第1章 工业机器人概论PPT课件
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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
4
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
总结词
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ppt
分类
根据应用领域和功能，工业机器 人可分为关节式、多关节式、平 面式和并联式等多种类型。
发展历程与趋势
发展历程
工业机器人经历了从简单机械手到复 杂智能机器人的发展过程，技术不断 进步。
发展趋势
随着人工智能、物联网等技术的不断 发展，工业机器人将更加智能化、自 主化和互联化。
应用领域与优势
应用领域
安全防护与法律法规问题探讨
安全防护技术
加强工业机器人的安全防护技术，防止意外事故的发生，保障操 作人员和设备的安全。
法律法规制定
完善相关法律法规，明确工业机器人的生产、使用、管理等各方面 的规定和要求，保障行业的健康发展。
政策监管
加强对工业机器人行业的监管力度，确保企业合规生产、使用和管 理工业机器人，防止不法行为的发生。
运动学
运动学是研究物体运动规律的学科。在工业机器人中，运动 学主要研究机器人末端执行器的位置和姿态随时间的变化规 律。
控制系统与算法
控制系统
工业机器人的控制系统负责接收来自外部的输入信号，并根据预设的算法和程序 ，控制机器人的运动。控制系统通常包括硬件和软件两部分。
算法
算法是控制机器人运动的核心。常用的算法包括路径规划、轨迹生成、碰撞检测 等。这些算法能够确保机器人在执行任务时具有高效、准确和稳定的特点。
2023-12-22工业机 Nhomakorabea人汇报人：可编辑
目 录
• 工业机器人概述 • 工业机器人技术原理 • 工业机器人应用案例 • 工业机器人技术挑战与解决方案 • 未来发展趋势预测与展望
01
工业机器人概述
定义与分类
定义
工业机器人是一种自动化设备， 能够在工业环境中执行各种任务 ，如搬运、装配、焊接等。
根据应用领域和功能，工业机器 人可分为关节式、多关节式、平 面式和并联式等多种类型。
发展历程与趋势
发展历程
工业机器人经历了从简单机械手到复 杂智能机器人的发展过程，技术不断 进步。
发展趋势
随着人工智能、物联网等技术的不断 发展，工业机器人将更加智能化、自 主化和互联化。
应用领域与优势
应用领域
安全防护与法律法规问题探讨
安全防护技术
加强工业机器人的安全防护技术，防止意外事故的发生，保障操 作人员和设备的安全。
法律法规制定
完善相关法律法规，明确工业机器人的生产、使用、管理等各方面 的规定和要求，保障行业的健康发展。
政策监管
加强对工业机器人行业的监管力度，确保企业合规生产、使用和管 理工业机器人，防止不法行为的发生。
运动学
运动学是研究物体运动规律的学科。在工业机器人中，运动 学主要研究机器人末端执行器的位置和姿态随时间的变化规 律。
控制系统与算法
控制系统
工业机器人的控制系统负责接收来自外部的输入信号，并根据预设的算法和程序 ，控制机器人的运动。控制系统通常包括硬件和软件两部分。
算法
算法是控制机器人运动的核心。常用的算法包括路径规划、轨迹生成、碰撞检测 等。这些算法能够确保机器人在执行任务时具有高效、准确和稳定的特点。
2023-12-22工业机 Nhomakorabea人汇报人：可编辑
目 录
• 工业机器人概述 • 工业机器人技术原理 • 工业机器人应用案例 • 工业机器人技术挑战与解决方案 • 未来发展趋势预测与展望
01
工业机器人概述
定义与分类
定义
工业机器人是一种自动化设备， 能够在工业环境中执行各种任务 ，如搬运、装配、焊接等。
工业机器人课件
装配机器人
装配机器人能够自动完成汽车零部件的装配工作，提高了生产效率和装配精度，降低了人为因素带来的误差。
检测机器人
检测机器人能够自动检测汽车零部件的质量和尺寸，提高了检测效率和准确性，降低了不良品率。
电子电器行业应用案例
SMT贴片机器人
SMT贴片机器人能够自动完 成电子元件的贴装工作，提 高了生产效率和贴装精度，
量检测。
定位与导航
03
视觉传感器辅助机器人在复杂环境中进行精确定位和导航，提
高工作效率。
THANKS.
