详细解析工业机器人控制系统

详细解析工业机器人控制系统

什么是机器人控制系统

如果仅仅有感官和肌肉，人的四肢还是不能动作。一方面是因为来自感官的信号没有器官去接收和处理，另一方面也是因为没有器官发出神经信号，驱使肌肉发生收缩或舒张。同样，如果机器人只有传感器和驱动器，机械臂也不能正常工作。原因是传感器输出的信号没有起作用，驱动电动机也得不到驱动电压和电流，所以机器人需要有一个控制器，用硬件坨和软件组成一个的控制系统。

机器人控制系统的功能是接收来自传感器的检测信号，根据操作任务的要求，驱动机械臂中的各台电动机就像我们人的活动需要依赖自身的感官一样，机器人的运动控制离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态。机器人的内部传感器信号被用来反映机械臂关节的实际运动状态，机器人的外部传感器信号被用来检测工作环境的变化。

所以机器人的神经与大脑组合起来才能成一个完整的机器人控制系统。

机器人的运动控制系统包含哪些方面？

执行机构----伺服电机或步进电机；

驱动机构----伺服或者步进驱动器；

控制机构----运动控制器，做路径和电机联动的算法运算控制；

控制方式----有固定执行动作方式的，那就编好固定参数的程序给运动控制器；如果有加视觉系统或者其他传感器的，根据传感器信号，就编好不固定参数的程序给运动控制器。

机器人控制系统的基本功能

1.控制机械臂末端执行器的运动位置（即控制末端执行器经过的点和移动路径）；

2.控制机械臂的运动姿态（即控制相邻两个活动构件的相对位置）；

3.控制运动速度（即控制末端执行器运动位置随时间变化的规律）；

4.控制运动加速度（即控制末端执行器在运动过程中的速度变化）；

工业机器人介绍及分析三篇

工业机器人介绍及分析三篇 篇一：工业机器人分析 目录 CONTENTS 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利 ------- 1 第二篇：中国工业机器人的销售量以40%左右的速度增长-------- 3 第三篇：“机器换人”政策逐步落地工业机器人市场爆发 ------- 4 第四篇：20XX年我国工业机器人销量猛增54% ----------------- 5 第五篇：机器换人时代来袭工业机器人现状与前景分析 --------- 6 第六篇：机器人再获政策红利工业机器人产业前景可期 --------- 8 第七篇：机器人产业十三五规划将出服务/工业机器人同迎利好 -- 9 第八篇：中国制造2025再获力挺工业机器人发展分析 --------- 10 第九篇：工业机器人行业现状分析引领智能制造时代 ---------- 12 第十篇：20XX-2020年中国工业机器人行业年销售量预测数据--- 13 第十一篇：机器人将成富士康支柱业务工业机器人发展态势趋好14 第十二篇：大族激光募重金发力机器人工业机器人产业前景窥探15 第十三篇：“智”造中国工业机器人三大黄金市场分析 -------- 17 第十四篇：昆山富士康两年裁员5万人工业机器人产业兴起在即18 第十五篇：东莞无人工厂探秘：工业机器人前景分析 ---------- 19

第十六篇：工业机器人市场空间大传感器发展现状分析 -------- 20 第十七篇：20XX年我国工业机器人产业将破万亿-------------- 21 第十八篇：工业4.0概念凶猛引中兴入局工业机器人发展分析 -- 22 本文所有数据出自于《20XX-2020年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利 近日，工信部部长苗圩对媒体透露，工信部正在加强智能制造顶层 设计，研究制定智能制造发展战略，编制智能制造专项规划;推动传统装备智能化改造和升级，分行业制定传统装备智能化改造路线图，组织开展重点行业智能车间、智能工厂试点，培育一批样板企业并 组织推广行业应用示范。 早前，国务院印发了《中国制造2025》通过“三步走”实现我国我国制造强国的战略目标，智能制造成为工业制造转型的重中之重。 如今，智能制造战略再获工信部关注，在智能化的大势下，智能装 备下游应用领域加快拓展，工业机器人发展可期。

工业机器人控制系统组成及典型结构

工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： 1、记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32 位、64 位等如奔腾系列CPU 以及其他类型CPU 。 2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的 CPU 以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 10 、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 11 、网络接口 1) Ethernet 接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信，数据传输速率高达 10Mbit/s ，可直接在PC 上用windows 库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP 通信协议，通过Ethernet 接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。

ABB工业机器人操作手册

目录 一、系统安全 (1) 二、手动操纵工业机器人 (1) 1.单轴运动控制 (1) 2.线性运动与重定位运动控制 (3) 3.工具坐标系建立 (5) 4.示教器上用四点法设定TCP (6) 操作方法及步骤如下： (6) 三、程序建立 (10) 1.建立RAPID程序 (10) 2.基本RAPID程序指令 (11) （1）赋值指令 (11) （2）常用的运动指令 (12) （3） I/O控制指令 (14) 1）Set数字信号置位指令 (14) 2）Reset数字信号复位指令 (15) 3）WaitDI数字输入信号判断指令 (15) 4）WaitDO数字输出信号判断指令 (15) 5）WaitUntil信号判断指令 (15) （4）条件逻辑判断指令 (15) 1）Compact IF紧凑型条件判断指令 (15) 2）IF条件判断指令 (16) 3)FOR重复执行判断指令 (16) 4)WHILE条件判断指令 (16)

