工业机器人的操作机
工业机器人操作与编程
工业机器人操作与编程工业机器人操作与编程是现代制造业中不可或缺的一部分，特别是在汽车、电子、化工、机床等行业中，工业机器人的应用越来越广泛。
I. 工业机器人的基本构成一个典型的工业机器人由机器人本体、控制系统、传感器、执行器以及供电系统等多个部分构成。
其中，机器人本体、执行器和传感器是直接开展操作的主要部分，而控制系统则负责对机器人进行设计、编程、监控和暴露修正。
1. 机器人本体：机器人本体是工业机器人的主体，负责开展操作，它在外观和结构上有所差异，调整了不一样的操作任务。
例如，SCARA机器人用于组装器件，PUMA机器人用于分会零件等。
2. 控制系统：控制系统是工业机器人的大脑。
根据机器人的设计，控制系统通常是电气控制系统或可编程逻辑工控机，系统接收编程信息并将其转换为机器人可以了解的命令以执行指定任务。
3. 传感器：传感器能够利用光学、压力、力、温度、湿度等多个方式网络，直接测量在此时的有关信息，以便机器人完成更为准确的操作。
4. 执行器：执行器用于控制机器人的执行鼓动，连接电气电线和执行幅度。
最近，由于更先进的技术，很多机器人的执行器已经整合进了机器人本体中，从而提高了可靠性和精度。
5. 供电系统：工业机器人的供电系统是其极为基础又尤其重要的一部分，最好提供切实有效的能源确保机器人的关键家庭运作。
II. 工业机器人操作过程工业机器人的操作由多个部分组成，包括机器人本体控制、编程、设置传感器和执行器、操作监控等。
1. 机器人本体控制：机器人本体控制是工业机器人操作过程中的基本步骤。
对于每个机器人，都需要逐渐储备和发掘最好逮捕物的联络挚友，并准确地控制每个运动参数（如速度、角度、加速度等）以保证良好运作，完成指定的操作任务。
2. 编程：机器人的编程是一项重点任务，需要特别注意每一个必要的步骤，并为每个操作开展最优的方式。
编程大多采用文本式编程和图形化编程，前者更加适合专业程序员，而后者则更好地适应通过简单的拖拽和点选开展编程操作的人员。
工业机器人本体构成与特点
工业机器人本体构成与特点
工业机器人本体就是机器人的机械部分，又叫操作机，是工业机器人的操作机构，是指工业机器人的原样和自身。
工业机器人是典型的机电一体化产品，一般由机械本体、控制系统、传感器、驱动器和输入/输出系统接口等五部分构成。
工业机器人本体机械结构由五部分构成：1、传动部件；2、机身及行走机构；3、臂部；4、腕部；5、手部。
工业机器人本体由以下五大部分构成
1、工业机器人本体：机器人的机械本体机构基本上分为两大类，一类是操作本体机构，它类似人的手臂和手腕，另一类为移动型本体结构，主要实现移动功能，。
2、驱动伺服单元：伺服单元的作用是使驱动单元驱动关节并带动负载按预定的轨迹运动。
已广泛采用的驱动方式有：液压伺服驱动、电机伺服驱动，气动伺服驱动。
3、数控系统：各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出。
机器人通常采用主计算机与关节驱动伺服计算机两级计算机控制，计算机控制系统包括电机驱动软件和轨迹控制软件。
4、传感系统：除了关节伺服驱动系统的位置传感器(称作内部传感器)外，还需要搭配视觉、力觉、触觉、接近等多种类型的传感器(称作外部传感器)。
5、输出/输入系统接口：为了与周边系统及相应操作进行联机与
应答，会开放各种通信接口和人机通信装置。
工业机器人本体的结构特点有：
1、工业机器人本体可以简化成各连接杆首尾相连、末端开放的一个开式运动链，机器人本体的结构刚度差，并随空间位置的变化而变化；
2、机器人本体的每个连杆都具有独立的驱动器，连杆的运动各自独立，运动更为灵活；一般连杆机构有1-2个原动件，各连杆间的运动是相互约束的，；
3、连杆驱动扭矩变化复杂，和执行件位置相关。
工业机器人技术基础课件7：工业机器人的开关机操作
01
开机操作
任务一 工业机器人的开关机操作
1.开机操作
工业机器人实际操作的第一步就是开机，但是，在开机 前必须首先对工业机器人进行检查，检查设备是否都处于默 认安全状态，确认机器人工作范围内、各个气缸行程范围内 是否有杂物，工业机器人末端操作器及其他配套设备是否工 作正常。
检查确认没有问题后，就可以开始启动工业机器人进行 工作了。开启工业机器人只要将机器人控制柜上的总电源旋 钮从OFF扭转到ON即可，具体步骤如下：
任务一 工业机器人的开关机操作 2.关机操作
5. 等待示教器屏幕变 成白色时，将控制器 开关旋钮由 ON 旋转 至 OFF的位置。
任务一 工业机器人的开关机操作 2.关机操作
6. 打开电源控制盒， 向下拨动断开设备 电源开关。
天津机电职业技术学院课程资源建设项目
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项目三 ABB工业机器人的基本操作
任务一 工业机器人的开关机操作
任务二 初识工业机器人示教器 任务三 示教器的一般操作 任务四 工业机器人的基本操作
任务一 工业机器人的开关机操作 1 开机操作
关机操作 2
任务一 工业机器人的开关机操作
开关机操作是应用工业机器人最基本的操作，下面对 工业机器人开机和关机操作步骤分别进行讲解。
