《工業機器人安裝與調試》教材思考與練習參考答案思考與練習——p151．填空題（1）工業機器人由主體、驅動系統和控制系統3個基本部分組成。（2）工業機器人本體一般采用空間開鏈連桿機構，其中的運動副常稱為關節，關節的個數通常即為機器人的自由度，大多數工業機器人有3-6個運動自由度。（3）工業機器人按應用領域分類可分為搬運機器人、焊接機器人、裝配機器人、噴涂機器人、機械加工機器人等。2．簡答題（1）簡述工業機器人的定義和主要特征。定義：工業機器人是一種仿生的、具有自動控制能力的、可重復編程的、多功能、多自由度的操作機械。特征：工業機器人是由仿生機械結構、電動機、減速機和控制系統組成的，用于從事工業生產，能夠自動執行工作指令的機械裝置。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行。（2）簡述工業機器人的主要應用領域工業機器人主要被應用于五大應用領域。1）機械加工應用2）機器人噴涂應用3）機器人裝配應用4）機器人焊接應用5）機器人搬運應用（3）工業機器人的分類有哪幾種？各有什么特點？1）按結構特征劃分工業機器人通常可以分為直角坐標機器人、柱面坐標機器人、球面坐標機器人、多關節機器人和并聯關節機器人。直角坐標機器人是指在工業應用中，能夠實現自動控制的，可重復編程的，在空間上具有相互垂直關系的三個獨立自由度的多用途機器人。直角坐標機器人的特點是直線運動，控制簡單。缺點是靈活性差，自身占據空間較大。柱面坐標機器人是指能夠形成圓柱坐標系的機器人。其結構主要由一個旋轉機座形成的轉動關節和垂直、水平移動的兩個移動關節構成。柱面坐標機器人具有空間結構小，工作范圍大，末端執行器速度高、控制簡單、運動靈活等優點。缺點是工作時，必須有沿γ軸線前后方向的移動空間，空間利用率低。目前柱面坐標系主要用于重物的卸載、搬運等工作。球面坐標機器人一般由兩個回轉關節和一個移動關節構成。其軸線按極坐標配置。這種機器人運動所形成的軌跡表面是半球面所以稱為球面坐標機器人。球面坐標機器人同樣占用空間小，操作靈活且范圍大，但運動學模型較復雜，難以控制。關節機器人也稱為關節手臂機器人或關節機械手臂，多關節機器人按照關節的構型不同，又可分為垂直多關節機器人和水平多關節機器人。2）按驅動方式劃分根據能量轉換方式的不同，工業機器人驅動類型可以劃分為液壓驅動、氣壓驅動、電力驅動和新型驅動四種類型。氣壓驅動氣壓驅動機器人是以壓縮空氣來驅動執行機構的。這種驅動方式的特點是：空氣來源方便，動作迅速，結構簡單。缺點是：工作的穩定性與定位精度不高，抓力較小，所以常用于負載較小的場合。液壓驅動液壓驅動是使用液體油液驅動執行機構的。與氣壓驅動機器人相比，液壓驅動機器人具有大而多的負載能力，其結構緊湊，傳動平穩，但液體容易泄露，不宜在高溫或低溫場合作業。電力驅動電力驅動是利用電動機產生的力矩驅動執行機構的。目前，越來越多的機器人采用電力驅動方式，電力驅動易于控制，運動精度高，成本低。新型驅動伴隨著機器人技術的發展，出現了利用新的工作原理制造的新型驅動器，如靜電驅動器，壓電驅動器，形狀記憶合金驅動器，人工肌肉及光電驅動器。（4）簡述工業機器人各參數的定義：自由度，重復定位精度，工作空間，運動速度，承載能力。自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數目，不包括末端執行器的開合自由度。分辨率是指機器人每個關節所能實現的最小移動距離或最小轉動角度，工業機器人的分辨率分分編程分辨率和控制分辨率兩種。作業范圍是機器人運動時手臂末端或手腕中心所能到達的位置點的集合，也稱為機器人的工作區域。運動速度即指的是機器人的運動速度，運動速度影響機器人的工作效率和運動周期，它與機器人所提取的重力和位置精度均有密切關系。承載能力是指機器人在作業范圍內的任何位姿上所能承受的最大重量。思考與練習——p231．簡述工業機器人企業的安全生產制度。