产品特色
内容简介
本书依据全国工业机器人技术应用技能大赛理论知识和技能操作竞赛命题方案而编写,主要内容分为三篇,即规范解读篇、试题解析篇、技能操作篇。其中规范解读篇主要是对大赛技术规范和评分标准进行解读;试题解析篇是依据理论知识考点给出模拟试题,并对模拟试题进行解析;技能操作篇是以大赛平台各模块功能为单位,以任务引领的方式讲解各模块使用与调试,终各模块协同完成大赛所有规定项目,将知识点融会贯通,终转化为工作所需技能。
目录
序
前言
第一篇 规范解读篇1
项目一 全国工业机器人技术应用技能大赛技术规范3
项目二 全国工业机器人技术应用技能大赛评分标准19
第二篇 试题分析篇25
项目一 全国工业机器人技术应用技能大赛理论知识命题说明27
项目二 全国工业机器人技术应用技能大赛理论知识模拟试题30
项目三 2016年全国工业机器人技术应用技能大赛理论知识样题解析54
第三篇 操作技能篇67
项目一 认识DLDS��1508工业机器人技术应用实训系统69
任务一 认识DLDS��1508工业机器人硬件系统组成69
任务二 认识DLDS��1508工业机器人控制系统组成75
项目二 SCARA四轴工业机器人基本应用82
任务一 按钮原料搬运82
任务二 按钮的装配131
项目三 ER3A�睠60六轴工业机器人基本应用143
任务一 按钮原料搬运143
任务二 按钮的装配158
项目四 可编程序控制器的综合应用160
任务一 基于CANLink通信的伺服电动机控制160
任务二 基于ModbusTCP通信的触摸屏控制170
任务三 基于总线通信的伺服电动机控制182
任务四 远程控制的四轴机器人自动上料186
任务五 基于视觉检测的按钮分类存储190
项目五 基于自动按钮装配生产线的综合应用
———自动按钮装配生产线的组装、编程与调试195
附录227
附录A AutoShop软件安装及使用说明227
附录B 触摸屏软件安装及使用说明237
附录C 伺服控制软件安装及使用说明245
附录D 汇川IS620P伺服常见报警参数含义及处理办法248
前言/序言
作为振兴实体经济、加快工业转型升级的重要突破口,智能制造已成为2017年两会上的热门词语。2017年是我国“十三五”的第二年,也是我国系统推进智能制造发展的第二年,智能制造已成为实施“中国制造2025”的重要抓手,必将对我国经济保持中高速发展、加快推动产业迈向中高端起到关键作用。在推动信息化与工业化进行深度融合的过程中,工业机器人是主攻方向。
2016年,工业和信息化部、人力资源和社会保障部、教育部联合举办了“2016年中国技能大赛———埃夫特·栋梁杯全国工业机器人技术应用技能大赛”,本次大赛具有以下鲜明的特点:
1�惫娓窀摺⑷儆�高、受众广。
2�狈�合岗位技能要求。
3�毖“胃春闲腿瞬拧�
4�碧逑致躺�发展理念。
5�焙胙锕そ尘�神、支持国产品牌发展。
2016年全国工业机器人技术应用技能大赛的举办得到了社会各界的广泛关注,共有来自25个省(区、市)的123名选手参加了决赛,并选拔出了一批优秀的技术能手,在全国相关企业与职业院校内掀起了一股学习工业机器人的“热潮”,充分发挥了技能大赛“搭建竞赛平台,选拔技能人才;弘扬工匠精神,助力中国制造”的主旨。为进一步扩大工业机器人技术应用技能大赛的影响力,发挥其在专业教学改革中的引领作用,促进相关院校积极进行专业建设和课程改革,培养更高质量的复合型高技能人才,增强大赛吸引力,山东栋梁科技设备有限公司作为大赛竞赛设备提供商,携手机械工业出版社,联合大赛专家、获奖选手,依据全国工业机器人技术应用技能大赛的技术要求、技术规范以及大赛操作流程,并根据部分参赛选手在大赛中的表现,总结出完成大赛任务的一线实践和教学经验,结合岗位技能需要的原则共同编写了这本大赛辅导用书。