03
注意事项
严禁随意更改机器人的程序、参数等设置，以免造成机器人失控或损坏
；在操作过程中，如发现机器人出现异常情况，应立即停机检查并报告
相关人员处理。
日常检查与保养项目清单
外观检查 清洁保养 润滑维护 电池更换
定期检查机器人的外观是否完好，有无碰撞、划痕等情况，及 时进行处理。
定期对机器人进行清洁保养，包括清洁表面灰尘、油污等污渍 ，检查散热风扇、过滤网等部件是否堵塞，及时清理更换。
工业机器人安全使
05
用与维护保养知识
安全操作规程及注意事项
01
安全操作规程
在操作工业机器人之前，必须熟悉机器人的安全操作规程，包括开机、
关机、急停等操作方法，以及禁止在机器人运行时进行干预等行为。
02
防护措施
操作工业机器人时，必须佩戴防护眼镜、手套等个人防护装备，同时确
保机器人工作区域内无人员或物品，防止发生碰撞等事故。
触觉传感器
模拟人类触觉，检测物体的硬度、纹理等信 息，提高机器人对环境的感知能力。
力觉传感器
检测机器人与物体接触时的力度，实现精确 控制抓取和放置过程。
装配机器人能够自动完成汽车零部件的装配工作，提高了生产效率和装配精度，降低了人为因素带来的误差。
检测机器人
检测机器人能够自动检测汽车零部件的质量和尺寸，提高了检测效率和准确性，降低了不良品率。
电子电器行业应用案例
SMT贴片机器人
SMT贴片机器人能够自动完 成电子元件的贴装工作，提 高了生产效率和贴装精度，
量检测。
定位与导航
03
视觉传感器辅助机器人在复杂环境中进行精确定位和导航，提
高工作效率。
THANKS.
03
注意事项
严禁随意更改机器人的程序、参数等设置，以免造成机器人失控或损坏
；在操作过程中，如发现机器人出现异常情况，应立即停机检查并报告
相关人员处理。
日常检查与保养项目清单
外观检查 清洁保养 润滑维护 电池更换
定期检查机器人的外观是否完好，有无碰撞、划痕等情况，及 时进行处理。
定期对机器人进行清洁保养，包括清洁表面灰尘、油污等污渍 ，检查散热风扇、过滤网等部件是否堵塞，及时清理更换。
工业机器人安全使
05
用与维护保养知识
安全操作规程及注意事项
01
安全操作规程
在操作工业机器人之前，必须熟悉机器人的安全操作规程，包括开机、
关机、急停等操作方法，以及禁止在机器人运行时进行干预等行为。
02
防护措施
操作工业机器人时，必须佩戴防护眼镜、手套等个人防护装备，同时确
保机器人工作区域内无人员或物品，防止发生碰撞等事故。
触觉传感器
模拟人类触觉，检测物体的硬度、纹理等信 息，提高机器人对环境的感知能力。
力觉传感器
检测机器人与物体接触时的力度，实现精确 控制抓取和放置过程。
《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ppt
人机协同
未来工业机器人将更加注重人机协同，机器人将 与人类工人一起协同工作，提高生产效率和安全 性。
应用拓展
随着工业机器人应用的不断拓展，未来工业机器 人将进入更多的领域，包括医疗、航空、农业等 。
云化升级
未来工业机器人将通过云平台进行远程监控、诊 断和维护，提高机器人的可靠性和可维护性。同 时，云平台还可以提供大数据分析和智能增值服 务。
02
工业机器人的组成和工作原理
工业机器人的组成
机械手
工业机器人的手部，可以抓取物品 并按照规定的轨迹进行操作。
控制器
控制机器人的大脑，接收指令并控 制机器人的运动。
驱动器
驱动机械手和控制器之间的传输装 置。
传感器
检测机器人工作过程中的位置、速 度、温度等参数。
工业机器人工作原理
基于计算机技术和控制理论，将机械手和驱动器连接 起来。
高效：工业机器人可以连续工作 ，不受人类疲劳和情绪的影响。
灵活：工业机器人的编程和操作 简单，可适应不同的工作环境和 任务。
工业机器人在工业生产中的应用
1 2
Hale Waihona Puke 自动化生产线工业机器人可以用于自动化生产线上的搬运、 装配、加工等环节，提高生产效率和质量。
物流仓储
工业机器人可以实现货物的自动化进出库、拣 选、搬运等操作，提高物流效率。
工业机器人在电子制造领域的应用
总结词
高精度要求、生产线自动化、提高良品率
详细描述
