項目1工業機器人的基本認知任務1.1工業機器人的認知任務1.2工業機器人的安全使用【項目導入】隨著科學技術的進步，人類的體力勞動已逐漸被各種機械所取代。本項目以工業機器人系統為項目操作對象認識FANUC工業機器人本體、控制器、示教器等構成，通過查找認識FANUC工業機器人的部件及簡單的操作，在學習工業機器人的定義、分類和發展等知識點的同時，掌握機器人開機、關機、示教器基本操作及安全注意事項，為機器人的編程與操作打下堅實的基礎。【任務提出】

工業機器人是一種智能化機電設備，用于替代人工完成一些具有大批量、高質量要求的工作，如工業自動化生產線中電焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配，以及物流系統的搬運、包裝、碼垛等作業，是一種可以仿人操作、自動控制、可重復編程并能在三維空間完成各種作業的機電一體化生產設備。任務1.1工業機器人的認知本次任務要求如下：1、掌握工業機器人系統結構的組成及連接；2、識別工業機器人型號，認識工業機器人本體結構；3、識別控制柜型號，認識控制柜操作面板；4、初步掌握示教器的外觀組成。任務1.1工業機器人的認知一、工業機器人的定義與分類1、機器人的幾種定義美國機器人工業協會（RIA）：機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具或專用裝置的，通過可編程的動作來執行各種任務的具有編程能力的多功能機械手。美國國家標準局（NBS）：機器人是一種能夠進行編程并在自動控制下執行某些操作和移動作業任務的機械裝置。日本工業機器人協會（JIRA）：工業機器人是一種能夠執行與人體上肢（手和臂）類似動作的多功能機器；智能機器人事宜總具有感覺和識別能力，并能控制自身行為的機器。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知一、工業機器人的定義與分類1、機器人的幾種定義英國《牛津簡明英語詞典》：機器人是貌似人的自動機，是具有智力且順從于人但不具有人格的機器。

國際標準化組織（ISO）：機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能夠完成各種作業的可編程操作機。ISO8373-2012：機器人具備自動控制及可再編程、多用途功能，機器人操作機具有3個或3個以上的可編程軸，在工業自動化應用中，機器人的底座可固定也可以移動。我國科學家對機器人的定義：機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知一、工業機器人的定義與分類1、機器人的幾種定義

從對工業機器人不同的定義可以看出，工業機器人具備可編程、擬人化、通用性、交叉性等幾個顯著特點，隨著機器人的升級和機器人智能的發展，機器人的定義與工業機器人的定義將會被進一步修改，進一步明確和統一。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知2、工業機器人的分類（1）串聯機器人

串聯機器人是一個開放的運動鏈（OpenLoopKinematicChain），其所有的運動桿件沒有形成一個封閉的結構鏈，當各連桿組成一開式機構鏈時，所獲得的機器人結構稱為串聯結構，如圖1-1所示的FANUCLRMate200iD型工業機器人就是典型的串聯工業機器人，它包括以底座到末端執行器的一系列連桿和關節。當前工業機器人大多采用串聯結構。按照運動副的不同，串聯機器人分為直角坐標機器人、柱坐標機器人、球坐標機器人和關節坐標機器人等。【知識點撥】圖1-1串聯機器人任務1.1工業機器人的認知2、工業機器人的分類（1）串聯機器人

①直角坐標機器人。直角坐標機器人是一種最簡單的結構，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，如圖1-2所示。②圓柱坐標機器人。圓柱坐標機器人是指能夠形成圓柱坐標系的機器人呢，其水平臂或桿架安裝在一個垂直柱上，垂直柱安裝在一個旋轉基座上，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，如圖1-3所示。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知2、工業機器人的分類（1）串聯機器人

③球坐標機器人。球坐標機器人運動所形成的軌跡表面是半球面，一般由兩個回轉關節和一個移動關節構成，如圖1-4所示。④關節機器人。關節機器人也稱為關節手臂機器人或關節機械手臂，是當今工業領域中應用最廣泛的一種機器人。關節坐標機器人一般由多個轉動關節串聯若干連桿組成，如圖1-5所示。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知2、工業機器人的分類

