工业机器人技术与应用

工业机器人技术与应用（共9篇）

1.工业机器人技术与应用 篇一

技工院校工业机器人应用与维护专业建设探索

摘 要：随着经济的发展，科学技术的进步，工业机器人的应用范围不断扩大，但是，安装、调试、维修与运行工业机器人的高技能人才出现巨大缺口。技工院校作为人才培养摇篮，通过探索工业机器人应用与维护专业建设，不断培养满足社会在工业机器人方面的人才需求。对此，文章通过阐述技工院校工业机器人应用与维护专业建设环境，提出技工院校工业机器人应用与维护专业建设的具体措施，为技工院校培养工业机器人应用与维护专业人才提供参考。

关键词：工业机器人 专业设置 技工院校管理

中图分类号：G712.3；TP242.2-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（a）-0218-02

随着改革开放的不断深入，跨国公司纷纷进入我国，进而在国内市场出现国内竞争国际化，国际竞争国内化的现象。在这种情况下，为了适应国内外环境，我国政府立足于产业变革，构建新的产业体系，以此提升制造业发展质量和发展水平，进一步推进制造业强国进程。在国际分工的大环境下，制造业出现分工细化、协作紧密的趋势，并且生产方式更加柔性、智能，可以?f，智能化程度在一定程度直接决定着国家的综合国力。对此，国家在技术改造方面投入大量的人力、物力和财力，希望在流水线上应用工业机器人，于是工业机器人专业的高技能人才受到社会的普遍关注。技工院校作为培养人才的摇篮，其培养的人才一般为实用型人才，为了满足市场对工业机器人的需求，技工院校需要对工业机器人应用与维护专业进行探索。技工院校工业机器人应用与维护专业建设环境

在我国，受计划经济体制的影响和制约，技工院校在建设工业机器人应用与维护专业的过程中，一般受两种环境影响。

1.1 行业环境

从20世纪70年代，我国就已经出现工业机器人产业，从时间来说，起步不算晚，但是，受人才、费用等因素的影响和制约，工业机器人产业一直没有太大发展。然而，随着科学技术的不断进步，从2009年开始，我国的机器人产业有了快速发展，尤其政府给予工业机器人产业大力支持，例如：在《中国制造2025》明确提出，将工业机器人作为发展制造业的重要组成部分。在这种大环境下，机器人自动化生产线出现在规模化企业中，并且有些企业已经尝试无人工厂，人工生产逐渐被机器人取代。

1.2 市场环境

当前，随着经济的发展，科学技术的进步，机器人的应用领域逐渐拓宽，由原来的汽车制造业逐渐向机械制造、电子、食品等行业延伸。据权威资料统计显示，在全球范围内，2012年销售了16万台机器人，其中我国市场约占1/5，如此庞大的机器人使用规模，意味着我国工业机器人应用进入快速发展阶段。然而，与市场需求旺盛相对应的是十分缺乏工业机器人应用与调试人才。从实际情况来看，在安装、调试、维修与运行工业机器人的人员中，大部分人员需要接受机器人生产商的培训，在这种情况下，一方面成本高；另一方面难以满足社会对工业机器人技术人员的需求。对于企业来说，随着设备的不断升级，对高素质工业机器人应用与维护的人才需求缺口越来越大，进而在一定程度上为技工院校工业机器人应用与维护专业的人才培养奠定基础。技工院校工业机器人应用与维护专业建设体系

对于技工院校来说，为了满足市场对工业机器人的需求，需要建设工业机器人应用与维护专业体系。

2.1 明确专业培养目标

技工院校在实际的教育教学过程中，需要对工业机器人应用与维护人才的需求进行综合分析，同时结合专业本身的实际情况，确定工业机器人应用与维护专业的人才培养目标，那就是能够适应工业机器人的安装、调试、维修与运行等需要，同时这些人才还要懂管理、善于沟通，并且具有丰富的实践经验等。

2.2 建立科学合理的人才培养模式

对于技工院校来说，需要按照人才培养目标，在“就业、技能”的引导下，建立“教、学、做”于一体的人才培养模式，确保毕业生能够在学校与工作岗位之间实现平稳过渡。

2.3 设置合理的教学环节

为了确保教学内容与市场需求相一致，技工院校需要改革、创新课程体系，丰富教学内容，在一定程度上帮助学生培养工业机器人应用与维护的专业技能。对于技工院校来说，在改革课程体系过程中，需要遵循“突出专业，明确专业”的原则，适当增加实践教学环节。在“就业、技能”的引导下，将“教、学、做”于一体教学模式应用到实践教学中，通过实践，让学生不断巩固强化理论知识，进一步帮助学生培养职业技能，为学生的终身学习奠定基础。

2.4 合理设置课程

技工院校在教学过程中，其课程主要包括：第一是公共课，主要涉及英语、计算机基础、数学等，开设这些公共课的目的是为学习后续的专业课程奠定基础；第二是专业基础课，这部分课程主要涉及电工基础、电子技术基础、机械制图、机械CAD基础、液压传动与气动技术等；第三是专业核心课，这部分课程主要涉及单片机原理与接口技术、自动控制技术、工业机器人应用技术等；第四是专业实训课，这部分课程主要是进行实习、实训等，进一步巩固、强化理论知识。

另外，技工院校在实际教学过程中，可以鼓励学生参加职业资格认证考试，通过考取相应证书，注重培养学生的职业技能，进一步增强自身的就业竞争力。技工院校工业机器人应用与维护专业建设的具体措施

在实际教育教学过程中，技工院校为了有效提升学生的专业技能水平，一般可以采取以下措施。

3.1 建立实训基地

对于技工院校来说，工业机器人专业一般涉及钳工、机械加工、电力拖动、可编程控制器等内容，在这种情况下，为了提高教学的实效性，按照企业真实的生产环境建立实训室。同时，将项目驱动教学模式应用到实训室的实践教学中，对于学生来说，通过直接参与任务，可以最大限度将理论与实践进行结合，进一步提升自身的实践动手能力。另外，技工院校在设置专业课程时，可以设置顶岗实习环节，通过顶岗实习让学生提前进行实际操作，在一定程度上帮助学生尽快适应未来的工作岗位，实现学校到社会的平稳过渡。

3.2 建设师资队伍

教师的教学水平直接决定着教学质量，为此，技工院校需要建设教师队伍，通过与机器人应用及自动化研究机构建立战略合作关系，聘请研发人员担任兼职教师，进而在技工院校内部建立全职、兼职并存的师资队伍。另外，技工院校通过与企业建立合作关系，让年轻教师到企业进行锻炼，丰富年轻教师的实践经验，提升实践能力。

3.3 建立教学质量监控体系

对于技工院校来说，为了提升工业机器人应用与维护专业人才的培养质量，需要建立健全教学质量监控体系，技工院校通过与合作企业联合制订人才培养方案，建立全方位、多层次的教学质量评价体系，最大限度确保人才质量。结语

随着科学技术的不断进步，工业机器人应用与维护专业作为新专业，其发展前景非常美好。对于技工院校来说，在培养人才过程中，需要按照“就业、技能”办学要求，关注市场对人才需求的变化，不断调整创新工业机器人技术，确保学生掌握前沿的工业机器人技术，进而在一定程度上帮助学生培养专业技能。

参考文献

[1] 罗庚兴，李大成.基于产业需求的高职工业机器人技术专业人才培养研究――以佛山市为例[J].职业教育研究，2016（8）：36-40.[2] 杨云龙，于海侠，朱立达.开设工业机器人应用与维护专业可行性分析――以吉林工业职业技术学院为例[J].技术与教育，2013（2）：7-9.[3] 陈小艳，沈洁.高职工业机器人技术专业人才培养模式研究与实践[J].吉林工程技术师范学院学报，2014，30（5）：21-22.[4] 张善燕.“校企合一”背景下工业机器人应用与维护专业课程开发研究[J].职教通讯，2013（15）：1-5.

