編輯推薦
適讀人群 :本書實用性與可參考性強,可為從事工業機器人編程、操作、維護相關工作的工程技術人員提供幫助,也可供大學院校機電專業、機器人專業的師生學習參考。 韓鴻鸞、蔡艷輝、盧超主編的《工業機器人現場編程與調試》一書具有以下特點。
1、詳細講解瞭工業機器人現場編程與設計的方法及要點。
2、所講內容涉及:工業機器人搬運工作站、工業機器人CNC機床上下料工作站、弧焊工業機器人、工業機器人點焊工作站、噴塗工業機器人、工業機器人裝配工作站。內容豐富全麵。
3、內容從生産實際齣發,貼閤職業技能標準,突齣實用性。
內容簡介
工業機器人作為一種高科技集成裝備,對專業人纔有著多層次的需求。
本書根據機器人行業發展趨勢,從生産實際齣發,結閤實際應用,詳細講解瞭工業機器人現場編程與調試的方法及要點,主要內容包括:工業機器人現場編程與調試基礎、工業機器人編程概述、工業機器人搬運工作站現場編程、工業機器人CNC機床上下料工作站現場編程、弧焊工業機器人的現場編程、工業機器人點焊工作站的現場編程、噴塗工業機器人工作站的現場編程、工業機器人裝配工作站的現場編程等。
本書實用性與可參考性強,可為從事工業機器人編程、操作、維護相關工作的工程技術人員提供幫助,也可供大學院校機電專業、機器人專業的師生學習參考。
內頁插圖
目錄
第1章工業機器人現場編程與調試基礎 / 1
1.1工業機器人的組成與工作原理1
1.1.1工業機器人的基本組成1
1.1.2機器人的基本工作原理5
1.1.3機器人應用與外部的關係6
1.2機器人的基本術語與圖形符號7
1.2.1機器人的基本術語7
1.2.2機器人的圖形符號體係9
1.2.3機器人的圖形符號錶示11
1.2.4機器人的提示符號13
1.2.5工業機器人技術參數17
1.2.6典型機器人的技術參數19
1.3工業機器人的坐標係21
1.3.1機器人的位姿問題21
1.3.2機器人坐標係21
第2章工業機器人編程概述 / 25
2.1認識工業機器人的編程25
2.1.1對機器人編程的要求25
2.1.2機器人編程語言的類型26
2.1.3機器人語言係統的結構27
2.1.4工業機器人程序設計過程27
2.1.5示教編程器30
2.1.6離綫編程方式31
2.1.7基於虛擬現實方式33
2.2機器人語言編程係統33
2.2.1機器人語言的編程33
2.2.2機器人編程語言的功能34
2.2.3機器人編程語言的發展36
2.2.4工業機器人編程指令37
2.2.5VAL語言簡介45
2.2.6VAL-Ⅱ語言49
2.2.7AL語言簡介50
2.2.8Autopass語言簡介54
2.2.9RAFT語言簡介55
2.2.10AML語言57
2.2.11LUNA語言及其特徵58
2.2.12C語言59
2.3在綫編程60
2.3.1在綫編程的種類60
2.3.2機器人示教器的組成62
2.3.3機器人示教器的功能62
2.3.4示教再現原理63
2.3.5示教再現操作方法63
2.3.6示教編程實例67
2.4機器人的離綫編程68
2.4.1機器人離綫編程的特點68
2.4.2機器人離綫編程係統的結構69
2.4.3機器人離綫編程與仿真核心技術72
2.4.4機器人離綫編程係統實用化技術研究趨勢73
第3章工業機器人搬運工作站現場編程 / 75
3.1工業機器人搬運工作站的認識75
3.1.1搬運機器人的周邊設備與工位布局75
3.1.2平麵倉儲搬運工作站的組成77
3.1.3立體倉儲搬運工作站的組成78
3.1.4常見搬運工作站簡介80
3.2坐標係及其標定82
3.2.1坐標係的選擇83
3.2.2坐標係的運動83
3.2.3機器人坐標係的標定87
3.3搬運工作站的現場編程94
3.3.1安川工業機器人指令介紹94
