模塊四裝備制造先進(jìn)技術(shù)任務(wù)一工業(yè)機(jī)器人調(diào)試及應(yīng)用知識(shí)目標(biāo)1.了解機(jī)械手的功能及應(yīng)用場(chǎng)景；2.掌握六軸機(jī)械手的安裝接線；3.掌握六軸機(jī)械手的控制方法；4.理解六軸機(jī)械手的工作原理。

能力目標(biāo)1.能正確述說(shuō)機(jī)械手功能及應(yīng)用場(chǎng)景；2.能根據(jù)不同場(chǎng)景選用合適的機(jī)械手類(lèi)型，按生產(chǎn)制造工藝，選擇機(jī)械手的型號(hào)；3.能正確下載機(jī)械手控制軟件，并且能夠通訊連接；4.能根據(jù)任務(wù)要求，完成對(duì)機(jī)械手的簡(jiǎn)單編程及調(diào)試。素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致、規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)精神；2.培養(yǎng)安全規(guī)范操作的職業(yè)準(zhǔn)則；3.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的職業(yè)素養(yǎng)。

規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、JIS工藝標(biāo)準(zhǔn)等）1.GB/T20868-2007《工業(yè)機(jī)器人性能試驗(yàn)實(shí)施規(guī)范》2.GB/T20867-2007《工業(yè)機(jī)器人安全實(shí)施規(guī)范》3.GB28526-2012）《機(jī)械電氣安全安全相關(guān)電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全》4.GB11291.1-2011《機(jī)器人強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》5.GB/T33262-2016《工業(yè)機(jī)器人模塊化設(shè)計(jì)規(guī)范推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》6.GB/T33265-2016《教育機(jī)器人安全要求推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》7.GB/T29824-2013《工業(yè)機(jī)器人用戶(hù)編程指令推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》8.GB/T29825-2013《機(jī)器人通信總線協(xié)議推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》9.GB/T33263-2016《機(jī)器人軟件功能組件設(shè)計(jì)規(guī)范推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》10.JB/T8896-1999《工業(yè)機(jī)器人驗(yàn)收規(guī)則》●學(xué)習(xí)情境

機(jī)械手臂是機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂(lè)服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探索等領(lǐng)域都能見(jiàn)到它的身影。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。圖4-1-1各種類(lèi)型的機(jī)器人

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及工業(yè)技術(shù)的發(fā)展、人工成本不斷攀升，很多生產(chǎn)企業(yè)都在考慮使用工業(yè)機(jī)器人以降低人工成本。面對(duì)眾多型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人，企業(yè)負(fù)責(zé)人需要了解工業(yè)機(jī)器人的功能優(yōu)勢(shì)、工作特點(diǎn)以及維護(hù)保養(yǎng)等才能選出滿足企業(yè)生產(chǎn)需求的工業(yè)機(jī)器人。●獲取信息子任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知學(xué)習(xí)任務(wù)

通過(guò)查閱工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知材料，了解工業(yè)機(jī)器人的組成、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景、工業(yè)機(jī)器人的分類(lèi)等基本知識(shí)及操作類(lèi)型方式。對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的知識(shí)有簡(jiǎn)單的認(rèn)知，拓寬科技視野；查閱參考資料，觀看操作視頻，規(guī)范使用搬運(yùn)機(jī)械手模塊。

任務(wù)目標(biāo)1.了解工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及其應(yīng)用場(chǎng)景；2.掌握工業(yè)機(jī)器人的組成；3.掌握工業(yè)機(jī)器人的種類(lèi)4.掌握工業(yè)機(jī)器人的安全操作規(guī)范。表4-1-1本任務(wù)知識(shí)點(diǎn)列表序號(hào)知識(shí)點(diǎn)具體內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)索引1一、工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介1.工業(yè)機(jī)器人的概述2.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展新知識(shí)2二、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用1.搬運(yùn)碼垛工業(yè)機(jī)器人2.焊接工業(yè)機(jī)器人3.噴涂工業(yè)機(jī)器人4.裝配工業(yè)機(jī)器人5.工業(yè)機(jī)器人材料加工6.工業(yè)機(jī)器人檢測(cè)新知識(shí)知識(shí)點(diǎn)活頁(yè)一

智能制造概述◆問(wèn)題引導(dǎo)1.工業(yè)機(jī)器人具有哪些顯著特點(diǎn)？工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？2.工業(yè)機(jī)器人是由哪些部分組成的？有什么作用？