一、系统安全 以下的安全守则必须遵守，因为机器人系统复杂而且危险性大, 万一发生火灾，请使用二氧化炭灭火器。 急停开关(E-Stop)不允许被短接。 机器人处于自动模式时，不允许进入其运动所及的区域。 在任何情况下，不要使用原始盘，用复制盘。.搬运时，机器停止，机器人不应置物，应空机。 意外或不正常情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。 在编程，测试及维修时必须注意既使在低速时，机器人仍然是非常有力的，其动量很大，必须将机器人置于手动模式。 气路系统中的压力可达0. 6MP，任何相关检修都要断气源。 在不用移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器(EnableDevice)。 调试人员进入机器人工作区时，须随身携带示教器，以防他人无意误操作。 在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 突然停电后，要赶在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。 维修人员必须保管好机器人钥匙，严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意翻阅或修改程序及参数。 二、手动操纵工业机器人 1.单轴运动控制 （1）左手持机器人示教器，右手点击示教器界面左上角的“”来打开ABB菜单栏；点击“手动操纵”，进入手动操纵界面；如图1-1所示。

工业机器人静力及动力学分析

注：1）2008年春季讲课用；2）带下划线的黑体字为板书内容；3）公式及带波浪线的部分为必讲内容第3章工业机器人静力学及动力学分析 3.1 引言 在第2章中，我们只讨论了工业机器人的位移关系，还未涉及到力、速度、加速度。由理论力学的知识我们知道，动力学研究的是物体的运动和受力之间的关系。要对工业机器人进行合理的设计与性能分析，在使用中实现动态性能良好的实时控制，就需要对工业机器人的动力学进行分析。在本章中，我们将介绍工业机器人在实际作业中遇到的静力学和动力学问题，为以后“工业机器人控制”等章的学习打下一个基础。 在后面的叙述中，我们所说的力或力矩都是“广义的”，包括力和力矩。 工业机器人作业时，在工业机器人与环境之间存在着相互作用力。外界对手部（或末端操作器）的作用力将导致各关节产生相应的作用力。假定工业机器人各关节“锁住”，关节的“锁定用”力与外界环境施加给手部的作用力取得静力学平衡。工业机器人静力学就是分析手部上的作用力与各关节“锁定用”力之间的平衡关系，从而根据外界环境在手部上的作用力求出各关节的“锁定用”力，或者根据已知的关节驱动力求解出手部的输出力。 关节的驱动力与手部施加的力之间的关系是工业机器人操作臂力控制的基础，也是利用达朗贝尔原理解决工业机器人动力学问题的基础。 工业机器人动力学问题有两类：(1)动力学正问题——已知关节的驱动力，求工业机器人系统相应的运动参数，包括关节位移、速度和加速度。(2)动力学逆问题——已知运动轨迹点上的关节位移、速度和加速度，求出相应的关节力矩。 研究工业机器人动力学的目的是多方面的。动力学正问题对工业机器人运动仿真是非常有用的。动力学逆问题对实现工业机器人实时控制是相当有用的。利用动力学模型，实现最优控制，以期达到良好的动态性能和最优指标。 工业机器人动力学模型主要用于工业机器人的设计和离线编程。在设计中需根据连杆质量、运动学和动力学参数，传动机构特征和负载大小进行动态仿真，对其性能进行分析，从而决定工业机器人的结构参数和传动方案，验算设计方案的合理性和可行性。在离线编程时，为了估计工业机器人高速运动引起的动载荷和路径偏差，要进行路径控制仿真和动态模型的仿真。这些都必须以工业机器人动力学模型为基础。 工业机器人是一个非线性的复杂的动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间。因此，简化求解过程，最大限度地减少工业机器人动力学在线计算的时间是一个受到关注的研究课题。 在这一章里，我们将首先讨论与工业机器人速度和静力学有关的雅可比矩阵，然后介绍工业机器人的静力学问题和动力学问题。

工业机器人行业存在问题及对策分析

工业机器人行业存在问题及对策分析 工业机器人行业存在的问题 一、产业基础薄弱 工业机器人作为“制造业皇冠顶端的明珠”，需要材料、机床、电子等行业的配套支撑。中投顾问发布的《2016-2020年中国工业机器人产业深度调研及投资前景预测报告》指出，我国在相关零部件方面的产业基础薄弱，工业机器人配套企业的加工能力和水平参差不齐，质量、产品系列和批量化供给能力都与国际知名企业有较大的差距。特别是高性能交流伺服电机和高精密减速器的差距尤为明显，研发能力落后。目前，国内工业机器人的核心零部件70%以上依赖进口，进口成本已占总成本的40%以上，严重削弱了国产工业机器人的竞争优势。 二、产业体系尚待完善 工业机器人强国高度重视完善公共服务平台、技术标准和人才等产业体系。以日本为例，日本政府通过建设机器人公共服务平台将关键共性技术、标准化的工艺实现信息共享、推广应用，日本机器人协会也积极推广日本工业机器人的技术标准。同时，FANUC等国外工业机器人企业大都设立培训中心，培养专业人才。我国早期的机器人研发多以高等院校和科研院所为主，存在技术研发与市场应用脱节的现象。企业的科研也各自为政，科研机构、生产企业、用户之间缺少协同创新和信息共享的平台。在技术标准等方面缺少话语权，对专业技术人才的培养力度不足。 三、规模化水平低 工业机器人行业存在“100台起步、500台持平、1000台盈利”的说法，反映了规模化对工业机器人行业发展的重要性。我国工业机器人的发展尚未形成规模化、产业化的运营模式，年产500台的工业机器人企业比较少见，高端工业机器人仍依赖进口，国产工业机器人主要以中低档产品为主。2013年，我国自主品牌工业机器人仍以中低端的三轴、四轴为主，高端的六轴关节机器人占比不足6%。尽管我国早在国家863计划就已开展了机器人技术的科研攻关，但是，由于当时工业机器人的广泛使用未现端倪，机器人技术的产业化和市场化水平不高。机器人技术水平和市场化程度的滞后以及应用企业较长的验证周期导致我国自主品牌的工业机器人缺乏影响力，推广应用难度较大。 四、市场同质化竞争 在中国工业机器人需求迅速增长的形势下，大量企业和地方政府看好工业机器人市场，企业通过并购、合资、参股等方式进军工业机器人行业，地方政府也积极布局工业机器人产业园区建设。目前，我国工业 中投顾问·让投资更安全经营更稳健

