工業(yè)機器人工程導論

前言
項目1　工業(yè)機器人的發(fā)展史及分類……… 1
1. 1　概述………………………………………… 1
1. 2　工業(yè)機器人的發(fā)展歷程以及在我國的
發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………… 1
1. 2. 1　工業(yè)機器人的發(fā)展歷程……………… 1
1. 2. 2　國外工業(yè)機器人的發(fā)展……………… 2
1. 2. 3　國產(chǎn)工業(yè)機器人的發(fā)展……………… 2
1. 3　工業(yè)機器人的分類及其特點……………… 5
1. 3. 1　機器人的坐標系描述及運動命名
原則…………………………………… 6
1. 3. 2　直線機器人…………………………… 8
1. 3. 3　圓柱坐標系機器人…………………… 8
1. 3. 4　關節(jié)坐標系機器人…………………… 8
1. 3. 5　并聯(lián)機構機器人(蜘蛛機器人) … 9
1. 4　工業(yè)機器人應用場合…………………… 10
習題……………………………………………… 10
項目2　工業(yè)機器人本體的關鍵部件與
構成…………………………………… 11
2. 1　概述……………………………………… 11
2. 2　工業(yè)機器人的關鍵部件………………… 11
2. 2. 1　伺服電動機………………………… 11
2. 2. 2　諧波減速器………………………… 15
2. 2. 3　擺線針輪減速器…………………… 18
2. 2. 4　行星減速器………………………… 20
2. 2. 5　線性滑軌…………………………… 22
2. 2. 6　直線運動單元……………………… 24
2. 2. 7　滾珠絲杠…………………………… 24
2. 2. 8　同步帶……………………………… 26
2. 2. 9　回轉支承…………………………… 28
2. 2. 10　高精密軸承………………………… 29
2. 2. 11　直線電動機………………………… 30
2. 3　工業(yè)機器人本體制造使用的材料……… 31
2. 3. 1　鑄鐵………………………………… 31
2. 3. 2　鑄鋼………………………………… 31
2. 3. 3　鑄造不銹鋼………………………… 31
2. 3. 4　鋁合金型材………………………… 31
2. 3. 5　鑄造鋁合金………………………… 32
2. 3. 6　鑄造工藝…………………………… 32
2. 4　工業(yè)機器人本體結構…………………… 33
2. 4. 1　直線機器人本體結構……………… 33
2. 4. 2　平行機構搬運機器人本體結構…… 36
2. 4. 3　關節(jié)機器人本體結構……………… 37
2. 4. 4　發(fā)那科機器人本體結構…………… 39
習題……………………………………………… 42
項目3　機器人控制系統(tǒng)…………………… 44
3. 1　概述……………………………………… 44
3. 2　機器人的控制及編程軟件……………… 44
3. 2. 1　采用PLC+人機界面的軟件編程及
控制………………………………… 44
3. 2. 2　采用PLC+嵌入式觸摸屏和組態(tài)
軟件編程…………………………… 48
3. 2. 3　采用工業(yè)PC+PLC 的編程與控制… 49
3. 3　成套機器人控制系統(tǒng)…………………… 51
3. 3. 1　KEBA 機器人控制系統(tǒng)…………… 51
3. 3. 2　卡諾普機器人控制系統(tǒng)…………… 52
3. 4　發(fā)那科機器人控制系統(tǒng)………………… 56
3. 4. 1　發(fā)那科機器人系統(tǒng)組成…………… 56
3. 4. 2　發(fā)那科機器人控制系統(tǒng)———控制器
與通信……………………………… 56
3. 4. 3　發(fā)那科機器人控制系統(tǒng)———應用
軟件工具包………………………… 62
習題……………………………………………… 63
項目4　工業(yè)機器人感知系統(tǒng)……………… 64
4. 1　概述……………………………………… 64
4. 2　力覺傳感器……………………………… 65
4. 3　角度傳感器……………………………… 65
4. 4　位移傳感器……………………………… 67
4. 5　距離傳感器……………………………… 68
4. 5. 1　激光檢測…………………………… 68
4. 5. 2　超聲波距離傳感器………………… 71
4. 6　接近傳感器……………………………… 72
4. 6. 1　接近開關…………………………… 72
4. 6. 2　霍爾開關…………………………… 73
Ⅴ
4. 7　位置傳感器……………………………… 73
4. 7. 1　光敏開關…………………………… 73
4. 7. 2　光纖放大器………………………… 74
4. 7. 3　光幕………………………………… 75
4. 7. 4　干簧管……………………………… 76
4. 7. 5　行程開關…………………………… 76
4. 8　運動傳感器……………………………… 76
4. 9　工業(yè)機器人二維視覺檢測系統(tǒng)………… 77
4. 9. 1　工業(yè)機器人二維視覺系統(tǒng)組成…… 78
4. 9. 2　工業(yè)機器人二維視覺系統(tǒng)硬件
介紹………………………………… 78
4. 9. 3　工業(yè)機器人二維視覺檢測實例…… 82
4. 10　工業(yè)機器人三維視覺檢測系統(tǒng)………… 84
4. 10. 1　三維激光視覺檢測系統(tǒng)
(發(fā)那科) ………………………… 84