P17-p19操作者應遵守事項厲行整理整頓的工作及區域易燃、易爆品的處理操作者與公司安全管理人員及設備維護人員的聯絡示教作業的相關安全注意事項等2．簡述如何在使用工業機器人中保障人身安全和設備安全？P23機器人的安全操作規范控制柜的安全操作規范投入運行的安全操作規范自動運行安全操作規范運輸安全操作規范3．工業機器人的急停裝置在什么位置，如何使用？緊急停止按鈕分別設置在示教器、主操作箱、副操作面板上。立即按下緊急停止按鈕，中止機器人運轉思考與練習——p49簡答題1．機器人的機構簡圖有哪幾種？分別的表示?機器人的機構簡圖是描述機器人組成機構的直觀圖形表達形式，是將機器人的各個運動部件用簡便的符號和圖形表達出來，此圖可用上述圖形符號體系中的文字與代號表示。（a）直角坐標系（b）圓柱坐標系（c）極坐標系（d）多關節型2．機器人的機械系統是由哪幾個部分組成的？機器人的機械結構系統由手部、腕部、臂部、機身和行走機構組成。3．工業機器人臂部的作用是什么？是由哪些部分組成的？手臂的各種運動通常由驅動機構和各種傳動機構來實現。因此，它不僅僅承受被抓取工件的重量，而且承受末端執行器、手腕和手臂自身的重量。機器人的手臂主要包括臂桿以及與其伸縮、屈伸或自轉等運動有關的構件，如傳動機構、驅動裝置、導向定位裝置、支承連接和位置檢測元件等。此外還有與腕部或手臂的運動和連接支承等有關的構件、配管配線等。4．常見的工業機器人手部如何分類？手部按其抓握原理可分為夾持類手部和吸附類手部兩類。夾鉗式取料手由手指/手爪和驅動機構、傳動機構及連接與支承元件組成.手部按其抓握原理可分為夾持類手部和吸附類手部兩類。5．機器人的行走機構由哪幾個部分組成？行走機構是行走機器人的重要執行部件，它由驅動裝置、傳動裝置、傳動機構、位置檢測元件、傳感器、電纜及管路等組成。6．機器人手部的特點有哪些？（1）手部與腕部相連處可拆卸手部與腕部有機械接口，也可能有電、氣、液接口。工業機器人作業對象不同時，可以方便地拆卸和更換手部。（2）手部是機器人末端執行器它可以像人手那樣具有手指，也可以不具備手指；可以是類人的手爪，也可以是進行專業作業的工具，比如裝在機器人腕部上的噴漆槍，焊接工具等。（3）手部的通用性比較差機器人手部通常是專用的裝置，例如，一種手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面相近似的工件；一種工具只能執行一種作業任務。思考與練習——p701．簡答題（1）工業機器人機械系統的運輸有哪幾種形式？機器人可用叉車或者運輸吊具運輸，使用不合適的運輸工具可能會損壞機器人或導致人員受傷，因此只能使用符合規定的具有足夠負載能力的運輸工具。（2）伺服電動機有什么特點？伺服電動機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的電動機，它是一種輔助電動機間接變速裝置，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象，電動機轉子轉速受輸入信號控制，不僅反應速度快，而且可使控制的速度和位置精度非常準確。伺服電動機一般應用在數控車床，工業機器人等自動化程度較高的設備中。（3）六軸工業機器人分別采用了哪些減速機構？各有什么特點？其裝配有什么要求？諧波齒輪傳動減速器是利用行星齒輪傳動原理發展起來的一種新型減速器。諧波傳動減速器，是一種靠波發生器裝配上柔性軸承使柔性齒輪產生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合來傳遞運動和動力的齒輪傳動。RV減速器是在擺線針輪行星傳動的基礎上發展而來的一種新型傳動。減速器由第一級漸開線齒輪行星傳動機構與第二級擺線針輪行星傳動機構兩部分組成的封閉的差動輪系，不僅克服了一般針擺傳動的缺點，而且因為具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩定、效率高、傳動平穩等一系列優點。