在电子制造领域，工业机器人的应用也非常广泛。这些机器人主要负责组装和测 试工作，由于电子产品的精度要求非常高，机器人的精确操作可以大幅度提高产 品良品率，降低废品率。
工业机器人在塑料制造领域的应用
未来工业机器人将更加注重人机协同，机器人将 与人类工人一起协同工作，提高生产效率和安全 性。
应用拓展
随着工业机器人应用的不断拓展，未来工业机器 人将进入更多的领域，包括医疗、航空、农业等 。
云化升级
未来工业机器人将通过云平台进行远程监控、诊 断和维护，提高机器人的可靠性和可维护性。同 时，云平台还可以提供大数据分析和智能增值服 务。
02
工业机器人的组成和工作原理
工业机器人的组成
机械手
工业机器人的手部，可以抓取物品 并按照规定的轨迹进行操作。
控制器
控制机器人的大脑，接收指令并控 制机器人的运动。
驱动器
驱动机械手和控制器之间的传输装 置。
传感器
检测机器人工作过程中的位置、速 度、温度等参数。
工业机器人工作原理
基于计算机技术和控制理论，将机械手和驱动器连接 起来。
高效：工业机器人可以连续工作 ，不受人类疲劳和情绪的影响。
灵活：工业机器人的编程和操作 简单，可适应不同的工作环境和 任务。
工业机器人在工业生产中的应用
1 2
Hale Waihona Puke 自动化生产线工业机器人可以用于自动化生产线上的搬运、 装配、加工等环节，提高生产效率和质量。
物流仓储
工业机器人可以实现货物的自动化进出库、拣 选、搬运等操作，提高物流效率。
工业机器人在电子制造领域的应用
总结词
高精度要求、生产线自动化、提高良品率
详细描述
在电子制造领域，工业机器人的应用也非常广泛。这些机器人主要负责组装和测 试工作，由于电子产品的精度要求非常高，机器人的精确操作可以大幅度提高产 品良品率，降低废品率。
工业机器人在塑料制造领域的应用
工业机器人操作与编程 课件—工业机器人概述 1-1工业机器人概述
12/25
无论是轻金属、彩色金属、贵金属、特殊金属，还是钢—金属工业离不开铸造厂和钢/金属加工。而且如果没有自动化和多班
1.作业，就无法确保生产的经济效益和竞争力并减轻员工繁重的工作。 行业应用 工业机器人在冶金行业的主要工作范围包括钻孔、铣削或切割以及折弯和冲压等加工过程。此外它还可以缩短焊接、安装、 2装卸料过程的工作周期并提高生产率。
精准的工业机器人被应用于这个领域。
烟草行业
工业机器人在烟草行业的应用我国烟草行业多年来不断加强技术改造，促进 技术进步，重点卷烟企业的生产设备已达到国际90年代初期水平。 但是，先进的生产设备必须配备与之相应的管理方法和后勤保障系统，才能 真正发挥设备的高效益，如卷烟原、辅料的配送，就需要先进的自动化物流 系统来完成，传统的人工管理，人工搬运极易出错，又不准时，已不能适应 生产发展的需要。精准的工业机器人被应用于这个领域。
满足了电子组装加工设备日益精细化的需求，而自动化加工更是大大提升生产效益。
电子电气行业
电子类的IC、贴片元器件，工业机器人在这些领域的应用均较普遍。 在手机生产领域，视觉机器人，例如分拣装箱、撕膜系统、激光塑料焊接、 高速四轴码垛机器人等适用于触摸屏检测、擦洗、贴膜等一系列流程的自动 化系统的应用。 专区内机器人均由国内生产商根据电子生产行业需求所特制，小型化、简单 化的特性实现了电子组装高精度、高效的生产，满足了电子组装加工设备日 益精细化的需求，而自动化加工更是大大提升生产效益。
9/25
目前人们已经开发出的食品工业机器人有包装罐头机器人，自动午餐机器人和切割牛肉机器人等。
1.切割牛肉的机器人将要加工的牛的肢体与数据库中存储的以前的牛的肢体的切割信息进行比较来加工每一头牛，这样就可以 行业应用 顺着每刀切割所定的初始路线方向来确定刀的起点和终点，然后用机器人驱动刀切入牛的身体里面。传感器系统监视切割时 2所用力量的大小，来确定刀是否是在切割骨头，同时把信息反馈给机器人控制系统，以控制刀片只顺着骨头的轮廓移动，从
无论是轻金属、彩色金属、贵金属、特殊金属，还是钢—金属工业离不开铸造厂和钢/金属加工。而且如果没有自动化和多班
1.作业，就无法确保生产的经济效益和竞争力并减轻员工繁重的工作。 行业应用 工业机器人在冶金行业的主要工作范围包括钻孔、铣削或切割以及折弯和冲压等加工过程。此外它还可以缩短焊接、安装、 2装卸料过程的工作周期并提高生产率。
