ABB工业机器人应用技术全集

1. 主要特点 ① 面向热点、内容全面。工业机器人是当前的热点，本书以工业机器人应用技术为主题，针对初学者、从业人员、设计调试维修的工程技术人员3类读者，由浅入深地全面介绍了工业机器人的机械部件的结构原理、安装维修要求，编程操作及故障诊断与维修等技术。它不仅可帮助初学者完成从入门到提高的过程，而且可以帮助从业人员提高水平，并指导产品研发设计和安装调试维修。 ② 选材典型、实用性强。本书将以世界知名的ABB机器人产品为载体，重点针对工业机器人的研发设计、编程操作、使用维修等实际问题进行系统阐述，删除了传统的机器人运动学、动力学、插补控制等理论性内容；并通过典型机器人的整机及部件结构原理图、装配爆炸图、程序实例等实用性技术资料，可以为产品研发设计、编程操作、调试维修提供参考。 ③ 技术优选、特色鲜明。本书将从工业机器人的产生、发展和分类概况，工业机器人的组成、特点和技术性能等基本知识入手；依次阐述工业机器人本体的机械结构组成及安装维护要求；核心部件（交叉滚子轴承、谐波减速器、RV减速器等）的结构原理和装配调整方法；RAPID应用程序设计、程序数据定义、指令与函数命令编程等的方法、格式、要求和实例；机器人手动操作、程序编辑、自动运行以及系统设置、运行监控、故障诊断与维修等高层次操作技术。 2. 作者特色 本书作者是国 家级科技成果开发功臣，江苏省有突出贡献的中青年专家，教授级高 级工程师、二级教授；兼任中国科学院常州优选装备创新中心技术委员会副主任、中国科学院合肥物质材料研究所科技委员会委员；是江苏省品 牌专业负责人、江苏省优 秀教学团队带头人、国家精品课程负责人、国家教学资源库课程负责人。已公开出版专著29部，高校规划教材20部（其中，“十二五”职业教育国家规划教材5部）；发表论文60余篇。 在工业机器人领域，作者已出版《工业机器人从入门到应用》《工业机器人编程与操作》《工业机器人结构与维护》及《ABB工业机器人编程全集》等专著多部，著作《親手操作、控制及校調工業機器人》（人民邮电出版社）实现了版权输出、出版海外版。作者担任了“十三五”国家重点出版物《现代机械设计手册（第2版）》（化学工业出版社，2019.3）的编写工作，任篇主编，独立完成了“工业机器人、减速器”的全部内容，在行业内有较高的知名度。作者所在学校及系部是工业机器人专业国家教学资源

本书汇集了工业机器人应用的相关知识，对ABB工业机器人的应用技术进行了系统说明，内容涵盖机器人基础、机械结构原理、作业程序设计、机器人操作等方面。 本书从工业机器人的应用要求出发，在介绍机器人产生、发展、分类、应用及工业机器人组成、特点、性能等知识的基础上，对工业机器人本体及变位器、谐波减速器、RV减速器等关键零部件的结构原理、安装维护要求进行了系统阐述；对ABB工业机器人的程序设计要求、程序编制方法以及全部RAPID指令、函数命令的编程格式与要求进行了详尽说明，并提供了完整的应用程序示例；对ABB工业机器人的手动操作、应用程序编辑、自动运行及系统设定、调试维修等的操作方法与步骤进行了全面介绍。 本书内容全面、选材典型、技术优选、案例丰富，是目前较为完整的ABB工业机器人应用技术手册，也是工业机器人使用、维修人员及高等院校师生的参考书。

龚仲华 教授级高 级工程师、二级教授。国 家级科技成果开发功臣，江苏省有突出贡献的中青年专家，江苏省优 秀科技开发人才，江苏省333工程第 二层次培养对象，江苏省优 秀共产党员，常州市12届政 协委员；江苏省品 牌专业负责人，江苏省优 秀教学团队带头人，江苏省及国 家级精品课程负责人，国家教学资源库建设课程负责人。 历任常州机床总厂车间主任、设计科科长、副总工程师；常州工学院机械系副主任、机电研究所副所长、机电工程学院副院长，河海大学兼职教授；常州现代设计与制造中心主任、中国科学院常州优选装备创新中心技术委员会副主任、中国科学院合肥物质材料研究所科技委员会委员；中国机械工业教育协会高等学校机电类学科教学委员会委员。 曾经获得国家技术开发优 秀成果奖，省人民政府科技进步二/三等奖；江苏省教学成果二等奖，全国教学设计三等奖等多项科技、教学成果奖。 多次赴美国、德国、日本、瑞士、法国、意大利、匈牙利、比利时、荷兰、卢森堡等国家进行技术培训、学习。已在中文核心期刊发表论文60余篇；主编、编著本科、高职国家规划教材9部；出版技术专著20部；获发明、实用新型专利多项。