RV減速器的裝配技術要求：1）安裝時請不要對減速機的輸出部件、箱體施加壓力聯接時請滿足機器與減速機之間的同軸度與垂直度的相應要求。2）減速機初始運行至400小時應重新更換潤滑油.其后的換油周期約為4000小時。3）箱體內應該保留足夠的潤滑油量，并定時檢查.當發現油量減少或油質變壞時應及時補足或更換潤滑油，應注意保持減速機外觀油潔，及時清除灰塵、污物以利于散熱。（4）比較諧波減速器和RV減速器的異同。諧波減速器在先進機器人傳動中有逐漸被RV減速器取代的趨勢。那么RB減速器和諧波減速器的區別在于哪里呢？1、RV減速機主要用于20公斤以上的機器人關節，而諧波減速器則運用在20公斤以下機器人關節；2、諧波減速器可以隨著使用時間的增長造成運動精度會顯著降低，而RV減速器不會；3、由于RV減速機對比諧波減速器組成零件更為復雜、承載強度更高并且制造難度要比諧波減速機大，才使其生產線投資規模遠大于諧波減速機。（5）六軸工業機器人的裝配應該注意哪些事項？1）限位即限制運動件位置。常有限位板、限位塊、限位爛等裝置。2）零位機器人的零位是機器人操作模型的初始位置。當零位不正確時，機器人不能精確運動。在機械結構中，相鄰兩軸的運動在特定位置上有零位標志，機器人出廠前已經安裝。經拆裝或調整后機械零位標志不等于軟件零位標志，需要重新校對時，但機械零位標志可以作為裝配機器人的位置標準和平時教學示范。3）潤滑用潤滑油等介質對機械零部件進行潤滑能減少零部件的磨損，防止零部件生銹，保證運動精度。為了保證工業機器人的作業精度，在一些關鍵的部位都設置了注油孔和出油孔。2．操作題ABB機器人IRB120本體的安裝和固定。（1）將機器人本體從運輸的木箱中取出，確定運輸中無損壞。（2）將機器人調運或者叉車搬運到合適位置，然后用螺栓將機械本體固定到水平地面上，保證不會傾倒或移動。（3）按照另一個對角方向將另外兩個螺栓擰上，并預緊。四個螺栓預緊后，再次確定機器人的位置擺放合適，然后將四個螺栓全部擰緊，將機器人固定在工作臺上。思考與練習——p831．簡述題（1）識讀電氣原理圖主電路的步驟是什么？看電氣原理圖的一般方法是先看主電路，明確主電路控制目標與控制要求，再看輔助電路，并通過輔助電路的回路研究主電路的運行狀態。電氣原理圖中所有電器元件都應采用國家標準中統一規定的圖形文字符號表示。識讀主電路的步驟①看清主電路中的用電設備。②看清楚用電設備是用什么電氣元件控制的。③了解主電路所用的控制器及保護電器。④看電源。（2）識讀電氣原理圖輔助電路的步驟是什么？識讀輔助電路的步驟輔助電路包含控制電路、信號電路和照明電路。①分析控制電路。②看電源。③了解控制電路中所采用的各種繼電器、接觸器的用途，如采用了一些特殊的繼電器，還應了解它們的動作原理。④根據輔助電路來研究主電路的動作情況。⑤研究電氣元件之間的相互關系。⑥研究其他電氣設備和電氣元件，如整流設備、照明燈等。（3）繪制電氣元件布局圖時需要注意什么？電氣元件布置安裝圖的設計遵循以下原則：1）必須遵循相關國家標準設計和繪制電氣元件布置安裝圖。2）布置相同類型的電氣元件時，應把體積較大和較重的安裝在電氣控制柜或面板的下方。3）發熱的原件應該安裝在電氣控制柜或面板的上方或后方，但繼電器一般安裝在接觸器的下面，以方便與電動機、接觸器的連接。4）需要經常維護、整定和檢修的電氣元件、操作開關、監視儀器儀表，其安裝位置應高低適宜，以便工作人員操作。5）強電、弱點應該分開走線，注意屏蔽層的連接欸，防止干擾的竄入。6）電氣元件的布置應考慮安裝間隙，并盡可能做到整齊、美觀。（4）工業機器人系統構成包含哪些？工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。工業機器人系統由機器人本體、控制柜、示教器和連接電纜組成。2．操作題（1）根據給定的電氣原理圖，繪制電氣元件布局圖和電氣元件接線圖。