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编辑推荐

适读人群 ：从事工业机器人应用开发、调试与现场维护的工程师，特别是使用ABB工业机器人的工程技术人员，以及高职院校自动化相关专业学生使用。
　　工信部声称，机器人自动化将是实现“中国制造2025”这一目标的重要工具。中国迎来机器人大发展时代。
　　★★从应用需求角度出发，淡化理论，建立工业机器人系统集成的整体概念★★
　　《工业机器人应用案例入门》从工业机器人应用的角度出发，全面地介绍了几款多用途机器人在通用行业的典型应用，内容包括：水平多关节机器人贴标（四轴）、装配机器人（六轴）、视觉贴合机器人、搬运机器人和机器人CNC技术开发。内容涵盖工业机器人的基本知识及相关硬件技术、设计理念及实施过程，然后给出完整的操作流程和设计要领。
　　★★以工程实践为主，硬件系统力求采用“模块化”思路，突出程序设计，重在功能实现，这也是追求的体现★★
　　《工业机器人应用案例入门》以市面上很为畅销的工业机器人，如ABB、库卡、FANVC、三菱、爱普生机器人为例，着重围绕工业机器人典型应用操作中常见的问题展开阐述。

内容简介

　　《工业机器人应用案例入门》主要介绍了目前五种机器人（三菱、爱普生、ABB、库卡、FANUC）的使用方法，通过任务式的教学方法，让读者能掌握每种机器人的基本使用方法。教学应用案例从简到繁，读者学完《业机器人应用案例入门》基本上可以明白工业机器人目前的应用情况。

作者简介

　　余任冲，机器人教育专家。华南理工大学软件工程硕士。10年机器人与工业自动化研发经历，专注于机器人和自动化领域的教学设备和内容研发；曾经为国内的各大电子代工企业研发自动化和机器人设备；目前为机器人教育团队的创始人，致力于未来工业4。0、智能机器人及自动化工程师培训和知识传播工作。

目录

第1章 项目一工业机器人装配工作站现场编程 1
1．1 任务一认识装配工作站 2
1．1．1 工业机器人的基本知识 2
1．1．2 三菱RV-7F-D机器人 2
1．2 任务二启动/停止机器人 4
1．2．1 工业机器人使用的注意事项 4
1．2．2 机器人的启动和停止 5
1．3 任务三认识示教器 9
1．3．1 机器人作业示教方法 9
1．3．2 三菱RV-7F示教器 10
1．4 任务四模拟仿真工作站 13
1．4．1 将SolidWorks导入机器人模型 13
1．4．2 将其他工作站模型导入SolidWorks中 16
1．4．3 RT ToolBox2在线编程 27
1．5 任务五搭建机器人工作站 37
1．5．1 电气元件的准备 37
1．5．2 输入/输出并行接口的接线 38
1．5．3 加工工件的准备 39
1．5．4 RT ToolBox2软件简介 40
1．5．5 点位的示教，实现整个工作站的内容 44
1．6 任务六组态王远程控制机器人 441．6．1 PLC简介 44
1．6．2 用PLC控制三菱机器人的启停 48
1．6．3 用组态王控制机器人的启停 50
第2章 项目二四轴工业机器人视觉贴合工作站 60
2．1 任务一SCARA工业机器人 61
2．1．1 SCARA工业机器人的坐标系 61
2．1．2 爱普生LS3 SCARA机器人 62
2．2 任务二机器人的基本硬件 64
2．2．1 控制柜硬件各部分名称与功能 64
2．3 任务三爱普生机器人的示教操作 65
2．3．1 认识EPSON RC + 用户界面 65
2．4 任务四掌握机器人编程 76
2．4．1 机器人编程简介 76
2．5 任务五视觉运用入门的例子 85
2．5．1 示例一视觉搬运 85
2．5．2 示例二相机重定位 95
第3章 项目三六轴工业机器人视觉贴合工作站 104
3．1 任务一认识ABB工业机器人 105
3．2 任务二认识示教器 107
3．2．1 FlexPendant按键说明 107
3．2．2 FlexPendant画面菜单说明 109
3．3 任务三机器人程序编程 110
3．3．1 程序数据 110
3．3．2 PAPID程序 112
3．4 任务四模拟仿真工作站内容 115
3．4．1 在RobotStudio中建立工作环境 115
3．4．2 创建机器人的运动轨迹程序 129
3．4．3 工具坐标TCP的设定 147
3．4．4 Smart组件 149
3．5 任务五下象棋仿真 163
3．5．1 象棋模型的建立 163
3．5．2 建立一个机器人系统的布局 165
3．5．3 Smart组件应用 1693．5．4 配置I/O 178
3．5．5 通信设置 181
3．5．6 程序解释 183
3．5．7 运行下象棋仿真 189
3．6 任务六机器人视觉实现贴合工作站内容 190
3．6．1 ABB应用 190
3．6．2 视觉系统程序 193
第4章 项目四工业机器人分拣摆放实例 197
4．1 任务一认识库卡机器人 198
4．1．1 库卡机器人基础知识 198
4．1．2 机器人构成 200
4．2 任务二启动/停止机器人 201
4．2．1 机器人使用注意事项 201
4．2．2 机器人的启动和停止 202
4．3 任务三认识示教器 206
4．3．1 机器人作业示教方法 206
4．3．2 库卡机器人示教编程器 207
4．4 任务四机器人的基础操作 212
4．4．1 示教权限与模式选择 212
4．4．2 新建程序 214
4．4．3 程序点位移动 216
4．4．4 坐标系的建立 216
4．4．5 逻辑编程 225
4．5 任务五巧克力球的分类摆放实现 231
4．5．1 外部电气实现 231
4．5．2 配置机器人 232
4．5．3 机器人编程 233
4．5．4 与PC通信 234
4．5．5 机器人操作 237
4．5．6 运行效果 240
第5章 项目五工业机器人柔性化生产 243
5．1 任务一认识FANUC机器人 244
5．1．1 概论 244
5．1．2 FANUC机器人的构成 2465．2 任务二认识示教器 249
5．2．1 认识示教器（Teach Pendant， TP） 249
5．3 任务三熟悉常用的编程指令 256
5．3．1 动作指令 256
5．3．2 暂存器指令 262
5．3．3 I/O指令 265
5．3．4 转移指令 266
5．3．5 位置补偿指令 268
5．3．6 等待指令 268
5．4 任务四模拟仿真冲床上下料 269
5．4．1 建立基本仿真模型 270
5．4．2 编程 292
5．4．3 录像功能 301
5．5 任务五实现CNC工作站内容 303
5．5．1 生成CNC轨迹代码 303
5．5．2 打开软件进行编译、执行 306