4. 10. 2　機器視覺-結構光測量的三角測量
原理………………………………… 85
4. 10. 3　三維激光視覺掃描儀的配置……… 87
4. 10. 4　iRVision 系統(tǒng)設置………………… 87
4. 10. 5　圖像軟件UIF 的使用……………… 88
4. 10. 6　應用舉例…………………………… 89
習題……………………………………………… 90
項目5　工業(yè)機器人手爪…………………… 91
5. 1　概述……………………………………… 91
5. 2　碼垛手爪………………………………… 91
5. 2. 1　紙箱手爪…………………………… 91
5. 2. 2　膜包手爪…………………………… 92
5. 2. 3　袋裝手爪…………………………… 94
5. 3　裝箱手爪………………………………… 96
5. 3. 1　小型夾持手爪……………………… 96
5. 3. 2　利樂包的裝箱手爪………………… 97
5. 4　真空吸取手爪…………………………… 97
5. 4. 1　真空吸盤及其手爪結構特點……… 97
5. 4. 2　真空吸盤的結構與種類…………… 98
5. 4. 3　真空源的選用……………………… 98
5. 5　電磁吸取手爪…………………………… 101
5. 6　氣缸手爪………………………………… 101
5. 7　手爪快換接頭…………………………… 102
習題…………………………………………… 104
項目6　機器人本體移動裝置及AGV
輸送小車…………………………… 105
6. 1　概述……………………………………… 105
6. 2　機器人本體天軌移動裝置……………… 105
6. 3　機器人本體地軌移動裝置……………… 106
6. 4　AGV 小車……………………………… 106
6. 4. 1　輸送小車的分類、定位、供電和
通信………………………………… 106
6. 4. 2　用于機器人本體移動的小車……… 107
6. 4. 3　輸送小車的供電方式……………… 107
6. 4. 4　輸送小車的導航…………………… 111
6. 4. 5　輸送小車的結構…………………… 112
6. 4. 6　其他AGV 輸送小車圖例………… 114
習題…………………………………………… 114
項目7　機器人周邊輔助設備…………… 115
7. 1　概述……………………………………… 115
7. 2　規(guī)整定位機構…………………………… 115
7. 2. 1　碼垛規(guī)整機構……………………… 115
7. 2. 2　裝箱規(guī)整機構……………………… 119
7. 3　旋轉平臺………………………………… 120
7. 3. 1　機器人噴涂移動及旋轉臺………… 120
7. 3. 2　機器人焊接轉臺…………………… 121
7. 4　輸送機…………………………………… 124
7. 4. 1　皮帶輸送機………………………… 124
7. 4. 2　輥筒輸送機………………………… 126
7. 4. 3　鏈板輸送機………………………… 133
7. 4. 4　鏈條輸送機………………………… 137
7. 4. 5　物料的變道輸送機………………… 140
7. 4. 6　懸掛鏈輸送機……………………… 142
7. 4. 7　倍速鏈輸送機……………………… 144
習題…………………………………………… 148
項目8　工業(yè)機器人應用系統(tǒng)…………… 149
8. 1　概述……………………………………… 149
8. 2　機器人焊接系統(tǒng)………………………… 149
8. 2. 1　機器人MIG/ MAG 焊接系統(tǒng)……… 150
8. 2. 2　機器人TIG 焊接系統(tǒng)……………… 151
8. 2. 3　機器人點焊焊接系統(tǒng)……………… 154
8. 2. 4　機器人激光焊接系統(tǒng)……………… 156
8. 3　機器人切割系統(tǒng)………………………… 160
8. 3. 1　機器人激光切割系統(tǒng)……………… 160
8. 3. 2　機器人等離子切割系統(tǒng)…………… 162
8. 4　機器人噴涂系統(tǒng)………………………… 163
8. 4. 1　機器人噴涂系統(tǒng)組成及優(yōu)點……… 163
8. 4. 2　噴涂機器人本體…………………… 164
8. 4. 3　噴具………………………………… 165
8. 4. 4　機器人噴涂定量配比控制………… 167
8. 5　機器人搬運系統(tǒng)………………………… 168
8. 5. 1　各種包裝形式的碼垛……………… 169
8. 5. 2　碼垛機器人………………………… 170
8. 5. 3　實例介紹: 某大型奶企的紙箱
碼垛生產(chǎn)線………………………… 171
8. 6　機器人裝箱系統(tǒng)………………………… 173
8. 6. 1　各種產(chǎn)品的機器人裝箱…………… 173
8. 6. 2　適合于裝箱作業(yè)的機器人………… 174
8. 6. 3　實例介紹: 某大型奶企的利樂
Ⅵ
包的裝箱生產(chǎn)線…………………… 174
8. 7　電路板插件機器人(自動插件機) … 176
8. 7. 1　插件機器人的使用………………… 176
8. 7. 2　插件機器人的組成………………… 177
8. 8　機器人沖床進料與出料裝置…………… 177
8. 8. 1　沖床機器人應用舉例……………… 177
8. 8. 2　適用于沖(折) 床的機器人……… 178
8. 8. 3　實例介紹: 沖壓進給料機器人系統(tǒng)和
沖床機器人系統(tǒng)…………………… 179
8. 9　數(shù)控機床機器人進料與出料裝置………