本书以大赛指定的比赛平台“DLDS��1508工业机器人技术应用实训系统”为载体,按“任务引领、工作过程为导向”的职业教育理念,将按钮装配生产线的安装与调试工程由浅入深,分解为若干个工作任务进行了循序渐进的讲述,并对完成每个工作任务所应具备的“知识点、技术点、技能点”以及注意事项、评判标准进行了综合讲解。每个任务又分为任务描述、任务目标、任务准备、任务实施、任务评价与任务小结。本书紧扣大赛流程与工序,语言通俗易懂,图片精美,力求达到提高学员学习兴趣和效率的目的。
前言Ⅶ本书由哈尔滨工业大学机器人研究所副所长、教授、博士生导师、全国工业机器人技术应用技能大赛专家组组长李瑞峰担任主审,山东栋梁科技设备有限公司制造中心总经理、全国工业机器人技术应用技能大赛专家组成员王亮亮担任主编,2016年全国工业机器人技术应用技能大赛获奖者程厚强、邓艳丽和周信担任副主编,全国多所开设工业机器人专业课程的职业院校的骨干教师积极参与了编写。在本书编写过程中,山东栋梁科技设备有限公司提供了大力支持,在此表示衷心的感谢。
由于时间仓促,本书难免存在错误和不足之处,恳请专家及广大读者批评指正,提出宝贵的意见和建议,以便本书修订时补充更正。
编者
随着云计算、大数据、工业互联网、物联网、人工智能等新一代信息技术的快速发展,以机器人为代表的智能制造发展趋势日益显现。美国再工业化、德国工业4��0、欧洲火花计划、日本机器人新战略、中国制造2025等国家重大发展战略,均把机器人产业作为发展重点。以机器人为代表的智能制造是机遇也是挑战,是思路更是出路。
工业和信息化部副部长辛国斌在今年召开的两会上提出:“进一步实施制造业人才发展规划指南,加大对机器人专业人才的培养力度,继续办好全国工业机器人技术应用技能大赛。”2016年中国技能大赛———埃夫特·栋梁杯全国工业机器人技术应用技能大赛自举办以来,技工院校和职业院校踊跃参与、积极练兵,以极大的热情投入到竞赛备战集训中。在竞赛过程中涌现出了一大批优秀教练和高技能选手,也积累了大量宝贵的机器人竞赛试题及优秀的操作案例。通过竞赛,不仅为发现和选拔机器人技能人才创造了条件,为机器人技能人才脱颖而出搭建了舞台,并且带动一些地区机器人技能实训基地的建立,对机器人技能人才的培养和成长都将起到积极的推动作用。同时,对优秀机器人技能人才的表彰,也必将对机器人从业人员及后备力量产生激励作用,在全社会进一步传播“劳动光荣、技能宝贵、创造伟大”的时代风尚,从而推动全体劳动者技术、技能水平的整体提高。
随着国家对装备制造业的高度重视和巨大的传统产业技术升级需求,对高素质的机器人技能人才的需求将更加迫切。为了使职业教育的发展与时俱进,适应企业实际所需,通过技能竞赛来选拔和培训机器人高技能人才,是一项贯彻、落实党中央和国务院大力发展职业教育方针的重要措施,对进一步深化职业教育改革、提高职业教育质量、增强职业教育的吸引力有着重要的作用。全国广泛开展的机器人技能竞赛活动已经对选拔、培养和造就机器人技术这种紧缺型人才带来了巨大推动和影响,研究、探索出一套符合中国职业技术教育特点的,具有规模化效应和操作示范性强的机器人技能人才选拔机制、理论和方法势在必行。
本书汇集了机器人行业技术带头人、全国多位机器人大赛专家、企业专家等一线科研工程人员、一线教练和往届优秀选手的成功经验,竞赛试题和操作案例都经过严格的筛选和精心编撰,充分体现了机器人技能大赛的发展历程和技术水平,为机器人技能大赛指明了竞赛训练方向,并提供了丰富的竞赛操作案例。本书的总体设计与编写原则是遵循竞赛规律,目的是以赛促教、以赛促训、以赛促学,提升参赛者学习动力,提高参赛者动手能力,全面提高机器人专业竞赛质量。本书内容贴近竞赛实际,更具有专业性、针对性、实战性,并将职业性和竞赛备战指导以及参赛者技能培养发展紧密结合。书中案例,讲解透彻、深入浅出,序Ⅴ方便教练指导和选手学习,具有以下特点:
