本教材主要介紹了工業(yè)機器人的分類、生產(chǎn)應用、發(fā)展趨勢、工業(yè)機器人機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、教學工作站及生產(chǎn)應用案例、機器人博覽等內(nèi)容。本書適合工業(yè)機器人初級學者,通過學習可以了解工業(yè)機器人在工業(yè)領域的應用,了解機器人基本結構和功能,了解機器人在各行各業(yè)的領域的應用。
本教材主要服務與校企合作中高職院校,也可以作為社會人員學習了解機器人技術的基礎用書,本書不僅具備傳統(tǒng)教材基礎知識,還增加了工業(yè)機器人關鍵核心部位原理及功能介紹,同時還增加了機器人博覽讓讀者眼界更加開闊,了解機器人使用的范圍更加廣闊,對初級或剛接觸機器人行業(yè)的人有一定的認知作用。
前言
工業(yè)機器人是實現(xiàn)自動化生產(chǎn),提高社會生產(chǎn)效率,推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的現(xiàn)代制造業(yè)裝備。中國公布的實施制造強國戰(zhàn)略的十年行動綱領《中國制造2025》提出,緊密圍繞重點制造領域關鍵環(huán)節(jié),開展新一代信息技術與制造裝備相融合的集成創(chuàng)新和工程應用;支持政、產(chǎn)、學、研、用聯(lián)合攻關,開發(fā)智能產(chǎn)品和自主可控的智能裝置并實現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化;依托優(yōu)勢企業(yè),緊扣關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代、生產(chǎn)過程智能優(yōu)化控制、供應鏈優(yōu)化,建設重點領域智能工廠及數(shù)字化車間;對于機器人,圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業(yè)機器人、特種機器人,以及醫(yī)療健康、家庭服務、教育娛樂等服務機器人應用需求,積極研發(fā)新產(chǎn)品,促進機器人標準化、模塊化發(fā)展,擴大市場應用,突破機器人本體、減速器、伺服電動機、控制器、傳感器與驅動器等關鍵零部件及系統(tǒng)集成設計制造等技術瓶頸。可以說,工業(yè)機器人的出現(xiàn)是人類利用機械進行社會生產(chǎn)的一個里程碑。由此可見,加速轉變生產(chǎn)方式,調整產(chǎn)業(yè)結構,將是我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重中之重。
中國工業(yè)機器人市場近年來發(fā)展勢頭持續(xù)表現(xiàn)強勁,市場容量不斷擴大。工業(yè)機器人的研發(fā)及使用熱潮帶動了一大批工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)園的新建。工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,除了需要工業(yè)機器人應用的研發(fā)人才外,還需要大量從事工業(yè)機器人現(xiàn)場編程、工業(yè)機器人自動生產(chǎn)線維護、工業(yè)機器人安裝調試等工作的高素質高級技能型專門人才作為后盾。根據(jù)國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要的要求,我國將持續(xù)推進提高高素質高技能型人才占技能勞動者的比例。對作為高技能型人才培養(yǎng)重要組成部分的中高職院校的工業(yè)機器人應用相關專業(yè)學生,實行校企合作、工學結合的雙元教育后,相關人才的儲備必將迎來一個快速發(fā)展的黃金時期。
本書分為五章:第1章——工業(yè)機器人概述,介紹工業(yè)機器人發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢、工業(yè)機器人的應用與分類等相關知識;第2章——工業(yè)機器人的機械系統(tǒng),介紹工業(yè)機器人的基座、手臂及其運動機構、手腕及其結構、末端執(zhí)行器和傳動機構相關知識;第3章——工業(yè)機器人的控制技術,介紹工業(yè)機器人控制系統(tǒng)結構與原理、驅動系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、工人機器人編程等相關知識;第4章——工業(yè)機器人工作站及自動化生產(chǎn)應用,介紹工業(yè)機器人工作站的組成及分類,以及工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)應用相關知識;第5章——機器人博覽,介紹應用于各行業(yè)的機器人的相關知識。本書內(nèi)容安排循序漸進,系統(tǒng)性強,表述言簡意賅,通俗易懂,可作為中高職院校工業(yè)機器人及相關專業(yè)工業(yè)機器人基礎課程用書,也可作為相關專業(yè)人士的參考書。