3.工業(yè)機(jī)器人使用時(shí)需要注意些什么？◆知識(shí)學(xué)習(xí)一、工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介1.工業(yè)機(jī)器人的概述

機(jī)器人有多種表現(xiàn)形態(tài)，可分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)型機(jī)器人以及特種機(jī)器人等多種類(lèi)型,其中工業(yè)機(jī)器人是智能制造的核心部分。各國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人定義不盡相同,但其內(nèi)涵基本一致,其顯著特點(diǎn)如下:（1）工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的操作機(jī)。（2）靠自身動(dòng)力和控制系統(tǒng)而無(wú)須人為干預(yù)完成預(yù)先設(shè)計(jì)的程序。（3）可通過(guò)安裝工具及制造用的輔助工具,完成搬運(yùn)物料、焊接等各種作業(yè)。（4）具有一定的智能功能,可通過(guò)感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境的自適應(yīng)。2.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展世界公認(rèn)的第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人由Unimation公司于1956年研制而成，并在1961年應(yīng)用于汽車(chē)生產(chǎn)線，因此德沃爾和恩格爾伯格這兩位Unimation公司的創(chuàng)業(yè)者也被稱(chēng)為“工業(yè)機(jī)器人之父”。

1967年，日本公司從美國(guó)購(gòu)買(mǎi)了工業(yè)機(jī)器人Unimate的生產(chǎn)許可證書(shū)，從此日本開(kāi)始了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究及制造。

德國(guó)庫(kù)卡（KUKA)公司于1973年將Unimate機(jī)器人改造成為世界上第一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六軸機(jī)器人，并命名為Famulus。并于1974年由瑞典通用電機(jī)公司開(kāi)發(fā)出類(lèi)似于人類(lèi)機(jī)械手臂的工業(yè)機(jī)器人IRB-6，該機(jī)器人最大的特點(diǎn)是由微控制器控制運(yùn)行,從此便開(kāi)啟了以計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人發(fā)展新征程。

1980年，工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始在日本普及，因此該年也被稱(chēng)為“機(jī)器人元年”，從此工業(yè)機(jī)器人在日本得到了快速的發(fā)展，故日本也獲得了“機(jī)器人王國(guó)”的美稱(chēng)。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人四大家族中日本廠家占據(jù)兩位,可見(jiàn)日本在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人起步較晚，雖然從三國(guó)時(shí)期就開(kāi)始有木牛流馬的傳說(shuō)，但其與現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人有所不同。現(xiàn)代意義上的工業(yè)機(jī)器人是從1972年開(kāi)始研制，直到1985年我國(guó)才有了第一臺(tái)六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人。隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速，研制開(kāi)發(fā)了如特種機(jī)器人“潛龍二號(hào)”等先進(jìn)機(jī)器人，同時(shí)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域也涌現(xiàn)出了大量的國(guó)產(chǎn)品牌，突破了外國(guó)公司的壟斷局面，但與先進(jìn)國(guó)家相比，整體上來(lái)看仍任重而道遠(yuǎn)。

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量居全球首位,但機(jī)器人使用密度遠(yuǎn)小于制造業(yè)先進(jìn)的日本、德國(guó)、意大利等國(guó)家。根據(jù)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展前景預(yù)測(cè)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還有較大的發(fā)展空間，預(yù)計(jì)最快在2030年工業(yè)機(jī)器人在各相關(guān)行業(yè)所提供的生產(chǎn)力將全面超過(guò)產(chǎn)業(yè)功能，“機(jī)器換人”的大趨勢(shì)可見(jiàn)端倪。二、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

很多實(shí)際工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中存在對(duì)人體不利的工作環(huán)境，使用工業(yè)機(jī)器人可避免這種對(duì)人體的傷害。將工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控加工中心、自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)（AutomatedGuidedVehicle,ACV)等設(shè)備組合成自動(dòng)生產(chǎn)線，在制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem,MES)下進(jìn)行智能化生產(chǎn)，可有效提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。工業(yè)機(jī)器人常應(yīng)用于汽車(chē)、食品、鑄造、化工、醫(yī)藥和電子制造等行業(yè)中，可用于弧焊、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、碼垛、涂膠、噴漆、去毛刺、切割、激光焊接、分揀和測(cè)量等。典型應(yīng)用如下：1.搬運(yùn)碼垛工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)是指利用安裝在機(jī)器人本體上的末端執(zhí)行器，將物料工件從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，如圖4-1-2所示。按搬運(yùn)對(duì)象和放置方法，可分為一般搬運(yùn)、碼垛和拆垛。搬運(yùn)碼垛工業(yè)機(jī)器人減輕了作業(yè)員的工作強(qiáng)度，常用于機(jī)床上下料、產(chǎn)品打包、自動(dòng)生產(chǎn)線裝配等工作內(nèi)容。