工业机器人操作编程职业技能等级标准

工业机器人操作编程职业技能等级标准

目录 前言 (3) 1范围 (4) 2规范性引用文件 (4) 3术语和定义 (4) 4面向工作岗位（群） (5) 5面向院校专业领域 (5) 6职业技能等级标准 (6) 参考文献 (8)

前言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准起草单位：由北京赛育达科教有限责任公司主持，联合机械工业教育发展中心、机械行业工业机器人与智能装备职业教育集团、苏州大学、常州机电职业技术学院、江苏汇博机器人技术股份有限公司、奇瑞新能源汽车技术有限公司、埃夫特智能装备股份有限公司、上海ABB工程有限公司等单位共同制订。 本标准主要起草人：孙立宁王志强蒋庆斌禹鑫燚陈小艳叶晖肖永强等声明：本标准的知识产权归属于北京赛育达科教有限责任公司，未经北京赛育达科教有限责任公司同意，不得印刷、销售。

1范围 本标准规定了工业机器人操作编程职业技能的等级，阐明了相关企业岗位工作规范及其职业技能要求。 本标准适用于工业机器人操作编程职业技能等级培训与考核，工业机器人技术应用领域相关岗位从业人员的培训和职业院校教师专业培训。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的使用是必不可少的，凡是注日期的版本适用于本文件；凡是未注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。 《工业机器人安全实施规范》GB/T20867-2007 《工业机器人坐标系和运动命名原则》GB 16977-1997 《工业机器人性能试验实施规范》GB 20868-2007-T 国家、行业、企业有关标准 3术语和定义 国家、行业标准界定的以及下列术语的定义适用于本文件。 3.1机器人本体(Manipulater) 也称操作机，其结构通常是由一系列固定的及相互铰接或相对滑动的构件所组成。它通常有几个自由度，用以抓取或移动物体(工具或工件)。 3.2末端操作器(End Effector) 为使机器人完成其任务而专门设计并安装于机器人腕部末端，直接执行工作要求的装置。如焊枪、焊钳、切割枪、夹持器等。 3.3工作空间(Working Space) 工业机器人执行任务时，其手腕参考点所能掠过的空间。 3.4 轴数(Controlled Axes)

第3章 工业机器人静力计算及动力学分析

第3章 工业机器人静力计算及动力学分析 章节题目：第3章 工业机器人静力计算及动力学分析 [教学内容] 3.1 工业机器人速度雅可比与速度分析 3.2 工业机器人力雅可比与静力计算 3.3 工业机器人动力学分析 [教学安排] 第3章安排6学时，其中介绍工业机器人速度雅可比45分钟，工业机器人速度分析45分钟，操作臂中的静力30分钟，机器人力雅可比30分钟，机器人静力计算的两类问题10分钟，拉格朗日方程20分钟，二自由度平面关节机器人动力学方程60分钟，关节空间和操作空间动力学30分钟。 通过多媒体课件结合板书的方式，采用课堂讲授和课堂讨论相结合的方法，首先讨论与机器人速度和静力有关的雅可比矩阵，然后介绍工业机器人的静力学问题和动力学问题。 [知识点及其基本要求] 1、工业机器人速度雅可比（掌握） 2、速度分析（掌握） 3、操作臂中的静力（掌握） 4、机器人力雅可比（掌握） 5、机器人静力计算的两类问题（了解） 6、拉格朗日方程（熟悉） 7、二自由度平面关节机器人动力学方程（理解） 8、关节空间和操作空间动力学（了解） [重点和难点] 重点：1、速度雅可比及速度分析 2、力雅可比 3、拉格朗日方程 4、二自由度平面关节机器人动力学方程 难点：1、关节空间和操作空间动力学 [教学法设计] 引入新课： 至今我们对工业机器人运动学方程还只局限于静态位置问题的讨论，还没有涉及力、速度、加速度等。机器人是一个多刚体系统，像刚体静力学平衡一样，整个机器人系统在外载荷和关节驱动力矩（驱动力）作用下将取得静力平衡；也像刚体在外力作用下发生运动变化一样，整个机器人系统在关节驱动力矩（驱动力）作用下将发生运动变化。 新课讲解： 第一次课 第三章 工业机器人静力计算及动力学分析 3-1 工业机器人速度雅可比与速度分析 一、工业机器人速度雅可比 假设有六个函数，每个函数有六个变量，即： ??? ???? ===),,,,,(),,,,,(),,,,,(654321666543212265432111x x x x x x f y x x x x x x f y x x x x x x f y ，可写成Y=F(X)，

