工业机器人技术基础(完整版)
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焊接机器人典型应用案例
轿车后桥双机协调弧焊系统
5
车身焊接线
6
轿车座椅骨架弧焊系统
7
火车侧梁弧焊系统
8
激光焊接系统
9
等离子焊接系统
10
1.1 弧焊机器人
• 机器人操作机：日本 MOTOMAN－UP20型6轴关节式机器人 • 机器人控制器：YASNAC XRC UP20型 • 负载能力：20kg • 自由度：6自由度 • 重复定位精度：±0.08mm • 工作范围：半径1658mm • 驱动：交流伺服电机。 • 焊接电源：MOTOWELD-S350, CO2/MAG焊机，可以实现碳钢、低合金高
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。
强钢和不锈钢等的焊接； 最大焊接电流350A • 保护气体：CO2、Ar+CO2、 Ar+CO2+O2 • 焊丝：直径0.9、1.2、1.6mm实心焊丝或药芯焊丝，如H08Mn2SiA等
11
1.2 弧焊机器人系统简介
机器人要完成焊接作业必须依赖于控制系统 与辅助设备的支持和配合。完整的焊接机器人系 统一般由如下几部分组成：机器人操作机、变位 机、控制器、焊接系统、焊接传感器、中央控制 计算机和相应的安全设备等。
再现操作盒 控制柜
示教编程器
ห้องสมุดไป่ตู้16
（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。
机器人本体
15
（2） 机器人控制器
机器人控制器是整 个机器人系统的神经中 枢，它由计算机硬件、 软件和一些专用电路构 成，其软件包括控制器 系统软件、机器人专用 语言、机器人运动学及 动力学软件、机器人控 制软件、机器人自诊断 及自保护软件等。控制 器负责处理焊接机器人 工作过程中的全部信息 和控制其全部动作。
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 IN#(14)=OFF; CALL JOB: TEST1 IF IN#（24）=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
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2、Motoman机器人的指令系统
• MOTOMAN机器人所采用的编程语言属于动作级编程语言，该 语言是以机器人的动作行为为描述中心，由一系列命令组 成，一般一个命令对应一个动作，语言简单，易于编程， 缺点是不能进行复杂的数学运算。
• MOTOMAN机器人的指令根据功能主要包括如下几种： （1）运动控制功能：运动控制功能是非常重要的一项功能，
C0013= 50.00, -35.00, 0.00, 180.0, 20.0, 0.0
(3)数值运算功能
与通用程序语言相比，机器人语言的数值运算功能大 致相当于BASIC语言的水平，如四则运算、关系运算、计数 、位运算和三角函数运算等；
如： 加减：ADD/SUB I012 I013；
乘除：MUL/DIV I012 I013；
机器人技术基础
1
• 工业机器人简介 • Motoman机器人编程指令 • 机器人的编程方法
2
1、Motoman机器人简介
• 工业机器人作为现代制造技术发展重要标志之 一和新兴技术产业，已为世人所认同。并正对 现代高技术产业各领域以至人们的生活产生了 重要影响。
• 工业机器人一般指用于机械制造业中代替人完
机器人运动轨迹的控制方式主要是PTP（点对点）控制方式 ，其中又包括：a.运动速度设定;b.轨迹插补方式(关节插 补、直线以及圆弧插补);c.动作定时;d.定位精度的设定 例：MOVL V=138 PL=0
TIMER T=1.00
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(2)数据结构功能
机器人语言中采用比较通用的数据结构，如一个点的 三维矢量是由其三维坐标以及机器人末端绕x,y,z旋转的角 度表示，也可以用六个关节各自的脉冲值表示。
• 根据机器人不同的工作要求，主要有下面两种编程方法 ：
• (1)示教编程 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。
行外部输出信号的开关，“DIN”给变量读入输入信号， “WAIT”待机至外部输入信号与指定状态相符。
如：DIN B016 IN#(16); ——把通道16的输入信号 赋给变量B016。
WAIT IN#(12)=ON T=10.00; ;——当通道12 信号为开时，等待10秒
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3、机器人的编程方法
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。
焊接机器人典型应用案例
轿车后桥双机协调弧焊系统
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车身焊接线
6
轿车座椅骨架弧焊系统
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火车侧梁弧焊系统
8
激光焊接系统
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等离子焊接系统
10
1.1 弧焊机器人