（2）并聯機器人

并聯機器人事一種由固定機座和具有若干自由度的末端執行器、以不少于兩條獨立運動鏈連接形成的新型機器人。如圖1-6所示。與串聯機器人相比，并聯機器人具有以下特點。①不易有動態誤差，無累積誤差，精度較高。②運動慣性小。③結構緊湊穩定，輸出軸承受大部分的軸向應力，機器剛性高，承載能力大。④采用熱對稱性結構設計，熱變形量較小。⑤在位置求解上，串聯機器人正解困難，反解容易。⑥工作空間較小。⑦驅動裝置可固定在平臺上或接近平臺的位置，運動部分重量輕，速度快，動態響應好。⑧不分串聯機器人采用完全對稱結構，具有較好的各向同性。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知二、工業機器人的系統結構工業機器人系統主要由工業機器人本體、控制柜、示教盒和連接電纜組成，其中連接電纜主要有電源電纜、示教器電纜、控制電纜和編碼器電纜等，如圖1-9所示。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知二、工業機器人的系統結構1.工業機器人本體工業機器人本體是工業機器人的支撐基礎，也是工業機器人完成作業任務的執行機構。工業機器人本體主要由傳動部件、機身、臂部、腕部和手部五部分組成，如圖1-10所示。機器人本體的電池位于機器人基座上，當本體電池電量低時，示教器上將出現SRVO-065報警，此時需要開機更換電池。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知二、工業機器人的系統結構1.工業機器人本體①傳動部件：包括各種驅動電動機、減速器、齒輪、軸承、傳動帶等部件。②機身及行走機構：機身又稱為機座，是整個共軛機器人的支撐部分，具有一定的剛度和穩定性。機座有固定式和移動式兩類，若機座不具備行走功能，則構成固定式機器人；若機座具備移動機構，則構成移動式機器人。③臂部：臂部一般由大臂、小臂（或多臂）所組成，用來支撐腕部和手部，實現較大的運動范圍。

④腕部：腕部位于工業機器人末端執行器和臂部之間，腕部主要幫助手部呈現期望的姿態，擴大臂部運動范圍。

⑤手部：手部又稱為末端執行器，是工業機器人執行任務的工具，一般安裝于工業機器人末端法蘭。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知二、工業機器人的系統結構2.工業機器人控制柜控制柜是工業機器人的指揮中樞，通過對工業機器人驅動系統的控制，使執行機構的各個關節按照規定的要求進行工作。工業機器人控制柜提供用于運行機構的電源，內嵌有應用軟件，可對示教器、才做面板和外圍設備進行控制。工業機器人的控制系統一般由控制計算機和伺服控制器組成，如圖1-13所示。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知二、工業機器人的系統結構2.工業機器人控制柜

控制柜作為工業機器人的“大腦”，它通過各種控制電路和控制軟件的結合來操縱機器人，并協調機器人與生產系統中其他設備的關系，圖1-14所示為FANUCRobotR-30iBMate控制系統的電氣單元。在控制柜的內部，主板上安裝著處理器、外圍線路、存儲卡、操作面板控制線路，還進行伺服系統的位置控制，當主板電池低電量時，示教器上將出現SYST-035報警，同時UO[9]信號為ON，此時先進行數據的備份，采購到新的電池后，關機換電池；6軸伺服放大器用于控制和驅動各軸電機。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知二、工業機器人的系統結構3.示教器示教器（TP）是工業機器人控制系統的核心部件，是一個用來注冊和存儲機械運動或處理記憶的設備，該設備是由電子系統或計算機系統執行的。工業機器人示教器是一種手持式操作裝置，用于執行與操作工業機器人系統有關的許多任務，如編寫程序、運行程序、修改程序、手動操作、參數配置、監控工業機器人狀態等。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知二、工業機器人的系統結構4.連接電纜工業機器人使用的連接電纜主要有電源電纜、示教器電纜、控制電纜和編碼器電纜，如圖1-9所示。其中電源電纜用于給工業機器人控制柜提供電源；示教器電纜用于連接示教器和控制柜；控制電纜和編碼器電纜用于連接工業機器人本體和控制柜。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知三、工業機器人的主要技術參數和編程方式1.工業機器人的主要技術參數

