工业机器人集成系统数字化设计与仿真（微课版）

内 容 提 要 本书以NX、PS（Process Simulate）、TIA博途3款软件为平台，以工业机器人应用编程1+X考证平台为任务载体，介绍工业机器人集成系统的数字化建模、运动仿真以及虚拟调试的方法和技巧。 本书主要内容包括工业机器人集成系统概述、工业机器人集成系统三维设计、基于PS软件的工业机器人集成系统仿真、TIA博途与PS软件联合虚拟调试、工业机器人应用编程1+X考证平台仿真与调试、工业机器人焊接集成系统仿真、其他工业机器人集成系统仿真等。本书采用项目化的编写方式，将多个典型案例融合到知识讲解和项目实施中，满足理实一体化、线上线下混合教学的需求。 本书可作为职业院校工业机器人、机电一体化、机械制造与自动化等专业的教材，也可作为从事工业机器人集成系统设计、应用工作的工程技术人员的参考书或培训用书。

张伟，浙江工业大学机械电子工程专业博士毕业，浙江大学计算机科学与技术博士后，省级专业带头人，省属企业“五个一”人才工程杰出创新创业人才，浙江省失效分析学会理事，浙江省科技厅重点研发计划项目验收评审专家。现在浙江机电职业技术学院自动化学院自动化（本科）教研室从事教学和科研工作。主要研究方向为基于机器视觉的智能机器人技术、激光增材制造（3D打印）技术等。曾先后主持国家教学资源库子课程项目1项，主持省课堂教改项目1项，主编教材1本，以副主编身份参与编写教材2本，以第一作者身份发表教研论文6篇，参与实施了教育部现代学徒制试点、材料成型与控制技术省“十三五”特色专业建设，浙江省3D打印应用技术公共实训基地建设等多个项目；主持省级科研项目2项，参与省级科研项目2项，主持厅级项目5项以上，以第一作者身份发表科研论文30余篇，获得发明专利授权2项，获得实用新型专利授权5项。