第1章  概述 1 1.1  机器人的产生及发展  1 1.1.1  机器人的产生与定义  1 1.1.2  机器人的发展  4 1.2  机器人分类  9 1.2.1  机器人分类方法  9 1.2.2  工业机器人  11 1.2.3  服务机器人  13 1.3  工业机器人的应用  15 1.3.1  技术发展与产品应用  15 1.3.2  主要生产企业  17 第2章  工业机器人的组成与性能  23 2.1  工业机器人的组成及特点  23 2.1.1  工业机器人的组成  23 2.1.2  工业机器人的特点  27 2.2  工业机器人的结构形态  30 2.2.1  垂直串联机器人  30 2.2.2  水平串联机器人  33 2.2.3  并联机器人  34 2.3  工业机器人的技术性能  37 2.3.1  主要技术参数  37 2.3.2  工作范围与承载能力  39 2.3.3  自由度、运动速度及定位精度  42 2.4  ABB工业机器人及性能  44 2.4.1  产品概况  44 2.4.2  通用型工业机器人  48 2.4.3  专用型工业机器人  52 2.4.4  Delta、SCARA工业机器人  54 第3章  工业机器人的机械结构  56 3.1  工业机器人本体结构  56 3.1.1  垂直串联结构  56 3.1.2  垂直串联手腕结构  60 3.1.3  SCARA、Delda结构  63 3.2  关键零部件结构  65 3.2.1  变位器  66 3.2.2  减速器与CRB轴承  69 3.3  典型结构剖析  72 3.3.1  机身结构剖析  72 3.3.2  手腕结构剖析  75 第4章  谐波减速器及维护  78 4.1  变速原理与产品  78 4.1.1  谐波齿轮变速原理  78 4.1.2  产品与结构  83 4.2  主要技术参数与选择  86 4.2.1  主要技术参数  86 4.2.2  谐波减速器选择  91 4.3  国产谐波减速器产品  94 4.3.1  型号规格与技术性能  94 4.3.2  产品结构与技术参数  98 4.4  哈默纳科谐波减速器  105 4.4.1  产品概况  105 4.4.2  部件型谐波减速器  108 4.4.3  单元型谐波减速器  114 4.4.4  简易单元型谐波减速器  119 4.5  谐波减速器的安装维护  121 4.5.1  部件型谐波减速器的安装维护  121 4.5.2  单元型谐波减速器的安装维护  127 4.5.3  简易单元型谐波减速器的安装维护  130 第5章  RV减速器及维护  133 5.1  变速原理与产品  133 5.1.1  RV齿轮变速原理  133 5.1.2  产品与结构  139 5.2  主要技术参数与选择  142 5.2.1  主要技术参数  142 5.2.2  RV减速器的选择  149 5.3  常用产品结构与性能  152 5.3.1  基本型减速器  152 5.3.2  标准单元型减速器  154 5.3.3  紧凑单元型减速器  156 5.3.4  中空单元型减速器  158 5.4  RV减速器的安装维护  160 5.4.1  基本安装要求  160 5.4.2  基本型减速器的安装维护  162 5.4.3  单元型减速器的安装维护  167 第6章  工业机器人编程基础  172 6.1  机器人坐标系及姿态  172 6.1.1  控制基准与控制轴组  172 6.1.2  机器人本体坐标系  176 6.1.3  机器人作业坐标系  178 6.2  机器人与工具姿态  181 6.2.1  机器人姿态与定义  181 6.2.2  机器人配置数据  184 6.2.3  坐标系方向的四元数定义  186 6.3  移动要素及定义  190 6.3.1  机器人的移动要素  190 6.3.2  目标位置  191 6.3.3  到位区间  193 6.3.4  移动速度  195 6.4  工业机器人程序结构  197 6.4.1  程序与编程  197 6.4.2  应用程序基本结构  199 6.4.3  RAPID程序模块  202 6.4.4  RAPID程序类别及格式  206 第7章  作业程序设计  211 7.1  程序数据及定义  211 7.1.1  数据声明指令  211 7.1.2  基本型数据及定义  213 7.1.3  复合型数据、数组及定义  216 7.1.4  程序数据性质及定义  217 7.2  