天津机电职业技术学院课程资源建设项目
《工业机器人技术基础》
主讲人：袁海亮、邵帅
目录
1
项目二 工业机器人的系统组 成及技术参数
2
3
项目四 ABB工业机器人的 I/O通信
4 5
项目六 ABB工业机器人概述
项目三 ABB工业机器人的 基本操作
项目五 ABB工业机器人的程 序数据
任务一 工业机器人的开关机操作 2.关机操作
工业机器人技术及应用第二章答案
示 _示教器_ 。 1
2
3 4
题2图
(3) 工业机器人的运动控制主要是实现 _PTP_ 和 _CP_ 两种。当机器人进行 _CP_ 运动控制时，末端执行器既要保证运动的起点和目标点位姿，而且必 须保证机器人能沿所期望的轨迹在一定精度范围内运动。
(4) 对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相对于参 考坐标系的位姿现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
第二章 作业 1 、填空
(1) _自由度_ 通常作为机器人的技术指标，反映了机器人动作的灵活性，可 用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。
(2) 工业机器人主要由 _操作机_ 、 _控制器_ 和 _示教器_ 组成。下图中 1 表示_末端执行器_ ； 2 表示 _操作机_ ； 3 表示 _控制器_ 和的机械主体，是用于完成各种作业的执行机构。它主 要哪几部分组成？（ D）
①机械臂；②驱动装置；③传动单元；④内部传感器 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ (2) 示教器也称示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成，可由 操作者手持移动。它是机器人的人机交互接口，试问以下哪些机器人操作可通 过示教器来完成？（D ）。 ①点动机器人；②编写、测试和运行机器人程序；③设定机器人参数；④查 阅机器人状态 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④
第5章--手动操纵工业机器人
5.4 手动移动工业机器人
一、机器人系统的启动和关闭
1.机器人系统的启动 在确认机器人工作范围内无人后，合上机器人控制柜上的电源主开关，系统自动检查 硬件。检查完成后若没有发现故障，启动系统。正常启动后，机器人系统通常保持最 后一次关闭电源时的状态，且程序指引位置保持不变，全部数字输出都保持断电以前 的值或者置为系统参数指定的值，原有程序可以立即执行。
H 切换增量（增益）控制模式，开启或者关闭机器人增量运动。
J
后退按键，使程序逆向运动，程序运行到上一条指令。
K
启动按键，机器人正向连续运行整个程序。
L 前进按键，使程序正向单步运行程序，按一次，执行一条指令。
M
暂停按钮，机器人暂停运行程序。
5.2 认识和使用示教器
二、工业机器人的坐标系 2. ABB机器人示教器的手持方式
5.3 工业机器人安全操作规程
三、安全守则
81.在万手一动发模生火式灾下，调请试使机用器二人氧，化如碳果灭不火需器要。移动机器人时，必须及时释放使能器(Enable D2.e急vi停ce开)。关(E-Stop)不允许被短接。 93.在得任到何停情电况通下知，时不，要要使预用先机关器断人机原器始人启的动主盘电，源用及复气制源盘。 140.机.突器然人停停电机后时，，要夹赶具在上来不电应之置前物预，先必关须闭空机器。人的主电源开关，并及时取下夹具上 的5.机工器件人。在发生意外或运行不正常等情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。 161.因.维为修机人器员人必在须自保动管状好态机下器，人即钥使匙运，行严速禁度非非授常权低人，员其在动手量动仍模很式大下，进所入以机在器进人行软编件程 系、统测，试随及意维翻修阅等或工修作改时程，序必及须参将数机。器人置于手动模式。 172.气.严路格系执统行中生的产压现力场可6S达管0.理6M规P定，和任安何全相制关度检。修都要切断气源。 13.严格按照机器人的标准化操作流程进行操作，严禁违规操作。
工业机器人概述
工业机器人概述摘要：工业机器人由操作机(机械本体) 、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动生产设备。
关键词：工业机器人；由来；发展；应用领域0引言工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的专门系统。
它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
因其灵活性高、输出功率大、定位精确的特点，工业机器人被广泛应用于制造业的各个环节。
高质、稳定的运转工作，工业机器人为所在行业的高效生产和稳定质量起到重要作用。