精彩书摘

　　1.2.1 工业机器人使用的注意事项
　　工业机器人在空间动作，其动作领域的空间成为危险场所，有可能发生意外的事故。因此，机器人的安全管理者及从事安装、操作、保养的人员在操作机器人或者工业机器人运行期间要保证安全第一，在确保自己的安全及相关人员及其他人员的安全后进行操作。操作人员在使用三菱机器人时需要注意以下事项。
　　1）避免在工业机器人工作场所周围做出危险行为，接触机器人或周边机械有可能造成人员伤害。
　　2）在工厂内，为了确保安全，请严格遵守“严禁烟火”、“高电压”、“危险”、“无关人员禁止入内”此类标志下的具体规定，因为火灾、触电、接触危险地带有可能发生人员伤害。
　　3）不要强制搬动、悬吊、骑坐在机器人上，以免发生人员伤害或者设备损坏。
　　4）绝对不要倚靠在工业机器人或者其他控制柜上，不要随意按动开关或者按钮，否则会发生意想不到的动作，造成人员伤害或者设备损坏，
　　5）通电中，禁止未受培训的人员触摸机器人控制柜和示教器。机器人会发生意想不到的动作，有可能导致人员伤害或者设备损坏。
　　1.2.2 机器人的启动和停止
　　1．主电源的接通
　　电源电缆的连接步骤：
　　1）应准备漏电断路器（带端子盖板）、一次侧电源连接用电缆及二次侧电源连接用电缆（两者均为AWG#14（2mm 2）以上）、一次侧电源接地用电缆（AWG#12（3.5mm）以上）。
　　2）确认一次侧电源符合电源规格。
　　3）切断一次侧电源，确认漏电断路器的电源开关变为OFF状态。
　　4）将二次侧电源连接用电缆连接到漏电断路器的二次侧端子（下侧的端子）上，将另一侧连接到同包装内附带的电源连接用连接器ACIN的1号和3号针上。建议通过压铆进行连接。
　　5）将该连接器连接到控制器前面的ACIN连接器上。
　　6）将一次侧电源接地用电缆连接到控制器箱体的PE端子（M4螺栓）上。
　　7）将一次侧电源连接用电缆连接到漏电断路器的一次侧端子（上侧的端子）上。
　　2．外部紧急停止的连接
　　出厂时外部紧急停止输入、门开关输入及可用设备的端子都处于开放（触点未连接）状态。用户不允许在外部紧急停止、门开关、可用设备等，在连接的状态下使用机器人，连接步骤如下。
　　1）应准备紧急停止开关、门开关及可用设备。
　　2）将各开关的触点连接到如下所示的针上。
　　（a）外部紧急停止开关——CNUSR1连接器的“2～27之间”与“7～32之间”。
　　（b）门开关——CNUSR1连接器的“4～29之间”与“7～32之间”。
　　门开关的功能：本功能是指对安装在安全栅栏门等上的开关的状态进行获取，该门被打开时进行伺服 OFF 使机器人停止动作。
　　（c）可用设备——CNUSR1连接器的“5～30之间”与“10～35之间”。
　　在机器人安装时，刚开始没有特殊的安全门、急停开关安装需求时，应按照提示说明将几个信号互相短接，才能启动机器人。
　　3．CR751控制器
　　CR751控制器的结构各物件的具体说明如下。
　　<1>ACIN连接器——AC电源（单相，AC200V）输入用（附带插座外壳、端子）。
　　<2>PE端子——接地用（Ml螺栓2处）。
　　<3>IWR指示灯——控制电源ON指示灯显示。
　　<4>电机电源连接用连接器——AMP1、AMP2：电机电源用，BRK：电机制动闸用。
　　<5>电机信号连接用连接器——CN2：电机信号用。
　　<6>示教单元连接用连接器（TB）——R33TB连接专用（未连接示教单元时安装虚拟插头）。
　　<7>过滤器盖板——空气过滤器、电池安装两用。
　　<8>CNUSR连接器——机器人专用输入/输出连接用（附带插头连接器）（CNUSRU CNUSR2）。
　　<9>接地端子——至选购件卡的连接电缆接地用端子（M3螺栓上下2处）。
　　<10>充电指示灯（CHARGE）——用于确认拆卸盖板安全时机（防止触电）的指示灯（通常客户无须拆卸盖板）。
　　当机器人的伺服ON使得控制器内的电源电路板上积累电能时，本指示灯亮灯（红色），关闭控制电源后经过一定的时间（几分钟左右）后熄灭。
　　<11>USB连接用连接器（USB）——USB连接用。
　　<12>LAN 连接器（LAN）——LAN 连接用。
　　<13>ExtOPT连接器（ExtOPT）——附加轴连接用。
　　<14>RIO连接器（RIO）——扩展并行输入/输出连接用。
　　<15>选购件插槽——选购件安装用插槽（未使用时安装盖板）。
　　4．示教单元的安装
　　示教单元的拆装应在机器人控制器的控制电源为OFF的状况下进行，如果在控制电源ON状态下进行示教单元的拆装，将发生紧急停止报警。
　　接通主电源和示教单元后，示教器的画面显示开始启动的画面，如果还有报警，会有报警音提示。一切正常的话，示教器就可以正常控制机器人的启动了。
　　1.3 任务三认识示教器
　　工业机器人一般由机器人本体“机器人”、机器人控制柜和示教器构成。机器人的基本操作一般是通过示教器完成的。本任务以RV-7F-D为例，介绍示教器的构成及基本操作。