工业机器人的应用现状及发展分析

工业机器人的应用现状及发展分析 发表时间：2019-07-31T11:01:55.357Z 来源：《中国电业》2019年第07期作者：闫伟 [导读] 在我国各行各业中，智能机器人的推广使得生产制造有着质的飞跃，尤其是在工业领域， 南京长安汽车有限公司，江苏南京211200 摘要：面对我国工业行业一片欣欣向荣的发展光景，现代化科技技术已经代替大部分的传统人力生产线。根据相关调查显示，在汽车制造行业中，大量的使用了自动化技术和人工智能系统，在这种情形下，工业机器人也逐渐问世。其良好的科技技术性能在汽车行业中受到越来越多的广泛关注，其自身优势能够更好的帮助工业生产效率的提升。在目前的产业发展过程中，为了使工业机器人的作用能够更好的发挥出来，相关人员应当了解其应用现状，研究系统中存在的智能性能做，并做出一定的完善更新，从而推动我国工业产业更好的发展。 关键词：工业机器人；应用现状；发展 在我国各行各业中，智能机器人的推广使得生产制造有着质的飞跃，尤其是在工业领域，运用工业机器人能够使生产技术水平得到非常大的提升，对于工业的快速发展有着非常好的可持续性发展作用。本文通过对于工业机器人的应用现状进行分析，在实现机器人更理想应用的同时，介绍了机器人的主要应用范围，旨在为工业发展提供更好的稳定性发展道路。 1工业机器人的应用现状 在所有的工业机器人中，其种类多种多样，光是汽车行业的机器人应用就占有市场的2/3左右。随着中国制造战略的提出，工业机器人的应用领域发展不断扩大的同时，应深入了解其结构，功能在汽车制造中的实际应用情况，这对于汽车行业的稳定发展有着非常重要的影响。下文将介绍几种现代工业汽车生产中的具体应用方法。 1.1焊接机器人的应用 首先在汽车生产制造中所运用到最多的技术为焊接工作。焊接作业作为一种生产中必不可少的环节之一，过去运用人力制造非常耗费工作时间，而目前随着焊接机器人的问世，能够代替人力承担焊接工作，在实际的工业生产中，对于各种类型的焊接工作，其要求范围也不一样，此时的焊接机器人也存在着不同类型的选择，比较常见的有点焊，弧焊和激光机器人等等。在汽车行业制造中，相对于人工焊接而言，焊接机器人能够更好地提高焊接的数量，对于一些难度较大的焊接工作，能够更好地进行掌握处理，在维护高质高效的同时，能够凸显其自动化优势。对于该类机器人而言，操作便捷而不需要过多时间。从前需要很多人力工作的缓解现如今只需要多个机器人来完成，只需要一个管理人员进行日常的维护管理工作既可，这对于企业实现成本有效节约有着非常重要的影响。另外，由于现在人们生活水平的提高，对于汽车的使用质量需求也在不断上涨，汽车制造行业在生产过程中对于产量和质量要求也在不断上涨，此时运用焊接机器人能够更好的完成精细化焊接工作，提高工作能力，具备强感知水平的情况下，提高整体工作效率。 1.2装配机器人的应用 汽车生产中零件的装配人是一项比较繁杂的工程，工作需要耗费很多的劳动力。对于以往的人力装配方式来说，由于人员专业素质和专业水平不同，在技术生产过程中很容易出现人为错误，不仅导致生产效率较低，还会影响后期的生产质量，因此在近几年，该项工作已逐渐被工业机器人取代。对于装配机器人而言，其中涵盖了自动控制，通讯技术和微电子技术，利用一定的光学原理，在实际的生产过程中，研发人员只需要根据流程和程序进行编写输入，在装配工作中进行应用融合。此时机器人能够凸显出高安装精度的效果，在具备很强灵活性的同时，也提高了汽车的整体耐用程度。在一些装配的精细复杂工程点制造时，可以利用装配机器人来安装一些电子零件或者经济，不仅避免汽车生产过程中的设备零件变形或者损坏情况。 1.3检测机器人的应用 工业机器人由于面对的生产环节不同，种类也多种多样，对于各种生产方面的附加功能，检测机器人能够代替特殊岗位上的工作，在一些高危区域，利用机器人进行探测，可以达到人们无法探测到的区域效果。利用探测机器人结合视觉激光测图获取被测部件图像是能够根据云计算模型来获得相应的尺寸，在于理想尺寸进行对比时，可以反应出比较精确的误差信息。此类机器人与传统的坐标测量设备相比，具有更快速，直观的特点，其精准度不仅更高，而且测量的范围较大，能够提高整车的合格率，在改进生产工艺，减少生产误差的同时，为整体制造质量提供了良好的精确度。 1.4机器人喷涂 最后还有一种机器人喷涂，一般在系统中包括了涂胶泵和枪等等。在利用机器人进行车身材料喷涂的同时，机器人能够快速的对于一些焊接和减震的部位进行涂胶工作。此时根据不同的形状和厚度进行涂胶的同时，能够均匀快速地对车身表面进行喷漆。不仅提高了整车的美观程度，也提高了用户的使用感受。 2工业机器人发展趋势 2.1进一步强化柔性制造能力 在我国的柔性制造系统中，工业机器人有着非常广泛的应用范围，在替代人工实行重复性生产制造工作中，虽然仍旧无法依据制造任务和环境进行自主的调整生产，但是在往后的发展过程中，会进一步的提升便捷使用性。在通用平台下进行生产制造时能够使各个方面的需求得到良好的满足。针对目前机器人的应用领域，可以对于重构性和适应性的相关生产技术进行完善研究，可以在智中加入自动导航和安全维护，使得机器人技术得以更好地完善发展。此时能够与柔性制造相结合，体现自身的应用价值。 2.2进一步提升智能化水平 工业机器人应用范围不断扩大的情况下，应当在实际应用中为机器人系统录入人工智能化技术。在实现交互生产时，利用互联网创新功能，在基础上使机器设备和工作人员之间进行更好的紧密联系，此时在生产工作中，人员只需要通过智能化的设备技术来控制机器人在不断发展的大背景下机器人控制系统选择人工智能时，可以通过对虚拟现实技术和传感器融合来实现人机交互，将工业机器人的理想应用和应用价值发挥到最大化。在往后的发展过程中，进一步提升智能化水平，改善工业机器人运行过程中的缺陷，从而推动整个系统的科学运行发展。 2.3工业机器人需进一步提升精度及性能 汽车生产制造行业中需要非常高精准度的生产技术，根据实际生产发展情况，工业机器人在越来越成熟的同时，应当更好地提高其安全稳定性。在往后的发展应用是结合虚拟现实技术和视觉伺服控制，将其更好地提高生产速度。在位置确定和精度稳定控制是通过对于新