圖4-1-2碼垛機(jī)器人2.焊接工業(yè)機(jī)器人

焊接工業(yè)機(jī)器人通過(guò)示教程序?qū)崿F(xiàn)固定軌跡的順序運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的焊接或點(diǎn)焊，主要由工業(yè)機(jī)器人本體、控制柜和自動(dòng)送絲裝置等部分組成，可明顯提高焊接工作效率，如圖4-1-3所示。圖4-1-3焊接機(jī)器人3.噴涂工業(yè)機(jī)器人

噴涂工機(jī)器人代替作業(yè)者在危險(xiǎn)環(huán)境下操作，在減少油漆消耗的同時(shí)獲得更為快速、準(zhǔn)確的噴涂響應(yīng)和穩(wěn)定的噴涂質(zhì)量，如圖圖4-1-4所示。

由于油漆屬于易燃、易爆化學(xué)品，因此噴涂機(jī)器人除外觀需滿足防爆要求外，還必須采用隔離危險(xiǎn)空氣的腔體和良好的接地裝置，以導(dǎo)出機(jī)器人表面聚集的靜電。

圖4-1-4噴涂機(jī)器人4.裝配工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人因其重復(fù)精度高、堂用干復(fù)雜的裝配過(guò)程,以減小零部件裝配誤差，提高零部件裝配精度,如圖4-1-5所示。在工業(yè)機(jī)器人末端安裝不同的執(zhí)行器，配合傳感器或視覺(jué)系統(tǒng)，可高效、精準(zhǔn)地進(jìn)行零部件裝配，并具備一定的自適應(yīng)性。在日本生產(chǎn)的發(fā)那科工業(yè)機(jī)器人，就是由機(jī)器人組裝和試驗(yàn)的，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化作業(yè)。

圖4-1-5裝配機(jī)器人5.工業(yè)機(jī)器人材料加工通過(guò)安裝不同的執(zhí)行器，工業(yè)機(jī)器人可執(zhí)行包括切割、清洗、拋光、水切割等加工應(yīng)用，如圖4-1-6所示。

圖4-1-6工業(yè)機(jī)器人材料加工■思政元素智能制造——強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略

政府工作報(bào)告提出，要實(shí)施以智能制造為特征的強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅(jiān)持“市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當(dāng)前、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破，自主發(fā)展、開(kāi)放合作”的基本原則。

我國(guó)智能制造發(fā)展的總體思路是，堅(jiān)持走中國(guó)特色新型工業(yè)化道路，以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)對(duì)重大技術(shù)裝備的需求為目標(biāo)，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類(lèi)型人才培養(yǎng)體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，培育有中國(guó)特色的制造文化，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越、由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的宏偉目標(biāo)。●任務(wù)實(shí)施子任務(wù)2搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)行環(huán)境配置及動(dòng)作調(diào)試學(xué)習(xí)任務(wù)本任務(wù)主要以搬運(yùn)機(jī)械手平臺(tái)為載體，通過(guò)對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手平臺(tái)的結(jié)構(gòu)觀察、通訊連接、編程調(diào)試等操作，認(rèn)知搬運(yùn)機(jī)械手的工作過(guò)程。識(shí)讀機(jī)械手I/O部分的電路接線圖，掌握電氣接線圖的識(shí)讀步驟及方法，學(xué)會(huì)電路、氣路的檢測(cè)及調(diào)試方法。通過(guò)移動(dòng)端APP與搬運(yùn)機(jī)械手平臺(tái)進(jìn)行連接。示教搬運(yùn)機(jī)械手平臺(tái)的動(dòng)作，并下載到搬運(yùn)機(jī)械手平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手平臺(tái)用于物料搬運(yùn)的功能。任務(wù)目標(biāo)1.掌握搬運(yùn)機(jī)械手的安裝接線；2.掌握搬運(yùn)機(jī)械手的通信連接；3.掌握搬運(yùn)機(jī)械手的控制方法。設(shè)備及工具