3.3.2搬運工作站機器人程序編製114
第4章工業機器人CNC機床上下料工作站現場編程 / 117
4.1認識工業機器人CNC機床上下料工作站117
4.1.1工業機器人與數控加工的集成117
4.1.2工業機器人在機床上下料領域的應用120
4.1.3上下料係統類型120
4.1.4工業機器人上下料工作站的組成123
4.1.5CNC與機器人上下料工作站的通信128
4.1.6工作過程129
4.1.7工業機器人自動生産綫的注意事項130
4.2工業機器人CNC上下料工作站的編程133
4.2.1平行移動功能133
4.2.2對係統進行初步示教133
4.2.3上下料工作站機器人程序134
第5章弧焊工業機器人的現場編程 / 136
5.1認識工業機器人弧焊工作站136
5.1.1工業機器人弧焊工作站的組成136
5.1.2工業機器人弧焊工作站的常見形式147
5.2手動模式操縱焊接機器人151
5.2.1手動模式操縱焊接機器人工作站的組成151
5.2.2焊接機器人運動軸及坐標係152
5.2.3機器人坐標係和運動軸的選取155
5.2.4手動移動機器人158
5.2.5手動操縱機器人沿T形接頭焊縫移動164
5.3弧焊機器人的示教編程166
5.3.1初識焊接機器人的示教編程166
5.3.2焊接機器人的直綫軌跡示教197
5.3.3焊接機器人的圓弧軌跡示教223
5.3.4焊接機器人的擺動功能示教239
5.3.5焊接機器人的周邊設備與控製250
第6章工業機器人點焊工作站的現場編程 / 258
6.1認識工業機器人點焊工作站258
6.1.1工業機器人點焊工作站的組成258
6.1.2點焊電極259
6.1.3電阻焊接控製裝置261
6.1.4變壓器261
6.1.5機器人點焊鉗262
6.1.6冷卻水閥組263
6.1.7輔助設備工具264
6.1.8具體點焊機器人簡介265
6.2點焊工業機器人工作站現場程序的編製266
6.2.1ABB指令簡介266
6.2.2ABB工業機器人仿真軟件的應用275
6.2.3安川點焊工業機器人工作站的編程283
第7章噴塗工業機器人工作站的現場編程 / 287
7.1噴塗工業機器人工作站287
7.1.1塗裝機器人的分類288
7.1.2塗裝機器人的組成289
7.1.3塗裝機器人工作站的組成292
7.1.4塗裝機器人的周邊設備296
7.2ABB工業機器人仿真軟件在玻璃塗膠現場編程上的應用299
7.2.1指令簡介299
7.2.2玻璃塗膠現場仿真編程300
7.3ABB工業機器人仿真軟件在車燈塗膠現場編程上的應用308
7.3.1指令簡介308
7.3.2車燈塗膠現場仿真編程310
第8章工業機器人裝配工作站的現場編程 / 317
8.1工業機器人裝配工作站317
8.1.1裝配機器人的組成317
8.1.2裝配機器人的分類320
8.1.3工業機器人裝配工作站的組成324
8.2ABB工業機器人仿真軟件在車窗玻璃裝配現場編程上的應用327
8.2.1指令簡介327
8.2.2車窗玻璃裝配現場仿真編程328
參考文獻 / 336
前言/序言
近年來,我國機器人行業在國傢政策的支持下,順勢而為,發展迅速,保持著35%的高增長率,遠高於德國的9%、韓國的8%和日本的6%。我國已連續兩年成為世界第一大工業機器人市場。
我國工業機器人市場之所以能有如此迅速的增長,主要源於以下三點:
(1)勞動力的供需矛盾。主要體現在勞動力成本的上升和勞動力供給的下降。在很多産業,尤其在中低端工業産業,勞動力的供需矛盾非常突齣,這對實施“機器換人”計劃提齣瞭迫切需求。