工业机器人控制系统

更多论文请加QQ 1634189238 492186520 第一章绪论 1.1 工业机器人的发展及分类 1.1.1 工业机器人的发展 工业机器人的发展通常可规划分为三代： 第一代工业机器人：通常是指目前国际上商品化与使用化的“可编程的工业机器人”，又称“示教再现工业机器人”，即为了让工业机器人完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需要的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业顺序和作业时间等），通过直接或间接手段，对工业机器人进行“示教”，工业机器人将这些知识记忆下来后，即可根据“再现”指令，在一定精度范围内，忠实的重复再现各种被示教的动作。1962年美国万能自动化公司的第一台Unimate工业机器人在美国通用汽车公司投入使用，标志着第一代工业机器人的诞生。 第二代工业机器人：通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）功能的“智能机器人”。即有传感器得到触觉、力觉和视觉等信息计算机处理后，控制机器人的操作机完成相应的适当操作。1982年美国通用汽车在装配线上为工业机器人装备了视觉系统，从而宣布了新一代智能工业机器人的问世。 第三代工业机器人：即所谓的“只治式工业机器人”。它不仅具有感知功能，而且还有一定的决策及规划能力。第一代工业机器人目前仍处在实验室研究阶段。工业机器人经历了诞生---成长---成熟期后，已成为制造业中不可缺少的核心装备，世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在个条生产线上，特种机器人作为机器人家族的后起之秀，由于其用途广泛而大有后来居上之势，仿人机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等各种用途发特种机器人纷纷面世，而且正以飞快的速度向实用化迈进。 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人的操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术、生产了部分机器人的关键元器件，开发出喷漆、焊弧、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台配套喷漆机器人在二十与家企业的近30条自动喷漆生产线上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。 但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。 1.1.2 工业机器人的分类 工业机器人按不同的方法可分下述类型 工业机器人按操作机坐标形式分以下几类：（坐标形式是指操作机的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。）

关于工业机器人的事故分析及其对策

关于工业机器人的事故分析及其对策 摘要：工业机器人是高科技机电产品，在工业领域广泛应用，可以代替人们从事繁重的、危险性的工作，但由于工业机器人故障所造成的人身伤害事故也时有发生。从工业机器人的可靠性、工业机器人事故案例、能量类型分类等多角度对工业机器人事故进行了分析，从故障树分析法、基本安全性原则、工业安全技术等几方面提出了相应的对策。 关键词：工业机器人事故安全分析对策 1 引言 工业机器人被广泛地应用于制造业等诸多部门，它可以代替人们在具有危险性的场所从事繁重的工作。工业机器人在将人们从繁重的危险性劳动中解放出来的同时，也存在产生危险的因素，由于工业机器人故障所造成的人身伤害事故时有发生。工业机器人是由一个复杂的机电系统组成的，这个系统包括传感器、控制器、工作制造部件、输送部件等。人要对工业机器人进行安装、编程、维修，还有可能靠近机器人进行操作，因此，人也将参与到机器人的工作系统中去，当人靠近工业机器人时就可能出现安全问题［1］。机器人的自由度比其他普通机械大得多，它的工作制造部件可以在较大空间内运行，具有高速运动的大功率手臂和复杂自主的动作，若机器人发生故障可能造成更为严重的危害。所以，有必要对工业机器人的有关事故情况进行分析，并研究相应对策。 2 工业机器人安全性概况 2.1 工业机器人的可靠性分析 鉴于工业安全问题的重要性，世界上有许多国家（如日本、美国、英国、德国、瑞典等）从上世纪80年代开始就注意对工业机器人的事故进行记录，并进行统计和分析，为工业机器人的安全性、可靠性研究奠定了基础。 日本某公司对工业机器人发生事故的类别进行了调查统计，其中控制装置的故障占66.9%，机器人装置上的工作部件，如焊枪等工具的故障占18.5%，工作场所噪声信号的干扰引起的机器人失控占11.1%，其他原因的故障占3.5%。 表1 为机器人的平均无故障时间（MTBF）的统计。 可以看出，在机器人工作不到100h的时间内，其平均无故障率只有28.70%，工作100h 以上，其平均无故障率明显下降。假如生产流水线上，机器人平均每天工作按20h 计算，则在一周左右的时间内，机器人极有可能发生故障。 从上述统计分析可知，机器人的控制装置、工作部件以及工作场所噪声信号的干扰等易使机器人发生故障，而且机器人故障的发生也很频繁。因此，机器人的可靠性还是很有限的，应当引起人们足够的重视，充分考虑各项安全措施。 2.2 工业机器人的事故分析 以下是日本机器人协会（1234）提供的0 个典型的工业机器人事故案例［2］： （1）1 名工人的手指被正在做正常上下运动的机器人夹在工件与切割夹具之间； （2）机器人在进行正常操作时，当它把薄钢板传递到工人手中时割破了工人的手指；