1�蓖骋还婊�,系统设计。本书在全国工业机器人技术应用技能大赛组委会的统一领导下,经由行业技术带头人、企业专家、一线科研工程人员及往届大赛冠军组成的编委会系统设计,紧密契合大赛实际,为选手备战集训提供有力支撑。
2�焙胙锕そ尘�神和贯彻绿色发展理念有机统一。本书弘扬工匠精神,倡导刻苦钻研、精益求精的职业素养,在设计实操比赛考核点时,除对选手完成任务的结果进行考核,还对选手在工作过程中的工序是否符合操作规范、是否具有安全防护、安全操作意识等方面进行考核。贯彻落实“绿色”发展理念,除要求选手完成指定比赛任务,还对选手在完成任务过程中的能源消耗情况进行统计,把能耗作为指标之一来评判选手的技术水平,倡导社会节约资源、保护环境。
3�鼻康骶喝�过程与企业生产实际相结合。在本书中,大赛实操比赛题目覆盖了工业机器人技术应用的全部岗位,包括装备装配、故障排除、装备维护、示教器编程、装备调校、装备操作等,考核选手从识图、装配、排故、编程、调试到操作装备完成指定任务的全流程技能水平,完全符合企业对于一线岗位工人技能水平的实际需要。实现了竞赛过程与企业生产实际紧密结合的效果。
4�碧氐阆拭鳎�服务竞赛。本书摒弃团体赛内容,鼓励选手“提高综合素质,练就过硬本领”,优化选手个人报名参赛内容,突出选手个人需要掌握工业机器人技术应用全部岗位的技能要求。以服务竞赛为宗旨,有效推进复合型高技能人才的培养选拔。
5�敝С种泄�品牌和民族品牌发展。推进中国制造2025,必须首推中国企业、中国品牌。
本书秉持支持国产品牌和民族品牌发展的理念,在大赛决赛考核中所用全部机器人装备均为中国品牌、民族品牌,目的在于促进我国制造业由大变强,提升民族产业的发展水平。大赛第一装备供应商———山东栋梁科技设备有限公司提供的“DLDS��1508工业机器人技术应用实训系统”,技术含量高、实训项目多,不但符合世界技能大赛标准要求,实现了与世界最新技术的无缝接轨,而且还能满足技工院校和职业院校在机器人专业的实训需求。
6�惫�布关键技术资料,推动工业机器人应用技术普及。本书体现了大赛公平、公正、公开的比赛原则,公布了大赛的技术方案、命题方案与考核点,能有效促进选手备赛,推动工业机器人应用技术的普及。
本书在编委会的带领下,经过反复研讨、修订和论证,完成了编写工作。山东栋梁科技设备有限公司依托工业机器人专业建设整体解决方案,工业机器人人才培养助推计划,丰富的机器人应用、备赛和实践经验,为本书的编制发行提供了巨大支持,在此一并致谢。
由于编者的学识和经验有限,虽已尽心尽力,但书中仍难免存在疏漏或不足之处,敬请同行专家和读者不吝赐教,予以批评指正。我坚信,在众多有识之士的努力下,本书将提升工业机器人行业的教育与应用水平,促进机器人技能培训和教学,推进工业机器人行业高端技能型人才培养,在新时代为国家经济发展做出新贡献。
哈尔滨工业大学机器人研究所副所长,教授,博士生导师中国人工智能学会智能机器人专业委员会常务委员李瑞峰黑龙江省机器人学会理事长2017年4月
《智造新纪元:工业机器人技术应用与实战解析》 内容梗概: 本书旨在为广大一线技术人员、院校师生以及对工业机器人技术充满热情的研究者提供一本全面、深入且极具实操价值的参考指南。我们深知,工业机器人在现代制造业中的地位日益凸显,其技术的革新与应用正以前所未有的速度重塑着产业格局。本书并非一本枯燥乏味的理论堆砌,而是力求通过理论与实践的有机结合,带领读者走进工业机器人技术的广阔天地,掌握核心技能,解锁创新应用,从而在日新月异的“智造”浪潮中,成为一名真正具有竞争力的技术人才。 第一篇:工业机器人基础理论与核心技术(奠定坚实根基) 本篇将从工业机器人最基础的知识点出发,层层递进,为读者构建起扎实的理论框架。 第一章:工业机器人的起源、发展与未来展望。 我们将简要回顾工业机器人的发展历程,从早期的简单自动化设备,到如今高度智能化、柔性化的协作机器人,探讨技术的每一次飞跃所带来的行业变革。