設(shè)備及工具要求，如表4-1-2所示。表4-1-2設(shè)備及工具設(shè)備與材料數(shù)量備注24V

直流電源1臺(tái)在智能控制實(shí)訓(xùn)臺(tái)上有12V

直流電源單片機(jī)模塊（含單片機(jī)芯

片）1個(gè)單片機(jī)型號(hào)為：STC12C5A32S2流體控制模塊1個(gè)

DB25

接口板1個(gè)

紅黑導(dǎo)線若干

20

口的排線1個(gè)連接單片機(jī)模塊與接口擴(kuò)展模

塊電腦1臺(tái)預(yù)裝Windows

操作系統(tǒng)串口線1條

小號(hào)螺絲批1個(gè)

智能移動(dòng)端1臺(tái)預(yù)裝Android系統(tǒng)軟件環(huán)境要求，如表4-1-3所示。表4-1-3軟件環(huán)境要求軟件備注KeiluVision5單片機(jī)編程軟件stc-isp-15xx-v6.83單片機(jī)程序下載軟件、串口調(diào)試Modscan32Modbus通信協(xié)議的快速調(diào)試工具LAMCHUA搬運(yùn)機(jī)械手控制軟件實(shí)訓(xùn)活頁(yè)一

搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)行環(huán)境配置一、認(rèn)識(shí)搬運(yùn)機(jī)械手夾送模塊

搬運(yùn)機(jī)械手主組成部分包括：氣動(dòng)機(jī)械夾手、X軸、Y軸、Z軸、停止/復(fù)位/啟動(dòng)功能按鍵、控制模塊。圖4-1-8搬運(yùn)機(jī)械手夾送模塊1.搬運(yùn)機(jī)械手通信連接（1）安裝搬運(yùn)機(jī)械手控制APP：打開(kāi)APP安裝包。（2）搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)備與APP通過(guò)WIFI建立通信：每臺(tái)工業(yè)機(jī)器人內(nèi)置有WIFI發(fā)射器，其WIFI名稱(chēng)為：MC_Ebot_XXX（XXX為機(jī)器編號(hào)）。WIFI密碼為：MiniCNC_XXX（XXX為機(jī)器編號(hào)）。調(diào)試工業(yè)機(jī)器人時(shí)，必須要連接其WIFI。（3）APP控制界面簡(jiǎn)介：2.搬運(yùn)機(jī)械手應(yīng)用圖4-1-9APP控制界面

當(dāng)動(dòng)作列表完成下載時(shí)，機(jī)器人內(nèi)部蜂鳴管提示“嘀.嘀.嘀…”響聲。此時(shí)斷電重啟機(jī)器人。復(fù)位后即可校驗(yàn)步驟是否符合使用要求。

注意：當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，可能或即將碰到其它模組時(shí)，請(qǐng)立即停止或斷電。避免對(duì)機(jī)器人及其它模組造成損壞。圖4-1-10APP控制界面●能力拓展一、工業(yè)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)1.工業(yè)機(jī)器人的基本組成

一臺(tái)完整的工業(yè)機(jī)器人從不同的角度看，可以分成三大部分或六大子系統(tǒng)。三大部分指的是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。機(jī)械部分即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。六大子系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。各部分關(guān)系如圖4-1-11所示。拓展閱讀傳感系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)控制系統(tǒng)智能系統(tǒng)圖4-1-11工業(yè)機(jī)器人基本組成結(jié)構(gòu)示意圖（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴(lài)以完成各種作業(yè)的主體部分,是由關(guān)節(jié)連在一起的許多機(jī)械連桿的集合體。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)擬人手臂的空間開(kāi)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，一端固定在基座上，另一端可自由運(yùn)動(dòng)。由關(guān)節(jié)-連桿結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的機(jī)械臂大體可分為基座、腰部、臂部(大臂和小臂）和手腕四部分。1）基座是機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支承作用。2）腰部是機(jī)器人臂部的支承部分。3）臂部是連接機(jī)身和手腕的部分，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，也稱(chēng)為主軸，主要用于改變手腕和末端執(zhí)行器的空間位置。4）手腕是連接末端執(zhí)行器和臂部的部分，也稱(chēng)為次軸，主要用于改變末端執(zhí)行器的空間姿態(tài)。（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)使工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。它按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助動(dòng)力元器件使機(jī)器人產(chǎn)生動(dòng)作，相當(dāng)于人的肌肉、筋絡(luò)。機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)三種基本類(lèi)型。目前，除個(gè)別運(yùn)動(dòng)精度不高、重負(fù)載或有防爆要求的機(jī)器人采用液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)外，工業(yè)機(jī)器人大多采用電氣驅(qū)動(dòng)，其中交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣，且驅(qū)動(dòng)器布置大都采用一個(gè)關(guān)節(jié)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有機(jī)械式、電氣式、液壓式、氣動(dòng)式和復(fù)合式等。目前，工業(yè)機(jī)器人廣泛采用的機(jī)械傳動(dòng)單元是減速器。（4）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)一般由操作盤(pán)（控制計(jì)算機(jī)）和伺服控制裝置組成。操作盤(pán)的作用是發(fā)出指令協(xié)調(diào)各有關(guān)驅(qū)動(dòng)器之間的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要完成編程、示教/再現(xiàn)、其他環(huán)境（傳感器）信號(hào)處理，以及外部相關(guān)設(shè)備之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作。伺服控制裝置的作用是控制各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器,使各部分能按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。（5）傳感系統(tǒng)

