工业机器人安装与调试技术PPT（高职）全套全套教学课件PPT课件下载推荐.pptx

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,任务1工业机器人安全认识,知识储备一、工业机器人的安全操作规范2.控制柜的安全操作规范控制柜内如有变压器，应当远离变压器的周边，以防发生触电事故；

即使控制柜的旋转开关已关断，也应注意控制柜内是否残留有电流，也不可随意触摸、拆卸控制柜内器件，一定要注意，旋转开关断开的是开关的电路，开关前面的器件（如滤波器）依然带电，必要时，请断开控制柜的电源；

控制柜上电运行时，操作人员必须远离控制柜后面板的出风口，以防热风散出时，发生烫伤事故；

控制柜上电运行一段时间后，制动电阻由于工作发热，会产生高温，最高可达200，必须远离制动电阻，以防烫伤；

如需更换、维修制动电阻，则需在控制柜断电后，制动电阻散热一段时间后进行，且更换、维修前建议使用测温仪测量制动电阻表面的温度，确保不发生烫伤事故；

I/O模块使用时，请参照端子引脚图、接线图进行连接，以防接错或误用信号。

任务1工业机器人安全认识,知识储备一、工业机器人的安全操作规范3.静电放电危险ESD（静电放电）是电势不同的两个物体间的静电传导，它可以通过直接接触传导，也可以通过感应电场传导。

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。

任务1工业机器人安全认识,知识储备一、工业机器人的安全操作规范4.紧急停止紧急停止优先于任何其他机器人控制操作，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。

5.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（如机器人或控制器）起火时，应使用二氧化碳灭火器，切勿使用水或泡沫灭火器。

任务1工业机器人安全认识,知识储备一、工业机器人的安全操作规范6.工作中的安全机器人速度慢，但是很重并且力度很大，运动中的停顿或停止都会产生危险，即使可以预测运动轨迹，但外部信号有可能改变操作，会在没有任何警告的情况下，产生预想不到的运动。

因此，当进入保护空间时，务必遵循所有的安全条例。

如果在保护空间内有工作人员，请手动操作机器人系统。

当进入保护空间时，请准备好示教器，以便随时控制机器人。

注意旋转或运动的工具，如切削工具和锯。

确保在接近机器人之前，这些工具已经停止运动。

注意工件和机器人系统的高温表面，机器人电动机长期运转后温度很高。

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。

注意液压、气压系统以及带电部件。

即使断电，这些电路上的残余电量也很危险。

任务1工业机器人安全认识,知识储备二、工业机器人常见故障信息及处理方法通常情况下，涉及工业机器人本身的故障，大部分会在示教器上显示。

表1-1以新时达STEP工业机器人为例，介绍示教器常见故障信息提示和处理方法。

任务1工业机器人安全认识,任务1工业机器人安全认识知识储备二、工业机器人常见故障信息及处理方法,任务1工业机器人安全认识知识储备二、工业机器人常见故障信息及处理方法,任务实施新时达机器人的安全操作规范1.机器人系统上的标识所有铭牌、说明、图标和标记都与机器人系统的安全有关，不允许对其进行更改或将其去除。

新时达机器人系统上的标识包括：

（1）型号铭牌，见图1-1。

任务1工业机器人安全认识,任务1工业机器人安全认识任务实施新时达机器人的安全操作规范1.机器人系统上的标识

（2）安全图标，见图1-2。

任务1工业机器人安全认识任务实施新时达机器人的安全操作规范1.机器人系统上的标识（3）警告图标，见图1-3。

任务实施新时达机器人的安全操作规范2.一般安全措施只允许在机器正常运行的状态下，按规定且有安全意识地使用本机器人系统，不正确的使用会导致人员伤害及设备受损，即使在机器人控制系统已关断且已进行安全防护的情况下，仍应考虑到机器人系统可能进行的运动。