　　1.3.1 机器人作业示教方法
　　现有的机器人示教系统可以分为示教再现、离线编程和基于虚拟现实3类方法。
　　1．示教再现方法
　　示教再现，也称为直接示教，就是我们通常所说的手把手示教，由人直接搬动机器人的机械臂对机器人进行示教。在这种示教中，为了示教方便以及获取信息的快捷而准确，操作者可以选择不用坐标系的示教。例如，可以选择在关节坐标系、直角坐标系以及工具坐标系或者用户坐标系下进行示教。示教再现是机器人普遍采用的编程方式，典型的示教过程是依靠操作员观察机器人及其夹持工具相对于作业对象的位置，通过对示教器的操作，反复调整示教点处机器人的作业位置、运动参数和工艺参数，然后将满足作业要求的这些数据记录下来，再转入下一点示教。
　　2．离线编程方法
　　基于CAD/CAM的机器人离线编程示教，是利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的模型，使用某种机器人编程语言，通过对图形的操作和控制，离线计算和规划出机器人的作业轨迹，然后对编程结果进行三维图形仿真，以检验编程的正确性。最后确认无误后，生成机器人可执行的代码并下载到机器人控制器中，用于控制机器人作业。根据使用编程语言的层次不同，离线编程又可分为执行级编程和任务级编程两类。
　　3．基于虚拟现实方法
　　随着计算机及相关学科的发展，特别是随着机器人遥控操作、虚拟现实、传感器信息处理等技术的成熟，为准确、安全、高效的机器人示教提供了新的思路，为用户提供一种崭新、和谐的人机交互操作环境的虚拟现实技术的出现和应用吸引了众多机器人与自动化领域的学者的注意。这里，虚拟现实作为高端的人机接口，允许用户通过声、像、力以及图形等多种交互设备实时地与虚拟环境交互。根据用户的指挥或动作提示，可示教或监控机器人进行复制作业。目前，利用虚拟现实技术进行机器人示教是机器人学中新兴的研究方向。
　　1.3.2 三菱RV-7F示教器
　　1．各主要功能键的用途
　　示教器正反面各主要功能键的用途如下所示。
　　①EMG STOP开关：功能就是进行伺服OFF，使机器人立即停止。
　　②[TB ENABLE]键：对示教单元的按键操作的有效或无效进行切换的开关。
　　③[有效开关]键：当开关2为有效时，如果松开开关或强力按压将进行伺服OFF，动作中的机器人将立即停止。
　　④[显示面板]键：显示机器人的状态及各个菜单。
　　⑤[状态显示灯]：显示示教单元及机器人的状态。
　　⑥ [F1][F2][F3][F4]键：执行显示面板上功能显示中所显示的功能。
　　⑦[FUNCTION]键：在一个操作中，[F1][F2][F3][F4]键中分配的功能超过5个以上时，对功能显示进行切换。
　　⑧[STOP]键：使程序中断，使机器人减速停止。
　　⑨ [OVRD↑][OVRD↓]键：改变机器人的速度手工变动值。按压[OVRD↑]键时手工变动值将增加，按压[OVRD↓]键时手工变动值将减少。
　　⑩ [JOG操作]键：按照JOG模式使机器人动作。在输入的时候，进行各数值的输入。
　　[SERVO]键：在轻按[有效开关]键的同时，如果按压该键，机器人将进行伺服ON。
　　[MONITOR]键：按压该键时，将进入监视模式，显示监视菜单。
　　[JOG]键：按压该键时，将进入JOG模式，显示JOG密码。
　　[HAND]键：按压该键时，将进入手爪操作模式，显示手爪操作画面。
　　[CHARACTER]键：示教单元在进行字符或数字输入时，通过该键可以在数字输入和字符输入之间进行切换。
　　[RESET]键：对报警显示进行接触。在通过按压该键的同时按压【EXE】键，将进行程序复位。
　　↑/↓/←/→：将光标向各个方向移动。
　　[CLEAR]键：可进行数字输入或者字符输入，通过按压该键可将光标所在位置的字符删除一个字符。
　　[EXE]键：对输入操作进行确定。直接执行时，在持续按压该键的期间，机器人将进行动作。
　　[数字/文字]键：在进行数字输入或者字符输入时，按压该键将显示数字或者字符。
　　2．管理、编辑画面的操作
　　开启机器人后，按菜单［F1］键进入主界面，示教器上所有的功能都可以由这个界面选择进入，其各选项的主要功能分别如下。
　　管理/编辑：主要对机器人进行编辑/点位的示教修改/新建程序、程序的复制、重命名、删除、保护、关闭。
　　运行：主要是对编写好的程序进行确认、测试程序单步运行、测试整个程序的运行和自动运行。
　　参数：监视输入/输出参数，使用CC-Limk时输入/输出寄存器的值。监视程序里使用的变量值和值的设定，以及显示已经发生的报警历史。
　　原点/制动器：原点的修正、解除电机刹车功能。
　　设定/初始化：将全部程序、参数、电池等信息初始化，显示电源ON的时间和电池的剩余时间，对系统时间进行设定，显示机器人的CPU和示教单元版本。
　　扩展功能：PLC直接控制、工件坐标的设定、力矩的设定。
　　……