傳感系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，用于獲取內(nèi)部或外部環(huán)境狀態(tài)中的有用信息。智能傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。（6）智能系統(tǒng)智能系統(tǒng)主要包括機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)。前者主要是指機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系與協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng);后者是指操作人員參與機(jī)器人控制,并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置，如計(jì)算機(jī)終端、指令控制臺(tái)、信息顯示板和危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。2.工業(yè)機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)

（1）外部結(jié)構(gòu)

工業(yè)機(jī)器人的外部結(jié)構(gòu)由工業(yè)機(jī)器人本體、控制柜、示教器和末端執(zhí)行器等部分組成。圖4-1-12工業(yè)機(jī)器人的外部結(jié)構(gòu)①機(jī)器人本體

機(jī)器人本體又稱(chēng)為操作機(jī)，是工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械主體，用來(lái)完成各種作業(yè)。機(jī)器人本體因作業(yè)任務(wù)不同而在結(jié)構(gòu)型式和尺寸上存在差異，普遍采用關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)，即類(lèi)似人體的腰、肩和腕等仿生結(jié)構(gòu),主要由機(jī)械臂、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)單元及內(nèi)部傳感器等部分組成，各環(huán)節(jié)每一個(gè)結(jié)合處是一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)，一般為四軸或六軸。通用的六軸機(jī)器人結(jié)構(gòu)如圖4-1-13所示。圖4-1-13工業(yè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)圖②控制柜

機(jī)器人控制柜是根據(jù)指令及傳感信息控制機(jī)器人完成一定動(dòng)作或作業(yè)任務(wù)的裝置，相當(dāng)于人的大腦，負(fù)責(zé)機(jī)器人系統(tǒng)的整體運(yùn)算與控制。它通過(guò)各種控制電路硬件和軟件的結(jié)合來(lái)操縱機(jī)器人，并協(xié)調(diào)機(jī)器人與生產(chǎn)系統(tǒng)中其他設(shè)備的關(guān)系。機(jī)器人控制器是決定機(jī)器人功能和性能的主要因素，也是機(jī)器人系統(tǒng)中更新和發(fā)展最快的部分。

工業(yè)機(jī)器人控制柜外觀和各部分名稱(chēng)如圖4-1-14所示，主要有模式開(kāi)關(guān)、急停按鈕、循環(huán)啟動(dòng)按鈕、報(bào)警復(fù)位按鉀、電源指示燈、報(bào)警指示燈、USB接口和RS232-C串口等。圖4-1-14工業(yè)機(jī)器人控制柜外觀圖③示教器

在現(xiàn)場(chǎng)編程條件下，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)操作需要使用示教器來(lái)實(shí)現(xiàn)。示教器主要由液晶屏幕和操作按鍵組成，可由操作者手持移動(dòng)，它是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，機(jī)器人的所有操作基本上都可以由它來(lái)完成。示教器的實(shí)質(zhì)就是一個(gè)專(zhuān)用的智能終端。