表达式、运算指令与函数  220 7.2.1  表达式与编程  220 7.2.2  运算指令与编程  222 7.2.3  函数命令及编程  224 7.2.4  数据转换函数命令及编程  228 7.3  程序声明与程序调用  234 7.3.1  程序声明与程序参数  234 7.3.2  普通程序的执行管理  236 7.3.3  普通程序的调用  237 7.3.4  功能程序的调用  240 7.3.5  中断程序及调用  243 第8章  基本移动指令编程  246 8.1  移动要素定义指令编程  246 8.1.1  目标位置数据定义  246 8.1.2  到位区间数据定义  248 8.1.3  移动速度数据定义  252 8.2  工具、工件数据定义指令编程  254 8.2.1  工具数据定义  254 8.2.2  工件数据定义  256 8.3  基本移动指令编程  258 8.3.1  指令格式及说明  258 8.3.2  定位指令编程  261 8.3.3  插补指令编程  263 8.3.4  子程序调用插补指令编程  265 8.4  程序点调整指令及编程  266 8.4.1  程序偏移与设定指令  267 8.4.2  程序偏移与坐标变换函数  272 8.4.3  程序点偏置与镜像函数  277 8.4.4  程序点读入与转换函数  280 8.5  速度、姿态控制指令与编程  284 8.5.1  速度控制指令  284 8.5.2  加速度控制指令  288 8.5.3  姿态控制指令  291 8.6  运动保护指令与编程  295 8.6.1  运动保护的基本形式  295 8.6.2  运动监控区设定指令  297 8.6.3  监控功能设定指令  301 8.6.4  负载设定和碰撞检测指令  305 第9章  输入/输出指令编程  308 9.1  I/O信号与连接  308 9.1.1  I/O信号分类  308 9.1.2  I/O信号连接与处理  309 9.2  输入/输出基本指令编程  311 9.2.1  I/O状态读入函数  311 9.2.2  DO/AO输出指令  314 9.2.3  I/O读写等待指令  316 9.3  控制点输出指令编程  320 9.3.1  终点输出指令  320 9.3.2  控制点设定指令  323 9.3.3  输出控制点设定  325 9.3.4  控制点输出指令  329 9.4  特殊I/O控制指令编程  332 9.4.1  线性变化模拟量输出指令  333 9.4.2  TCP移动速度模拟量输出指令  334 9.5  其他I/O指令与编程  336 9.5.1  I/O配置指令  336 9.5.2  I/O检测函数与指令  338 9.5.3  输出状态保存指令  342 9.5.4  DI监控点搜索指令  344 第10章  程序控制指令编程  347 10.1  运行控制指令及编程  347 10.1.1  程序等待指令  347 10.1.2  程序停止与移动停止指令  351 10.1.3  程序转移与指针复位指令  354 10.2  程序中断指令及编程  357 10.2.1  中断监控指令  357 10.2.2  I/O中断设定指令  361 10.2.3  控制点中断设定指令  366 10.2.4  状态中断设定指令  369 10.3  错误处理指令及编程  372 10.3.1  错误处理器设定指令  372 10.3.2  系统日志创建指令  376 10.3.3  故障恢复指令与函数  379 10.4  轨迹存储及记录指令与编程  383 10.4.1  轨迹存储与恢复指令  383 10.4.2  轨迹记录、恢复指令与函数  385 10.4.3  执行时间记录指令与函数  387 10.5  协同作业指令与编程  390 10.5.1  协同作业指令与功能  390 10.5.2  协同作业程序编制  391 第11章  通信指令编程  394 11.1  示教器通信指令编程  394 11.1.1  示教器显示控制指令与函数  394 11.1.2  示教器基本对话指令  398 11.1.3  对话操作指令与函数  401 11.2  串行通信指令及编程  411 11.2.1  串行接口控制指令  411 11.2.2  串行数据输出指令  413 11.2.3  串行数据读入指令与函数  416 11.3  