（2）以現有型號六軸多關節機器人為例，完成工業機器人電氣控制系統交流供電電路的安裝與調試。思考與練習——p981、壓線鉗的用途是什么？壓線鉗，是用來壓制水晶頭的一種工具。常見的電話線接頭和網線接頭都是用壓線鉗壓制而成的。如果使用了接線端子，那么壓線鉗將是必不可少的。2、剝線鉗的作用是什么？剝線鉗是內線電工、電動機修理、儀器儀表電工常用的工具之一，用來供電工剝除電線頭部的表面絕緣層。剝線鉗可以使得電線被切斷的絕緣皮與電線分開，還可以防止觸電。3、簡述電絡鐵進行焊接的步驟。選用合適的焊錫，應選用焊接電子元件用的低熔點焊錫絲。助焊劑，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作為助焊劑。電烙鐵使用前要上錫，具體方法是：將電烙鐵燒熱，待剛剛能熔化焊錫時，涂上助焊劑，再用焊錫均勻地涂在烙鐵頭上，使烙鐵頭均勻的吃上一層錫。焊接方法，把焊盤和元件的引腳用細砂紙打磨干凈，涂上助焊劑。用烙鐵頭沾取適量焊錫，接觸焊點，待焊點上的焊錫全部熔化并浸沒元件引線頭后，電烙鐵頭沿著元器件的引腳輕輕往上一提離開焊點。焊接時間不宜過長，否則容易燙壞元件，必要時可用鑷子夾住管腳幫助散熱。焊點應呈正弦波峰形狀，表面應光亮圓滑，無錫刺，錫量適中。焊接完成后，要用酒精把線路板上殘余的助焊劑清洗干凈，以防炭化后的助焊劑影響電路正常工作。集成電路應最后焊接，電烙鐵要可靠接地，或斷電后利用余熱焊接。或者使用集成電路專用插座，焊好插座后再把集成電路插上去。電烙鐵應放在烙鐵架上。思考與練習——p104操作題（1）以ABB機器人為例，介紹標準線纜套件的使用方法，將機器人本體和控制柜連接在一起，連接線纜的走線。示教器線纜的連接上面有介紹，這里將介紹動力線、編碼器線的連接和控制柜電源線的連接。（2）硬件連接線全部連接完畢后，需要進行上電前的檢測，主要包含哪些內容？在工業機器人第一次電氣控制系統連接完畢后，第一次上電時，為保證人身與設備的安全，必須進行必要的安全檢查。1．設備外觀的檢查第一次上電前，首先需要檢查設備的外觀有無問題，主要檢查內容有：（1）打開控制柜，檢查繼電器、接觸器、伺服驅動器等電氣元件安裝有無松動現象，如有松動應恢復正常狀態，有鎖緊機構的接插件一定要鎖緊，以防存在安全隱患。（2）檢查電氣元件接線有無松動與虛接，有鎖緊機構的一定要鎖緊。2．電氣連接情況檢查（1）電氣連接情況的檢查（2）電源極性與相序的檢查（3）電源電壓檢查（4）I/O檢查（5）認真檢查設備的保護接地線思考與練習——p1331．簡述利用萬用表對電氣控制柜進行上電前的安全檢查工作。通常分為三類：短路檢查、斷路檢查和對地絕緣檢查。檢查的方法可用萬用表逐條進行檢查，這樣花費時間長，但檢查結果準確完整。2．如何進行工業機器人轉數計數器的更新操作。P1253．工業機器人手動操作包含哪些方面以及如何實施？手動操作機器人運動一共有三種模式：單軸運動、線性運動和重定位運動P115-p121思考與練習——p154簡答題1．工業機器人的故障排除有哪幾種？工業機器人按故障特征進行故障排除工業機器人按單元進行故障排除工業機器人按事件日志進行故障排除2．工業機器人按單元進行故障排除有哪些？對FlexPendant進行故障排除通信故障排除通信故障排除現場總線和I/O單元故障排除電源故障排除3．工業機器人按故障特征進行故障排除有哪些？啟動故障控制器沒有響應控制性能不佳控制器上的所有LED都熄滅維修座中無電壓FlexPendant的偶發事件消息不一致的路徑精確性油漬沾污電機和齒輪箱機械噪音機器人制動閘釋放問題間歇性錯誤4．調查故障的原因方法與步驟分別是什么？機器人的故障有如下情況：①一旦發生故障，直到修理完畢不能運行的故障②發生故障后，放置一段時間后，又可以恢復運行的故障。③即使發生故障，只要關閉電源后再重新上電，則又可以運行的故障。④即使發生故障，立即就可以再次運行的故障。⑤非機器人本