工業(yè)機(jī)器人示教器外觀如圖4-1-15所示。圖4-1-15工業(yè)機(jī)器人示教器外觀圖④末端執(zhí)行器

工業(yè)機(jī)器人本體最后一個(gè)軸的機(jī)械接口通常為一連接法蘭，可接裝不同的機(jī)械操作裝置，如圖4-1-16所示。它可能是用于抓取搬運(yùn)的手部（爪）或吸盤(pán)，也可能是用于噴漆的噴槍、用于焊接的焊槍、用于給工件去毛刺的倒角工具、用于磨削的砂輪以及用于檢測(cè)的測(cè)量工具等。圖4-1-16可安裝各種末端執(zhí)行器的工業(yè)機(jī)器人法蘭面法蘭面（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)

機(jī)器人控制柜的外部電氣接口有機(jī)器人本體、USB存儲(chǔ)器、示教器、外圍設(shè)備、RS422/RS232-C接口、以太網(wǎng)和電源接口等。機(jī)器人控制柜空氣壓縮機(jī)末端執(zhí)行器機(jī)構(gòu)部件USB存儲(chǔ)器示教器RS232-C以太網(wǎng)外圍設(shè)備AC電源圖4-1-17機(jī)器人控制柜電氣接口連接方框圖下面以發(fā)那科工業(yè)機(jī)器人R-30iBMate控制柜為例,說(shuō)明FANUC工業(yè)機(jī)器人控制柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各部件功能。控制柜內(nèi)部器件的安裝位置如圖4-1-18所示，主要模塊功能見(jiàn)表。圖4-1-18R-30iBMate控制柜內(nèi)部器安裝圖表4-1-4R-30iBMate控制柜內(nèi)部模塊及其功能模塊名稱(chēng)功能熔斷器

內(nèi)部保護(hù)模塊，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸、主板及示教器均由熔斷器保護(hù)，更換時(shí)必須替換同型號(hào)熔斷器電源模塊

為控制柜及機(jī)器人本體提供電源急停單元

處理急停信號(hào)6軸伺服放大器

為工業(yè)機(jī)器人本體電機(jī)提供動(dòng)力源熱交換器

節(jié)能降耗RJ45

以太網(wǎng)接口,通常有兩個(gè)接口分別用于內(nèi)部及外部以太網(wǎng)通信主板及I/O設(shè)備接口

由CRMA15、CRMA16兩個(gè)接口組成，是工業(yè)機(jī)器人與外圍設(shè)備V/O通信的主要接口二、工業(yè)機(jī)器人的安全使用

工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間屬于危險(xiǎn)場(chǎng)所，錯(cuò)誤操作工業(yè)機(jī)器人不僅會(huì)導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)損壞,甚至有可能造成現(xiàn)場(chǎng)工作人員傷亡,為保證安全須遵循以下事項(xiàng):1.不得在易燃易爆、高濕度和無(wú)線電干擾環(huán)境條件下使用工業(yè)機(jī)器人,且不以運(yùn)輸人或動(dòng)物為目的。2.操作者在操作工業(yè)機(jī)器人前必須接受過(guò)工業(yè)機(jī)器人使用安全教育，嚴(yán)禁惡意操作及惡意實(shí)驗(yàn)。3.進(jìn)人操作區(qū)域時(shí)，必須佩戴安全帽,且不要戴手套操作示教器和操作面板。 4）接通電源前，須檢查所有的安全設(shè)備是否正常，包括工業(yè)機(jī)器人和控制柜等。4.進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)之前，編程人員必須將模式開(kāi)關(guān)從自動(dòng)模式改為手動(dòng)模式，并保障工業(yè)機(jī)器人不會(huì)響應(yīng)任何遠(yuǎn)程命令。5.使用示教器操作前，須確保平臺(tái)上無(wú)其他人員，要預(yù)先考慮工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，并確定該軌跡線路不會(huì)受到干擾。6.實(shí)踐過(guò)程中，僅執(zhí)行編程者編輯或了解的程序，同時(shí)保證只能由編程者一人控制工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。7.在點(diǎn)動(dòng)操作工業(yè)機(jī)器人時(shí)須采用較低的倍率以增加對(duì)工業(yè)機(jī)器人的控制機(jī)會(huì)。8.必須明確工業(yè)機(jī)器人控制器及外圍設(shè)備上急停按鈕的位置,當(dāng)出現(xiàn)意外時(shí)可使用急停按鈕。9.工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行前，須保障作業(yè)區(qū)域內(nèi)無(wú)人，安全設(shè)施安裝到位并正常運(yùn)行。工業(yè)機(jī)器人使用完畢后須按下急停按鈕,并關(guān)閉電源。10.維護(hù)工業(yè)機(jī)器人時(shí)，須查看整個(gè)系統(tǒng)并確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)后方可進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域，同時(shí)關(guān)閉電源、鎖定斷路器,防止在維護(hù)過(guò)程中意外通電。11.注重工業(yè)機(jī)器人日常維護(hù)，檢查工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)是否有損壞或裂縫，維護(hù)結(jié)束后必須檢查安全系統(tǒng)是否有效,并將工業(yè)機(jī)器人周?chē)桶踩珫艡趦?nèi)打掃干凈。三、自由度、運(yùn)動(dòng)速度和定位精度