工作范围必须限定在需要的最小范围内，通过防护装置确保工作范围安全。

危险范围包括工作范围及机器人制动路程，可通过隔离栏对该范围加以保护，以免人员或财产受到损失。

机器人轴A1至A6的轴范围均由带缓冲器的机械终端卡位进行限制，附加轴上可安装另外的机械终端卡位。

另外，通过可设定的软件限位开关，也可限制所有机器人轴的轴范围。

该软件限位开关仅用作机器防护装置，并设定为机器人不会撞到机械终端卡位上。

软件限位开关在机器人系统投入运行时被设定。

任务1工业机器人安全认识,任务实施新时达机器人的安全操作规范3.投入运行的安全操作规范功能检查期间，不允许有人员或物品留在机器人危险范围内。

功能检查时必须确保机器人系统已置放并连接好。

机器人系统上没有异物或损坏、脱落、松散的部件。

所有安全防护装置及防护措施均完整且有效，所有电气接线均正确无误，外围设备连接正确，外部环境符合操作指南中规定的允许值。

必须确保机器人控制系统型号铭牌上的数据与制造商声明中登记的数据一致。

任务1工业机器人安全认识,任务实施新时达机器人的安全操作规范4.编程时的安全操作规范编程时必须采取的安全措施有：

（1）编程过程中不允许任何人在机器人控制系统的危险区域内逗留。

（2）新的或者经过更改的程序必须始终先在手动慢速运行方式（T1）下进行测试。

（3）如不需要驱动装置，则必须将其关闭，由此可保证不会意外开动机器人或附加轴（可选）。

（4）工具、机器人或附加轴（可选）绝不允许碰触外部围栏。

（5）只允许以手动低速方式（最高250mm/s）开动机器人或附加轴。

（6）示教人员应具有和使用有单独控制机器人运动功能的示教盒。

示教期间，机器人运动只能受示教装置控制，不应响应来自其他地方的遥控命令。

（7）必须保证示教人员能够不受妨碍地看到机器人系统。

任务1工业机器人安全认识,任务实施新时达机器人的安全操作规范5.自动运行安全操作规范只有确保以下安全措施到位的前提下，才允许使用自动运行模式：

预期的安全防护装置都在位，并且能起作用；

程序经过验证，相关性能满足自动运行要求；

在安全防护空间内没有人，如机器人或附加轴停机原因不明，则只在已启动紧急停止功能后方可进入危险区。

任务1工业机器人安全认识,任务实施新时达机器人的安全操作规范6.维修安全操作规范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，若发现某些故障或误动作的条件，则维修人员在进入安全防护空间之前应进行排除或修复。

若需进入安全防护空间内维修，则机器人控制必须脱离自动操作状态，不能响应任何远程控制信号，所有机器人系统的急停装置应保持有效。

任务1工业机器人安全认识,任务实施新时达机器人的安全操作规范7.运输安全操作规范务必注意规定的机器人运输方式，须按照机器人操作指南中的指示进行运输。

运输及置放机器人控制系统时均应使其保持竖直状态。

避免运输过程中的震动或碰撞，由此可避免对机器人控制系统造成损伤。

任务1工业机器人安全认识,任务描述关于工业机器人的分类，国际上并没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按机械结构分，有的按坐标系分，有的按应用领域分。

虽说工业机器人有多种类型划分，但工业机器人系统是一套完整的智能工业产品，它由不同的功能模块组成。

工业机器人系统通常由机器人本体、控制柜和示教器三个基本部分组成，如图1-4所示。

任务2工业机器人基础知识,任务2工业机器人基础知识任务描述,任务描述根据工业机器人的常见分类、系统组成及其主要性能参数的相关知识，了解工业机器人的机构学基本知识，掌握工业机器人具有的主要性能参数。

以ABBIRB120工业机器人为例，通过其特点和参数来认知工业机器人，并以此为例，自行查阅和收集ABBIRB1410型号机器人的相关知识。

任务2工业机器人基础知识,、,知识储备一、工业机器人分类1.按机械结构分类

（1）串联式机器人。

串联机器人采用开式运动链结构，它由一系列连杆通过转动关节或移动关节串联而成，不存在封闭的结构链。

如图1-5所示，关节由驱动器驱动，关节的独立运动导致连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。

串联机器人一个轴的运动不会改变另一个轴的坐标原点，比如六轴工业节机器人SCARA机器人。

任务2工业机器人基础知识,知识储备一、工业机器人分类1.按机械结构分类

（2）并联式机器人。

并联机器人为采用并联方式驱动的一种闭环结构，该机构的动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，如图1-6所示。