图1工业机器人1工业机器人的由来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，剧中机器人“ Robot ”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。
它是最早的工业机器人设想。
20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。
50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图0.2所示, 这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。
系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。
1954 年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。
该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。
这就是所谓的示教再现机器人。
现有的机器人差不多都采用这种控制方式。
1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。
UNIMATION勺VAL (very advantage Ianguage)语言也成为机器人领域最早的编程语言在各大学及科研机构中传播，也是各个机器人品牌的最基本范本。
工业机器人操作使用教程
工业操作使用教程第一章工业基础知识 (3)1.1 工业的定义与分类 (3)1.1.1 工业的定义 (3)1.1.2 工业的分类 (3)1.2 工业的应用领域 (4)1.2.1 汽车制造业 (4)1.2.2 电子制造业 (4)1.2.3 食品加工业 (4)1.2.4 医药领域 (4)1.2.5 其他领域 (4)第二章工业系统构成 (4)2.1 机械结构 (4)2.2 传感器与执行器 (4)2.3 控制系统 (5)2.4 通信与接口 (5)第三章工业安全操作规范 (5)3.1 安全操作基本原则 (5)3.1.1 培训与资质 (5)3.1.2 操作前准备 (5)3.1.3 操作规程 (6)3.1.4 人员安全 (6)3.2 安全防护设备与措施 (6)3.2.1 防护设施 (6)3.2.2 限位装置 (6)3.2.3 急停按钮 (6)3.2.4 安全传感器 (6)3.3 应急处理 (6)3.3.1 紧急处理 (6)3.3.2 人员伤害处理 (6)3.3.3 设备损坏处理 (6)3.3.4 调查与分析 (6)第四章工业编程基础 (7)4.1 编程语言与工具 (7)4.2 坐标系与路径规划 (7)4.3 程序调试与优化 (7)第五章工业手动操作 (8)5.1 手动控制方式 (8)5.2 手动操作步骤 (8)5.3 手动操作注意事项 (8)第六章工业自动运行 (9)6.1 自动运行模式 (9)6.1.2 常见自动运行模式 (9)6.2 自动运行参数设置 (9)6.2.1 概述 (9)6.2.2 常见参数设置 (9)6.3 自动运行监控与调试 (9)6.3.1 监控系统 (9)6.3.2 调试方法 (9)6.3.3 调试注意事项 (10)第七章工业故障诊断与维修 (10)7.1 常见故障类型与原因 (10)7.1.1 电气系统故障 (10)7.1.2 机械系统故障 (10)7.1.3 气路系统故障 (10)7.2 故障诊断方法 (10)7.2.1 询问法 (11)7.2.2 观察法 (11)7.2.3 测量法 (11)7.2.4 排除法 (11)7.2.5 逻辑分析法 (11)7.3 维修与保养 (11)7.3.1 维修 (11)7.3.2 保养 (11)第八章工业应用案例解析 (11)8.1 汽车制造领域 (11)8.1.1 概述 (11)8.1.2 应用案例 (12)8.2 电子制造领域 (12)8.2.1 概述 (12)8.2.2 应用案例 (12)8.3 食品与药品领域 (12)8.3.1 概述 (12)8.3.2 应用案例 (12)第九章工业项目管理与维护 (13)9.1 项目策划与实施 (13)9.1.1 项目背景分析 (13)9.1.2 项目目标设定 (13)9.1.3 项目团队组建 (13)9.1.4 项目计划制定 (13)9.1.5 项目实施与监控 (13)9.2 项目验收与评估 (13)9.2.1 验收标准制定 (13)9.2.2 验收流程与组织 (13)9.2.3 验收结果评估 (13)9.3 维护与升级 (14)9.3.1 设备维护保养 (14)9.3.2 故障诊断与处理 (14)9.3.3 软件升级与优化 (14)9.3.4 技术培训与交流 (14)第十章工业未来发展展望 (14)10.1 技术发展趋势 (14)10.2 市场前景分析 (15)10.3 产业政策与发展规划 (15)第一章工业基础知识1.1 工业的定义与分类1.1.1 工业的定义工业是一种具备自动控制、自主决策和执行任务能力的智能设备，能够在工业生产过程中替代人工完成重复性、高强度、危险或精确度要求较高的作业。
工业机器人及其控制系统的分类与特点详解