2.工业机器人技术与应用 篇二

关键词：机器换人,机器人操作系统,手把手示教,双臂机器人,装配/拆卸双功能机器人

0引言

得益于政府政策支持、廉价劳动力、稳定的汇率和发达国家的生产过程外包,在过去的十余年里中国的制造业得到了快速发展。但是,今天的全球化经济模式已明显改变了制造业的整体格局。随着劳动力成本的提高,我国大量劳动密集型产业面临转型升级和区域性转移的挑战。

美国及一些发达国家的传统制造业外移已经导致了这些国家经济的空心化,也促使这些国家进行了深刻反思。通过工业机器人的推广应用,已然成为这些曾经的发达国家再工业化的重要砝码。谷歌公司一举收购8家机器人公司并将进军物流/仓储机器人的动向,已引起工业界的广泛关注[1]。

我国目前的情况与发达国家几十年前类似,如果不能解决劳动密集型产业机器换人问题,则必然导致整个产业的外移,直接影响国家经济的发展。为避免重蹈发达国家传统制造业没落的覆辙,必须重视以机器人革命为切入点的“第三次工业革命”。

工业机器人具有工作效率高、稳定可靠、重复精度好、能在高危环境下作业等优势,在传统制造业,特别是劳动密集型产业的转型升级中可发挥重要作用。基于上述背景,本研究对面向制造业的工业机器人进行调研,介绍工业机器人的起源、关键技术以及最新的应用进展等,以期为工业机器人研究提供有借鉴价值的参考。

1工业机器人概述

“工业机器人”一词由《美国金属市场报》于1960年提出,经美国机器人协会定义为: “用来进行搬运机械部件或工件的、可编程序的多功能操作器,或通过改变程序可以完成各种工作的特殊机械装置[2]。”这一定义现已被国际标准化组织所采纳[3]。

1. 1 早期的工业机器人

1938年3月,The Meccano Magazine报道了一款搬运机器人模型,这是最早的关于以工业应用为目标的机器人模型的报道。Meccano的工业机器人模型如图1所示[4]。它由Griffith P. Taylor于1935年设计,可以通过一个电动机实现5个轴的运动[5]。

随后,一件标题为“Pollard's Positional spray painting robot”的专利被授权,这是一款真正符合当前意义上的工业机器人,该专利如图2所示[6]。

1. 2 第一台数字化可编程的工业机器人

George Charles Devol于1954年申请了一款机器人专利,Joseph F. Engelberger基于该专利于1956年创立了世界上首个机器人制造公司Unimation,并制造出称为“Unimate”的机器人。这是全球第一台数字化可编程的现代工业机器人,它使用液压驱动,采用示教再现形式生成程序,程序可记忆和重复,定位精度达到万分之一英寸,并首先被应用于GM公司的装配线,完成工件的搬运工作[7]。Unimation的工业机器人后来被允许由川崎重工和GKN分别在日本和英国生产。

1. 3 工业机器人的应用

Victor Scheinman于1969年发明了“斯坦福机械臂”。这是一款全电动6轴铰接式机器人,在可达空间内可以设计机械臂的任意运动路径。随后,Victor Scheinman在MIT AI Lab. 设计了被称为“MIT arm. ”的第二款机械臂,并在Unimation和GM公司支持下开发了人们熟知的PUMA机器人[8]。

1973年,ABB和KUKA将工业机器人推向市场。ABB的IRB 6是世界上第一款微处理器控制全电动的商业化工业机器人。最初的两台IRB 6在瑞典Magnusson公司被用于衬管弯头的磨抛加工。KUKA的第一代机器人称为FAMULUS,具有6个驱动轴[9]。在1970s后期,许多美国公司进入了工业机器人制造领域,例如GE和GM,GM与FANUC公司合资成立了FANUC Robotics公司。

目前,国际工业机器人领域四大标杆企业分别是瑞典ABB、德国KUKA、日本FANUC和日本安川电机,它们的工业机器人本体销量占据了全球市场的半壁江山。另外,美国Adept Technology、瑞士Staubli、意大利Comau、日本的川崎、爱普生、那智不二越和中国新松机器人自动化股份有限公司也是国际工业机器人的重要供应商。

据国际机器人联合会统计,2013年全球工业机器人的销量达到了16. 8万台[10]。目前,全球工业机器人的保有量已经超过150万台[11]。

工业机器人的应用领域不断得到拓展,所能够完成的工作日趋复杂。其主要应用行业是汽车和摩托车制造、金属冷加工、金属铸造与锻造、冶金、石化、塑料制品等。工业机器人已经可替代人工完成装配、焊接、浇铸、喷涂、打磨、抛光等复杂工作。

2工业机器人的技术进展

一般来说,工业机器人由3大部分6个子系统组成。3大部分是机械部分、传感部分和控制部分。6个子系统可分为机械结构系统、驱动系统、感知系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。

工业机器人的结构框图如图3所示[12]。

2. 1 机器人的机械结构

从机械结构来看,工业机器人总体上分为串联机器人和并联机器人。串联机器人的特点是一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点,而并联机器人所采用的并联机构,其一个轴运动则不会改变另一个轴的坐标原点。早期的工业机器人都是采用串联机构。并联机构定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接,机构具有两个或两个以上自由度,且以并联方式驱动的一种闭环机构。1978年,Hunt首次提出把六自由度并联机构作为机器人操作器,由此拉开了并联机器人研究的序幕[13]。与串联机器人相比较,并联机器人具有刚度大、结构稳定、承载能力大、微动精度高、运动负荷小的优点。在位置求解上,串联机器人的正解容易,但反解十分困难; 而并联机器人则相反,其正解困难反解却非常容易。

串联机器人和并联机器人如图4所示[14]。

工业机器人的机械结构可以具有冗余自由度,冗余度机器人是指关节自由度大于操作自由度的机器人。对某一特定运动而言,一个机器人是非冗余度机器人,而对于另一运动而言则有可能是冗余度机器人。六自由度机器人已具有完整空间定位能力,因此自由度多于6的机器人一定是冗余度机器人。多余的自由度可用来改善机器人的灵活性、运动学和动力学性能,提高避障能力。

串联机器人的旋转关节是机器人运动的驱动力作用点,一般由电机通过减速器驱动。减速器是机器人的关键部件,其成本约占机器人本体成本的1 /3,目前主要使用两种类型的减速器: 谐波齿轮减速器和RV减速器。

谐波传动方法由美国发明家C. Walt Musser于20世纪50年代中期发明[15]。谐波齿轮减速器主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮3个基本构件组成,依靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形,并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力,单级传动速比可达70 ~1 000,借助柔轮变形可做到反转无侧隙啮合。与一般减速机比较,输出力矩相同时,谐波齿轮减速机的体积可减小2 /3,重量可减轻1 /2。柔轮承受较大的交变载荷,因而其材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高,制造工艺复杂,柔轮性能是高品质谐波齿轮减速机的关键。

德国人Lorenz Baraen于1926年提出摆线针轮行星齿轮传动原理[16],日本帝人株式会社( TEIJIN SEIKICo. ,Ltd) 于20世纪80年代率先开发了RV减速器。RV减速器由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成。相比于谐波齿轮减速器,RV减速机具有更好的回转精度和精度保持性。

陈仕贤发明了活齿传动技术。第四代活齿传动全滚动活齿传动( oscillatory roller transmission,ORT)已成功地应用到多种工业产品中。在ORT基础上提出的复式滚动活齿传动 ( compound oscillatory roller transmission,CORT) 不但具有RV传动类似的优点,而且克服了RV传动曲轴轴承受力大、寿命低的缺点,进一步提高了使用寿命和承载能力; CORT的结构使其在同样的精度指标下回差更小,运动精度和刚度更高,缓解了RV传动要求制造精度高的缺陷,可相对降低加工要求,减少制造成本。CORT是我国自主开发的,拥有自主知识产权[17]。鞍山耐磨合金研究所和浙江恒丰泰减速机制造有限公司均开发成功了机器人用CORT减速器。

目前,国际机器人减速器的主要制造厂商是Harmonic Drive和Nabtesco( 原日本帝人株式会社) ,前者主要生产谐波齿轮减速器,后者主要提供RV减速机。国内机器人减速器生产企业,主要有苏州绿的谐波传动科技有限公司、山东帅克机械制造股份有限公司、浙江恒丰泰减速机制造有限公司和陕西秦川机械发展股份有限公司等。

2. 2 机器人的驱动系统

工业机器人的驱动方式主要包括液压驱动、气压驱动和电机驱动。

早期的工业机器人,例如Unimate,采用了液压驱动。由于液压系统存在泄露、噪声和低速不稳定等问题,并且功率单元笨重和昂贵,目前只有大型重载机器人、并联加工机器人和一些特殊应用场合使用液压驱动的工业机器人。