精准的工业机器人被应用于这个领域。
烟草行业
工业机器人在烟草行业的应用我国烟草行业多年来不断加强技术改造，促进 技术进步，重点卷烟企业的生产设备已达到国际90年代初期水平。 但是，先进的生产设备必须配备与之相应的管理方法和后勤保障系统，才能 真正发挥设备的高效益，如卷烟原、辅料的配送，就需要先进的自动化物流 系统来完成，传统的人工管理，人工搬运极易出错，又不准时，已不能适应 生产发展的需要。精准的工业机器人被应用于这个领域。
满足了电子组装加工设备日益精细化的需求，而自动化加工更是大大提升生产效益。
电子电气行业
电子类的IC、贴片元器件，工业机器人在这些领域的应用均较普遍。 在手机生产领域，视觉机器人，例如分拣装箱、撕膜系统、激光塑料焊接、 高速四轴码垛机器人等适用于触摸屏检测、擦洗、贴膜等一系列流程的自动 化系统的应用。 专区内机器人均由国内生产商根据电子生产行业需求所特制，小型化、简单 化的特性实现了电子组装高精度、高效的生产，满足了电子组装加工设备日 益精细化的需求，而自动化加工更是大大提升生产效益。
9/25
目前人们已经开发出的食品工业机器人有包装罐头机器人，自动午餐机器人和切割牛肉机器人等。
1.切割牛肉的机器人将要加工的牛的肢体与数据库中存储的以前的牛的肢体的切割信息进行比较来加工每一头牛，这样就可以 行业应用 顺着每刀切割所定的初始路线方向来确定刀的起点和终点，然后用机器人驱动刀切入牛的身体里面。传感器系统监视切割时 2所用力量的大小，来确定刀是否是在切割骨头，同时把信息反馈给机器人控制系统，以控制刀片只顺着骨头的轮廓移动，从
工业机器人概述ppt课件
22
③内撑式机械夹持器
内撑式机械夹持器采用四连 杆机构传递撑紧力，如图8-13 所示。
其撑紧方向与上述两种方式 的外夹式相反。钳爪3从工件内 孔撑紧工件，为使撑紧后能准 确地用内孔定位，多采用三个 钳爪(图中只画了两个)。
图8-13 内撑连杆杠杆式夹持器 1-驱动器 2-杆 3-钳爪
直角坐标型工业机器人 圆柱坐标型工业机器人 球坐标型工业机器人 多关节型工业机器人 平面关节型工业机器人
8
1）按操作机构坐标形式分类
①直角坐标型工业机器人
运动部分由三个相互垂直的直 线 移 动 组 成 如 图 8-3 所 示 ， 其 工 作空间图形为长方体。各个轴向 的移动距离，可在各个坐标轴上 直接读出，直观性强；易于位置 和姿态的编程计算，定位精度最 高，控制无耦合，结构简单。
图8-l 工业机器人
2
综合上述定义 ，工业机器人有以下三个重要特性： 1) 是一种机械装置，可搬运材料、零件、工具或完成多
种操作和动作功能，即具是有通用性。 2) 可以再编程并具有多样程序流程，这为人-机联系提供
了可能，也使具有独立的柔软性。 3) 有一个自动控别系统，可以在无人的参与下，自动完
成操作作业和动作。
确定一个工业机器人操作机位置时所 需要的独立运动参数的数目称为工业机器 人的运动自由度。
自由度数取决于作业目标所要求的动 作。对于进行二维平面作业需三个自由度； 若要具有随意的位姿，则至少需要六个自 由度；而对于回避障碍作业的工业机器人 则需要有比六个自由度更多的冗余自由度。
工业机器人操作机常采用回转副或移
图8-7 平面关节型工业机器人
13
2)按控制方式分类 ① 点位控制工业机器人
采用点到点的控制方式，它只在目标点处准确控制工 业机器人手部的位姿，完成预定的操作要求，而不对点与 点之间的运动过程进行严格的控制。
③内撑式机械夹持器
内撑式机械夹持器采用四连 杆机构传递撑紧力，如图8-13 所示。
其撑紧方向与上述两种方式 的外夹式相反。钳爪3从工件内 孔撑紧工件，为使撑紧后能准 确地用内孔定位，多采用三个 钳爪(图中只画了两个)。
图8-13 内撑连杆杠杆式夹持器 1-驱动器 2-杆 3-钳爪
直角坐标型工业机器人 圆柱坐标型工业机器人 球坐标型工业机器人 多关节型工业机器人 平面关节型工业机器人
8
1）按操作机构坐标形式分类
①直角坐标型工业机器人
运动部分由三个相互垂直的直 线 移 动 组 成 如 图 8-3 所 示 ， 其 工 作空间图形为长方体。各个轴向 的移动距离，可在各个坐标轴上 直接读出，直观性强；易于位置 和姿态的编程计算，定位精度最 高，控制无耦合，结构简单。