工业机器人及其控制系统的分类与特点详解一、工业机器人的分类1. 按操作机坐标形式可分为：（1）直角坐标型工业机器人其运动部分由三个相互垂直的直线移动（即PPP）组成，其工作空间图形为长方形。
它在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，定位精度高，控制无耦合，结构简单，但机体所占空间体积大，动作范围小，灵活性差，难与其他工业机器人协调工作。
（2）圆柱坐标型工业机器人其运动形式是通过一个转动和两个移动组成的运动系统来实现的，其工作空间图形为圆柱，与直角坐标型工业机器人相比，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大，其位置精度仅次于直角坐标型机器人，难与其他工业机器人协调工作。
（3）球坐标型工业机器人又称极坐标型工业机器人，其手臂的运动由两个转动和一个直线移动（即RRP,一个回转，一个俯仰和一个伸缩运动）所组成，其工作空间为一球体，它可以作上下俯仰动作并能抓取地面上或教低位置的协调工件，其位置精度高，位置误差与臂长成正比。
（4）多关节型工业机器人又称回转坐标型工业机器人，这种工业机器人的手臂与人一体上肢类似，其前三个关节是回转副（即RRR），该工业机器人一般由立柱和大小臂组成，立柱与大臂见形成肩关节，大臂和小臂间形成肘关节，可使大臂做回转运动和俯仰摆动，小臂做仰俯摆动。
其结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，能与其他工业机器人协调工作，但位置精度教低，有平衡问题，控制耦合，这种工业机器人应用越来越广泛。
（5）平面关节型工业机器人它采用一个移动关节和两个回转关节（即PRR），移动关节实现上下运动，而两个回转关节则控制前后、左右运动。
这种形式的工业机器人又称（SCARA(Seletive Compliance Assembly Robot Arm)装配机器人。
在水平方向则具有柔顺性，而在垂直方向则有教大的刚。
工业机器人的人机交互界面与可视化操作系统
工业机器人的人机交互界面与可视化操作系统工业机器人是现代工业生产中不可或缺的重要设备，其在生产线上的应用可以极大地提升生产效率和质量。
而机器人与人类之间的交互界面以及可视化操作系统对于机器人的操作和控制至关重要。
本文将深入探讨工业机器人的人机交互界面与可视化操作系统的重要性和发展趋势。
一、工业机器人的人机交互界面工业机器人的人机交互界面是机器人与操作者之间进行信息传递和操作的界面，主要包括显示屏、控制面板和输入设备等。
一个好的人机交互界面能够提高机器人操作的效率和安全性。
1. 显示屏：显示屏是人机交互界面中最直观的部分，可以用来显示机器人的状态、工作进度以及操作指令等信息。
显示屏应该具备良好的清晰度和响应速度，使操作者可以清晰地了解机器人的工作状态。
2. 控制面板：控制面板是操作者进行操作的主要部分，通过控制面板，操作者可以控制机器人的运动、姿态和功能等。
控制面板应该具备简洁易用的界面，所有的操作按钮和控制选项应该清晰可见，以便操作者快速、准确地进行操作。
3. 输入设备：输入设备主要包括键盘、鼠标、触摸屏等，用于操作者输入指令和参数。
输入设备应该便捷灵敏，以提高操作者的工作效率。
二、可视化操作系统的重要性可视化操作系统是工业机器人操作和控制的重要组成部分，它将机器人的操作和控制以可视化形式展示出来，帮助操作者更好地理解和掌控机器人的工作状态。
1. 实时监控：可视化操作系统可以实时监控机器人的状态和工作进度，操作者可以通过界面清晰地了解机器人的实时工作情况，及时发现并处理问题，确保生产过程的稳定性和高效性。
2. 远程控制：通过可视化操作系统，操作者可以远程控制机器人的运动和功能，在不同位置灵活地操作和控制机器人，提高操作的便捷性和灵活性。
3. 数据分析：可视化操作系统能够对机器人的运行数据进行实时分析和统计，帮助操作者了解机器人的运行状况和工作效率，从而及时优化和调整生产过程。
三、工业机器人人机交互界面与可视化操作系统的发展趋势随着科技的不断进步，工业机器人的人机交互界面和可视化操作系统也在不断发展和创新。
2.4ABB工业机器人的手动操作
增量模式操作步骤： 第1步：在ABB主菜单下，点击增量
第2步：其中增量对应位移的及角度的大小见表2-9，根据需要 选择增量模式的移动距离，大小
增量
小 中 大 用户
移动距离 /mm 0.05
角度/（︒） 0.005
1
0.02
5
0.2
自定义
自定义
2.4.3重定位操作 机器人的重定位运动是指机器人第6轴法兰盘上的工具TCP点在
第6步：操作示教器上的操作杆，机器人绕着工具TCP 点作姿态调整的运动，操作杆方向栏中X、Y、Z的箭 头方向代表各个坐标轴运动的正方向。
第3步：点击坐标系。
2.4.4手动快捷按钮的使用 手动快捷按钮可实现机器人/外轴的切换；线性运动/复位 位运动的切换；关节运动1-3轴/4-6轴的切换及增量开和 关的功能，在机器人操作和编程过程中频繁使用，手动 快捷按钮如图2-11所示。
其中操作杆方向栏的箭头和数字代表各个轴的运动时的正方向
