故障现象，如无法移动、无法抓取等，能够根据故障现象判断故障原因。
排除方法
针对不同的故障原因，采取相应的排除方法，如更换部件、调整参数等，确保工业机器人的正常运行 。
企业内部管理变革助力产业发展
分析生产线自动化改造的必要性和实施过程，以 及改造后带来的效益和影响。
智能仓储系统应用案例分析
案例背景
随着电商和物流行业的快速发展 ，智能仓储系统成为提高仓储效 率和降低物流成本的重要手段。
案例内容
介绍一家企业如何通过引入工业 机器人和智能仓储系统实现仓储 自动化管理，提高仓储效率和降 低物流成本。
物流业
工业机器人也被广泛应用于物流业中，如仓库管理和配送 等领域。它们可以帮助企业提高物流效率和准确性，降低 人力成本。
医疗行业
近年来，工业机器人也逐渐被引入医疗行业中，如手术辅 助、康复训练等领域。它们可以帮助医疗工作者提高工作 效率和准确性，减轻人力负担。
工业机器人的分类与特点
分类
工业机器人可以根据不同的标准进行分类，如按功能、按结 构、按应用领域等。其中，常见的分类方式包括按结构类型 和按应用领域。
维护保养与使用寿命延长
维护保养
定期对工业机器人进行维护保养，如清洁、润滑、检查等，确保机器人的正常运行和使 用寿命。
使用寿命延长
通过合理的使用和保养，可以延长工业机器人的使用寿命，提高生产效率。同时，及时 更换磨损部件也可以延长机器人的使用寿命。
04
工业机器人编程与调试
编程语言选择与语法规则介绍
安全注意事项
了解工业机器人的安全操作规程，如避免碰撞、防止夹手等，确保操作过程中的安全。
常见故障诊断与排除方法
故障诊断
掌握常见的工业机器人故障现象，如无法移动、无法抓取等，能够根据故障现象判断故障原因。
排除方法
针对不同的故障原因，采取相应的排除方法，如更换部件、调整参数等，确保工业机器人的正常运行 。
企业内部管理变革助力产业发展
工业机器人技术基础(最全)最新精选PPT课件
第一关节 动力学方程
第二关节 动力学方
程
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学——动力学的部署 将经（正向，逆向？）动力学计算出的力矩， 以前馈的方式，加入到伺服的电流控制环路
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学 ——动力学控制器的评价指标 控制性能的好坏主要通过位置跟踪偏差，速度跟踪偏差以及
z
0
z
0
z
0
o
1
? ?
对刚体Q位姿的描述就是对固连于刚体Q`的坐标系O`X`Y`Z`位姿
的描述。
3 机器人运动 学
运动学：机器人运动学的研究对象是机器人各关节位置和机器人 末端位姿之间的关系
机器人运动学包含两个基本问题：
1末.已端知的机位器姿人；各关节的位置，求机器人 2各.已关知节机的器位人置末. 端的位姿，求机器人
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位 置，方便用户调试点位时观察机器人的绝对位置，避 免机器人出现极限位置或奇异位置
关节坐标系
1 机器人工坐业标机器人基础知识
系
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘 的将基座坐标系称为直角坐标系。
机器 人末 端
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴
时间。
25mm
300m m
25mm
5 机器人工性业能机指器人基础知识
标
机器人性能指标 测量工具：Compugauge机器人性能测试系统，价格约80万人民币
（Dynalog ，美国公司，一直从事机器人性能研究）
位姿准确度和位姿重复性； 多方位位姿准确度变动； 距离准确度和距离重复性； 位置稳定时间和位置超调量； 互换性； 轨迹准确度和轨迹重复性； 拐角偏差； 轨迹速度特性； 最小定位时间； 静态柔顺性； 摆动偏差；
第二关节 动力学方
程
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学——动力学的部署 将经（正向，逆向？）动力学计算出的力矩， 以前馈的方式，加入到伺服的电流控制环路
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学 ——动力学控制器的评价指标 控制性能的好坏主要通过位置跟踪偏差，速度跟踪偏差以及
z
0
z
0
z
0
o
1
? ?