工业机器人的技术解读与现状分析

工业机器人的技术解读与现状分析 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装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。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。 机器人越来越智能化，并在制造企业中担负起越来越重要的角色。通过先进的IT与自动化技术来促进制造业的革新，以实现智能化，提升效率，降低成本 一.工业机器人的发展背景 从1920年，Robot这个词被捷克剧作家创造出来，到现在机器人已经发展了近百年，从最初的单纯用于搬运的工业机器人，到第二代具有视觉传感器以及信息处理技术的工业机器人，再到目前正在研究的智能机器人，工业机器人的发展及应用日新月异。 二.工业机器人的应用场景 在短短50多年的时间中，机器人技术得到了迅速的发展，在众多制造业领域中，工业机器人应用最广泛的领域是汽车及汽车零部件制造业，并且正在不断地向其他领域拓展，如机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，焊接机器人、磨抛加工机器人、焊接机器人、激光加工机器人、喷涂机器人、搬运机器人、真空机器人等工业机器人都已被大量采用。 1.磨抛加工机器人 在短短50多年的时间中，机器人技术得到了迅速的发展，在众多制造业领域向磨抛加工机器人主要应用于航空、航海、核电叶片磨抛，采用机器人持砂带在叶片表面磨抛，采用柔性接触、视觉定位的方式减小磨抛缺陷。 与人工磨抛相比，具有加工时间短，型面精度高，表面粗糙度小，加工一致性好的特点。能适应大负载，恶劣的工作环境。精度要求高。

工业机器人控制系统的组成教学内容

工业机器人控制系统 的组成

工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 10、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 11、网络接口 1）Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2）Fieldbus接口：支持多种流行的现场总线规格，如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。

工业机器人控制系统分类 1、程序控制系统：给每一个自由度施加一定规律的控制作用，机器人就可实现要求的空间轨迹。 2、自适应控制系统：当外界条件变化时，为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质，其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察，再调整非线性模型的参数，一直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。 3、人工智能系统：事先无法编制运动程序，而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息，实时确定控制作用。 4、点位式：要求机器人准确控制末端执行器的位姿，而与路径无关。 5、轨迹式：要求机器人按示教的轨迹和速度运动。 6、控制总线：国际标准总线控制系统。采用国际标准总线作为控制系统的控制总线，如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。 7、自定义总线控制系统：由生产厂家自行定义使用的总线作为控制系统总线。 8、编程方式：物理设置编程系统。由操作者设置固定的限位开关，实现起动，停车的程序操作，只能用于简单的拾起和放置作业。

工业机器人基础操作

目录 项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 (1) 项目二机器人的基本操作 (11)

项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 一、布置任务 1.项目要求 （1）项目名称：工业机器人基本结构认识与基础操作 （2）计划课时：6 （3）器材及工具准备（现场准备） 表1 实验所需设备清单 2.教学主要内容及目的 通过该实训课程，将《工业机器人技术基础》中所学的机器人编程及调试技术应用于实际设计中。学习机器人的基本安全操作常识、机器人控制柜的基本结构、机器人示教器的基本操作等技术在实验平台上进行综合认知与练习，在理论和实验的基础上进一步对工业机器人的认识，更好的了解机器人的操作方式。 3.相关知识准备 机器人的基本组成、机器人的基本安全操作常识。 二、制定计划 教师辅助学生以小组方式，10人一组，由指导老师讲解基本操作要领及安全注意事项，讲解完成后，学生自己进行操作，讨论各步骤的注意事项及原因，以讨论加操作的方式进行学习。 三、实施项目任务 1. 实训内容 ①通过现场讲解，学习机器人的基本安全知识，为后续安全操作做基础； ②认识机器人控制柜，了解其主要结构及控制按钮的功能； ③认识示教器的基本操作方法。 2. 实训步骤

