工业机器人技术基础（微课版）

本书根据教育部最新的高等职业教育教学改革要求及工业机器人产业的岗位需求，由职业院校骨干教师联合企业技术人员共同编写而成。本书分为5 个项目，主要内容包括工业机器人基础认知、工业机器人系统组成、工业机器人基本操作、工业机器人基础编程、工业机器人基础维护与维修等。 本书采用“纸质教材+数字资源”的方式，配有教、学、做一体化设计的专业教学资源库，内容丰富。书中的知识点与相应学习资源直接对应，有助于激发学生主动学习，提高学习效率。线上学习资源大幅扩展教材容量，并可根据实际需要及时更新，体现新技术、新方法，保持本书内容的先进性。 本书适合作为高等职业院校工业机器人技术专业以及装备制造大类相关专业的教材，也可作为工程技术人员的参考资料和培训用书。

吴震，重庆工商职业学院智能制造与汽车学院工业机器人技术专业带头人，主要讲授课程有工业机器人技术基础、工业机器人离线编程、工业机器人在线编写等课程，发表多篇高水平论文。

项目１ 工业机器人基础认知 ............ 1 任务1.1 工业机器人的定义、特点及 发展 .................................... 1 任务描述 ............................................... 1 任务目标 ............................................... 1 思维导图 ............................................... 2 相关知识 ............................................... 2 1.1.1 工业机器人的定义与特点 ......... 2 1.1.2 工业机器人的发展 .................... 3 任务考核与评价 ................................... 5 任务思考 ............................................... 5 任务1.2 工业机器人的分类及 技术参数 ............................. 5 任务描述 ............................................... 5 任务目标 ............................................... 6 思维导图 ............................................... 6 相关知识 ............................................... 6 1.2.1 工业机器人的分类 .................... 7 1.2.2 工业机器人的技术参数........... 11 任务考核与评价 ................................. 14 任务思考 ............................................. 14 任务1.3 工业机器人的典型应用 ....... 14 任务描述 ............................................. 14 任务目标 ............................................. 15 思维导图 ............................................. 15 相关知识 ............................................. 16 1.3.1 焊接机器人 ............................. 16 1.3.2 装配机器人 ............................. 19 1.3.3 搬运机器人 ............................. 21 1.3.4 喷涂机器人 ............................. 23 任务考核与评价 ................................. 25 任务思考 ............................................. 25 任务1.4 工业机器人运动学和动力学基础 ......................... 25 任务描述 ............................................. 25 任务目标 ........................................ 26 思维导图 ........................................ 26 相关知识 ........................................ 27 1.4.1 工业机器人的轴与坐标系 ... 27 1.4.2 工业机器人的位姿描述与坐标变换 ............................. 28 1.4.3 工业机器人运动学 .............. 34 1.4.4 工业机器人动力学 .............. 39 任务考核与评价 ............................. 39 任务思考 ........................................ 39 项目总结 .......................................... 40 思考与练习 ........................................ 40 项目２ 工业机器人系统组成 .......... 43 任务2.1 工业机器人的机械系统 ...... 43 任务描述 ............................................. 43 任务目标 ............................................. 43 思维导图 ............................................. 44 相关知识 ............................................. 45 2.1.1 工业机器人的机座 .................. 45 2.1.2 工业机器人的臂部 .................. 46 2.1.3 工业机器人的腕部 .................. 50 2.1.4 工业机器人的末端执行器 ....... 54 2.1.5 工业机器人的传动机构 ........... 58 任务考核与评价 .................................. 61 任务思考 ............................................. 62 任务2.2 工业机器人的驱动系统 ...... 62 任务描述 ............................................. 62 任务目标 ............................................. 62 思维导图 ............................................. 63 相关知识 ............................................. 63 2.2.1 工业机器人的液压驱动系统 ... 64 2.2.2 工业机器人的气动驱动系统 ... 65 2.2.3 工业机器人的电动驱动系统 ... 67 任务考核与评价 .................................. 68 任务思考 ............................................. 69 任务2.3 工业机器人的传感系统 ....... 69 任务描述 ............................................. 69 任务目标 ............................................. 69 思维导图 ............................................. 70 相关知识 ............................................. 71 2.3.1 工业机器人的内部传感器 ....... 73 2.3.2 工业机器人的外部传感器 ....... 78 任务考核与评价 ................................. 83 任务思考 ............................................. 83 任务2.4 工业机器人的控制系统 ....... 84 任务描述 ............................................. 84 任务目标 ............................................. 84 思维导图 ............................................. 85 相关知识 ............................................. 85 2.4.1 工业机器人的控制方式 ........... 87 2.4.2 工业机器人的控制器 .............. 88 任务考核与评价 ................................. 91 任务思考 ............................................. 93 项目总结 .......................................... 93 思考与练习 ......................................... 94 项目３ 工业机器人基本操作 .......... 97 任务3.1 工业机器人的电气连接与 开关机 ................................ 97 任务描述 ............................................. 97 任务目标 ............................................. 97 思维导图 ............................................. 98 相关知识 ............................................. 98 3.1.1 工业机器人的电路连接 ........... 98 3.1.2 工业机器人的气路连接 ........... 99 3.1.3 工业机器人的开关机 ............ 100 任务考核与评价 ............................... 