本書是在苗疆(武漢)機器人科技有限公司(簡稱苗疆公司)與職業(yè)院校共同編寫并使用的講義上總結修改而成的。苗疆公司是一家專業(yè)從事工業(yè)機器人自動化設備研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、教學的企業(yè),其主營工業(yè)機器人本體與實訓工作站研發(fā)生產(chǎn)、PLC自動化工作站研發(fā)生產(chǎn)、機器人實訓室整體解決方案、實習實訓教材資源開發(fā)及智能制造解決方案。該公司與職業(yè)院校合作,以人才培養(yǎng)和產(chǎn)教融合為核心,以創(chuàng)新研發(fā)和校企深度合作為內(nèi)容,著重在人才培養(yǎng)、專業(yè)規(guī)劃、教學設備及軟件研發(fā)、實訓基地建設等方面為職業(yè)院校和智能制造人才培養(yǎng)持續(xù)創(chuàng)造價值。為了使編寫的工業(yè)機器人教材適用于中高職院校學生學習,校企合作組成院校專業(yè)教師、企業(yè)機器人專業(yè)工程師的教材編寫班子,致力于開發(fā)一套體系完整、特色鮮明、適合理論實踐一體化教學、反映工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)新技術與工藝、符合職教人才培養(yǎng)體系的工業(yè)機器人應用與維護等相關專業(yè)教材,這對于深化職業(yè)技術教育改革,提高工業(yè)機器人技能型人才培養(yǎng)的質量,會起到積極的作用。
由于編者能力和水平有限,書中難免存在不足之處,敬請讀者不吝賜教、批評指正。
編者
2020年5月
王卉軍,男,2009.09—至今,武昌工學院專業(yè)教師、數(shù)控教學組負責人/實踐教學組織,職業(yè)資格考證等日常管理;至今發(fā)表省級論文5篇,《淺談機械創(chuàng)新設計比賽對學生的職業(yè)影響》、《啟發(fā)探索,自主探究,理實合一——淺析高校實踐課堂之有效教學理念》、《數(shù)控模塊化程序應用實例及開發(fā)意義》、《淺談數(shù)控編程的學習與心得》、《以零件加工為中心的數(shù)控技術課程體系的構建研究》。教材編寫,應用型本科機電類專業(yè)“十二五”規(guī)劃精品教材《數(shù)控加工編程與操作綜合實訓教程》,第一副主編,華中科技大學出版社。高等院校機械類應用型本科“十二五”創(chuàng)新規(guī)劃系列教材《數(shù)控機床與編程》,副主編,華中科技大學出版社。高等院校機械類應用型本科“十二五”創(chuàng)新規(guī)劃系列教材《masterCAM編程技術》,副主編,華中科技大學出版社。 指導學生國*級大賽獲得一等獎一項,省級獎10多項。專利(實用新型)5項。
第1章工業(yè)機器人概述(1)
1.1機器人及工業(yè)機器人的概念(1)
1.2工業(yè)機器人的發(fā)展歷程(2)
1.3工業(yè)機器人的生產(chǎn)應用(5)
1.4工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢(9)
1.5機器人的分類(17)
思考與練習(19)
第2章工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)(20)
2.1基座(20)
2.2手臂(24)
2.3手腕(28)
2.4末端執(zhí)行器(35)
2.5傳動機構:齒輪減速器(49)
思考與練習(59)
第3章工業(yè)機器人的控制技術(60)
3.1控制基礎(60)
3.2驅動器(驅動系統(tǒng))(70)
3.3傳感器(傳感系統(tǒng))(82)
3.4控制器(控制系統(tǒng))(128)
3.5工業(yè)機器人的編程(144)
思考與練習(169)
第4章工業(yè)機器人工作站及自動化生產(chǎn)應用(170)
4.1工業(yè)機器人工作站(170)
4.2工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)應用(184)
思考與練習(194)
第5章機器人博覽(195)
5.1火星探測機器人(195)
5.2排爆機器人(196)
5.3烹飪機器人(197)
5.4醫(yī)療康復護理機器人(198)
5.5并聯(lián)機器人(200)
5.6口腔修復機器人(200)
5.7微型機器人(201)
5.8高樓擦窗和壁面清洗機器人(202)
5.9“清洗巨人”(202)
5.10汽車加油機器人(203)
5.11“達芬奇”手術機器人(204)
思考與練習(205)
參考文獻(206)