青岛华东工程机械有限公司研制的全液压重载机器人如图5所示[18]。其大跨 度的承载 可达到2 000 kg,机器人的活动半径可达到近6 m,应用在铸锻行业。

美国波士顿动力公司开发的Big Dog四足机器人令人叹为观止的卓越运动性能使得液压驱动技术在工业机器人中的应用有了新的畅想。Bigdog的髋部和腿部是实现四足机器人运动的基本单元体,每个单元体主要包括: 髋部、大腿、小腿、踝肢体、足及4个液压执行器。

Big Dog四足机器人如图6所示[19]。基于Big Dog自身结构特征考虑,研究人员放弃使用电机驱动( 电机驱动的不利因素有: 电机的功率相对不足、工作状态不理想、附带装置太多、需要背负电池,不利于野外环境的自由行走) 。

Big Dog的液压驱动系统由一个变量活塞泵在汽油发动机的驱动下同时对16个液压执行器实施油压的输出,液压系统最大油压输出可达20. 68 MPa。主液压系统油路下接并联的16个子液压执行器每个执行器的响应频率达到500 Hz,满足各关节快速定位的要求。Big Dog采用了高功率密度的驱动装置,小巧精致,利用高性能伺服装置实现了力和扭矩平稳快速输出。Big Dog较好地克服了液压系统常见的密封漏油、冲击载荷导致的漏油、机械部分的形变影响活塞杆直线往复运动精度等技术难题[20]。

气压驱动具有速度快、系统结构简单、维修方便、价格低等优点。但是由于气压装置的工作压强低,不易精确定位,一般仅用于工业机器人末端执行器的驱动。气动手抓、旋转气缸和气动吸盘作为末端执行器可用于中、小负荷的工件抓取和装配。

气动吸盘和气动机器人手爪如图7所示[21,22]。

电机驱动是现代工业机器人的一种主流驱动方式,分为4大类电机: 直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机和直线电机。直流伺服电机和交流伺服电机采用闭环控制,一般用于高精度、高速度的机器人驱动;步进电机用于精度和速度要求不高的场合,采用开环控制; 直线电机及其驱动控制系统在技术上已日趋成熟,已具有传统传动装置无法比拟的优越性能,例如适应非常高速和非常低速应用、高加速度,高精度,无空回、磨损小、结构简单、无需减速器和齿轮丝杠联轴器等。鉴于并联机器人中有大量的直线驱动需求,因此直线电机在并联机器人领域已经得到了广泛应用。文献[23]综述了工业机器人常用驱动电机的性能特点及其应用范围。

2. 3 机器人的感知系统

机器人感知系统把机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的数据、信息,除了需要感知与自身工作状态相关的机械量,如位移、速度、加速度、力和力矩外,视觉感知技术是工业机器人感知的一个重要方面。

视觉伺服系统将视觉信息作为反馈信号,用于控制调整机器人的位置和姿态。这方面的应用主要体现在半导体和电子行业[24]。机器视觉系统还在质量检测、识别工件、食品分拣、包装的各个方面得到了广泛应用。

通常,机器人视觉伺服控制是基于位置的视觉伺服或者基于图像的视觉伺服,它们分别又称为三维视觉伺服和二维视觉伺服[25],这两种方法各有其优点和适用性,同时也存在一些缺陷,于是有人提出了2. 5维视觉伺服方法。

基于位置的视觉伺服系统,利用摄像机的参数来建立图像信息与机器人末端执行器的位置 /姿态信息之间的映射关系,实现机器人末端执行器位置的闭环控制。末端执行器位置与姿态误差由实时拍摄图像中提取的末端执行器位置信息与定位目标的几何模型来估算,然后基于位置与姿态误差,得到各关节的新位姿参数。基于位置的视觉伺服要求末端执行器应始终可以在视觉场景中被观测到,并计算出其三维位置姿态信息。消除图像中的干扰和噪声是保证位置与姿态误差计算准确的关键。

二维视觉伺服通过摄像机拍摄的图像与给定的图像( 不是三维几何信息) 进行特征比较,得出误差信号。然后,通过关节控制器和视觉控制器和机器人当前的作业状态进行修正,使机器人完成伺服控制。相比三维视觉伺服,二维视觉伺服对摄像机及机器人的标定误差具有较强的鲁棒性,但是在视觉伺服控制器的设计时,不可避免地会遇到图像雅克比矩阵的奇异性以及局部极小等问题[26]。

针对三维和二 维视觉伺 服方法的 局限性,F.Chaumette等人提出了2. 5维视觉伺服方法。它将摄像机平动位移与旋转的闭环控制解耦,基于图像特征点,重构物体三维空间中的方位及成像深度比率,平动部分用图像平面上的特征点坐标表示。这种方法能成功地把图像信号和基于图像提取的位姿信号进行有机结合,并综合他们产生的误差信号进行反馈,很大程度上解决了鲁棒性、奇异性、局部极小等问题。但是,这种方法仍存在一些问题需要解决,如怎样确保伺服过程中参考物体始终位于摄像机视野之内,以及分解单应性矩阵时存在解不唯一等问题[27]。

在建立视觉控制器模型时,需要找到一种合适的模型来描述机器人的末端执行器和摄像机的映射关系。图像雅克比矩阵的方法是机器人视觉伺服研究领域中广泛使用的一类方法[28]。图像的雅克比矩阵是时变的,所以,需要在线计算或估计[29]。

2. 4 机器人操作系统

通用的机器人操作系统( robot operating system,ROS) 是为机器人而设计的标准化的构造平台[30],它使得每一位机器人设计师都可以使用同样的操作系统来进行机器人软件开发。ROS将推进机器人行业向硬件、软件独立的方向发展。硬件、软件独立的开发模式,曾极大促进了PC、笔记本电脑和智能手机技术的发展和快速进步。

ROS的开发难度比计算机操作系统更大,计算机只需要处理一些定义非常明确的数学运算任务,而机器人需要面对更为复杂的实际运动操作。

ROS提供标准操作系统服务,包括硬件抽象、底层设备控制、常用功能实现、进程间消息以及数据包管理。ROS分成两层,低层是操作系统层,高层则是用户群贡献的机器人实现不同功能的各种软件包。

现有的机器人操作系统架构主要有基于linux的Ubuntu开源操作系统。另外,斯坦福大学、麻省理工学院、德国慕尼黑大学等机构已经开发出了各类ROS系统。微软机器人开发团队2007年也曾推出过一款“Windows机器人版”。

2. 5 机器人的运动规划

为了提高工作效率,且使机器人能用尽可能短的时间完成特定的任务,必须有合理的运动规划。离线运动规划分为路径规划和轨迹规划。

路径规划的目标是使路径与障碍物的距离尽量远同时路径的长度尽量短; 轨迹规划的目的主要是机器人关节空间移动中使得机器人的运行时间尽可能短,或者能量尽可能小[31]。轨迹规划在路径规划的基础上加入时间序列信息,对机器人执行任务时的速度与加速度进行规划,以满足光滑性和速度可控性等要求。

示教再现是实现路径规划的方法之一,通过操作空间进行示教并记录示教结果,在工作过程中加以复现,现场示教直接与机器人需要完成的动作对应,路径直观且明确。缺点是需要经验丰富的操作工人,并消耗大量的时间,路径不一定最优化。为解决上述问题,可以建立机器人虚拟模型,通过虚拟的可视化操作完成对作业任务的路径规划[32]。

路径规划可在关节空间中进行。Gasparetto[33]以五次B样条为关节轨迹的插值函数,并将加加速度的平方相对于运动时间的积分作为目标函数进行优化,以确保各个关节运动足够光滑。刘松国[34]通过采用五次B样条对机器人的关节轨迹进行插补计算,机器人各个关节的速度、加速度端点值,可根据平滑性要求进行任意配置。另外,在关节空间的轨迹规划可避免操作空间的奇异性问题。Huo等人[35]设计了一种关节空间中避免奇异性的关节轨迹优化算法,利用6自由度弧焊机器人在任务过程中某个关节功能上的冗余,将机器人奇异性和关节限制作为约束条件,采用TWA方法进行优化计算。

关节空间路径规划与操作空间路径规划对比,具有以下优点: 1避免了机器人在操作空间中的奇异性问题; 2由于机器人的运动是通过控制关节电机的运动,因此在关节空间中,避免了大量的正运动学和逆运动学计算; 3关节空间中各个关节轨迹便于控制的优化。