并联机器人的一个轴运动会影响另一个轴的坐标原点，如delta机器人。

任务2工业机器人基础知识,知识储备一、工业机器人分类2.按坐标系分类

（1）柱坐标机器人。

柱坐标机器人水平臂或杆架安装在一垂直柱上，而该柱又安装在一个旋转基座上，如图1-7所示。

柱坐标机器人具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱体。

任务2工业机器人基础知识,知识储备一、工业机器人分类2.按坐标系分类

（2）球坐标机器人。

球坐标机器人的空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定。

由于机械和驱动连线的限制，机器人的工作范围是球体的一部分，如图1-8所示。

任务2工业机器人基础知识,知识储备一、工业机器人分类2.按坐标系分类（3）笛卡尔坐标机器人。

笛卡尔坐标机器人，又叫直角坐标机器人，是指能够实现自动控制的、可重复编程、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。

在结构上，笛卡尔坐标机器人又分为悬臂式和门型两种，如图1-9所示。

任务2工业机器人基础知识,知识储备一、工业机器人分类2.按坐标系分类（4）多关节型机器人。

多关节型机器人由多个回转机构组合而成，如图1-10所示。

这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对涂装、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。

任务2工业机器人基础知识,知识储备二、工业机器人系统组成1.工业机器人本体（图1-11）工业机器人本体是指在集成应用中进行具体生产工作的部分，包含支撑结构和动力结构，即机座和执行机构，包括腰部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。

大多数工业机器人有36个运动自由度，其中腕部通常有13个运动自由度。

在机器人控制过程中，所有的计算、分析和编程最终均是通过本体的动作来实现。

任务2工业机器人基础知识,知识储备二、工业机器人系统组成2.工业机器人控制柜（图1-12）工业机器人控制柜作为工业机器人最为核心的零部件之一。

工业机器人控制系统的主要任务是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态、轨迹、操作顺序及动作的时间等，具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。

根据使用环境和功能的不同，同一品牌的工业机器人控制柜有多种型号。

任务2工业机器人基础知识,知识储备二、工业机器人系统组成3.工业机器人示教器（图1-13）示教器是一种手持式人机交互装置，用于执行与操作机器人系统有关的许多任务，如运行程序、手动控制机器人、修改机器人程序等。

示教器是机器人控制系统的核心部件，是一个用来注册和存储机械运动或处理记忆的设备，该设备是由电子系统或计算机系统执行的。

任务2工业机器人基础知识,知识储备三、工业机器人主要性能参数1.工业机器人自由度工业机器人自由度是指工业机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度，如图1-14所示。

任务2工业机器人基础知识,知识储备三、工业机器人主要性能参数2.工业机器人工作范围工业机器人工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫作工作区域。

因为末端操作器的形状和尺寸是多种多样的，为了真实反映机器人的特征参数，所以是指不安装末端操作器时的工作区域。

工作范围的形状和大小是十分重要的，机器人在执行某作业时可能会因为存在作业死区（即手部不能到达所示部分）而不能完成任务。

任务2工业机器人基础知识,知识储备三、工业机器人主要性能参数3.工业机器人最大工作速度工业机器人最大工作速度，有的厂家指工业机器人主要自由度上最大的稳定速度，有的厂家指手臂末端最大的合成速度，通常都在技术参数中加以说明。

很明显，工作速度越高，工作效率越高。

但是，工作速度越高就要花费更多的时间升速或降速，或者对工业机器人的最大加速度率或最大减速度率的要求更高。

任务2工业机器人基础知识,知识储备三、工业机器人主要性能参数4.工业机器人承载能力工业机器人承载能力是指机器人在工作范围内的任何位置上所能承受的最大质量。

承载能力不仅取决于负载的质量，而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。

为了安全起见，承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。

通常，承载能力不仅指负载，而且还包括了工业机器人末端操作器的质量。

任务2工业机器人基础知识,知识储备三、工业机器人主要性能参数5.工业机器人精度工业机器人精度是指定位精度和重复定位精度。

定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。

重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度，即重复度，如图1-16所示。

任务2工业机器人基础知识,任务2工业机器人基础知识任务实施IRB120机器人是ABB新型第四代机器人家族的最新成员，也是迄今为止ABB制造的最小的六轴机器人，如图1-17所示。