2.4.2线性运动的手动操作 工业机器人的线性运动是指安装在机器人第6轴法兰盘 上工具的TCP在空间中作线性运动。坐标线性运动时要指 定坐标系、工具坐标、工件坐标。坐标系包括大地坐标、 基坐标、工具坐标、工件坐标。工具坐标指定了TCP点位 置、坐标系指定了TCP点在哪个坐标系中运行。工件坐标 指定TCP点在哪个工件坐标系中运行，当坐标系选择了工 件坐标时，工件坐标才生效。 线性运动手动操作步骤：
第1步：单击ABB主菜单下拉菜单中的手动操作
第2步：点击动作模式，选择线性方式。
第3步： 选择工具坐标系 “tool0”（这里我们用的是系统 自带的工具坐标，关于工具坐标的建立请第四章），电 机上电
第4步：操作示教器上的操作杆，工具坐标TCP点在空 间做线性运动，操作杆方向栏中X、Y、Z的箭头方向 代表各个坐标轴运动的正方向。
工业机器人
3、按控制方式分类 （1）点位控制。只控制机器人末端执行器目 标点的位置和姿态，对其轨迹不严格控制。 适用于上下料、点焊、卸运等作业。 （2）连续轨迹控制。不仅控制目标点的位置， 而且还要对其轨迹进行控制。采用这种控制 方式的机器人，常用于焊接、喷漆和检测等 作业。
二、工业机器人的特性参数和技术要求 （一）特性参数 表5—3
（4）关节坐标式（RRR），又称回转坐标式，分 为垂直关节坐标和平面（水平）关节坐标。
2、按驱动方式分类 （1）电力驱动。使用最多，驱动元件可以是步 进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。 目前交流伺服电动机是主流。 （2）液压驱动。有很大的抓取能力（可抓取高 达上千牛力），液压力可达7Mpa，液压传动平 稳，防爆性好，动作也较灵敏，但对密封性要 求高，对温度敏感。 （3）气压驱动。结构简单、动作迅速、价格低， 但由于空气可压缩而使工作速度稳定性差，气 压一般为0.7MPa，抓取力小（几十牛力至一百 牛力）。
项目名称 坐标形式 运动自由度数
业机器人的主要特性参数
说明
常用的坐标形式有直角坐标、圆柱坐标、球坐标、关节坐标等 自由度数表示机器人动作的灵活程度；机器人的自由度一般少于6 个，也有多于6个的
各自由度的动作 自由度的动作范围是指各关节的活动范围；各关节的基本动作范 范围 围决定了机器人操作机工作空间的形状和大小 各自由度的动作 各自由度的动作速度是指各关节的极限速度 速度 额定负载 精度 额定负载是指在规定性能范围内，在手腕机械接口处所能承受的 最大负载允许值 精度主要包括位姿精度、位姿重复性、轨迹精度、轨迹重复性等
一、工业机器人的组成和分类 （一）工业机器人的组成 工业机器人一般由操作机、驱动装置、控制 系统和传感器系统等部分组成。
ABB工业机器人示教使用介绍
自20世纪60年代第一台工业机器人诞生以来，工业机 器人技术经历了从简单到复杂、从单一到多样化的发展 历程，现已成为现代制造业不可或缺的重要组成部分。
ABB工业机器人特点与优势
特点
ABB工业机器人具有高精度、高速度、高可靠性、易于编程和维护等特点，同时支持多种编程 语言和开发环境，方便用户进行二次开发和定制。
关节空间与笛卡尔空间转换方法
DH参数法
采用Denavit-Hartenberg参数 描述机器人连杆之间的几何关系， 实现关节空间与笛卡尔空间之间
的转换。
齐次变换矩阵
利用齐次变换矩阵描述机器人连 杆之间的相对位置和姿态关系，
实现不同坐标系之间的转换。
解析法
通过解析表达式直接求解关节角 度与末端执行器位置和姿态之间 的关系，实现快速准确的转换。
04
机器人运动控制策略分析
运动学原理在机器人中的应用
正向运动学
研究机器人末端执行器在给定机 器人各关节状态下的位置和姿态。
逆向运动学
根据机器人末端执行器的目标位置 和姿态，求解机器人各关节的状态。
雅可比矩阵
描述机器人末端执行器速度与关节 速度之间的线性映射关系，用于机 器人的力控制和轨迹规划等。
故障诊断流程与排除技巧
观察故障现象
分析故障原因
仔细观察机器人故障现象， 了解故障发生的具体表现 和条件。
根据故障现象和机器人工 作原理，分析可能导致故 障的原因。
逐一排查故障
按照电气、机械、软件的 顺序逐一排查故障，使用 专业工具和设备进行检测 和维修。
验证维修结果
在排除故障后，重新启动 机器人进行验证，确保机 器人能够正常工作且不再 出现故障。
传感器技术在机器人中的应
机械人的设计原则和方法
工业机器人操作机操作机整机设计原则和设计方法1. 操作机整机设计原则（1）最小运动惯量原则由于操作机运动部件多,运动状态经常改变，必然产生冲击和振动，采用最小运动惯量原则，可增加操作机运动平稳性，提高操作机动力学特性。
为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下,尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心配置。
（2）尺度规划优化原则当设计要求满足一定工作空间要求时，通过尺度优化以选定最小的臂杆尺寸，这将有利于操作机刚度的提高，使运动惯量进一步降低。
(3）高强度材料选用原则由于操作机从手腕、小臂、大臂到机座是依次作为负载起作用的,选用高强度材料以减轻零部件的质量是十分必要的。