图8-l 工业机器人
2
综合上述定义 ，工业机器人有以下三个重要特性： 1) 是一种机械装置，可搬运材料、零件、工具或完成多
种操作和动作功能，即具是有通用性。 2) 可以再编程并具有多样程序流程，这为人-机联系提供
了可能，也使具有独立的柔软性。 3) 有一个自动控别系统，可以在无人的参与下，自动完
成操作作业和动作。
确定一个工业机器人操作机位置时所 需要的独立运动参数的数目称为工业机器 人的运动自由度。
自由度数取决于作业目标所要求的动 作。对于进行二维平面作业需三个自由度； 若要具有随意的位姿，则至少需要六个自 由度；而对于回避障碍作业的工业机器人 则需要有比六个自由度更多的冗余自由度。
工业机器人操作机常采用回转副或移
图8-7 平面关节型工业机器人
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2)按控制方式分类 ① 点位控制工业机器人
采用点到点的控制方式，它只在目标点处准确控制工 业机器人手部的位姿，完成预定的操作要求，而不对点与 点之间的运动过程进行严格的控制。
《工业机器人》课件
04
工业机器人在生产中的应用案例
汽车制造行业的应用案例
自动化生产线
工业机器人在汽车制造中广泛应用于装配、焊接、喷涂等环节， 提高了生产效率，降低了人工成本。
零部件加工
工业机器人对汽车零部件进行高效、精准的加工，确保产品质量和 一致性。
物流配送
工业机器人负责汽车生产线上各类物料的搬运和配送，实现快速、 准确的物料管理。
电子制造行业的应用案例中的贴片环节，能够快速、准确地完成
贴装任务，提高生产效率。
检测与包装
02
工业机器人对电子产品进行质量检测和包装，确保产品符合质
量标准，提升产品形象。
物料搬运
03
工业机器人用于电子生产线上的物料搬运，实现高效、准确的
物料流动。
物流行业的应用案例
3
机器视觉技术
机器视觉技术将进一步应用于工业机器人，使其 能够更高效地识别和检测产品，提高生产效率。
工业机器人对人类社会的影响与挑战
就业影响
随着工业机器人的普及，一些重复性、高强度的工作将逐渐被机 器人替代，对传统岗位产生冲击。
安全问题
工业机器人的操作涉及到安全问题，需要采取有效的安全措施，确 保人员和设备的安全。
目前，工业机器人已经广泛应用 于各个领域，未来随着人工智能 和物联网技术的不断发展，工业 机器人将更加智能化、自主化和
协同化。
02
工业机器人的技术原理
工业机器人的机械结构
01
02
03
机械臂
工业机器人的主要执行机 构，具有多关节、可伸缩 的特点，能够实现复杂空 间运动。
末端执行器
安装在机械臂末端的夹具 、手爪等装置，用于抓取 、操作物体。
工业机器人的操作流程
工业机器人通用课件
应用领域拓展
01
02
03
新兴产业
工业机器人将在新能源、 生物医药等新兴产业中得 到广泛应用，助力产业发 展。
服务行业
随着劳动力成本上升，工 业机器人将在餐饮、酒店、 医疗等服务行业中替代部 分人力。
农业领域
农业机器人将逐渐普及， 应用于种植、养殖、采摘 等环节，提高农业生产效 率。
面临的挑战与机遇
随着工业机器人市场竞争加剧，企业需要不 断创新，满足市场需求，同时寻求差异化竞 争优势。
D
谢谢聆听
焊接应用
总结词
焊接应用是工业机器人的一项重要应用，主要用于汽车 制造、金属加工等领域中的焊接工作。
详细描述
工业机器人焊接系统能够实现高效、高质量的焊接，同 时还可以提高生产安全性和减轻工人劳动强度。焊接应 用中，工业机器人通常配备专业的焊接设备和工具，如 焊接机、焊枪等，以实现精确的焊接轨迹和良好的焊接 质量。
总结词
检测应用是工业机器人的一项重要应用，主要用于产 品检测和质量控制。
详细描述
工业机器人可以通过高精度和高稳定性的运动控制， 实现产品的高精度检测和质量控制。检测应用中，工 业机器人通常配备各种传感器和检测设备，以实现产 品外观、尺寸和性能等方面的检测。同时，工业机器 人还可以通过数据分析技术对检测结果进行自动分析 和处理，提高检测效率和准确性。
起源
工业机器人最早起源于20世纪60 年代，由美国发明家乔治·德沃尔 和工程师约瑟夫·英格伯格共同开