自由度、運(yùn)動(dòng)速度和重復(fù)定位精度是衡量機(jī)器人性能的重要指標(biāo)，它們不僅反映了機(jī)器人作業(yè)的靈活性、效率和動(dòng)作精度，而且也是衡量機(jī)器人性能與水平的標(biāo)志。1.自由度

自由度(DegreeofFreedom）是衡量機(jī)器人動(dòng)作靈活性的重要指標(biāo)。所謂自由度，就是整個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)鏈所能夠產(chǎn)生的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)，包括直線、回轉(zhuǎn)、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，但不包括執(zhí)行器本身的運(yùn)動(dòng)(如刀具旋轉(zhuǎn)等)。機(jī)器人的每一個(gè)自由度原則上都需要有一個(gè)伺服軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此，在產(chǎn)品樣本和說(shuō)明書(shū)中，通常以控制軸數(shù)（NumberofAxes）表示。

一般而言，機(jī)器人進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需要的自由度為1；進(jìn)行平面運(yùn)動(dòng)（水平面或垂直面）所需要的自由度為2；進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)所需要的自由度為3。2.運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度決定了機(jī)器人工作效率，它是反映機(jī)器人性能水平的重要參數(shù)。樣本和說(shuō)明書(shū)中所提供的運(yùn)動(dòng)速度，一般是指機(jī)器人在空載、穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)所能夠達(dá)到的最大運(yùn)動(dòng)速度(MaximumSpeed)。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度用參考點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)能夠移動(dòng)的距離（mm/s)、轉(zhuǎn)過(guò)的角度或弧度(°/s或rad/s）表示，它按運(yùn)動(dòng)軸分別進(jìn)行標(biāo)注。當(dāng)機(jī)器人進(jìn)行多軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其空間運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)是所有參與運(yùn)動(dòng)軸的速度合成。3.定位精度

機(jī)器人的定位精度是指機(jī)器人定位時(shí),執(zhí)行器實(shí)際到達(dá)的位置和目標(biāo)位置間的誤差值,它是衡量機(jī)器人作業(yè)性能的重要技術(shù)指標(biāo)。機(jī)器人樣本和說(shuō)明書(shū)中所提供的定位精度一般是各坐標(biāo)軸的重復(fù)定位精度（PositionRepeatabilitv，RP)，在部分產(chǎn)品上還提供了軌跡重復(fù)精度（PathRepeatability，RT)。

由于絕大多數(shù)機(jī)器人的定位需要通過(guò)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)實(shí)現(xiàn),其空間位置的控制和檢測(cè)，遠(yuǎn)比以直線運(yùn)動(dòng)為主的數(shù)控機(jī)床困難得多，因此,機(jī)器人的位詈測(cè)量方法和精度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)都與數(shù)控機(jī)床不同。一、任務(wù)總結(jié)1.工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)：（1）工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的操作機(jī)；（2）靠自身動(dòng)力和控制系統(tǒng)而無(wú)須人為干預(yù)完成預(yù)先設(shè)計(jì)的程序；（3）可通過(guò)安裝工具及制造用的輔助工具,完成搬運(yùn)物料、焊接等各種作業(yè)；（4）具有一定的智能功能，可通過(guò)感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境的自適應(yīng)。2.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

德沃爾和恩格爾伯格于1961年在Unimation公司研制了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。

德國(guó)庫(kù)卡（KUKA)公司于1973年將Unimate機(jī)器人改造成為世界上第一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六軸機(jī)器人。1980年，工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始在日本普及，因此該年也被稱(chēng)為“機(jī)器人元年”，從此工業(yè)機(jī)器人在日本得到了快速的發(fā)展，故日本也獲