同时,我们将对未来工业机器人技术的发展趋势进行预测,包括与人工智能、大数据、5G等前沿技术的融合,以及在智能工厂、柔性制造等场景下的应用前景,帮助读者理解技术发展的宏观脉络。 第二章:工业机器人的构成与关键部件详解。 深入剖析工业机器人的基本组成部分,包括: 本体(Manipulator): 详细讲解不同类型的机器人臂(如SCARA、Delta、六轴关节机器人等)的结构特点、自由度、运动学原理及其在不同应用场景下的优势与劣势。我们会用图文并茂的方式展示各关节、连杆、基座等部件的设计考量。 末端执行器(End-effector): 广泛介绍各类夹爪(气动、电动、电磁)、吸盘、工具(如焊枪、喷枪、打磨头)等末端执行器的功能、工作原理、选型依据,并提供实际应用案例分析,如针对不同工件的抓取策略、复杂表面的焊接路径规划等。 伺服系统(Servo System): 深入讲解伺服电机、编码器、减速器等核心部件在保证机器人精度、速度和稳定性方面的重要作用,分析不同类型伺服系统的特性,以及参数设置与调试的重要性。 控制器(Controller): 阐述机器人控制器的核心功能,包括运动规划、轨迹生成、传感器数据处理、人机交互等。我们会介绍主流的机器人操作系统(ROS)以及各种PLC、嵌入式系统在机器人控制中的应用。 第三章:工业机器人的运动学与动力学原理。 这一章将是理解机器人运动的关键。 正向运动学与逆向运动学: 详细推导和解释正向运动学(已知关节角度求末端执行器位姿)和逆向运动学(已知末端执行器位姿求关节角度)的数学模型,并通过实例演示如何利用这些模型进行路径规划。 雅可比矩阵与奇异点: 讲解雅可比矩阵在计算机器人速度和力的传递中的作用,以及奇异点对机器人运动的影响和规避方法。 动力学模型: 介绍牛顿-欧拉法、拉格朗日法等动力学建模方法,以及如何利用动力学模型进行更精确的轨迹跟踪和力控制。 第四章:工业机器人传感器技术。 传感器是机器人的“眼睛”和“触角”,本章将聚焦于各类传感器的应用。 视觉传感器(Vision Sensors): 深入探讨工业相机、图像采集卡、图像处理算法(如边缘检测、特征匹配、目标识别)在机器人引导、检测、分拣等方面的应用。我们会介绍2D视觉和3D视觉技术的原理与区别。 力/力矩传感器(Force/Torque Sensors): 讲解这类传感器在机器人柔顺控制、力反馈、碰撞检测、人机协作中的重要性,以及传感器的安装与标定方法。 接近传感器、编码器、激光测距传感器等: 介绍这些辅助传感器在定位、测量、避障等功能中的作用。 第五章:工业机器人编程与控制。 编程是赋予机器人生命的关键。 机器人离线编程(Offline Programming, OLP): 介绍主流的离线编程软件(如ABB RobotStudio, KUKA.Sim, FANUC ROBOGUIDE等)的使用方法,如何导入3D模型、创建仿真环境、生成机器人轨迹、优化运动节拍。 机器人在线编程(Online Programming): 讲解通过机器人示教器进行的直接编程方式,包括示教、点位设置、逻辑控制等。 PLC与机器人集成: 详细阐述PLC(可编程逻辑控制器)在协调机器人与其他自动化设备(如输送带、传感器、安全门)工作中的核心作用,以及两者之间通信协议(如EtherNet/IP, Profinet)的配置与应用。 机器人语言与高级控制: 介绍各种机器人厂商专有的编程语言,以及ROS等开源框架在实现更高级的自主导航、路径规划、机器学习控制等方面的应用。 第二篇:工业机器人典型应用场景与技术实践(学以致用) 本篇将聚焦于工业机器人在不同制造业领域的实际应用,结合具体案例,深入解析技术细节与解决方案。 第六章:工业机器人焊接应用。 重点讲解弧焊、点焊、激光焊等机器人焊接技术的原理、工艺参数设置、焊接路径规划、焊缝跟踪技术,以及相关的安全防护措施。我们将分析不同行业(汽车、家电、重工)的焊接需求与机器人解决方案。 