对刚体Q位姿的描述就是对固连于刚体Q`的坐标系O`X`Y`Z`位姿
的描述。
3 机器人运动 学
运动学：机器人运动学的研究对象是机器人各关节位置和机器人 末端位姿之间的关系
机器人运动学包含两个基本问题：
1末.已端知的机位器姿人；各关节的位置，求机器人 2各.已关知节机的器位人置末. 端的位姿，求机器人
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位 置，方便用户调试点位时观察机器人的绝对位置，避 免机器人出现极限位置或奇异位置
关节坐标系
1 机器人工坐业标机器人基础知识
系
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘 的将基座坐标系称为直角坐标系。
机器 人末 端
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴
时间。
25mm
300m m
25mm
5 机器人工性业能机指器人基础知识
标
机器人性能指标 测量工具：Compugauge机器人性能测试系统，价格约80万人民币
（Dynalog ，美国公司，一直从事机器人性能研究）
位姿准确度和位姿重复性； 多方位位姿准确度变动； 距离准确度和距离重复性； 位置稳定时间和位置超调量； 互换性； 轨迹准确度和轨迹重复性； 拐角偏差； 轨迹速度特性； 最小定位时间； 静态柔顺性； 摆动偏差；
(完整版)工业机器人技术基础课件(最全)
p
py
b
1pz
c w
2 机器人位姿 变换
坐标轴方向的描述：
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标 来描述x、y、z轴的方向，则
X 1 0 0 0T Y 0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
1.已知机器人各关节的位置，求机器人 末端的位姿； 2.已知机器人末端的位姿，求机器人 各关节的位置.
3学机器人工运业动机器人基础知识
为什么要研究运动学：机器人的运动无非有两种：PTP(点到点) 及CP(连续运动)
3学机器人工运业动机器人基础知识
运动学的实用方式：
位置反 馈
3 机器人运动
学
D-H参数：
关节 坐标
系
两个关节轴线沿公垂线的距离an，称为连杆长度；另一个是 垂直于an的平面内两个轴线的夹角αn，称为连杆扭角，这两 个参数为连杆的尺寸参数；是沿关节n轴线两个公垂线的距离，
刚体的姿态可由动坐标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 方向矢量，每个单位方向矢量在固定坐标系上的 分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐 标形式的(4×1)列阵分别表示为：
2 机器人位姿 变换
刚体的位姿可用下面(4×4)矩
阵来描述：
nx ox ax xo
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即 已经到达工作范围边界。
c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
右图就处于a）的奇异状态，直角下示 教会报警。
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工业机器人技术-工业机器人机械结构ppt课件
上臂
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
《工业机器人基础》课件
驱动系统
总结词
驱动系统是工业机器人的动力来源， 负责提供机械动作所需的力矩和速度 。
详细描述
驱动系统通常由电机、减速器和传动 装置组成，能够根据控制系统的指令 快速准确地驱动机器人完成各种动作 。
03
CATALOGUE
工业机器人编程与控制
编程语言与工具
01
编程语言选择
02
介绍工业机器人编程中常用的编程语言，如C、Python等，以及选择 编程语言时应考虑的因素，如易用性、功能性和性能等。
《工业机器人基础 》ppt课件
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人基本结构 • 工业机器人编程与控制 • 工业机器人应用案例 • 工业机器人发展趋势与挑战
01
CATALOGUE
工业机器人概述
定义与分类
定义
工业机器人是一种可编程、多用途、 能在三维空间完成规定作业或移动作 业的工业装置，能够通过连续轨迹控 制或末端执行器来执行作业。
工业机器人在焊接中的应用包括点焊、弧焊等多种焊接方式。通过高精度的定位和稳定的焊接技术， 工业机器人能够实现高质量的焊接效果，提高焊接效率，减少焊接缺陷，降低生产成本。
搬运应用
总结词
搬运应用是工业机器人常见的应用场景之一，主要用于自动化物料搬运，提高生产效率 和降低劳动强度。
详细描述
工业机器人在搬运中的应用包括将物料从一个地方移动到另一个地方，如上下料、装卸 等。通过高精度的定位和稳定的搬运技术，工业机器人能够快速、准确地完成搬运任务
，提高生产效率，降低劳动强度和生产成本。
检测应用
总结词
检测应用是工业机器人重要的应用领域 之一，主要用于自动化检测生产线，提 高检测效率和准确性。
工业机器人技术基础ppt-课件
再现操作盒 控制柜
示教编程器
16
（3） 焊接系统
焊接系统是焊接机器 人完成作业的核心装备，主 要由焊枪、焊接控制器及水 、电、气等辅助部分组成。 焊接控制器是由微处理器及 部分外围接口芯片组成的控 制系统，它可根据预定的焊 接监控程序，完成焊接参数 输入、焊接程序控制及焊接 系统故障自诊断，并实现与 本地计算机及手控盒的通讯 联系。
12
1.3 弧焊机器人系统的构成
1.机器人操作机 日本安川（YASKAWA）公司：MOTOMAN-UP20型 2.机器人控制器 YASNAC XRC UP20型 3.焊接电源 MOTOWELD-S350型弧焊电源 4.辅助系统 送丝机构、焊丝、焊接保护气体等
13
14
（1）机器人操作机
机器人操作机是焊接机器人 系统的执行机构，它由驱动器、传动 机构、机器人臂、关节以及内部传感 器（编码器）等组成。它的任务是精 确的保证末端操作器所要求的位置、 姿态和实现其运动。由于具有六个旋 转关节的铰接开链式机器人操作机从 运动学上已被证明能以最小的结构尺 寸为代价获取最大的工作空间，并且 能以较高的位置精度和最优路径到达 指定位置，因此这种类型的机器人操 作机在焊接领域得到广泛的应用。
成具有大批量、高质量要求的工作，如自动化
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。此外，机器人也可用于软质
材料的切削加工，如陶泥，泡沫，石蜡 ，有机
玻璃等。
3
1、Motoman机器人简介