任务实施一、机器人IRB120本体参数机器人IRB120在紧凑空间内凝聚了ABB产品系列的全部功能与技术。

其质量仅为25kg，结构设计紧凑，几乎可以安装在任何地方，比如工作站内部、机械设备上方或生产线上其他机器人的旁边。

其参数见表1-2和表1-3。

任务2工业机器人基础知识,任务2工业机器人基础知识任务实施一、机器人IRB120本体参数,任务实施二、机器人IRB120工作范围IRB120广泛适用于电子、食品、饮料、制药、医疗、研究等领域，其进一步增强了ABB新型第四代机器人家族的实力，工作最大半径达580mm，其工作范围如图1-18所示。

任务2工业机器人基础知识,任务描述工业机器人由许多部件组成，其中RV减速器与谐波减速器是非常重要的组件。

通过本任务的学习，学生能够了解RV减速器与谐波减速器的结构组成，熟知其功能与特点并掌握其安装技巧。

任务3工业机器人典型组件的装配,知识储备一、RV减速器的装配1.RV减速器介绍RV减速器由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两部分组成，具有结构紧凑，传动比大，振动小，噪音低，能耗低，以及在一定条件下具有自锁功能的特点，比单纯的摆线针轮行星传动具有更小的体积和更大的过载能力，且输出轴刚度大，作为机器人用减速器，是刚性最高的低振动减速器，因而得到广泛使用，是最常用的减速器之一，如图1-19所示。

任务3工业机器人典型组件的装配,任务3工业机器人典型组件的装配知识储备一、RV减速器的装配1.RV减速器介绍,知识储备一、RV减速器的装配1.RV减速器介绍RV减速器内部的主要零部件有输出法兰、输入齿轮、直齿轮、曲轴、RV齿轮（摆线轮）和针轮等。

零部件介绍如下：

输入齿轮轴：

齿轮轴用来传递输入功率，且与直齿轮互相啮合。

直齿轮：

也就是渐开线行星轮，它与曲轴固联，两个行星轮均匀地分布在一个圆周上，起功率分流的作用，即将输入功率分成两路传递给摆线针轮行星机构。

曲轴：

曲轴是摆线轮的旋转轴。

它的一端与直齿轮相连接，另一端与输出法兰相连接，它可以带动摆线轮产生公转，而且又支撑摆线轮产生自转。

RV齿轮（摆线轮）：

为了实现径向力的平衡，在该传动机构中，一般应采用两个完全相同的摆线轮，分别安装在曲柄轴上，且两摆线轮的偏心位置相互成180。

针轮：

针轮与机架固连在一起而成为针轮壳体，在针轮上安装有30个针齿。

输出法兰：

是RV型传动机构与外界从动工作机相连接的构件，输出运动或动力。

任务3工业机器人典型组件的装配,知识储备一、RV减速器的装配1.RV减速器介绍RV减速器是由直齿减速部分和偏心差动式减速部分（采用针销的内齿轮与摆线外齿轮构成的）组合而成的二级减速器。

RV传动过程是当电机产生回转运动时，由输入齿轮传递给直齿轮，并按齿数比进行减速，这是第一级减速部分；

直齿轮的回转运动传给曲轴，使RV齿轮作偏心运动，机架外壳固定时，RV齿轮一边公转，同时由于在公转过程中，会受到固定于外壳上的针齿的作用力，而形成与RV齿轮公转方向相反的力矩，也造就了摆线轮的自转运动。

通过轴承，将自转部分传给输出轴，这是第二级减速部分。

任务3工业机器人典型组件的装配,任务3工业机器人典型组件的装配知识储备一、RV减速器的装配1.RV减速器介绍RV减速器传动简图如图1-20所示。

任务3工业机器人典型组件的装配知识储备一、RV减速器的装配1.RV减速器介绍按照封闭差动轮系求解传动比基本方法，可以计算出RV传动的传动计算公式为：

知识储备一、RV减速器的装配2.RV减速器的功能及特点RV减速器是二级减速器，二级减速机构可以提高共振输入转数，减小低速时的振动，还能减小减速器的惯性，并且通过改变第一级减速部分的齿数，可以方便地得到范围宽的减速比；

