工業機器人技術基礎（微課版）

吳震，重慶工商職業學院智能制造與汽車學院工業機器人技術專業帶頭人，主要講授課程有工業機器人技術基礎、工業機器人離線編程、工業機器人在線編寫等課程，發表多篇高水平論文。

項目１ 工業機器人基礎認知 ............ 1

任務1.1 工業機器人的定義、特點及

發展 .................................... 1

任務描述 ............................................... 1

任務目標 ............................................... 1

思維導圖 ............................................... 2

相關知識 ............................................... 2

1.1.1 工業機器人的定義與特點 ......... 2

1.1.2 工業機器人的發展 .................... 3

任務考核與評價 ................................... 5

任務思考 ............................................... 5

任務1.2 工業機器人的分類及

技術參數 ............................. 5

任務描述 ............................................... 5

任務目標 ............................................... 6

思維導圖 ............................................... 6

相關知識 ............................................... 6

1.2.1 工業機器人的分類 .................... 7

1.2.2 工業機器人的技術參數........... 11

任務考核與評價 ................................. 14

任務思考 ............................................. 14

任務1.3 工業機器人的典型應用 ....... 14

任務描述 ............................................. 14

任務目標 ............................................. 15

思維導圖 ............................................. 15

相關知識 ............................................. 16

1.3.1 焊接機器人 ............................. 16

1.3.2 裝配機器人 ............................. 19

1.3.3 搬運機器人 ............................. 21

1.3.4 噴塗機器人 ............................. 23

任務考核與評價 ................................. 25

任務思考 ............................................. 25

任務1.4 工業機器人運動學和動力學基礎 ......................... 25

任務描述 ............................................. 25

任務目標 ........................................ 26

思維導圖 ........................................ 26

相關知識 ........................................ 27

1.4.1 工業機器人的軸與坐標系 ... 27

1.4.2 工業機器人的位姿描述與坐標變換 ............................. 28

1.4.3 工業機器人運動學 .............. 34

1.4.4 工業機器人動力學 .............. 39

任務考核與評價 ............................. 39

任務思考 ........................................ 39

項目總結 .......................................... 40

思考與練習 ........................................ 40

項目２ 工業機器人系統組成 .......... 43

任務2.1 工業機器人的機械系統 ...... 43

任務描述 ............................................. 43

任務目標 ............................................. 43

思維導圖 ............................................. 44

相關知識 ............................................. 45

2.1.1 工業機器人的機座 .................. 45

2.1.2 工業機器人的臂部 .................. 46

2.1.3 工業機器人的腕部 .................. 50

2.1.4 工業機器人的末端執行器 ....... 54

2.1.5 工業機器人的傳動機構 ........... 58

任務考核與評價 .................................. 61

任務思考 ............................................. 62

任務2.2 工業機器人的驅動系統 ...... 62

任務描述 ............................................. 62

任務目標 ............................................. 62

思維導圖 ............................................. 63

相關知識 ............................................. 63

2.2.1 工業機器人的液壓驅動系統 ... 64

2.2.2 工業機器人的氣動驅動系統 ... 65

2.2.3 工業機器人的電動驅動系統 ... 67

任務考核與評價 .................................. 68

任務思考 ............................................. 69

任務2.3 工業機器人的傳感系統 ....... 69

任務描述 ............................................. 69

任務目標 ............................................. 69

思維導圖 ............................................. 70

相關知識 ............................................. 71

2.3.1 工業機器人的內部傳感器 ....... 73

2.3.2 工業機器人的外部傳感器 ....... 78

任務考核與評價 ................................. 83

任務思考 ............................................. 83

任務2.4 工業機器人的控制系統 ....... 84

任務描述 ............................................. 84

任務目標 ............................................. 84

思維導圖 ............................................. 85

相關知識 ............................................. 85

2.4.1 工業機器人的控制方式 ........... 87

2.4.2 工業機器人的控制器 .............. 88

任務考核與評價 ................................. 91

任務思考 ............................................. 93

項目總結 .......................................... 93

思考與練習 ......................................... 94

項目３ 工業機器人基本操作 .......... 97

任務3.1 工業機器人的電氣連接與

開關機 ................................ 97

任務描述 ............................................. 97

任務目標 ............................................. 97

思維導圖 ............................................. 98

相關知識 ............................................. 98

3.1.1 工業機器人的電路連接 ........... 98

3.1.2 工業機器人的氣路連接 ........... 99

3.1.3 工業機器人的開關機 ............ 100

任務考核與評價 ............................... 102

任務思考 ........................................... 103

任務3.2 工業機器人示教器的配置與

使用 ................................. 103

任務描述 ........................................... 103