网络通信指令及编程  419 11.3.1  DeviceNet通信指令与函数  419 11.3.2  套接字通信指令与函数  422 11.3.3  消息队列通信指令与函数  427 11.4  文件管理指令与编程  430 11.4.1  文件管理指令与函数  430 11.4.2  程序文件加载及保存指令  433 11.4.3  文本表格安装与读写  435 第12章  系统调试指令编程  438 12.1  程序数据测定指令编程  438 12.1.1  工具坐标系测定指令  438 12.1.2  回转轴用户坐标系测算函数  442 12.1.3  负载测定指令与函数  445 12.2  系统数据设定指令编程  450 12.2.1  系统参数读写指令与函数  450 12.2.2  系统数据设定指令  454 12.2.3  数据检索与设定指令  456 12.3  伺服调整指令与编程  458 12.3.1  伺服设定指令  458 12.3.2  伺服调整指令  462 12.3.3  伺服测试指令与函数  465 12.4  特殊轴控制指令与编程  467 12.4.1  独立轴控制指令  467 12.4.2  伺服焊钳设定指令  471 12.4.3  伺服焊钳控制指令与函数  473 12.5  智能机器人控制指令与编程  476 12.5.1  智能传感器通信指令  476 12.5.2  机器人同步跟踪指令  480 12.5.3  机器人EGM运动控制指令  485 12.5.4  其他智能机器人控制指令  490 第13章  工业机器人程序设计示例  495 13.1  搬运机器人程序示例  495 13.1.1  机器人搬运系统  495 13.1.2  应用程序设计要求  497 13.1.3  程序设计思路  499 13.1.4  应用程序示例  502 13.2  弧焊机器人程序示例  506 13.2.1  机器人弧焊系统  506 13.2.2  应用程序设计要求  509 13.2.3  程序设计思路  512 13.2.4  应用程序示例  515 第14章  ABB机器人操作（上）  519 14.1  机器人手动操作  519 14.1.1  控制柜面板与示教器  519 14.1.2  手动操作条件设定  522 14.1.3  机器人手动操作  526 14.1.4  特殊手动操作  530 14.2  机器人快速设置  532 14.2.1  手动操作快速设置  532 14.2.2  程序运行快速设置  537 14.3  应用程序创建与编辑  539 14.3.1  程序编辑器功能  539 14.3.2  任务创建与编辑  541 14.3.3  模块创建与编辑  544 14.3.4  作业程序创建与编辑  547 14.4  程序数据创建与编辑  550 14.4.1  创建与编辑的一般方法  550 14.4.2  工具数据创建与编辑  555 14.4.3  工件数据创建与编辑  562 14.4.4  负载数据创建与编辑  567 第15章  ABB机器人操作（下）  572 15.1  程序输入与编辑  572 15.1.1  指令输入与编辑  572 15.1.2  表达式、函数输入与编辑  576 15.1.3  程序点示教编辑  579 15.2  程序编辑的其他方式  581 15.2.1  镜像程序编辑  581 15.2.2  程序点热编辑  582 15.3  程序调试与自动运行  585 15.3.1  程序调试操作  585 15.3.2  负载自动测试操作  587 15.3.3  程序自动运行  590 15.4  控制系统设定  591 15.4.1  系统参数及碰撞监控设定  591 15.4.2  系统显示与操作设定  595 15.4.3  示教器设定  599 15.5  调试与维修操作  601 15.5.1  机器人校准  601 15.5.2  I/O状态检查与设定  605 15.5.3  系统日志与系统诊断  607 15.5.4  系统信息显示与资源管理  609 15.6  系统重启与备份、恢复  610 15.6.1  系统重启与引导操作  610 15.6.2  系统备份与恢复  614 附录A  RAPID指令表  617 附录B  RAPID函数命令表  627 附录C  RAPID程序数据表  633 附录D  系统预定义错误表  636