除此之外，曲轴采用了中心圆盘支承机构，这种机构扭转刚性大，过载能力强；

而且，在传递动力的部件上采用了滚动支承机构，除了针轮的针销支承部件之外都是滚动接触，效率高，摩擦小，大大降低了因摩擦引起的间隙增大，性能好，寿命长。

所以，RV减速器很适合应用于工业机器人。

任务3工业机器人典型组件的装配,知识储备一、RV减速器的装配2.RV减速器的功能及特点RV减速器传动作为一种新型传动，从结构上看，其基本特点可以概括如下；

如果传动机构置于行星架的支撑主轴承内，那么这种传动的轴向尺寸可大大缩小。

采用二级减速机构，处于低速级的摆线针轮行星传动更加平稳，同时由于转臂轴承个数增多且内外环相对转速下降，其寿命也可大大提高。

只要设计合理，就可以获得很高的运动精度和很小的回差。

RV传动的输出机构是采用两端支撑的尽可能大的刚性圆盘输出结构，比一般摆线减速器的输出机构具有更大的刚度，且抗冲击性能也有很大提高。

传动比范围大。

因为即使摆线齿数不变，只改变渐开线齿数就可以得到很多的速度比，其传动比i=31171。

传动效率高，其传动效率=0.850.92。

任务3工业机器人典型组件的装配,知识储备二、谐波减速器的装配1.谐波减速器的介绍谐波减速器是一种利用柔性构件的弹性变形波进行运动和动力传递变换的新型齿轮减速器，具有结构简单、体积小、传动比大、精度高、可向密封空间传递运动和动力等优点，因而在精密程度要求高的工业机器人系统中经常得到应用。

任务3工业机器人典型组件的装配,知识储备二、谐波减速器的装配1.谐波减速器的介绍图1-21所示是工业机器人中安装的谐波减速器，它主要由刚轮、柔轮和波发生器H这三个基本构件组成。

三个构件中可任意固定一个，其余两个一为主动，一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变成两个输入，一个输出，组成差动传动。

作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定，柔轮输出形式。

任务3工业机器人典型组件的装配,知识储备二、谐波减速器的装配1.谐波减速器的介绍谐波减速器是利用谐波齿轮传动的原理，与少齿差行星齿轮传动相似，依靠柔性轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力和运动的。

主要工作原理是：

波发生器H是一个杆状部件，是使柔轮产生可控弹性变形的构件，其两端装有滚动轴承构成滚轮，与柔轮的内壁相互压紧。

而柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内孔直径略小于波发生器的总长。

任务3工业机器人典型组件的装配,知识储备二、谐波减速器的装配1.谐波减速器的介绍如图1-22所示，当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形。

椭圆长轴两端的柔轮与与之配合的刚轮齿则处于完全啮合状态，即柔轮的外齿与刚轮的内齿沿齿高啮合。

这是啮合区，一般有30%左右的齿处在啮合状态。

椭圆短轴两端的柔轮齿与刚轮齿处于完全脱开状态称为脱开。

在波发生器长轴和短轴之间的柔轮齿，沿柔轮周长的不同区段内，有的逐渐退出刚轮齿间，处在半脱开状态，称之为啮出。

波发生器在柔轮内转动时，迫使柔轮产生连续的弹性变形，此时波发生器连续转动，使柔轮齿循环往复的处于“啮入啮合啮出脱开”这四种状态。

这种现象称为错齿运动，正是这一运动，作为减速器就可将输入的高速转动变为输出的低速转动。

任务3工业机器人典型组件的装配,任务3工业机器人典型组件的装配知识储备二、谐波减速器的装配1.谐波减速器的介绍,知识储备二、谐波减速器的装配1.谐波减速器的介绍工作时，固定刚轮，由电机带动波发生器转动，柔轮作为从动轮，输出转动，带动负载运动。

在传动过程中，波发生器转一周，柔轮上某点变形的循环次数称为波数，以n表示。

常用的是双波和三波两种。

双波传动的柔轮应力较小，结构比较简单，易于获得大的传动比，是目前应用最广的一种。

双波发生器的谐波齿轮传动如图1-23所示，当波发生器顺时针转动1/8周时，柔轮齿与刚轮齿就由原来的啮入状态变为啮合状态，而原来脱开状态就成为啮入状态。

同样道理，啮出变为脱开，啮合变为啮出，这样柔轮相对刚轮转动（角位移）了1/4齿；

同理，波发生器再转动1/8周时，重复上述过程。

由于柔轮比刚轮的齿数少2个，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比。

任务3工业机器人典型组件的装配,任务3工业机器人典型组件