(2)企業轉型升級的迫切需求。隨著全球製造業轉移的持續深入,先進製造業迴流,我國的低端製造業麵臨産業轉移和空心化的風險,迫切需要轉變傳統的製造模式,降低企業運行成本,提升企業發展效率,提升工廠的自動化、智能化程度。而工業機器人的大量應用,是提升企業産能和産品質量的重要手段。
(3)國傢戰略需求。工業機器人作為高端製造裝備的重要組成部分,技術附加值高,應用範圍廣,是我國先進製造業的重要支撐技術和信息化社會的重要生産裝備,對工業生産、社會發展以及增強軍事國防實力都具有十分重要的意義。
隨著機器人技術及智能化水平的提高,工業機器人已在眾多領域得到瞭廣泛的應用。其中,汽車、電子産品、冶金、化工、塑料、橡膠是我國使用機器人最多的幾個行業。未來幾年,隨著行業需要和勞動力成本的不斷提高,我國機器人市場增長潛力巨大。盡管我國將成為當今世界最大的機器人市場,但每萬名製造業工人擁有的機器人數量卻遠低於發達國傢水平和國際平均水平。工信部組織製訂瞭我國機器人技術路綫圖及機器人産業“十三五”規劃,到2020年,工業機器人密度達到每萬名員工使用100颱以上。我國工業機器人市場將高倍速增長,未來十年,工業機器人是看不到“天花闆”的行業。
雖然多種因素推動著我國工業機器人行業不斷發展,但應用人纔嚴重缺失的問題清晰地擺在我們麵前,這是我國推行工業機器人技術的最大瓶頸。中國機械工業聯閤會的統計數據錶明,我國當前機器人應用人纔缺口20萬,並且以每年20%~30%的速度持續遞增。
工業機器人作為一種高科技集成裝備,對專業人纔有著多層次的需求,主要分為研發工程師、係統設計與應用工程師、調試工程師和操作及維護人員四個層次。其中,需求量最大的是基礎的操作和維護人員以及掌握基本工業機器人應用技術的調試工程師和更高層次的應用工程師,工業機器人專業人纔的培養,要更加著力於應用型人纔的培養。
為瞭適應機器人行業發展的形勢,滿足從業人員學習機器人技術相關知識的需求,我們從生産實際齣發,組織業內專傢編寫瞭本書,全麵講解瞭工業機器人現場編程的方法與調試要點,以期給從業人員和大學院校相關專業師生提供實用性指導與幫助。
本書由韓鴻鸞、蔡艷輝、盧超任主編,袁有德、田震、謝華、董曉明任副主編,阮洪濤、劉曙光、徐艇、孔慶亮、程寶鑫、張朋波、孔偉、叢培蘭、馬岩、張瑞社、李永杉、梁典民、趙峰、張玉東、王常義、安麗敏、孫傑、柳鵬、叢誌鵬、馬述秀、褚元娟、汪興科、王勇、丁守會、李雅楠、陳青、寜爽、梁婷、薑興道、榮誌軍、王小方、鄭建強、李魯平、王樹平參與編寫。全書由韓鴻鸞統稿。在本書編寫過程中得到瞭山東省、河南省、河北省、江蘇省、上海市等技能鑒定部門的大力支持,此外,青島利博爾電子有限公司、青島時代焊接設備有限公司、山東魯南機床有限公司、山東山推工程機械有限公司等企業為本書的編寫提供瞭大量幫助,在此深錶謝意。
在本書編寫過程中,參考瞭《工業機器人裝調維修工》《工業機器人操作調整工》職業技能標準的要求,以備讀者考取技能等級;同時還藉鑒瞭全國及多省工業機器人大賽的相關要求,為讀者參加相應的大賽提供參考。
由於水平所限,書中不足之處在所難免,懇請廣大讀者給予批評指正。
編者
《智造之手:現代工業機器人應用指南》 內容簡介 在當今飛速發展的製造業浪潮中,工業機器人正以前所未有的速度滲透到生産綫的每一個角落,成為提升效率、優化質量、實現柔性製造的關鍵驅動力。本書《智造之手:現代工業機器人應用指南》並非一本專注於機器人編程與調試的枯燥手冊,而是以一種更宏觀、更全麵的視角,深入剖析工業機器人在實際生産環境中的應用策略、技術選型、集成實施、性能評估以及未來發展趨勢。我們旨在為讀者提供一套係統的、實用的、麵嚮實踐的指南,幫助他們深刻理解工業機器人如何賦能現代製造業,從而做齣更明智的決策,駕馭這場智能製造的變革。 本書的重點在於“應用”,即工業機器人如何在真實世界的工廠中發揮作用,以及如何最大化其價值。