• 机器人操作机：日本 MOTOMAN－UP20型6轴关节式机器人 • 机器人控制器：YASNAC XRC UP20型 • 负载能力：20kg • 自由度：6自由度 • 重复定位精度：±0.08mm • 工作范围：半径1658mm • 驱动：交流伺服电机。 • 焊接电源：MOTOWELD-S350, CO2/MAG焊机，可以实现碳钢、低合金高
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。
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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。
强钢和不锈钢等的焊接； 最大焊接电流350A • 保护气体：CO2、Ar+CO2、 Ar+CO2+O2 • 焊丝：直径0.9、1.2、1.6mm实心焊丝或药芯焊丝，如H08Mn2SiA等
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1.2 弧焊机器人系统简介
机器人要完成焊接作业必须依赖于控制系统 与辅助设备的支持和配合。完整的焊接机器人系 统一般由如下几部分组成：机器人操作机、变位 机、控制器、焊接系统、焊接传感器、中央控制 计算机和相应的安全设备等。
再现操作盒 控制柜
示教编程器
ห้องสมุดไป่ตู้16
（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。
机器人本体
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（2） 机器人控制器
机器人控制器是整 个机器人系统的神经中 枢，它由计算机硬件、 软件和一些专用电路构 成，其软件包括控制器 系统软件、机器人专用 语言、机器人运动学及 动力学软件、机器人控 制软件、机器人自诊断 及自保护软件等。控制 器负责处理焊接机器人 工作过程中的全部信息 和控制其全部动作。
给变量加1：INC I043
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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 IN#(14)=OFF; CALL JOB: TEST1 IF IN#（24）=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
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2、Motoman机器人的指令系统
• MOTOMAN机器人所采用的编程语言属于动作级编程语言，该 语言是以机器人的动作行为为描述中心，由一系列命令组 成，一般一个命令对应一个动作，语言简单，易于编程， 缺点是不能进行复杂的数学运算。
• MOTOMAN机器人的指令根据功能主要包括如下几种： （1）运动控制功能：运动控制功能是非常重要的一项功能，
C0013= 50.00, -35.00, 0.00, 180.0, 20.0, 0.0
(3)数值运算功能
与通用程序语言相比，机器人语言的数值运算功能大 致相当于BASIC语言的水平，如四则运算、关系运算、计数 、位运算和三角函数运算等；
如： 加减：ADD/SUB I012 I013；
乘除：MUL/DIV I012 I013；
机器人技术基础
1
• 工业机器人简介 • Motoman机器人编程指令 • 机器人的编程方法
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1、Motoman机器人简介
• 工业机器人作为现代制造技术发展重要标志之 一和新兴技术产业，已为世人所认同。并正对 现代高技术产业各领域以至人们的生活产生了 重要影响。
• 工业机器人一般指用于机械制造业中代替人完
机器人运动轨迹的控制方式主要是PTP（点对点）控制方式 ，其中又包括：a.运动速度设定;b.轨迹插补方式(关节插 补、直线以及圆弧插补);c.动作定时;d.定位精度的设定 例：MOVL V=138 PL=0
TIMER T=1.00
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(2)数据结构功能
机器人语言中采用比较通用的数据结构，如一个点的 三维矢量是由其三维坐标以及机器人末端绕x,y,z旋转的角 度表示，也可以用六个关节各自的脉冲值表示。
• 根据机器人不同的工作要求，主要有下面两种编程方法 ：
• (1)示教编程 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。
行外部输出信号的开关，“DIN”给变量读入输入信号， “WAIT”待机至外部输入信号与指定状态相符。
如：DIN B016 IN#(16); ——把通道16的输入信号 赋给变量B016。
WAIT IN#(12)=ON T=10.00; ;——当通道12 信号为开时，等待10秒
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3、机器人的编程方法
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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
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（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。