（1）工业机器人安全知识 a、记得关闭总电源 在进行机器人的安装、维修、保养时切记要将总电源关闭。带电作业可能会产生致命性后果。如果不慎遭高压电击，可能会导致心跳停止、烧伤或其他严重伤害。 在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 突然停电后，要在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。 b、与机器人保持足够安全距离 在调试与运行机器人时，它可能会执行一些意外的或不规范的运动。并且，所有的运动都会产生很大的力量，从而严重伤害个人或损坏机器人工作范围内的任何设备，所以时刻警惕与机器人保持足够的安全距离。 c、静电放电危险 搬运部件或部件容器时，未接地的人员可能会传递大量的静电荷。这一放电过程可能会损坏敏感的电子设备。所以在有此标识的情况下，要做好静电放电防护。 d、紧急停止 紧急停止优先于任何其它机器人控制操作，它会断开机器人电动机的驱动电源，停止所有运转部件，并切断由机器人系统控制且存在潜在危险的功能部件的电源。 出现下列情况时请立即按下任意紧急停止按钮： 机器人运行时，工作区域内有工作人员。 机器人伤害了工作人员或损伤了机器设备。 e、灭火 发生火灾时，在确保全体人员安全撤离后再进行灭火，应先处理受伤人员。当电气设备（例如机器人或控制器）起火时，使用二氧化碳灭火器，切勿使用水或泡沫。 f、工作中的安全 注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力，如果不按照正确方法操作，也会导致人员伤害。机器人停机时，夹具上不应置物，必须空机。 g、示教器的安全 示教器的使用和存放应避免被人踩踏电缆。 小心操作。不要摔打、拋掷或重击，这样会导致破损或故障。在不使用该设备时，

工业机器人剖析

总评成绩：《机器人应用技术》实验报告 专业：机电一体化 班级：机电141班 学号：140212107 姓名：刘宗成 河南工学院 机电工程系

实验一工业机器人机械结构 实验目的：1、认识机器人的基本结构和组成 2、熟悉工业机器人基本工作原理 3、了解工业机器人技术参数 实验原理： 六自由度机械手本体结构图 实验器材：1、FANUC M-6i六自由度机械手二台 2、FANUC M-6iB六自由度机械手一台 3、ABB IRB-2400六自由度机械手一台 4、实验设备使用说明书各一本 实验步骤：1、学习ABB和FANUC六自由度机械手基本构成控制柜与机械本体 2、学习六自由度机械手本体各关节的作用 3、学习六自由度机械手本体中定位关节与姿态关节 4、学习六自由度机械手本体各关节驱动机构与传动机构 5、学习典型工业机器人机械本体质量分布，以及各关节中质量平衡和力矩平衡 6、学习六自由度机械手各关节运动范围及运动速度控制 7、学习工业机器人重复定位精度的定义，并且了解相应机器人的重复定位精度 8、学习工业机器人最大负载 9、学习工业机器人最大运动范围 实验报告：课后每位同学按照要求完成实验报告。 思考题：1、画出六自由度机械手的结构简图 2、分析各关节机械手臂的运动范围 注意事项：1、实验开始之前认真学习工业机器人机械本体结构。 2、实验过程认真阅读实验设备说明书。

实验报告

实验二 机器人运动学实验 实验目的：1、了解四自由机械臂的开链结构 2、掌握机械臂运动关节之间的坐标变换原理 3、学会机器人运动方程的正反解方法 实验原理： 机器人运动学只涉及到物体的运动规律，不考虑产生运动的力和力矩。机器人正运动学所研究的内容是：给定机器人各关节的角度或位移，求解计算机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态问题。 各连杆变换矩阵相乘，可得到机器人末端执行器的位姿方程（正运动学方程）为 ： 432140 A A A A T ==????? ???????10 00 z z z z y y y y x x x x p a o n p a o n p a o n 其中：z 向矢量处于手爪入物体的方向上，称之为接近矢量a ，y 向矢量的方向从一个 指尖指向另一个指尖，处于规定手爪方向上，称为方向矢量o ；最后一个矢量叫法线矢量n ， 它与矢量o 和矢量a 一起构成一个右手矢量集合，并由矢量的叉乘所规定：a o n ?=。 上式表示了机器人变换矩阵40T ，它描述了末端连杆坐标系{4}相对基坐标系{0}的位姿，是机械手运动分析和综合的基础。 实验器材： 1、RBT-4T03S 机器人一台； 2、RBT-4T03S 机器人控制柜一台； 3、装有运动控制卡和控制软件的计算机一台。 实验步骤： 1、 根据机器人坐标系的建立中得出的A 矩阵，相乘后得到T 矩阵，根据一一对应的关系，写出机器人正解的运算公式，并填入表6-1中； 表6-1机器人的正运动学的参数

详细解析工业机器人控制系统

详细解析工业机器人控制系统 什么是机器人控制系统 如果仅仅有感官和肌肉，人的四肢还是不能动作。一方面是因为来自感官的信号没有器官去接收和处理，另一方面也是因为没有器官发出神经信号，驱使肌肉发生收缩或舒张。同样，如果机器人只有传感器和驱动器，机械臂也不能正常工作。原因是传感器输出的信号没有起作用，驱动电动机也得不到驱动电压和电流，所以机器人需要有一个控制器，用硬件坨和软件组成一个的控制系统。 机器人控制系统的功能是接收来自传感器的检测信号，根据操作任务的要求，驱动机械臂中的各台电动机就像我们人的活动需要依赖自身的感官一样，机器人的运动控制离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态。机器人的内部传感器信号被用来反映机械臂关节的实际运动状态，机器人的外部传感器信号被用来检测工作环境的变化。 所以机器人的神经与大脑组合起来才能成一个完整的机器人控制系统。 机器人的运动控制系统包含哪些方面？ 执行机构----伺服电机或步进电机； 驱动机构----伺服或者步进驱动器； 控制机构----运动控制器，做路径和电机联动的算法运算控制； 控制方式----有固定执行动作方式的，那就编好固定参数的程序给运动控制器；如果有加视觉系统或者其他传感器的，根据传感器信号，就编好不固定参数的程序给运动控制器。 机器人控制系统的基本功能 1.控制机械臂末端执行器的运动位置（即控制末端执行器经过的点和移动路径）； 2.控制机械臂的运动姿态（即控制相邻两个活动构件的相对位置）； 3.控制运动速度（即控制末端执行器运动位置随时间变化的规律）； 4.控制运动加速度（即控制末端执行器在运动过程中的速度变化）；