2. 6 机器人手把手示教技术

采用示教盒进行示教的工业机器人使用比较普遍,一般的工业机器人均配置示教盒示教功能,但是对于工作轨迹复杂的情况,示教盒示教并不能达到理想的效果,例如用于复杂曲面的喷漆工作的喷漆机器人。

手把手示教不是通过示教盒进行点位示教,而是通过人直接操作机器人末端执行器,例如喷漆的喷头,基于实际喷漆路径行走并记忆工作轨迹和行走速度,从而实现工作轨迹示教,示教甚至可以在真实喷漆过程中进行。

具有手把手示教功能的工业机器人需要特殊的设计,以便克服示教时电机回路电磁感应产生的静力矩,以及平衡机器人臂的重力。在各旋转关节上需配置省力机构和助力电机。在不同的铰接点还需配置平衡气缸和储气罐。通过省力和力平衡装置的配置,可以使得示教过程轻便省力,适应复杂曲面上的轨迹[36]。

3工业机器人在制造业中的应用

工业机器人不仅可以单一完成作业,也可以多台机器人协同完成复杂的工作任务。

3. 1 基于 PDA 示教的船舶焊接机器人

船舶制造中有大量的焊接工作目前仍需要人工作业,以焊接机器人替代人工完成焊接工作是未来船舶焊接的发展方向。由于船舶构件体积庞大,一般需使用移动焊接机器人进行焊接。

文献[37]提出了一种基于PDA示教的船舶移动焊接机器人Rail Runner,基于PDA示教的船舶焊接机器人如图8所示。

所需焊接双壳体船,其结构是一个仅有一个过人孔的封闭结构,烟、有毒气体和高温导致焊接工作环境非常恶劣,因此使用机器人实现自动化焊接是十分合理的。

Rail Runner机器人可在船体结构内部移动,并基于无线通讯实现PDA( personal data assistant) 与机器人的通讯,以PDA替代了常规的示教盒实现了对焊机机器人路径和焊接过程的无线示教,其优点在于: 1对焊接空间没有限制,可进入封闭空间无人化工作; 2无需操作人员接近机器人和恶劣的焊接环境,确保人员安全; 3无线通信减轻了连接电缆和机器人整机的重量。

船体焊接作业正在从劳动密集型走向自动化,已经成为机器人应用的重要领域,船体焊接现场大规模使用机器人的情况如图9所示[38]。

3. 2 白车身焊接机器人

白车身的生产要在55个 ~ 75个工位上大批量、快节奏的焊接而成,焊点多达4 000个 ~ 5 000个[39]。

以焊接机器人为核心的白车身焊接生产线正朝着高度自动化,多品种混流生产以及大规模定制生产线的方向发展。德国KUKA公司为奔驰、大众、宝马、福特等整车企业研制的大型自动化白车身焊接生产线,生产线上的机器人占有率高达95% 甚至98% 以上; 意大利COMAU公司在多车型混装焊接生产线方面处于领先地位,研制的主焊接线合装平台可同时生产4种以上不同的车型[40],具有高度柔性化。

白车身的多机器人协同作业自动化焊接线如图10所示[41]。

3. 3 机器人自动化装配线

根据臂部的运动形式不同,可以将装配机器人分为旋转关节型装配机器人、直角坐标型装配机器人和平面关节型( SCARA) 装配机器人。

马丁路德公司的摩托车发动机装配线如图11所示。装配工作台由2台FANUC R-2000i B机器人组成,实现了连杆、曲轴、活塞、缸盖、缸体的自动化传送和装配。装配线的托板化设计和机器人的更换工具装置极大地提高了装配工效,采用视觉系统确保零件精确到位,采用力控软件模仿人的触觉,以适当的力度不断轻推零件,使其以很小的接触力滑入就位,保持工件不会碰伤[42]。

Uppsala大学研制的波浪发电机绕组装配机器人工作站可以将原来需要4人 ~ 5人耗时80 h的装配工作,减少到不到20 h完成[43],如图12所示。

垂直多关节型装配机器人大都有6个自由度,可以在空间上任意一点确定任意位姿; 直角坐标装配机器人操作比较简便,常被用于零部件的移送、简单的插入、旋拧等作业[44]。直角坐标装配机器人的工作情况如图13所示[45]。

平面关节型装配机器人是一种精密装配机器人,具有速度快、精度高、柔性好等优点,它在装配生产线上应用也十分普遍。

双臂装配机器人可以完成比传统的单臂装配机器人更为复杂的装配动作。国际上众多专家学者正在致力于研究双臂机器人的运动轨迹规划、双臂的协调控制以及双臂的操作力、力矩控制等。日本YASKAWA公司在多年研发设计后,MOTOMAN系列双臂装配机器人已经可以投入生产[46]。由于双臂装配机器人结构比较复杂,应用多集中于高精尖产业,目前尚未大面积普及应用。COMAU公司的双臂装配机器人如图14所示[47]。

并联机器人在高精度拾放料作业方面有着良好表现,也多用于装配领域。瑞典ABB公司的IRB360型并联装配机器人如图15所示。具有速度快、柔性强、出众的跟踪性能和集成视觉软件等特点,主要应用于装配、拾料、包装等领域[48]。

随着企业对生产的高智能、高自动化、高效率等需求,决定了未来装配机器人的发展趋势,以期实现并普及多机器人之间的协作以实现智能自助移动装配,人与机器人协作以实现功能上互补,故障预判与应急自处理以实现无人值守作业等特点。

3. 4 装配 / 拆卸双功能机器人

文献[49]提出一种具有装配 /拆卸双功能的机器人。该机器人由一个移动平台和一个机械臂组成,装配 /拆卸双功能的机器人如图16所示。该机器人不但具有装配功能,还具有拆卸功能。当被装配部件装配完成后,研究人员进行品质检验,若发现品质未达到规定要求,该机器人则将被装配部件上的零件按照装配逆顺序拆下,并放回到储料箱中,已供下一次装配使用。

3. 5 搬运机器人

为了提高自动化程度和生产效率,制造企业通常需要快速高效的物流线来贯穿整个产品的生产及包装的过程,搬运机器人在物流线中发挥着举足轻重的作用。

用于搬运的串联机器人,一般有六轴机器人和四轴机器人。六轴机器人一般用于各行业的重物搬运,特别是重型夹具、重型零部件的起吊、车身的转动等。四轴机器人的轴数较少,运动轨迹接近于直线,所以速度上较为优势,适合于高速包装、码垛等工序。ABB公司的IRB7600六轴机器 人,最大承重 能力高达650 kg,适用于各行业的重载场合; IRB660机器人采用了四轴设计,具有3. 15 m到达距离和250 kg有效载荷,适合用于袋、盒、板条箱、瓶等包装形式的物料堆垛,一款高速机器人如图17所示[50,51]。

川崎重工的MX700N为垂直多关节型六轴机器人,最大搬运重量为700 kg。其特点是,第5轴( 手腕)的扭矩为5 488 N·m,适用于一次搬运多个工件以及要以托盘为单位处理的作业,第3轴采用新型连杆,省去了大型机器人常用的平衡锤( Counter Weight) 。下半部转动半径及影响范围都比较小,因此可在狭窄的空间工作,最大臂长为2 540 mm,具备碰撞检测功能,高刚性工作臂还具有振动控制功能。

KUKA的KR 1000“titan”重载型机器人是载入“吉尼斯世界纪录”的世界上最强壮的机器人。KR 700 PA是同类负荷级别中最快的卸码垛机器人,可轻而易举地堆垛容量为700 L的木桶。堆垛专家KR 300 PA、KR470 PA和KR 700 PA能够适应客户所需承载能力介于40 kg ~ 1 300 kg之间的任意堆垛方案[52]。

并联机器人也适用于高速轻载的工作场合,在物流搬运领域有广泛的应用。一款Delta高速并联机器人如图19所示。采用双动平台结构,可实现三维空间内高精度拾放作业,可用于分拣、拾料、装箱和装配作业[53]。