• 焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度 、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对自 动化对于其工艺的自动化、机械化的要求极为 迫切，实现机器人焊接代替人工操作成为焊接 工作者追求的目标。
工业机器人基础 ppt课件
ppt课件
18
运动控制模块
③操作机
①示教器 S6 串
S0 口 S5
S6
通 信
S1
模
S3
S4
块
主控制模块
驱动模 块 示教器的数据流关系
ppt课件
19
2.2 工业机器人的主要技术参数
机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等 情况，是设计、应用机器人必须考虑的问题。
机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、 工 作载荷等。
4
2.2.3 承载能力
承载能力是指机器人在工作范围内 的任何位姿上所能承受的最大重量，通 常可以用质量、力矩或惯性矩来表示。
• 承载能力不仅取决于负载的质量，而 且与机器人运行的速度和加速度的大 小和方向有关。
• 一般低速运行时，承载能力强。为安 全考虑，将承载能力这个指标确定为 高速运行时的承载能力。通常，承载 能力不仅指负载质量，还包括机器人 末端操作器的质量。
ppt课件
36
5. 用户坐标系 用户坐标系是用户根据工作的需要，自行定义的坐标系，用户可根据需要
定义多个坐 标系，如图 4-19所示。用户自定义可以方便的量测工作区间中各 点的位置并加以任务安 排，且更符合人的直观。在用户坐标系下，机器人末
端轨迹沿用户自己定义的坐标轴方 向运动，其运动方式见表 4-5。
图4-19 用户坐标系及各轴的运动
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主运动轴 腕运动轴
表4-5 用户坐标系下机器人的运动方式
轴
运动方式
六轴联动
沿 用户定义的X 轴方向运动 沿用户定义的Y 轴方向运动
沿用户定义的Z 轴方向运动
末端点位置不变， 机器人分别绕 X 、Y、Z 轴转动
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右图就处于a）的奇异状态，直角下示教会报警。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
px a
p
py
b
1pz
c w
— 12 —
2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
作用：
方便示教；
py
pz
Never Stop Improving
— 11 —
2 机器人位姿变换
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
齐次坐标： 如用四个数组成(4×1)列阵
px
p
py
p 1
z
表示三维空间直角坐标系{A}中点p，则列阵[px py pz 1]T称为三维空间点p的齐次坐标。
工具坐标系:
在未加工具参数时，工具坐标系在机器人末端的法兰盘上，但 方向与基座坐标系不同。如右上图所示。
安装工具后，需加入工具参数，可以看作在机器人末端连杆的 延长，此时工具坐标系为表示新的工况需向末端延长，形成新的坐 标系。如右下图所示。
在示教时，也可以沿着工具坐标系的X、Y、Z轴平行的方向平 移，也可以末端不动绕工具坐标系的X、Y、Z轴转动。
三点法
Never Stop Improving
五点法
— 10 —
工具坐标系
2 机器人位姿变换
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
机器人点的位置描述： 在选定的直角坐标系{A},空间任一点P的位置可用3×1的位置矢量AP表示
点的位置描述
px
A
0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
(4×1)列阵[a b c o]T中第四个元素为零，且a2+b2+c2=1，则表示某轴(某矢量)的方向； (4x1)列阵[a b c w]T中第四个元素不为零，则表示空间某点的位置。
Never Stop Improving
— 3—
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
关节坐标系主要描述各关节相对于标定零点的绝对位置，旋转轴常 用°表示，线性轴的常用mm描述。
作用：
单轴点动：单轴示教机器人，常用于调试时验证关节的旋转方向、 软限位；
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
机器人 末端
Never Stop Improving
右手定则
— 5—
直角坐标系
1 机器人工坐业标系机器人基础知识
（2）直角坐标系 由于轨迹为空间插补，所以会遇到指定的位置和姿态不
能到达，即奇异现象。 常见的奇异有：
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即已经到达工作范 围边界。 c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
工业机器人技术基础（2）
Never Stop Improving
— 1—
汇川技术
2016年12月
目录
1 机器人坐标系 2 机器人位姿变换 3 机器人运动学 4 机器人动力学 5 机器人性能指标
Never Stop Improving
— 4—
关节坐标系
1 机器人工坐业标系机器人基础知识
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘的将基座坐标系 称为直角坐标系。
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴为回零后的正前方 ，Y轴由右手定则确定。原点随着df参数的大小上下变动。
直角坐标系下，用户可控制机器人末端沿坐标系任一方 向移动或旋转，常用于现场点位示教。
无工具参数
Never Stop Improving
— 9—
工具坐标系
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
工具坐标系: 建立工具坐标系方法：
直接输入法 三点法（工具末端对一固定点示教三个不同姿态的点） 五点法（工具末端对一固定点示教五个不同姿态的点）
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
解除机器人奇异位置，当机器人出现奇异报警时，只能在关节坐标 系下通过单轴点动解除奇异报警；
轴正负极限报警：只能在关节坐标系下通过单轴点动解除正负超限 报警；
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位置，方便用户调试 点位时观察机器人的绝对位置，避免机器人出现极限位置或奇异位置