目前，工業機器人的主要技術參數有自由度、分辨率、定位精度、工作范圍、運動速度和承載能力等。①自由度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，是表示機器人動作靈活程度的參數。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知

【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知1.工業機器人的主要技術參數④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量和位置精度均有密切的關系。就目前的技術而言，通用機器人的最大直線速度大多在1000mm/s以下，最大回轉速度一般不超過120°/s。⑤承載能力承載能力是指機器人在工作范圍內的任何位姿（位置、姿態）上所能承受的最大質量。根據承載能力的不同，工業機器人大致分為：a.微型機器人：承載能力為1N以下。b.小型機器人：承載能力不超過105N。c.中型機器人：承載能力為105~106N。d.大型機器人：承載能力為106~107N。e.重型機器人：承載能力為107N以上。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知2.工業機器人的編程方式

①現場編程現場編程通常是由操作人員通過示教器控制機械手工具末端到達指定的位置和姿態，記錄機器人位姿數據并編寫機器人運動指令，完成機器人在正常加工中的軌跡規劃、位姿等關節數據信息的采集、記錄，如圖1-17所示。②離線編程離線編程實在不使用真實機器人的情況下，在PC上安裝FANUC機器人的編程軟件（ROBOGUIDE），可以實現離線編程，如圖1-18所示。③自主編程隨著技術的發展，各種跟蹤測量傳感技術日益成熟，人們開始研究跟蹤焊縫的測量信息反饋，由計算機控制焊接機器人進行路徑規劃的自主編程技術。【知識點撥】任務1.1工業機器人的認知

【知識點撥】任務操作考核工單

任務實施請大家按照步驟，完成對應的操作任務。【操作步驟】任務1.1工業機器人的認知全力以赴創造更美好的世界！項目1工業機器人的基本認知任務1.1工業機器人的認知任務1.2工業機器人的安全使用【項目導入】隨著科學技術的進步，人類的體力勞動已逐漸被各種機械所取代。本項目以工業機器人系統為項目操作對象認識FANUC工業機器人本體、控制器、示教器等構成，通過查找認識FANUC工業機器人的部件及簡單的操作，在學習工業機器人的定義、分類和發展等知識點的同時，掌握機器人開機、關機、示教器基本操作及安全注意事項，為機器人的編程與操作打下堅實的基礎。【任務提出】安全是人類從事生產活動的第一要務，操作工業機器人之前需要嚴格掌握其安全操作規程，必須使用安全設備，必須遵循安全條款，從而保證人身安全和作業安全。工業機器人從業人員在開始操作工業機器人之前，必須了解機器人所處的環境要求，操作的安全規程，并且能夠快速地使用安全設備，為工業機器人基本操作做好準備工作。任務1.2工業機器人的安全使用本次任務要求如下：檢查機器人所處工作環境是否安全；認識并正確佩戴安全護具；正確進行工業機器人的開機；模擬緊急情況下按下急停按鈕，并進行緊急停止報警解除；正確進行工業機器人的關機。任務1.2工業機器人的安全使用一、工業機器人安全使用的環境FANUC機器人所有者、操作者必須對自己的安全負責，在使用時必須使用安全設備，必須遵守安全條款。不管應用于何種領域，機器人在使用中都應當避免以下情況。處于有燃燒可能的環境；處于有爆炸可能的環境；處于無線電干擾的環境；處于水中或其他液體中；以運動人或動物為目的；工作人員攀爬在機器人上面或懸垂于機器人之下；其他與FANUC推薦的安裝和使用環境不一致的情況。【知識點撥】任務1.2工業機器人的安全使用二、工業機器人的安全設備及安全操作規程1.機器人系統的安全設