机器人一方面具有人所难以达到的精度和效率,另一方面可以承担大重量和高频率的搬运作业,因此,在搬运、码垛、装箱、包装和分拣作业中,使用机器人替代人工将是必然趋势。

3. 6 打磨抛光机器人

机械零件形状不断向复杂化、多样化发展,实现打磨抛光工艺的“机器换人”有广泛的技术需求。

在打磨抛光加工中,机器人的工作方式有两种,一是机器人夹持被加工工件贴近加工工具,如砂轮、砂带等,进行打磨抛光加工,如图20[54]、图21[55]所示。另一种方法是机器人夹持打磨抛光加工工具贴近工件进行加工,如图22[56]、图23[57]所示。

激光强化处理后的模具有着普通模具不具备的高硬度,高耐磨性,更长使用寿命等,但模具表面强化的同时其加工难度也随之大大提升。软固结磨粒气压砂轮很好的解决了这个难题,可方便地与机器人配合使用,大大提高激光强化后模具自由曲面 的抛光效率[58,59]。软固结磨粒气压砂轮结构如图24所示,机器人光整加工系统如图25所示。

3. 7 移动式工业机器人

面对大尺度工件的制造,例如航空航天产品,传统的工业机器人无法胜任。首先,大尺度工件由于重量和尺寸巨大,不易移动,其次,工业机器人相对工件而言尺寸不足,如果单纯的按比例放大,则机器人制造和控制成本将十分高昂,因此,移动式工业机器人是一个很好的解决方案。常用的移动式工业机器人有龙门式和地轨式,如图26[60]、图27[61]所示。

轨道结构会占用较大的工作空间,增加了厂房投入和维护成本,因此在轮式或履带式移动平台上安装工业机器人,如图28所示[62],也是一种可行的解决方法,它使得工业机器人可以围绕零件移动并进行加工,可以更广泛适应大尺度产品的加工[63]。

由于轨道的配置构造通常会受到结构载荷和结构受力等原因的影响,造成结构变形从而影响加工精度,并且这种变形是随机性的,给位置补偿造成很大的困难。航空航天工业中,精度问题至关重大,所以对机器人的精度补偿方面的研究一直是个重大课题。南京航空航天大学沈建新、田威开发了基于机器人的飞机柔性装配系统,根据机器人的工作空间划分适当的网格,并且对每个立方体网格顶点设定权值,利用这种基于工作空间权重度量的精度补偿技术,并且机器人在补偿后的绝对定位误差可以控制在 + 0. 4 mm以内,基本可以满足航天工业的绝对定位精度[64]。

3. 8 缝纫机器人

一款挪威科技大学研制的缝纫机器人如图29所示。缝纫机器人的应用是服装产业转型升级的重要手段。服装产业是典型的劳动密集型产业,不仅中国,西方发达国家目前都十分重视该产业如何从劳动密集型生产转型为机械化自动化生产。

美国目前每年进口大约1 000亿美元的服装和缝制品,大部分来自中国、越南等国家。近来,美国希望服装产业能够重返美国,以重振美国的民用产品制造业,并希望利用机器人裁缝在成本方面战胜中国的劳动力。五角大楼已经向佐治亚州的自动缝纫技术公司提供了120万美元资金,将这一未来概念变为现实。这种电脑控制的缝纫机必须能够在针下“一针一针”精确地移动布料,以便实现“在没有直接劳动力的情况下生产服装”的目标[65]。

4结束语

2013年中国工业机器人采购量达到3. 65万台,首次超过日本成为全球最大的工业机器人市场,表明中国制造业对工业机器人的应用已呈现旺盛需求。浙江省率先实施了以工业机器人应用为核心的“机器换人”工程,计划在未来5年,每年实施5 000个“机器换人”项目,实现5 000亿元“机器换人”投资,以期推动工业生产方式由“制造”向“智造”转变。

中国制造业自动化程度整体上说还处于较低水平,同时尚有大量低端劳动密集型产业亟需转型升级,目前,中国每1万名工人中拥有机器人的数量仅为21台,不及国际平均水平55台的一半,巨大的增长空间,为推进我国工业机器人行业的发展创造了巨大的市场机遇。目前,已有大量的中国企业投身工业机器人技术的研发和工业机器人的制造。以美国为代表的发达国家,也着力加强工业机器人在传统制造业中的应用,希望通过原有工业基础优势,加速形成生产自动化竞争优势,彻底解决劳动力障碍,重新夺回制造业特别是长期已经放弃的日常用品制造业的霸主地位,促使外移产业回迁。应该引起重视的是,在机器人关键技术,特别是关键零部件技术方面,发达国家仍处于技术垄断地位,中国工业机器人技术的发展,仍面临欧美日等发达国家的重大挑战。

3.工业机器人技术与应用 篇三

关键词：PLC；工业移动机器人；运动控制

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 18-0000-01

可編程逻辑控制器，简称为PLC（Programmable logic Controller），是以计算机技术为基础的工业控制装置。工业机器人是机器人中的一种，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动花生产设备。机器人的广泛推广，PLC技术也发挥了巨大的作用。原因在于PLC在工业机器人的运动控制方面具有运行简单、性价比高等诸多优点。

一、PLC的主要优点

（1）适应性强，应用灵活。PLC是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。另外PLC品种齐全，多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便，可根据需要灵活选用以满足繁简的控制要求。（2）可靠性高、抗干扰性强。PLC生产厂家在硬件方面和软件方面采取了一系列的它抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠的工作。（3）编程简单、使用方便。用微机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PLC采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。（4）接线简单、功能强、体积小、重量轻、易于实现机电一体化。（5）功能完善，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊模块还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制功能。

二、PLC在工业机器人上的应用

PLC源于继电控制装置，其初衷就是替代继电器，并增强其相应功能。所以，它的特长就是处理逻辑量。使用它，能够方便地对离散生产过程的顺序进行控制。

下面就分别介绍这五大功能在工业机器人上的应用：（1）顺序控制（开关量控制）。它的目的就是，根据有关开关量的当前与历史的输入状况，产生所要求的开关量输出，以使系统能按一定顺序工作。学会用PLC去实现这个控制就得学会编写实现这个控制的程序。而这个控制程序设计方法基本上有两类：一是用逻辑处理方法，用组合或时序逻辑综合，进行输入、输出变换；另一是用工程方法设计，按不同要求输出控制命令。工程设计可使用分散、集中或混合的算法实现控制。

集中原则（发布命令原则）：其控制命令是由集中控制器发出。这集中控制器就是PLC程序产生的顺序输出的命令。因此可以用在采用步进电机控制的工业机器人上。

分散原则（反馈控制原则）：其控制命令是由分散信号提供。如果把控制输出比喻为发命令，分散控制发出命令的内容及时刻，则是由分散动作完成反馈信号决定。分散控制的优点是，有反馈，若收不到反馈信号，后续的命令不会出现，可使所控制的系统能安全、可靠地工作。因此可以用在由伺服电机控制的工业机器人上。（2）过程控制（模拟量控制）。一般讲，过程控制要用到模拟量。模拟量一般是指连续变化的量，如电流、电压、温度、压力等物理量。而这个模拟量要能被PLC处理，必须离散化、数字化。PLC处理后，还要锁存并转换为模拟输出。为此，要配置A/D模块，使模拟量离散化、数字化；及D/A模块，使数字量锁存并模拟化。PLC进行过程控制的目的是根据有关模拟量的输入状况，产生所要求的模拟量输出，以使系统能要求工作。过程控制的类型很多。主要有两类：闭环，开环。

闭环控制：传感器监测调节量，并传送给A/D模块。后者使其离散化、数字化。PLC程序再参考要求值，对其进行处理，进而经D/A模块、执行器作用到被控对象上。对于工业机器人很重要一方面的控制是控制关节角度和电机的运行速度。关节角度是模拟量，电机如采用伺服电机就必须采用闭环控制方式。开环控制：传感器监测扰动量，PLC程序依扰动量与调节量间的关系产生控制量，进而再通过摸出模块、执行器作用到被控对象上。其目的是在干扰量作用于系统的同时，这个控制量也作用于该系统，以克服干扰对系统的不利影响。在工业机器人上一般也可以采用开环控制，此时电机基本采用步进电机。

在生产中，有时要求若干变量间保持一定的比例关系，比如两个电机对机器人本体的转角控制。比值控制有开环、闭环及多变量比值等。过程控制用中还有均匀控制。目的是保证左右两轮的速度得以平衡，以达到直线运动的目的。（3）运动控制（脉冲量控制）。主要指：对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是单坐标即控制对象作直线运动；也可是多坐标的，控制对象的平面、立体，以至于角度变换等运动。有时，还可控制多个对象，而这些对象间的运动可能还要有协调。利用该特点PLC运动控制可用闭环，也可用开环。因此可以在机器人进行开环（步进电机）、闭环（伺服电机）的运动控制。（4）信息控制。也称数据处理，是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。随着技术的发展，PLC不仅可用作系统的工作控制，还可用作系统的信息控制。在工业机器人上，可以进行对它的信息控制。对机器人的各种内部参数（角度、速度、位移等）、外部参数（定位）进行采集、处理、记录。并在数据显示屏上实时显示。同时，当计算机与其通讯时，还可将其传送给计算机，再由计算机作进一步处理、存储、报表打印及显示。（5）远程控制。是指对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。PLC有多种通讯接口，有很强的联网、通讯能力，并不断有新的联网的模块与结构推出。所以，PLC远程控制是很方便的。总之，PLC的五大控制功能在工业机器人上得到充分的应用。

参考文献：

[1]吴振彪，王正家.工业机器人[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.