我們將從宏觀的産業視角齣發,探討工業機器人技術的演進曆程,特彆是其如何從單一的重復性任務執行者,蛻變為能夠適應復雜環境、協同工作、具備一定智能的“智造之手”。 第一部分:工業機器人應用概覽與戰略規劃 在這一部分,我們將首先為讀者勾勒齣一幅現代工業機器人應用的宏大圖景。我們會詳細介紹不同類型的工業機器人(如關節式機器人、SCARA機器人、Delta機器人、協作機器人等)及其在不同行業(汽車製造、電子電器、食品飲料、醫藥化工、物流倉儲等)中的典型應用場景。這不是簡單的羅列,而是通過豐富的案例研究,展示機器人如何解決行業痛點,例如提高生産節拍、降低人工成本、提升産品一緻性、保障操作人員安全等。 隨後,我們將深入探討企業在引入工業機器人時應進行的戰略規劃。這包括: 需求分析與價值評估: 如何準確識彆生産過程中最適閤機器人自動化的環節?如何量化機器人引入可能帶來的經濟效益和社會效益?我們會提供一套結構化的分析框架,幫助企業從戰略層麵審視機器人應用的必要性和可行性。 技術路綫選擇與供應商評估: 麵對市場上琳琅滿目的機器人品牌和型號,如何根據自身業務需求進行技術路綫的選擇?如何對潛在的供應商進行客觀、全麵的評估?我們將分析不同技術方案的優劣,並提供供應商評估的關鍵指標和方法。 投資迴報分析(ROI)與風險管理: 機器人項目的投資迴報周期是企業關注的焦點。我們將介紹常用的ROI計算方法,並引導讀者識彆和規避潛在的項目風險,例如技術集成風險、員工適應性風險、維護保障風險等。 企業數字化轉型與機器人協同: 工業機器人是智能製造的核心要素之一,但其價值的實現離不開企業整體的數字化轉型。我們將探討機器人如何與其他數字化技術(如物聯網IoT、大數據、人工智能AI、MES、ERP等)進行協同,構建一體化的智能生産係統。 第二部分:工業機器人係統集成與實施 本部分將聚焦於工業機器人從概念走嚮現實的關鍵環節——係統集成與實施。我們將強調,一個成功的機器人應用不僅僅是購買一颱機器人,而是將其有效地融入現有的生産流程和設備中。 機器人選型細則與性能考量: 在需求明確的基礎上,我們將提供更精細化的機器人選型指導。這包括對機器人負載能力、運動精度、速度、工作範圍、防護等級、能耗等關鍵性能指標的深入解讀。我們將分析這些指標如何直接影響生産效率和産品質量,並提供選擇建議。 末端執行器(End-of-Arm Tooling, EoAT)設計與選擇: EoAT是機器人執行具體任務的“手”,其重要性不言而喻。我們將詳細介紹不同類型的EoAT(如夾爪、焊槍、噴槍、視覺傳感器等)的設計原理、功能特點及其在不同工藝中的應用。還會討論如何根據任務需求定製化設計EoAT。 傳感器與視覺係統集成: 傳感器和視覺係統是機器人感知環境、提升智能化的關鍵。我們將探討各類傳感器(如力覺傳感器、接近傳感器、編碼器等)在機器人應用中的作用,並重點介紹工業視覺係統(包括相機、光源、圖像處理軟件等)的集成方案,例如用於産品識彆、缺陷檢測、位姿引導等。 安全防護設計與閤規性: 工業機器人安全是重中之重。本部分將詳細闡述機器人安全防護的設計原則,包括安全圍欄、安全光柵、安全傳感器、急停按鈕等,並介紹相關的國際和國內安全標準與法規,確保機器人係統的安全可靠運行。 機器人與PLC、SCADA係統集成: 機器人通常需要與工廠的自動化控製係統(如PLC、SCADA)進行協同工作。我們將介紹常見的集成方式和通信協議,以及如何實現機器人與上位機之間的信息交互和聯動控製。 安裝、調試與驗證流程(宏觀層麵): 雖然不詳述具體的編程與調試細節,但我們會從項目管理的角度,概述機器人安裝、初步調試、係統聯調以及最終投入生産前的全麵驗證流程。這包括對機器人運動路徑的優化、傳感器標定、安全聯鎖測試等關鍵環節的介紹,確保係統達到設計預期。 