发。
发展阶段
工业机器人经历了从示教再现型到 感知型的发展阶段，逐渐具备了更 高的智能化和自主性。
技术进步
随着计算机技术、传感器技术等领 域的进步，工业机器人逐渐实现了 更高效、精准的操作和更广泛的应用。
《工业机器人技术基础》教学课件—第1章 工业机器人概述
全球工业机器人和设备与系统技术的领先企业 工业机器人四大家族之一
焊接、 安装、切割、卷边、3D打印、铸造、搬运 航天、汽车、物流、电子、能源、医疗
法国
法国机器人在法国企业界迅速发 展和普及
如今法国机器人在国际工业机器人界 拥有不可或缺的一席之地
日本国内成立了日本 机器人协会，并在汽 车与电子等行业大量 使用机器人，实现了 工业机器人的普及
无论机器人的数量还 是机器人的密度，日 本都位居世界第一， 赢得了“机器人王国” 的称号
FANAC Robot R-2000iB
YASKAWA Robot MA1400
Kawasaki Robot RA10L
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
采用仿人化设计 其手臂动作模仿人类的手臂
PUMA至今仍然工作在工厂第一线。不仅如此，有些大学还用 Puma系列的工业机器人作为教具。
推出通用工业机器人PUMA
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
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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
ppt课件
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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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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。
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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
机器人（Robot）一词来源于捷克斯洛伐克作家 Karel Capek（卡雷尔. 萨佩克） 1921年创作的一个名为“Rossums Uniersal Robots”（罗萨姆万能 机器人）的剧本。在剧本中，Capek 把在罗萨姆万能机器人公司生产劳动 的那些家伙取名为“Robot”（汉语音译为“罗伯特”），其意为“不知疲倦的 劳动”。 Capek把机器人定义为服务于人类的家伙，机器人的名字也正式 由此而生。后来，机器人一词频繁出现在现代科幻小说和电影中。 随着现代科技的不断前进，机器人这一概念逐步演变成现实。在现代工业 的发展过程中，机器人逐渐融合了机械、电子、运动、动力、控制、传感 检测、计算技术等多门学科，成为现代科技发展极为重要的组成部分。 目前，虽然机器人面世已有几十年历史，但仍然没有一个统一的定义。其 原因之一就是机器人还在不断的发展，新的机型，新的功能不断涌现。
目前，我国基本掌握了工业机器人的结构设计和制造、控制系统硬件和软件、运
动学和轨迹规划等技术，形成了机器人部分关键元器件的规模化生产能力。一些公司
开发出的喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人已经在多家企业的自动化生产线上
获得规模应用，弧焊机器人也已广泛应用在汽车制造厂的焊装线上。总体来看，在技
术开发和工程应用水平与国外相比还有一定的差距。主要表现在以下几个反方面：
3