[2]郭洪红.工业机器人技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006.

[3]高安邦.机床电气与PLC控制技术项目教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

4.工业机器人技术与应用 篇四

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文中介绍了机器人柔性焊接工作站的技术方案以及关键部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设计。通过方案设计，解决了变位机定位精度要求高、控制系统与机器人的通讯、智能搬运器的取货动作、工件的快速定位卡紧等技术难题。

随着工业自动化的普及和发展，焊接变位机的应用也逐渐普及，主要是在汽车，电子，机械等领域的焊接,焊接变位机结合焊接机器人组成一个小型流水线可以更好地节约能源和提高生产效率。

1、技术方案

机器人柔性焊接工作站立足于一小型自动化流水线作业，能焊接长度在2.5米以下的各种工件，集自动上料、半自动定位装卡、自动焊接、自动卸货于一体。从而降低工人劳动强度，提高生产效率。为了达到总体设计要求，制定了满足要求的技术方案，该设备主要由工件定位工装、智能搬运器、变位机、构件周转架、码垛架、送料机构、电气及气动系统等构成一小型流水线，见图1。

主要流程：

1）上料机构把原材料输送到工位一； 2）人工辅助装卡定位；

3）变位机把装卡好的工件旋转到工位二； 4）机器人焊接位置1； 5）翻转轴翻转90度； 6）机器人焊接位置2； 7）翻转轴翻转180度； 深圳稻草人自动化培训

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8）机器人焊接位置3，工件焊接完成； 9）变位机把焊接完的工件旋转到工位一；

10）智能搬运器到工位1取货搬运到码货架。这样一个流程结束，其中，工位一装卡区和工位二焊接区同时进行，大大提高了焊接效率。

2、变位机的设计

变位机是机器人柔性焊接工作站的核心部件，主要由钢结构、旋转轴、翻转轴、导轨、快速卡环等组成，如图2。

各部分的主要功能： 1）钢结构为支撑部件；

2）旋转轴使工位一和工位二的位置互换，达到焊接、卸货和装卡目的；

3）两个翻转轴为工位1或工位2的变位，使得机器人在最有利于焊缝成型的位置焊接和工件装卡；

4）导轨作用是导向智能搬运器横移到变位机上取货； 5）快速卡环主要是焊接不同工件时快速更换工装。

机器人柔性焊接工作站焊接精度主要由变位机的精度确定，由于机器人柔性焊接工作站的焊接精度在0.5mm以内，即变位机直径为3.8米的转盘在旋转180度后的定位精度在0.5mm以内，翻转定位精度也要在0.5mm以内。为达到以上要求，传动采用伺服电机+复式活齿减速器，传动精度达到0.01mm。

3、智能搬运器的设计

智能搬运器主要由升降架，横移架、导向套、横移轮、伸缩叉臂等组成，通过三台电机的运行，实现能同时升降、横移、伸缩动作的功能，从而达到卸货目的，如图3。深圳稻草人自动化培训

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智能搬运器是机器人柔性焊接工作站实现流水作业的重要部件，主要作用是通过导轨把变位机上焊接完成的工件搬运到码货架，降低工人劳动强度，提高了码垛效率。

4、工件定位工装的设计

工件定位工装主要由工装支座、定位勾、定位架、气缸等组成，工装支座为通用型，根据不同工件更换不同的定位架安装在工装支座上，通过变位机快速卡环将整个工件定位工装与变位机连接；如图4。

为同时实现工件的定位卡紧，巧妙的利用气缸的伸缩动作，通过弹簧、拉钩，实现了工件的定位卡紧两个动作。通过变异，这一机构被广泛应用在其他工件的定位卡紧中。

5、控制系统设计

控制系统揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC定位模块等主流自动化控制元件，精度得到了保证，操作更便利，维护更简单。深圳稻草人自动化培训

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6、结束语

本文通过对机器人柔性焊接工作站的方案设计以及重要部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设计分析，在控制系统设计过程中揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC等主流自动化控制元件；并通过PLC与焊接机器人通讯，使得焊接变位机与焊接机器人无缝联接。解决了以下关键技术：

1）传动采用伺服电机+复式活齿减速器，解决了变位机定位精度的高要求； 2）解决了控制系统与机器人通讯问题； 3）解决了工件的快速定位卡紧；

5.工业机器人技术与应用 篇五

根据微电解处理染料、印染、农药、制药、重金属、油分等废水的成果,本文从作用机理、影响因素两个方面讨论了微电解处理技术的.研究与运用,探讨了微电解技术的发展动向.

作 者：王永广 杨剑锋  作者单位：王永广(扬州大学环境工程系,扬州,225009)

杨剑锋(吉林油田设计研究院,扶余,131200)

6.工业机器人技术与应用 篇六

目前工业机器人的应用越来越普遍, 而且工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。同时受技术快速发展、劳动力资源不断稀缺、生产效率要求近一步提高等因素影响, 工业机器人将迎来更为广阔的发展空间和更高的发展速度[1]。

据英国报刊《经济学人》报道: 在2013年中国购买的机器人数量已经超过日本, 成为购买机器人数量最多的国家。由于机器人产业的发展, 现在机器人的价格在不断下降, 在投资回报期大幅度缩短, 企业也有意愿去购买工业机器人应用生产。

广西柳州作为一个工业重镇, 汽车制造, 钢铁, 化工等行业非常发达, 工业机器人技术应用的培育、成长, 也将成为一种发展趋势。作为高等职业学校, 培养工业机器人安装、操作、系统维护的高级技术人才, 为地方经济发展提供人才技术支持显得尤为迫切。

2. 目前高校该课程设置现状

目前《工业机器人技术》课程在高校中往往设置为理论课程, 授课过程以理论教授为主, 按章节顺序授课。由于这门课程牵涉到非常多的数学运算, 比如求解机器人的正逆运动, 就要用到就在的运算。这对于职业院校的学生来讲难度非常大。而且就算学会了这些理论知识, 真正去操作控制机器人又要学习相关的操作规程和参数设置。这样既浪费了时间同时授课效率又较低。不仅如此, 在纯理论授课过程中, 学生是被动的接受知识, 主动性差, 容易造成学生厌学的情绪。

3. 项目式教学的设计

3. 1项目式教学方法的特点。在《工业机器人技术》授课过程中依托机器人实训室的双控机器人设备对理论知识进行项目细分。对项目进行细分过程中融合相应的理论和实践知识[2]。

授课过程中, 理论和实践知识的传授有实际的设备做辅助, 学这种学习氛围和环境增添了学习的兴趣, 缓解了纯理论学习的枯燥, 沉闷的学习心情, 学习效率会大幅度提高。一个项目教学的教学———学习环节高效进行, 为课程后续开展打下良好的基础。在项目教学中, 最重要的环节不是教学———学习环节, 而是在“做”的环节。理论和实践讲授后, 学生学习的效果如何要看学生自己动手实做的环节。这个环节也可以成为反馈环节, 是对项目教学效果的一个反馈。所以在项目式教学过程中最大的特点就是容易开展“教学做”一体化的教学模式。