第三部分:工業機器人性能優化與維護管理 機器人一旦投入使用,其持續穩定的運行和高效的産齣就成為關注的焦點。本部分將探討如何進行性能優化和有效的維護管理,延長機器人使用壽命,最大化其投資價值。 生産節拍優化與路徑規劃策略: 在現有機器人基礎上,如何進一步提升生産節拍?我們將探討不同類型的路徑規劃策略(如直綫插補、圓弧插補、關節插補等)及其對效率的影響,並介紹一些實用的優化技巧,例如運動平滑、避障策略等。 機器人運行狀態監控與數據分析: 通過對機器人運行數據的采集和分析,可以及時發現潛在問題,預判故障。我們將介紹常用的監控指標(如運行時間、負載率、故障次數、能耗等)以及數據分析方法,為設備的預防性維護提供依據。 預防性維護與故障排除(體係化思維): 本部分將提供一套預防性維護的體係化思路,強調定期檢查、潤滑、易損件更換的重要性。同時,也會介紹一些常見的機器人故障類型及其排查方嚮,但側重於係統性的分析思路,而非具體的代碼級排查。 備件管理與供應商協同: 閤理的備件管理是保障機器人連續運行的重要環節。我們將探討備件的分類、庫存管理策略,以及如何與機器人供應商建立有效的技術支持與備件供應閤作關係。 機器人係統的生命周期管理: 從采購、部署、運行到報廢,機器人係統經曆一個完整的生命周期。我們將引導讀者思考如何進行全生命周期的管理,包括升級改造、二次開發、甚至最終的迴收與再利用,以實現可持續發展。 第四部分:工業機器人未來發展趨勢與挑戰 站在當前的起點,展望未來,工業機器人技術正以前所未有的速度迭代更新。本部分將探討未來的發展方嚮,幫助讀者把握行業脈搏。 協作機器人(Cobots)的興起與人機協同: 協作機器人以其安全性、易用性和靈活性,正在改變著人機協作的模式。我們將深入探討協作機器人的技術特點、應用前景以及在人機協同中的最佳實踐。 AI與機器學習在機器人中的應用: 人工智能和機器學習正在為機器人注入“大腦”。我們將介紹AI如何在機器人路徑規劃、物體識彆、決策製定、異常檢測等方麵發揮作用,以及未來的發展潛力。 機器人即服務(RaaS)模式的興起: RaaS模式正在改變機器人的購買和使用方式。我們將分析RaaS模式的優勢、挑戰以及對傳統製造模式的影響。 移動機器人(AMR)與自主導航技術: 移動機器人正在推動倉儲物流和柔性生産的革命。我們將探討AMR的自主導航、路徑規劃、協同調度等關鍵技術。 機器人標準化與互操作性: 隨著機器人應用的普及,標準化和互操作性變得越來越重要。我們將討論相關的標準進展,以及其對未來機器人係統集成的影響。 麵臨的挑戰與機遇: 工業機器人技術的快速發展也帶來新的挑戰,如技術人纔的培養、數據安全與隱私、倫理道德等問題。我們將探討這些挑戰,並指齣潛在的機遇。 目標讀者 本書適閤於對工業機器人應用感興趣的各類讀者,包括: 企業管理者與決策者: 幫助他們理解工業機器人技術的價值,做齣明智的投資決策,製定符閤企業發展戰略的機器人應用規劃。 生産技術人員與工程師: 為他們提供關於機器人選型、係統集成、性能優化、維護管理等方麵的實踐指導,提升實際操作能力。 項目經理與係統集成商: 提供項目規劃、供應商選擇、風險管理等方麵的參考,確保機器人項目的順利實施。 高校學生與研究人員: 作為一本全麵深入的應用參考書籍,幫助他們建立對工業機器人應用的係統性認識。 對智能製造感興趣的任何人士: 揭示工業機器人如何成為智能製造的核心驅動力。 《智造之手:現代工業機器人應用指南》並非一本簡單的操作手冊,而是一本指導您如何“用好”工業機器人的“戰略地圖”。我們相信,通過閱讀本書,您將能夠更清晰地認識到工業機器人為您的企業帶來的無限可能,並有信心駕馭這場智能製造的變革,讓“智造之手”成為您最得力的助手。