工业机器人控制系统的基本原理

工业机器人控制系统的 基本原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

工业机器人控制系统 20世纪80年代以后，由于微型计算机的发展，特别是电力半导体器件的出现，使整个机器人的控制系统发生了很大的变化，使机器人控制器日趋完善。具有非常好的人机界面，有功能完善的编程语言和系统保护，状态监控及诊断功能。同时机器人的操作更加简单，但是控制精度及作业能力却有很大的提高。目前机器人已具有很强的通信能力，因此能连接到各种网络（CAN—BUS、PROFIBUS或ETHERNET）。形成了机器人的生产线。特别是汽车的焊接生产线、油漆生产线、装配生产线很多都是靠机器人工作的。特别是控制系统已从模拟式的控制进入了全数字式的控制。 90年代以后，计算机的性能进一步提高，集成电路（IC）的集成度进一步的提高，使机器人的控制系统的价格逐渐降低，而运算的能力却大大提高，这样，过去许多用硬件才能实现的功能也逐渐地使用软件来完成。而且机器人控制系统的可靠性也由最早几百小时提高到现在的6万小时，几乎不需要维护。 一、控制系统基本原理及分类 工业机器人的控制器在要求完成特定作业时，需要做下述几件事： 示教：通过计算机来接受机器人将要去完成什么作业。也就是给机器人的作业命令，这个命令实质上是人发出的。 计算：这一部分实际上就是机器人控制系统中的计算机来完成的，它通过获得的示教信息要形成一个控制策略，然后再根据这个

策略（也称之为作业轨迹的规划）细化成各轴的伺服运动的控制的策略。同时计算机还要担负起对整个机器人系统的管理，采集并处理各种信息。因此，这一部分是非常重要的核心部分。 伺服驱动：就是通过机器人控制器的不同的控制算法将机器人控制策略转化为驱动信号，驱动伺服电动机，实现机器人的高 速、高精度运动，去完成指定的作业。 反馈：机器人控制中的传感器对机器人完成作业过程中的运动状态、位置、姿态进行实时地反馈，把这些信息反馈给控制计算机，使控制计算机实时监控整个系统的运行情况，及时做出各种决策。 图1 机器人控制基本原理图 控制系统可以有四种不同分类方法：控制运动方式、控制系统信号类型、控制机器人的数目以及人机的相互关系等分类。 （1）、按控制运动方式进行分类可分为程序控制系统、自适应控制系统和组合控制系统。 A、程序控制系统：绝大多数商品机器人是属于这种控制系统，主 要用于搬运、装配、点焊等点位控制，以及弧焊、喷涂机器人的轮廓控制。

工业机器人操作与编程》课程标准

《工业机器人操作与编程》课程标准 1.课程性质和任务 《工业机器人操作与编程》是工业机器人技术专业必修的职业核心课程，工业机器人自动化生产线成套设备已经成为自动化装备的主流和未来发展方向，工业机器人的操作是一门实用的技术性专业课程，也是一门实践性较强的综合性课程，在工业机器人专业课程体系中占有重要地位，令学生能全面把握工业机器人应用的安装、配置与调试方法。本课程主要通过分析工业机器人的工作原理，通过涂胶、搬运、喷漆等常用工艺的实践，使学生了解各种工业机器人的应用，熟练掌握工业机器人的操作方法，锻炼学生的团队协作能力和创新意识，提高学生分析问题和解决实际问题的能力，提高学生的综合素质，增强适应职业变化的能力。 2.学习领域描述 国际先进国家在汽车、电子电器、工程机械等行业大量采用了工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，这就需要大量的具备工业机器人基本操作、在线示教、离线编程技能的，对机器人搬运、涂胶、喷漆、码垛等工艺具有足够的了解，能够控制机器人完成上述任务的操作技能型人才 3.先修课程和后续课程 先修课程：《工业机器人技术基础》、《机械制图与CAD》、《机械设计》 后续课程：《工业机器人拆装与维护》、《工业机器人离线编程》、《工业机器人操作与编程》 4.课程目标 掌握工业机器人的编程和操作方法，了解工业机器人常用工艺，通过这门课的学习，使学生对机器人有一个全面、深入的认识，培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力，并相应的掌握一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。 学习完本课程后，学生应当能具备从事工业机器人企业生产第一线的生产与管理等相关工作的基础知识和能力储备，包括： （1）掌握用示教器操作工业机器人运动的方法 （2）能新建、编辑和加载工业机器人程序 （3）能够编写工业机器人搬运动作的运动程序 （4）能够编写工业机器人涂胶运动的运动程序 （5）能够编写工业机器人喷涂运动的运动程序 （6）能够编写工业机器人上下料运动程序 （7）能够编写工业机器人码垛运动程序