前言/序言

　　随着科学技术的发展与劳动力成本的逐年上升，过去依靠廉价劳动力的制造业生产模式逐渐出现短板。在这一时代背景下，企业实施“用机器换人”就成了当下中国社会的热点话题，也是政府推动各行业转型升级的着力点所在。机器人与智能装备产业是高度集成微电子、通信、计算机、人工智能、控制和图像处理等学科最新科研和产业成果的前沿高新技术产业，是未来以智慧工厂为发展核心的产业立足点。其核心技术，机器人技术是一种以自动化技术和计算机技术为主体、有机融合各种现代信息技术的系统集成和应用。经过半个多世纪的发展，机器人技术在工业生产领域得到了广泛的应用，极大地提升了产品的品质并成功地解放了劳动力资源。
　　工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科高新技术于一体的机电一体化数字化装备，长期工作可靠性高和稳定性好，并且能够承担和替代人的许多工作任务，对提高产品的质量与产量、保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约原材料消耗、以及降低生产成本都有帮助，可以在各行各业中应用，改变人类的生产方式，提高生活质量。因此，工业机器人的专业应用人才市场前景非常广阔，目前，很多大专院校为了满足市场急需纷纷开设机电一体化工业机器人方向的专业学科，只是缺乏与工业实践接轨的培训教材。
　　为了弥补工业机器人应用设计书籍不足的缺憾，提高广大学生学习工业机器人知识的兴趣和应用工业机器人的能力，我们编写了本书。
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