任務目標 ........................................... 103

思維導圖 ........................................... 104

相關知識 ........................................... 104

3.2.1 示教器簡介 ........................... 105

3.2.2 設置示教器語言、日期和時間及查看常用信息 .................... 107

3.2.3 選擇坐標系與切換操作模式 ....................................... 111

3.2.4 設置手動模式下的3 種動作模式 ....................................... 114

任務考核與評價 ................................ 118

任務思考 ........................................... 119

任務3.3 工業機器人的I/O 通信配置與IP 地址設定 ................. 119

任務描述 ........................................... 119

任務目標 ........................................... 119

思維導圖 ........................................... 120

相關知識 ........................................... 120

3.3.1 標準I/O 板的配置 ................. 123

3.3.2 I/O 信號的配置 ...................... 126

3.3.3 I/O 信號的監控與操作 ........... 133

3.3.4 示教器可編程按鍵的配置 ..... 136

3.3.5 IP 地址的設定 ........................ 138

任務考核與評價 ................................ 140

任務思考 ........................................... 141

任務3.4 工業機器人的坐標系標定 ................................ 141

任務描述 ........................................... 141

任務目標 ........................................... 142

思維導圖 ........................................... 142

相關知識 ........................................... 142

3.4.1 工具坐標系的標定 ................. 143

3.4.2 工件坐標系的標定 ................. 148

任務考核與評價 ................................ 152

任務思考 ........................................... 152

任務3.5 工業機器人的系統數據備份與恢復 ............................. 152

任務描述 ........................................... 152

任務目標 ........................................... 153

思維導圖 ........................................... 153

相關知識 ........................................... 153

3.5.1 數據備份 ................................ 153

3.5.2 數據恢復 ................................ 155

任務考核與評價 ................................ 157

任務思考 ........................................... 157

任務3.6 工業機器人轉數計數器的更新 ................................ 157

任務描述 ........................................... 157

任務目標 ........................................... 158

思維導圖 ........................................... 158

相關知識 ........................................... 159

任務考核與評價 ............................... 162

任務思考 ........................................... 163

項目總結 ........................................ 163

思考與練習 ....................................... 164

項目４ 工業機器人基礎編程 ........ 166

任務4.1 管理程序數據 ................... 166

任務描述 ........................................... 166

任務目標 ........................................... 166

思維導圖 ........................................... 167

相關知識 ........................................... 167

4.1.1 程序數據創建 ........................ 170

4.1.2 程序數據賦值 ........................ 175

4.1.3 程序數據查詢 ........................ 177

任務考核與評價 ............................... 179

任務思考 ........................................... 179

任務4.2 創建工業機器人程序 ........ 180

任務描述 ........................................... 180

任務目標 ........................................... 180

思維導圖 ........................................... 181

相關知識 ........................................... 181

4.2.1 創建程序模塊與例行程序 ..... 181

4.2.2 賦值指令與I/O 控制指令 ..... 186

4.2.3 運動指令 ............................... 190

任務考核與評價 ............................... 197

任務思考 ........................................... 198

項目總結 ........................................ 198

思考與練習 ....................................... 198

項目５ 工業機器人基礎維護與維修 ................................. 199

任務5.1 工業機器人的日常維護保養 ................................. 199

任務描述 ........................................... 199

任務目標 ........................................... 199

思維導圖 ........................................... 200

相關知識 ........................................... 200

5.1.1 工業機器人本體的維護、保養 ....................................... 201

5.1.2 工業機器人控制器的維護、保養 ....................................... 203

任務考核與評價 ................................ 205

任務思考 ........................................... 206

任務5.2 工業機器人的常見故障與排除方法 .......................... 206

任務描述 ........................................... 206

任務目標 ........................................... 207

思維導圖 ........................................... 207

相關知識 ........................................... 208

5.2.1 工業機器人的常見故障 ......... 208

5.2.2 工業機器人常見故障的排除方法 ....................................... 209

任務考核與評價 ................................ 209

任務思考 ........................................... 210

項目總結 ........................................ 210

思考與練習 ...................................... 211

參考文獻 ........................................ 212