3. 2项目式教学实施过程。项目式教学在《工业机器人技术》课程中实施过程有几个方面。

首先, 要设定学习的任务。要设定好教学项目中的任务, 教师起着非常重要的作用。设定一个教学项目任务之前教师要深入研究与课程相关的需要运用理论知识或者实践知识解决的各种问题, 同时也要结合学生现有的理论和实践知识水平。把教学任务设计好以后, 合理安排的教学计划中去, 学习任务可以以书面的形式下发给学生。其次, 制定实施项目任务的具体计划。实施过程计划中可以列明需要哪些知识, 查阅哪些手册; 实施过程计划中还要写明是个人完成还是团体完成, 如果是团体完成, 明确小组成员及职责; 同时项目实施计划时间的安排表是不能够少的。第三, 项目式教学在学生动手操作过程中, 要让学生有方案的决策权。这样做的目的是为了培养学生在问题的解决中独立思考的习惯, 同时提高知识的获取的能力。有这个过程也能促进团队的协作精神。

3. 3课程项目设计思路。双控模块化机器人实训设备的主要特点就是模块化。机器人的六个轴就是六个模块, 每个模块可以独立控制。利用该特点, 可以开发出各个模块的控制程序, 对每个模块进行运行控制, 并应用与教学。根据这些特点, 可以开发: 各轴控制的相关教学项目; 各轴之间传动的相关教学项目; 各模块之间通讯的相关教学项目等。通过教学项目开发, 使该实训设备更方便教师教学、学生理论学习及动手实验, 即“教学做一体化”。

4. 结束语

项目式教学, 主要是在建构主义教学理论的指导下, 通过对课程“项目”的选取和情景的设置[4], 把学生当作“主角”, 由学生自己合作完成预定“项目工作”的学习方式。这种方式很大程度上提高了学生的学习积极性, 主动性; 在掌握知识技能方面, 比单纯的理论讲解更有效。

摘要：目前工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志, 受技术快速发展、劳动力资源不断稀缺、生产效率要求进一步提高等因素影响, 工业机器人将迎来更为广阔的发展空间和更高的发展速度。工业机器人的应用于发展意味着对相关技能人才的需求, 作为职业高校有着对人才培养的责任。但是目前职业学院里所开设的《工业机器人技术》课程, 大部分以理论课程进行教学。纯理论性教学对技能型实用人才的培养有着很大的制约, 本文讨论项目式教学在该课程中的应用。

关键词：项目式教学,工业机器人,模块化,教学做一体

参考文献

[1]邵长春弧焊机器人和变位机的耦合与解耦分析, 广西科技大学2013-07-01

[2]陈瑜项目式教学法之我见时代教育2012.12

[3]蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社, 2000.59-65

7.工业机器人技术与应用 篇七

工业机器人包括三大部分六个子系统,其中三大部分是指机械部分、传感部分和控制部分,六个子系统是指驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统、人机交互系统和控制系统。

一、工业机器人控制系统的特点与功能

1.工业机器人控制系统的特点

(1)机器人的控制与机构运动学和动力学密切相关,在各种坐标下都可对机器人手足状态进行描述,应根据需要对参考坐标系进行选择,并做适当的坐标变换。(2)即使一个较简单的机器人也需要3～5个自由度,比较复杂的机器人则需要十几个甚至几十个自由度,每一个自由度一般都包含一个协调的伺服机构,组成一个多变量控制系统。(3)由计算机来实现多个独立的伺服系统的协调控制其按照人的意志行动,甚至赋予机器人一定智能的任务。(4)描述机器人状态和运动的是一个非线性数学模型,随着状态的改变和外力的变化,其参数也随之变化,并且各变量之间还存在耦合,故只使用位置闭环是不够的,还必须采用速度甚至加速度闭环。(5)机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成,故存在一个“最优”的问题。对于较高级的机器人可采用人工智能的方法,利用计算机建立放大的信息库,借助信息库进行控制决策、管理和操作。

2.工业机器人控制系统的主要功能

(1)示教再现功能。其控制系统可以通过示教盒或手把手进行示教,将动作顺序、运动速度、位置等信息用一定的方法预先教给机器人,由机器人的记忆装置将所教的操作过程自动地纪录在存储器中,当需要再现操作时,重放存储器中的内容即可。(2)运动控制功能。可对机器人末端操作器的位姿、速度、加速度等项目经行控制。

二、控制系统的组成与控制方式

1.工业机器人控制系统的组成及其作用

(1)控制计算机。它是控制系统的调度指挥机构,一般使用微型计算机或微处理器。(2)示教盒。其作用是完成示教机器人工作轨迹、参数设定和所有的人机交互操作,它拥有独立的CPU以及存储单元,以串行通信方式与主计算机实现信息交互。(3)传感器接口。它是用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。(4)轴控制器。其作用是完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。(5)辅助设备控制。它用来控制和机器人配合的辅助设备。

2.工业机器人的控制方式

工业机器人有多种控制方式,按作业任务的不同,主要可分为四种。(1)点位控制方式。这种方式只对工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上位姿进行控制。在控制时,只要求工业机器人能够快速、准确地在相邻各点之间运动,对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。(2)连续轨迹控制方式。这种方式是对工业机器人末端执行器在作业空间中的位姿进行连续控制,要求严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动,而且速度可控、轨迹光滑,运动平稳,以完成作业任务。(3)力(力矩)控制方式。在进行装配、抓放物体等工作时,除了要求准确定位之外,还要求所使用的力或力矩必须合适,这时须要使用力(力矩)伺服方式。(4)智能控制方式 。其智能控制是通过传感器获得周围环境的知识,并根据自身内部的知识库作出相应的决策。采用智能控制技术,使机器人具有较强的环境适应性及自学习能力。

三、机器人的应用领域

工业机器人最早应用于汽车制造工业行业,随着工业机器人应用范围的延伸和扩大,现在已可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作和代替人完成繁重、单调的重复劳动。换言之,主要应用于三个方面:恶劣工作环境及危险工作;特殊作业场合和极限作业;自动化生产领域。具体有:(1)焊接机器人。这种机器人广泛应用于汽车制造厂承重大梁和车身结构的焊接。(2)材料搬运机器人。用于上下料、码垛、卸货以及抓取零件定向等作业。(3)检测。包括:确认零件尺寸是否在允许的公差内;控制零件按质量分类。(4)装配机器人。装配是一个比较复杂的作业过程,装配机器人上有许多传感器,如接触传感器、视觉传感器、接近传感器和听觉传感器等。(5)喷漆和喷涂。在进行三维表面喷漆和喷涂作业时,至少要有五个自由度。在大件上作业时,往往把机器人装在一个导轨上,以便行走。

作者单位(朱彦齐,河南省开封市高级技校;

8.工业机器人--论文 篇八

摘要：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。

关键词：工业机器人；构造；中国工业机器人；发展前景；

由来

1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。

20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手。

所示，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。

1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元

特点

戴沃尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起，预先设定的机械手动作经编程输入后，系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示教过程中，机械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。

1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形主要由类似人的手和臂组成。后来，出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。目前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。

构造与分类

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆

柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。

应用

所谓工业机器人，就是具有简单记忆和可变控制程序的自动机械。它是在机械手的基础上发展起来的，国外称为industrial robot。工业机器人的出现将人类从繁重单一的劳动中解放出来，而且它还能够从事一些不适合人类甚至超越人类的劳动，实现生产的自动化，避免工伤事故和提高生产效率。，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。随着世界生产力的发展，必然促进相应科学技术的发展。工业机器人能够极大地提高生产效率，已经广泛地进入人们的生活生产领域。

20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。

由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。中国的工业机器人

我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。

70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。

进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一

批特种机器人。

从90年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。

虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，目前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。

工业机器人在世界其他主要国家的发展：

美国是工业机器人的诞生地，基础雄厚，技术先进。现今美国有着一批具有国际影响力的工业机器人供应商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。

德国工业机器人的数量占世界第三，仅次于 日本和美国，其智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。目前在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人经推广应用成为主流安装机型，而第三代智能机器人已占有一定比重并成为发展的方向。世界上的机器人供应商分为日系和欧系。瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料搬运。1975年生产出第一台焊接机器人。到1980年兼并Trallfa喷漆机器人公司后

工业机器人的发展前景

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵沿轨迹作业型。这类机器人执行某种移动作业，如焊接。喷漆等；⑶远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。

日本工业机器人产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工业机器人，并达到了其工业机器人发展史的鼎盛时期。而今已在第发展三、四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本下一代机器人发展重点有：低成本技术、高速化技术、小型和轻量化技术、提高可靠性技术、计算机控制技术、网络化技术、高精度化技术、视觉和触觉等传感器技术等。