（4）刚度设计的原则操作机设计中，刚度是比强度更重要的问题，要使刚度最大，必须恰当地选择杆件剖面形状和尺寸,提高支承刚度和接触刚度，合理地安排作用在臂杆上的力和力矩,尽量减少杆件的弯曲变形。
(5）可靠性原则机器人操作机因机构复杂、环节较多，可靠性问题显得尤为重要。
一般来说，元器件的可靠性应高于部件的可靠性,而部件的可靠性应高于整机的可靠性。
可以通过概率设计方法设计出可靠度满足要求的零件或结构,也可以通过系统可靠性综合方法评定操作机系统的可靠性。
（6）工艺性原则机器人操作机是一种高精度、高集成度的自动机械系统，良好的加工和装配工艺性是设计时要体现的重要原则之一。
仅有合理的结构设计而无良好的工艺性，必然导致操作机性能的降低和成本的提高。
2．操作机的设计方法和步骤(1）确定工作对象和工作任务开始设计操作机之前，首先要确定工作对象、工作任务.1）焊接任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是对其进行弧焊或点焊，则要求机器人的制造精度很高，弧焊任务对机器人的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性有很高的要求，点焊任务对机器人的位姿精度有很高的要求，两种任务都要求机器人具备摆弧的功能，同时要能在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能，故机器人的自由度至少为六个。
工业机器人的定义
1、工业机器人的定义：是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能够搬运材料，工件或者操持工具来完成各种作业。
2、工业机器人的四个特点：①拟人化：在机械结构上类似于人的手臂或者其他组织结构。
②通用性：可执行不同的作业任务，动作程序可按需求改变。
③独立性：完整的工业机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
④智能性：具有不同程度的智能，⑤可编程性3、工业机器人的分类：①按结构运动形式分类②按运动控制方式分类③按机器人的性能指标分类④按程序输入方式分类⑤按发展程度分类4、按运动形式分类(1)直角坐标机器人(2)圆柱坐标机器人(3)球坐标机器人(4)多关节型机器人（水平多关节、垂直多关节）(5) 并联机器人（串联机器人一条传动链）5、工业机器人的应用：搬运、焊接（点焊、弧焊、激光）、涂装、（球型手腕、非球型手腕机器人）、装配、码垛、打磨6、刚体：在任何外力作用下，体积和形状都不发生改变的物体称为刚体。
7、空间直角坐标系：称为笛卡尔坐标系，它是以空间一点O为原点，建立三条两两相互垂直的数轴。
8、右手坐标系；三个轴的正方向符合右手规则，右手大拇指指向Z轴的正方向，食指指向X轴的正方向，中指指向Y轴的正方向。
9、自由度:是描述物体具有确定运动时所需要的独立运动参数的数目。
三维空间中描述位姿（位置和姿态）需要六个自由度，沿直角坐标系的平移和沿直角坐标系的旋转。
10、关节：是允许工业机器人机械臂各零件之间发生相对运动的机构，是两构件直接接触并能产生相对晕的的可动连接。
11、连杆：是工业机器人机械臂上被相邻两关节分开的部分，是保持各关节间固定关系的刚体，是机械结构中分别于主动和从动构件交接以传动运动和力的杆件。
作用：是将一种运动形式转变为另一种运动形式。
12、转动关节：转动关节又称为转动副，是连续两个连杆的组件中的一件相对于另一件绕固定轴线转动的关节，两个连杆之间做相对转动。
可分为回转关节和摆动关节13、回装关节：两连杆相对运动的转动轴线与连杆的纵轴线。
完整版)工业机器人技术题库及答案
完整版)工业机器人技术题库及答案工业机器人技术题库及答案一、判断题第一章1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。
√2、被誉为“工业机器人之父”的XXX最早提出了工业机器人概念。
×（应改为：被誉为“工业机器人之父”的XXX最早提出了工业机器人概念。
）3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器4大件组成。
×（应改为：工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端执行器4大件组成。
）4、示教盒属于机器人-环境交互系统。
×（应删除此段）5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。
×（应改为：直角坐标机器人的工作范围为长方体形状。
）6、机器人最大稳定速度高,允许的极限加速度小,则加减速的时间就会长一些。
√7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。
×（应改为：承载能力是指机器人在特定位姿下所能承受的最大质量。
）第二章1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。
√2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。
