第1章認識工業機器人1

1.1工業機器人的產生與發展1

1.1.1工業機器人的定義1

1.1.2工業機器人的特性2

1.1.3工業機器人的產生3

1.1.4工業機器人的發展4

1.2機器人的組成與工作原理6

1.2.1工業機器人的組成6

1.2.2工業機器人的工作原理10

1.2.3機器人應用與外部的關繫11

1.2.4機器人技術的主要內容12

1.3機器人的分類13

1.3.1按機器人的應用領域分類13

1.3.2按機器人的驅動方式分類14

1.3.3按機器人的智能方式分類15

1.3.4按機器人的控制方式分類16

1.3.5按機器人的坐標繫統分類17

1.4工業機器人的安全要求19

1.4.1工業機器人的主要危險19

1.4.2采取的措施20

1.4.3機器人停止功能20

1.4.4操作方式22

1.4.5示教控制22

1.4.6同時運動控制23

1.4.7協同操作要求23

1.4.8奇異性保護24

1.4.9單軸限位24

1.4.10無驅動源運動25

1.4.11起重措施25

1.4.12電連接器25

1.4.13標志25

第2章工業機器人的機械結構31

2.1機械本體結構形式31

2.2機械手32

2.2.1機械手的自由度32

2.2.2機械手的組成32

2.2.3機械手的分類33

2.2.4機械手的主要技術參數35

2.3機器人運動軸與坐標繫36

2.3.1機器人運動軸的名稱36

2.3.2機器人坐標繫的種類37

2.3.3機器人的自由度40

2.4機器人的基本術語與圖形符號41

2.4.1機器人的基本術語41

2.4.2機器人的圖形符號體繫42

2.4.3機器人的圖形符號表示45

2.5機器人的技術參數48

2.5.1自由度48

2.5.2工作速度48

2.5.3工作空間49

2.5.4工作載荷49

2.5.5分辨率49

2.5.6精度50

2.5.7重復定位精度51

2.5.8其他參數52

第3章工業機器人的感覺繫統53

3.1機器人傳感器的分類53

3.2機器人的內部傳感器54

3.2.1機器人的位置傳感器55

3.2.2機器人的角度傳感器55

3.2.3機器人的速度傳感器58

3.2.4機器人的姿態傳感器60

3.3機器人的外部傳感器60

3.3.1機器人的觸覺傳感器60

3.3.2機器人的力覺傳感器67

3.3.3機器人的距離傳感器68

3.3.4機器人的聽覺傳感器71

3.4機器人的視覺繫統73

3.4.1機器人視覺繫統的組成73

3.4.2視覺信息的處理77

3.4.3數字圖像的編碼80

3.4.4機器人視覺繫統的應用81

第4章工業機器人控制與驅動繫統83

4.1工業機器人控制繫統83

4.1.1工業機器人的控制繫統概述83

4.1.2工業機器人控制繫統的85

4.1.3工業機器人典型控制繫統88

4.1.4機器人控制繫統的基本組成92

4.1.5典型控制櫃繫統97

4.2機器人的驅動繫統99

4.2.1機器人的驅動繫統概述99

4.2.2驅動方式99

4.2.3驅動機構與傳動機構101

4.2.4制動器103

4.2.5驅動繫統104

第5章工業機器人的操作120

5.1機器人的操作基礎120

5.1.1產品確認120

5.1.2機器人的應用121

5.2機器人的示教122

5.2.1新建示教程序122

5.2.2示教的基本步驟123

5.2.3示教程序的編制124

5.3機器人的操作126

5.3.1手持操作示教器126

5.3.2鍵位功能127

5.3.3示教軟件界面介紹130

5.3.4機器人的基本操作134

第6章工業機器人的調整與保養152

6.1工業機器人的調整152

6.1.1調整方法152

6.1.2附加軸的調整158

6.1.3參照調整158

6.1.4用 MEMD 和標記線進行零點標定159

6.1.5手動刪除軸的零點163

6.1.6更改軟件限位開關163

6.2工業機器人的保養164

6.2.1工業機器人機器部分的保養164

6.2.2調節平衡配重171

6.2.3電氣繫統的保養174

參考文獻176

近年來，我國機器人行業在國家政策的支持下，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。在很多產業，尤其在中低端工業產業，勞動力的供需矛盾非常突出，這對實施“機器換人”計劃提出了迫切需求。

（2）企業轉型升級的迫切需求。隨著全球制造業轉移的持續深入，先進制造業回流，我國的低端制造業面臨產業轉移的風險，迫切需要轉變傳統的制造模式，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，是提升企業產能和產品質量的重要手段。

（3）國家戰略需求。工業機器人作為高端制造裝備的重要組成部分，技術附加值高，應用範圍廣，是我國先進制造業的重要支撐技術和信息化社會的重要生產裝備，對工業生產、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了廣泛的應用。其中，汽車、電子產品、冶金、化工、塑料、橡膠是我國使用機器人多的幾個行業。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的機器人市場，但每萬名制造業工人擁有的機器人數量卻遠低於發達國家水平和國際平均水平。工信部組織制訂了我國機器人技術路線圖及機器人產業“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臺以上。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“天花板”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面前，這是我國推行工業機器人技術的瓶頸。中國機械工業聯合會的統計數據表明，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、繫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，需求量的是基礎的操作及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。

為了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，我們從生產實際出發，組織業內專家編寫了本書，全面講解了工業機器人組成與工作原理等基礎、工業機器人的機械結構、機器人的感覺繫統、工業機器人控制與驅動繫統、工業機器人操作基礎、工業機器人的調整與保養等內容，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。

本書由王大偉主編，胡春蕾、於振濤、戚建愛、韓鴻鸞副主編，劉艷紅、彭紅學、馬靈芝、阮洪濤、劉曙光、李永彬、張雲強、張艷紅、王學琪、徐鑫、程寶鑫、範維進、陶建海、王小方、馬岩、姜海軍、張瑞社參加了本書的編寫。在本書編寫過程中得到了山東省、河南省、河北省、江蘇省、上海市等技能鋻定部門的大力支持，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、西安樂博士機器人有限公司、諾博泰智能科技有限公司等企業為本書的編寫提供了大量幫助，在此深表謝意。

在本書編寫過程中，參考了《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；同時還借鋻了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