项目1　工业机器人集成系统概述　1 【学习目标】　1 【学习导图】　1 【知识准备】　2 知识1.1　机器人概述　2 1.1.1　机器人的定义　2 1.1.2　机器人的发展史　2 1.1.3　机器人的分类　4 1.1.4　工业机器人的常见品牌　6 知识1.2　工业机器人集成系统　7 1.2.1　工业机器人集成系统的结构　7 1.2.2　工业机器人集成系统的应用　9 1.2.3　工业机器人集成系统的发展趋势　10 知识1.3　数字孪生概述　11 1.3.1　数字孪生的概念　11 1.3.2　西门子数字孪生技术　12 1.3.3　数字孪生在数字化工厂中的应用　13 【项目实施】　14 任务1.1　工业机器人应用编程1+X证书　14 1.1.1　国家职业教育1+X证书试点　14 1.1.2　工业机器人应用编程证书　14 1.1.3　工业机器人应用编程1+X考证平台　15 任务1.2　工业机器人相关职业发展规划　15 1.2.1　工业机器人系统操作员　15 1.2.2　工业机器人系统集成工程师的职业生涯规划　16 【项目小结】　17 【扩展阅读】　18 【思考与练习】　18 项目2工业机器人集成系统三维设计　19 【学习目标】　19 【学习导图】　19 【知识准备】　20 知识2.1　NX软件概述　20 知识2.2　二维草图绘制　21 2.2.1　草图的绘制　21 2.2.2　草图的编辑　23 2.2.3　草图的约束　25 知识2.3　三维零件建模　26 2.3.1　基础特征和基本操作　26 2.3.2　拉伸特征　29 2.3.3　旋转特征和扫掠特征　31 2.3.4　特征操作、特征变换和尺寸测量　33 知识2.4　组件装配　36 2.4.1　装配概述　36 2.4.2　装配约束　36 【项目实施】　48 任务2.1　工业机器人（ABB IRB120）本体建模　48 2.1.1　IRB120机器人1轴底座　48 2.1.2　IRB120机器人2轴腰部　53 2.1.3　IRB120机器人3轴大臂　68 2.1.4　IRB120机器人4轴肘部　70 2.1.5　IRB120机器人5轴小臂　75 2.1.6　IRB120机器人6轴腕部　81 2.1.7　IRB120机器人整体装配　87 任务2.2　快换工具建模　89 2.2.1　母盘　89 2.2.2　平口手爪　100 任务2.3　周边设备（传输线）建模　115 【项目小结】　122 【扩展阅读】　122 【思考与练习】　122 项目3基于PS软件的工业机器人集成系统仿真　125 【学习目标】　125 【学习导图】　125 【知识准备】　126 知识3.1　PS软件的基本功能　126 3.1.1　PS软件的功能概述　126 3.1.2　PS软件的仿真流程　127 知识3.2　PS软件的界面　127 3.2.1　PS软件的欢迎界面　127 3.2.2　PS软件的工作界面　128 【项目实施】　133 任务3.1　PS软件的基本操作　133 3.1.1　文件操作　133 3.1.2　主页操作　137 3.1.3　视图操作　138 3.1.4　图形查看器工具栏操作　146 3.1.5　建模操作　150 任务3.2　设备定义　161 3.2.1　机器人定义　162 3.2.2　机械手定义　167 3.2.3　曲柄连杆机构夹具定义　175 任务3.3　创建操作　180 3.3.1　创建对象流操作　180 3.3.2　创建设备操作　182 3.3.3　创建复合操作　183 任务3.4　创建机器人仿真　184 3.4.1　安装末端工具　184 3.4.2　创建机器人操作　186 3.4.3　干涉碰撞检查　188 3.4.4　机器人离线编程　189 【项目小结】　192 【扩展阅读】　192 【思考与练习】　193 项目4　TIA博途与PS软件联合虚拟调试　194 【学习目标】　194 【学习导图】　194 【知识准备】　194 知识4.1　TIA博途软件概述　194 4.1.1　TIA博途软件的功能　194 4.1.2　TIA博途软件的项目操作　195 4.1.3　TIA博途软件的工作界面　196 4.1.4　硬件配置　197 知识4.2　TIA博途软件编程基础　198 4.2.1　数据类型与地址区　198 4.2.2　程序块　200 4.2.3　常用指令　200 【项目实施】　202 任务4.1　TIA博途软件的调试　202 4.1.1　程序的下载和上传　202 4.1.2　程序编辑器调试　203 4.1.3　监控表调试　204 任务4.2　HMI编程与仿真　208 任务4.3　PS软件的生产线仿真　211 任务4.4　PS软件的联合虚拟调试　217 【项目小结】　221 【扩展阅读】　221 【思考与练习】　221 项目5　工业机器人应用编程1+X考证平台仿真与调试　222 【学习目标】　222 【学习导图】　222 【知识准备】　222 知识5.1　工业机器人的坐标系　222 知识5.2　工业机器人的基本运动指令　224 【项目实施】　225 任务5.1　机器人写字集成系统仿真　225 任务5.2　机器人码垛集成系统仿真　235 任务5.3　机器人装配集成系统仿真　241 【项目小结】　251 【扩展阅读】　252 【思考与练习】　252 项目6　工业机器人焊接集成系统仿真　253 【学习目标】　253 【学习导图】　253 【知识准备】　253 知识6.1　焊枪的定义　253 知识6.2　焊接路径的生成　257 知识6.3　焊接路径的优化　260 【项目实施】　261 任务6.1　带导轨的焊接机器人集成系统仿真　261 任务6.2　带变位机的焊接机器人集成系统仿真　265 任务6.3　点焊机器人集成系统仿真　269 【项目小结】　271 【扩展阅读】　271 【思考与练习】　271 项目7　其他工业机器人集成系统仿真　272 【学习目标】　272 【学习导图】　272 【知识准备】　272 知识7.1　喷枪的定义　272 知识7.2　数控CLS文件的生成　274 知识7.3　人体及人体姿态的创建　277 【项目实施】　279 任务7.1　机器人喷涂集成系统仿真　279 任务7.2　机器人磨抛集成系统仿真　283 任务7.3　人机工程仿真　286 【项目小结】　290 【扩展阅读】　290 【思考与练习】　291 参考文献　292