×（应将“手肘”改为“手腕”）3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。
√4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。
√5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。
√6、柔性手属于仿生多指灵巧手。
√7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。
√8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。
√9、一般工业机器人手臂有4个自由度。
×（应改为：一般工业机器人手臂有6个自由度。
）10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。
×（应改为：机器人底座可分为固定式和移动式两种。
）11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。
√12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。
√13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。
工业机器人操作与编程
1.工业机器人的定义、组成工业机器人是一种可重复编程的多功能操作手，用以搬运材料、零件、工具或者是一种为了完成不同操作任务，可以有多种程序流程的专门系统。
机械系统、控制系统、驱动、传感、人机交互、机器人-环境交互系统。
2.工业机器人最常用的关节。
移动关节（P）和回转关节（R）按操作机坐标形式分类：直角坐标型、圆柱坐标、球坐标、垂直关节坐标、平面关节坐标。
控制方式分：点位控制、连续轨迹控制。
驱动方式：电动、气压驱动、液压驱动3.二自由度手腕中最常用的手腕（BR），安川机器人的手腕采用的结构形式。
（RBR）4.谐波齿轮传动的组成：刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮。
5.机器人手部：机械手爪、磁力吸盘、真空吸盘6.MOTOMAN NX100工业机器人的组成：机器人本体、控制装置等。
7.HP6安川机器人承载能力（6kg）；共有几个关节轴（6），其中S、L、U轴称为什么轴（基本轴），R、B、T轴又称为什么轴（手腕轴）。
8.安川工业机器人的有哪五种坐标系。
（关节、直角、工具、用户、圆柱）9.工具坐标系、用户坐标系的定义。
工具：表示工具中心点的位置和工具姿态的笛卡尔坐标系。
用户：是用户对每个作业空间进行定义的笛卡尔坐标系，安川机器人最多可定义24个用户坐标系。
不在同一条直线上三点可以确定唯一平面，采用三点法来定义用户坐标10.重复定位精度:是指各次不同位置平均值的偏差。
反复试验次数越多，重复定位精度的评价越准确。
不受工作载荷变化的影响。
11.同步带传动的优缺点优点:传动时无滑动，传动比准确，传动平稳；速度比范围大。
初始拉力小；轴与轴承不易过载。
缺点：这种传动机构的制造及安装要求严格，对带的材料要求也较高，因此成本较高。
12.安川工业机器人工具坐标系、用户坐标系的示教方法工具：切换主菜单，选择ROBOT;选择TOOL；工具窗口显示后，选中相应的工具号；根据工具尺寸的大小，输入工具数据；用户：不在同一条直线上三点可以确定唯一平面，采用三点法来定义用户坐标。
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③手臂 手臂是连接手臂和手腕的部分，由操作机的动力关节和连接杆等组成。它 又称为主轴，是执行机构中的重要运动部件，作用是改变手腕和末端执行器的 空间位置，以满足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到基座。
对于六轴机器人而言，手臂一般包括大臂和小臂。大臂是连接腰部的部分， 小臂是连接手腕的部分，大臂和小臂之间通过转动关节相连。
（2）本体轴 六轴垂直多关节机器人的机械臂有6个可活动关节，对应6个机器人本体轴。
机器人本体轴可分为两类：
➢基本轴 -又称主轴，用于保证末端执行器达到工作空间的任意位置。 ➢腕部轴 -又称次轴，用于实现末端执行器的任意空间姿态。
四大机器人家族对其本体轴（六轴）的定义如图3.4所示，本体轴的类型见表3.1。
图3.4 四大机器人家族对其本体轴的定义
四大家族
ABB KUKA YASKAWA FANUC
表3.1 六轴机器人本体轴类型
基本轴（主轴）
第1轴 第2轴 第3轴
轴1 轴2 轴3
A1
A2
A3
S轴 L轴 U轴
J1
J2
J3
腕部轴（次轴）
第4轴 第5轴 第6轴
轴4 轴5 轴6
A4
A5
A6
R轴 B轴 T轴
J4
图3.5 四大机器人家族对其本体轴的定义
（d）FANUC机器人
（2）本体轴。 四轴机器人本体轴与六轴的类似，可分为两类：基本轴和腕部轴。 四大机器人家族对四轴机器人本体轴的定义如图3.5所示，本体轴的类型见 表3.2.