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 美国机器人协会对工业机器人定义为：一种用于移动各种材料、零件、工 具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多 功能操作机。 日本机器人协会指出：工业机器人是一种带有存储器件和末端操作器的通 用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。 我国科学家对工业机器人的定义是：机器人是一种自动化的机器，所不同 的是这种机器具备一些与人或生物相似的能力，如感知能力、规划能力、 动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。 国际标准化组织定义：工业机器人是一种仿生的、具有自动控制能力的、 可重复编程的多功能、多自由度的操作机械。
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
1
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） 1.3 工业机器人的分类及典型应用（了解）
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
工业机器人总体发展趋势 （1）技术发展趋势 在技术发展方面，工业机器人正向结构轻量化、智能化、模块化和系统化的 方向发展。未来主要的发展趋势有： 1）机器人结构的模块化和可重构化； 2）控制技术的高性能化、网络化； 3）控制软件架构的开放化、高级语言化； 4）伺服驱动技术的高集成度和一体化； 5）多传感器融合技术的集成化和智能化； 6）人机交互界简单化、协同化。
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
AutoTech Robotics等。
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第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
工业机器人在我国发展概况
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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。
Unimate机器人
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第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
工业机器人发展概况： （4） 1960年美国机器和铸造公司AMF生产了柱坐标型Versatran机器人。 世界上第一台用于工业生产的机器人。
Versatran机器人
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第1章 工业机器人概论
工业机器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ技术基础
工业机器人在不同国家发展概况
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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 工业机器人发展概况： （1）早在三千多年前的西周时代，中国就出现了能歌善舞的木偶，称为 “倡者”，这可能是世界上最早的“机器人”。 （2）1954年，美国的G.C.Devol（乔治.德沃尔）提出了一个工业机器人 有关的技术方案，并申请了“通用机器人”专利。 （3）1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业 机器人Unimate。机器人的历史才真正拉开了帷幕。
国名 日本 德国 法国 英国
意大利、瑞典等 中国
主要进程及特点 1967年美国引进 引进较晚 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 70年代萌芽期，80年代的开发期 和90年代后的应用期。
占有量排名 第一 第二
在西欧处于 末位
靠后
备注 机器人王国
沈阳新松、 清华、哈工 大