102 任务思考 ........................................... 103 任务3.2 工业机器人示教器的配置与 使用 ................................. 103 任务描述 ........................................... 103 任务目标 ........................................... 103 思维导图 ........................................... 104 相关知识 ........................................... 104 3.2.1 示教器简介 ........................... 105 3.2.2 设置示教器语言、日期和时间及查看常用信息 .................... 107 3.2.3 选择坐标系与切换操作模式 ....................................... 111 3.2.4 设置手动模式下的3 种动作模式 ....................................... 114 任务考核与评价 ................................ 118 任务思考 ........................................... 119 任务3.3 工业机器人的I/O 通信配置与IP 地址设定 ................. 119 任务描述 ........................................... 119 任务目标 ........................................... 119 思维导图 ........................................... 120 相关知识 ........................................... 120 3.3.1 标准I/O 板的配置 ................. 123 3.3.2 I/O 信号的配置 ...................... 126 3.3.3 I/O 信号的监控与操作 ........... 133 3.3.4 示教器可编程按键的配置 ..... 136 3.3.5 IP 地址的设定 ........................ 138 任务考核与评价 ................................ 140 任务思考 ........................................... 141 任务3.4 工业机器人的坐标系标定 ................................ 141 任务描述 ........................................... 141 任务目标 ........................................... 142 思维导图 ........................................... 142 相关知识 ........................................... 142 3.4.1 工具坐标系的标定 ................. 143 3.4.2 工件坐标系的标定 ................. 148 任务考核与评价 ................................ 152 任务思考 ........................................... 152 任务3.5 工业机器人的系统数据备份与恢复 ............................. 152 任务描述 ........................................... 152 任务目标 ........................................... 153 思维导图 ........................................... 153 相关知识 ........................................... 153 3.5.1 数据备份 ................................ 153 3.5.2 数据恢复 ................................ 155 任务考核与评价 ................................ 157 任务思考 ........................................... 157 任务3.6 工业机器人转数计数器的更新 ................................ 157 任务描述 ........................................... 157 任务目标 ........................................... 158 思维导图 ........................................... 158 相关知识 ........................................... 159 任务考核与评价 ............................... 162 任务思考 ........................................... 163 项目总结 ........................................ 163 思考与练习 ....................................... 164 项目４ 工业机器人基础编程 ........ 166 任务4.1 管理程序数据 ................... 166 任务描述 ........................................... 166 任务目标 ........................................... 166 思维导图 ........................................... 167 相关知识 ........................................... 167 4.1.1 程序数据创建 ........................ 170 4.1.2 程序数据赋值 ........................ 175 4.1.3 程序数据查询 ........................ 177 任务考核与评价 ............................... 179 任务思考 ........................................... 179 任务4.2 创建工业机器人程序 ........ 180 任务描述 ........................................... 180 任务目标 ........................................... 180 思维导图 ........................................... 181 相关知识 ........................................... 181 4.2.1 创建程序模块与例行程序 ..... 181 4.2.2 赋值指令与I/O 控制指令 ..... 186 4.2.3 运动指令 ............................... 190 任务考核与评价 ............................... 197 任务思考 ........................................... 198 项目总结 ........................................ 198 思考与练习 ....................................... 198 项目５ 工业机器人基础维护与维修 ................................. 199 任务5.1 工业机器人的日常维护保养 ................................. 199 任务描述 ........................................... 199 任务目标 ........................................... 199 思维导图 ........................................... 200 相关知识 ........................................... 200 5.1.1 工业机器人本体的维护、保养 ....................................... 201 5.1.2 工业机器人控制器的维护、保养 ....................................... 203 任务考核与评价 ................................ 205 任务思考 ........................................... 206 任务5.2 工业机器人的常见故障与排除方法 .......................... 206 任务描述 ........................................... 206 任务目标 ........................................... 207 思维导图 ........................................... 207 相关知识 ........................................... 208 5.2.1 工业机器人的常见故障 ......... 208 5.2.2 工业机器人常见故障的排除方法 ....................................... 209 任务考核与评价 ................................ 209 任务思考 ........................................... 210 项目总结 ........................................ 210 思考与练习 ...................................... 211 参考文献 ........................................ 212