根据日本政府2007年指定的一份计划，日本2050年工业机器人产业规模将达到1.4兆日元，拥有百万工业机器人。按照一个工业机器人等价于10个劳动力的标准，百万工业机器人相当于千万劳动力，是目前日本全部劳动人口的15%。

我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制

造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已达到或接近世界水平。

一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5个要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。

总结

9.工业机器人培训总结 篇九

---生产工程部 雷超

目前我国制造行业正处于加快转型升级的重要时期，以工业机器人为主体的机器人产业，正是破解产业成本上升、环境制约问题的重要路径选择。同时随着智能制造产业不断升级以及人力成本的不断上升，工业机器人代替人工作业已成为制造行业发展的必然趋势。基于此发展环境，企业的技术人员必须熟练掌握工业机器人操作、调试、维护、设备集成和改造等核心技术，以适应新制造市场环境的要求。为此，石碣镇人力资源局开展了工业机器人应用基础精品培训班。此次培训共有来自全镇20家企业的60名技术人员参加，而我非常有幸被领导指派参加了此次的培训活动。我认为这次培训班举办的非常有意义，非常有必要，因为它不仅让我充实了更多的理论知识，更让我开阔了视野，增加了见识。通过此次的工业机器人应用培训，我对6轴机器人的概念有了深刻的理解，对机器人常见功能的应用方法如程序编辑、在线仿真模拟、点动示教、机器人I/O信号接口通讯有了一定程度的理解与掌握。以下为本次机器人培训所学内容的分享。

初识工业机器人。工业机器人由机械系统、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。机械系统即执行机构，包括基座、臂部和腕部，大多数工业机器人有3～6个运动自由度；驱动系统主要指驱动机械系统的驱动装置，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能。六轴机械手臂是由六个转轴组成的空间六杆开链机构，理论上可达到运动范围内空间任何一点。六个转轴均有AC伺服电机驱动，每个电机后均有编码器。每个转轴均带有一个齿轮箱，机械手运动精度(综合)达正负0.05mm至正负0.2mm。本次培训课程所用的机器人型号是ABB_IRB 120小型6轴机器人。IRB 120仅重25kg，荷重3kg（垂直腕为4kg），工作范围达580mm，广泛适用于电子、食品饮料、机械、太阳能、制药、医疗、研究等领域。

工业机器人坐标系。坐标系从一个称为原点的固定点通过轴定义平面或空间。机器人目标和位置通过沿坐标系轴的测量来定位。机器人使用若干坐标系，每一坐标系都适用于特定类型的微动控制或编程。ABB六轴机器人坐标系包括：基座标系、大地坐标系、工件坐标系、工具坐标系。基坐标系在机器人基座中有相应的零点，这使固定安装的机器人的移动具有可预测性。因此它对于将机器人从一个位置移动到另一个位置很有帮助。大地坐标系在工作单元或工作站中的固定位置有其相应的零点。这有助于处理若干个机器人或由外轴移动的机器人.在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一致的。工件坐标系是拥有特定附加属性的坐标系。它主要用于简化编程，工件坐标系拥有两个框架：用户框架（与大地基座相关）和工件框架（与用户框架相关）。工具坐标系将工具中心点设为零位，由此定义工具的位置和方向，工具坐标系中心缩写为TCP(Tool Center Point)。执行程序时，机器人就是将TCP 移至编程位置。这意味着，如果要更改工具机器人的移动将随之更改，以便新的TCP 到达目标。所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，该坐标系被称为tool0。这样就能将一个或多个新工具坐标系定义为tool0的偏移值。单轴运动即为单独控制某一个关节轴运动，机器人末端轨迹难以预测，一般只用于移动某个关节轴至指定位置、校准机器人关节原点等场合。线性运动即控制机器人TCP沿着指定的参考坐标系的坐标轴方向进行移动，在运动过程中工具的姿态不变，常用于空间范围内移动机器人TCP位置；一些特定情况下需要重新定位工具方向，使其与工件保持特定的角度，以便获得最佳效果，例如在焊接、切割、铣削等应用。当将工具中心点微调至特定位置后，在大多数情况下需要重新定位工具方向，定位完成后，将继续以线性动作进行微动控制，以完成路径和所需操作。

机器人示教。每台机器人配有一部示教器，它是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控用的手持装置，也是我们最常打交道的控制装置。通过它操作者可以操作工业机器人运动、完成示教编程、实现对系统的设定、故障诊断等。机器人的线性运动是指安装在机器人第六轴法兰盘上的工具在空间中作线性运动。如果对使用操纵杆通过位移幅度来控制机器人运动的速度不熟练的话。那么可以使用“增量”模式，来控制机器人运动。在增量模式下，操纵杆每位移一次，机器人就移动一步。如果操纵杆持续一秒或数秒钟，机器人就会持续移动（速率为每秒10步）。机器人的重定位运动是指机器人第六轴法兰盘上的工具TCP点在空间中绕着工具坐标系旋转的运动，也可理解为机器人绕着工具TCP点作姿态调整的运动。如果对使用操纵杆通过位移幅度来控制机器人运动的速度不熟练的话。那么可以使用“增量”模式，来控制机器人运动。在增量模式下，操纵杆每位移一次，机器人就移动一步。如果操纵杆持续一秒或数秒钟，机器人就会持续移动（速率为每秒10步）。

工业机器人程序编写。ABBRAPID编程是一种基于计算机的高级编程语言，易学易用，灵活性强。支持二次开发，支持中断、错误处理、多任务处理等高级功能。RAPID程序数据存储类型：VAR(变量)、PERS(可变量)、CONST(常量)。常用RAPID指令包括赋值指令、运动指令、I/O控制指令、逻辑指令。MoveJ: 机器人以最快捷的方式运动至目标点，机器人运动状态不可控，但运动路径保持唯一，常用于机器人在空间大范围移动。MoveL: 机器人以线性移动方式运动至目标点，当前点与目标点两点决定一条直线，机器人运动状态可控，运动路径保持唯一，可能出现死点，常用于机器人在工作状态移动。MoveC: 机器人通过中间点以圆弧移动方式运动至目标点，当前点、中间点与目标点三点决定一段圆弧，机器人运动状态可控，运动路径保持唯一，常用于机器人在工作状态移动。逻辑指令包括IF条件判断、WHLIE循环、FOR循环、GOTO跳转指令。机器人的应用程序一般由三部分组成：程序数据、一个主程序-main和几个例行程序。例行程序种类：Procedures, Functions和Traps。Procedures没有返回值，可以直接调用；Functions有特定的返回值，必须通过表达式调用；Traps例行程序提供处理中断的方法，它和某个特定的中断连接，一旦中断条件满足将被自动执行，不能在程序中直接用。

如写一段直线运动程序代码如下，MoveL p1, v100, z10, toool1;(p1目标位置，数据类型：robottarget、v100运行速度，单位mm/s，数据类型：speeddata、z10 转弯区尺寸，单位mm，数据类型：zonedatatoool1 刀具中心点TCP，数据类型：tooldata)。在编写运行程序时要熟练的掌握每个常用运动控制指令的用法，并结合使用的需求和现场情况选择合适的指令进行运动控制。

工业机器人I/O通信。ABB的标准I/O板提供的常用信号处理有数字输入di、数字输出do、模拟输入ai、模拟输出ao、以及输送链跟踪。ABB机器人可以选配标准ABB的PLC，省去了原来与外部PLC进行通信设置的麻烦，并且在机器人的示教器上就能实现与PLC相关的操作。如常见DSQC652板，主要提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理。本次培训课程中，授课讲师为我们详细介绍了DSQC652板的配置方法，通过对机器人输入输出的信号进行配置以及合理编写程序，我们成功实现工件的拿取及搬运。

机器人模拟仿真。Robostudio软件是ABB公司开发的工业机器人离线编程软件，它支持所有ABB机器人模型以及变位机，导轨等。软件完全和现场实际应用一样的示教器操作，机器人运动仿真与真实一致，可以做到在RobotStudio里所见即真实环境所得。本次机器人培训课程中，我们所实际使用的程序也是通过在软件上先进行模拟仿真后再上机操作的，逼真的模拟动画让我们学习机器人变得更加简单方便。