第七章:工业机器人搬运与码垛应用。 探讨机器人如何实现高效、精准的物料搬运与自动化码垛。内容包括: 搬运策略: 详细讲解不同搬运模式(如点对点搬运、连续轨迹搬运)的特点与应用。 码垛仿真与优化: 介绍如何通过仿真软件进行码垛模式设计、路径规划,以及如何实现重载搬运与精细码垛。 AGV/AMR与机器人协同: 探讨自主移动机器人(AMR)与固定式机器人之间的协同工作,构建柔性化物流解决方案。 第八章:工业机器人装配与拧紧应用。 专注于机器人如何执行高精度、高效率的装配任务。 柔顺装配技术: 讲解力控装配、视觉引导装配等技术,如何应对零件的误差与装配过程中的干涉。 精密拧紧: 介绍机器人拧紧工具的选择、扭矩控制、角度控制,以及如何在复杂装配环境下实现精准拧紧。 在线测量与检测: 结合机器人进行产品尺寸、外观的在线测量与质量检测。 第九章:工业机器人表面处理与打磨应用。 重点介绍机器人如何实现自动化喷涂、抛光、打磨等工艺。 喷涂路径规划: 探讨如何根据工件形状生成均匀、高效的喷涂轨迹,保证涂层质量。 打磨与抛光: 讲解如何通过力控技术和路径规划,实现对复杂曲面进行一致性的打磨与抛光。 环境适应性: 分析机器人如何在粉尘、油污等恶劣环境下稳定工作。 第十章:工业机器人与其他自动化设备集成。 详细阐述如何将工业机器人无缝集成到现有的自动化生产线中。 生产线协同: 讲解机器人如何与输送带、PLC、传感器、视觉系统、MES系统等进行高效协同,实现生产流程的自动化与智能化。 人机协作(Cobots): 专题介绍协作机器人的特点、安全标准(如ISO 10218-1, ISO/TS 15066),以及在人机协同工作场景下的应用案例,如辅助装配、物料递送等。 智能工厂与工业互联网: 探讨机器人作为智能工厂核心节点的作用,以及如何通过工业互联网实现数据的采集、传输、分析与决策,构建面向未来的智能制造体系。 第三篇:工业机器人故障诊断与维护保养(保障稳定运行) 本篇旨在帮助读者掌握工业机器人日常维护和故障排除的技能,确保生产线的稳定运行。 第十一章:工业机器人常见故障分析与排除。 硬件故障: 针对机器人本体、伺服系统、控制器、传感器、末端执行器等各部件的常见硬件故障,提供详细的诊断方法和维修建议。 软件故障: 分析编程错误、通信故障、参数设置问题等软件层面的故障,并提供相应的排查步骤。 运动异常: 针对定位不准、路径偏差、速度不稳定等运动类故障,进行深入剖析,找出根本原因。 安全系统报警: 讲解各类安全报警的含义,以及如何进行有效的安全系统复位与故障排除。 第十二章:工业机器人的维护保养与寿命延长。 日常检查与清洁: 详细列出机器人日常检查项目,包括外观、连接件、润滑等,以及规范的清洁流程。 定期润滑与易损件更换: 强调定期润滑对机器人传动系统的关键性,并提供易损件(如轴承、密封件)的更换周期与方法。 参数备份与恢复: 讲解重要参数的备份策略,以及在故障发生后如何快速恢复机器人正常工作状态。 预防性维护: 介绍基于状态监测的预防性维护方法,通过数据分析预测潜在故障,提前采取措施。 本书特色: 理论与实践深度融合: 每一章节都紧密结合实际应用,用案例说话,让读者不仅理解“是什么”,更能掌握“怎么做”。 图文并茂,通俗易懂: 大量精美的图表、流程图和实拍照片,帮助读者直观理解抽象的技术概念。 面向一线工程师的实用指南: 内容贴近实际工作需求,语言简练,避免晦涩的学术术语,便于一线技术人员快速上手。 前瞻性视野: 关注行业最新技术动态和发展趋势,帮助读者把握未来发展方向。 无论您是初入工业机器人领域的新手,还是希望提升专业技能的资深技术人员,亦或是正在为未来职业生涯规划的莘莘学子,《智造新纪元:工业机器人技术应用与实战解析》都将是您不可或缺的得力助手。让我们一起,以精湛的技术,驾驭未来的智能制造,共创工业发展的新辉煌!