表3.2 四轴机器人本体轴类型
四大家族
第1轴
基本轴（主轴） 第2轴
第3轴
腕部轴（次轴） 第4轴
1.机械臂组成 基座、大臂和小臂。
小臂
大臂
基座
图3.6 SCARA机器人
SCARA机器人的基座和六轴关节机器人的区别是： 与SCARA机器人基座相连的机器人是大臂，与大臂相连的是小臂，而小臂上 可装有末端执行器。
2.本体轴 SCARA机器人具有4个本体轴和4个自由度，各厂商对SCARA机器人本体轴的 定义有所不同，见下表。
J5
J6
2.四轴垂直多关节机器人 （1）机械臂组成。 四轴垂直多关节机器人可以看成是六轴机器人的简化，它的机械臂也是由基座、 腰部、手臂和手腕4部分组成，但一般将手腕的3个自由度简化成1个自由度， 其他组成部分和六轴关节机器人类似，主要用于搬运和码垛行业。
（a）KUKA机器人
（b）ABB机器人
（c）YASKAWA机器人
图3.7直角坐标机器人
3.1.4 DELTA并联机器人
DELTA并联机器人是一种高速、轻载机器人，通常具有3-4个自由度，可以 实现工作空间的x、y、z方向的平移及绕z轴的旋转运动。
1.机械臂组成 DELTA机器人的机械臂包括4部分：静平台、主动臂、从动臂和动平台，如 图3.8所示
3.1.1 垂直多关节机器人
垂直多关节工业机器人的机械系统有多个连杆、关节等组成，其本 质是一个拟人手臂的空间多自由度开链式机构，一端固定在基座上，末 端可自由运动。
工业机器人关节： ➢移动关节 - 能使连杆做直线移动 ➢转动关节 - 让连杆回转和摆动 工业应用中的垂直多关节机器人以六轴和四轴为主。
1.六轴垂直多关节机器人 （1）机械臂组成 六轴垂直多关节机器人的机械臂主要包括4部分：基座、腰部、手臂 和手腕，如图3.1所示。
图3.1 六轴垂直多关节机器人机械臂的基本构造
基座 基座是机器人的支撑基础，整个执行机构和驱动传动装置都安装在基 座上。作业过程中，基座还要能够承受起外部作用力，臂部的运动越多， 基座的受力越复杂。
ABB
轴1
轴2
轴3
轴6
KUKA
A1
A2
A3
A6
YASKAWA
S轴
L轴
U轴
T轴
FANUC
J1
J2
J3
J4
3.1.2 水平多关节机器人
水平多关节机器人的机械臂是串联配置的，且能够在水平面内旋转。水平多 关节机器人即SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm）机器人，是具 有选择顺应性装配机器人手臂。
第三章 操作机第三章 操作机 Nhomakorabea机械臂 驱动装置 传动装置 传感器
3.1 机械臂
垂直多关节机器人 水平多关节机器人 直角坐标机器人 DELTA并联机器人
机械臂是工业机器人的机械结构部分，是机器人的主要承载体和直观的 动作执行机构。
工业应用中典型的机械臂有4种： 垂直多关节型机械臂 水平多关节型机械臂 直角坐标型机械臂 DELTA并联型机械臂。
④手腕 机器人的手腕是连接末端执行器和手臂的部分，将作业载荷传递到臂部 ， 也称为次轴，它的作用是支撑腕部和调整或改变末端执行器的空间位姿，因此 它具有独立的自由度，从而使末端执行器完成复杂的动作。
腕部坐标系
a.手腕的运动 手腕按其运动形式一般分为回转手腕和摆动手腕，如图3.2所示。 回转手腕又称R腕，是一种回转关节，如图3.2（a）所示， 摆动手腕又称B腕，是一种摆动关节，如图3.2（b）所示。
工业机器人的基座安装方式主要分两种：
➢固定式 -直接固定在地面上
➢移动式 -安装在移动装置上
②腰部 机器人的腰部一般是与基座相连接的回转机构，可以与基座做成一个整体。 有时为了扩大工作空间，也可以通过导杆和导槽在基座上移动。 腰部是机器人整个手臂的支撑部分，还带动手臂、手腕和末端执行器在空间回 转，同时决定了它们所能到达的回转角度范围。
表3.3 SCARA机器人本体轴的定义
3.1.3 直角坐标机器人
直角坐标机器人在空间上具有多个相互垂直的移动轴，常用的是3个轴。 通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长 方体。
1.机械臂组成 直角坐标机器人的机械臂分为x轴、y轴和z轴3部分，其中x轴方向还有一个 其稳定支撑作用的轴，两轴之间通过传动机构相连，实现同步移动，如图3.7所 示。 2.本体轴 直角坐标机器人的本体轴也称x轴、y轴和z轴，运动方向如图3.7所示。
图3.2 手腕的运动形式
b.手腕的自由度 通常六轴垂直多关节机器人的手腕自由度是3，这样能够使末端执行器 处于空间任意姿态。
手腕的偏转
手腕的俯仰
手腕的回转
c.手腕的结构形式： 手腕由R腕和B腕组合而成。常用手腕结构形式有RBR型和3R型，其结构 如图3.3所示。两种手腕结构的运用各不相同，常用的是RBR型，而喷涂行 业一般采用3R型。