Never Stop Improving
y
基于用户坐标系的点位，方便生产线复制，减少调试工 作量；
离线仿真软件提取的基于定义坐标系轨迹控制点，可直 接用于实际程序中，只需定义匹配的用户坐标系
y
xz y
x z
x
Never Stop Improving
— 8—
1 机器人工坐标业系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
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直角坐标系
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两者关系？？？
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1 机器人坐标系
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在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
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px a
p
py
b
1pz
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2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
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i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
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用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
作用：
方便示教；
py
pz
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齐次坐标： 如用四个数组成(4×1)列阵
px
p
py
p 1
z
表示三维空间直角坐标系{A}中点p，则列阵[px py pz 1]T称为三维空间点p的齐次坐标。
工具坐标系:
在未加工具参数时，工具坐标系在机器人末端的法兰盘上，但 方向与基座坐标系不同。如右上图所示。
安装工具后，需加入工具参数，可以看作在机器人末端连杆的 延长，此时工具坐标系为表示新的工况需向末端延长，形成新的坐 标系。如右下图所示。
在示教时，也可以沿着工具坐标系的X、Y、Z轴平行的方向平 移，也可以末端不动绕工具坐标系的X、Y、Z轴转动。
三点法
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五点法
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工具坐标系
2 机器人位姿变换
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机器人点的位置描述： 在选定的直角坐标系{A},空间任一点P的位置可用3×1的位置矢量AP表示
点的位置描述
px
A
0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
(4×1)列阵[a b c o]T中第四个元素为零，且a2+b2+c2=1，则表示某轴(某矢量)的方向； (4x1)列阵[a b c w]T中第四个元素不为零，则表示空间某点的位置。
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关节坐标系主要描述各关节相对于标定零点的绝对位置，旋转轴常 用°表示，线性轴的常用mm描述。
作用：
单轴点动：单轴示教机器人，常用于调试时验证关节的旋转方向、 软限位；
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机器人 末端
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右手定则
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（2）直角坐标系 由于轨迹为空间插补，所以会遇到指定的位置和姿态不
能到达，即奇异现象。 常见的奇异有：
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即已经到达工作范 围边界。 c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
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关节坐标系
1 机器人工坐业标系机器人基础知识
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘的将基座坐标系 称为直角坐标系。
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴为回零后的正前方 ，Y轴由右手定则确定。原点随着df参数的大小上下变动。
直角坐标系下，用户可控制机器人末端沿坐标系任一方 向移动或旋转，常用于现场点位示教。
无工具参数
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工具坐标系
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
工具坐标系: 建立工具坐标系方法：
直接输入法 三点法（工具末端对一固定点示教三个不同姿态的点） 五点法（工具末端对一固定点示教五个不同姿态的点）
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解除机器人奇异位置，当机器人出现奇异报警时，只能在关节坐标 系下通过单轴点动解除奇异报警；
轴正负极限报警：只能在关节坐标系下通过单轴点动解除正负超限 报警；
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位置，方便用户调试 点位时观察机器人的绝对位置，避免机器人出现极限位置或奇异位置
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y
基于用户坐标系的点位，方便生产线复制，减少调试工 作量；
离线仿真软件提取的基于定义坐标系轨迹控制点，可直 接用于实际程序中，只需定义匹配的用户坐标系
y
xz y
x z
x
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