工业机器人集成应用

本书面向非工业机器人专业，如数控专业、电气自动化专业，是融合专业知识与创新创业知识的书籍。本书内容包括机器人集成应用基础、ABB 工业机器人的应用、工业机器人通信与工业机器人视觉、虚拟工作站的构建、工业机器人故障的维修与调整和典型工业机器人工作站的集成等。本书适合工厂中从事工业机器人集成工作的人员使用。

《中国制造2025》指出，要把智能制造作为“两化”(信息化与工业化)深度融合的主攻方向，其中工业机器人是主要抓手。在智能制造装备中，机器人，尤其是智能机器人是重中之重。近年来，我国机器人行业在国家政策的支持下，顺势而为，发展迅速，已成为世界第一大工业机器人市场。
工业机器人作为一种高科技集成装备，对专业人才有着多层次的需求，主要分为研发工程师、系统设计与应用工程师、调试工程师和操作及维护人员四个层次。
对应于专业人才层次分布，工业机器人专业人才服务方向主要分为工业机器人研发和生产企业、工业机器人系统集成商和工业机器人应用企业。掌握技术核心知识的研发工程师主要分布在工业机器人研发企业和生产企业的研发部门，推动工业机器人技术发展；而工业机器人应用企业和工业机器人系统集成商则需要大量调试工程师和操作及维护人员，工作在生产一线，保障设备的正常运行和简单细微的调整，同时工业机器人研发与生产企业也需要大量的培训技师及懂一定专业知识的销售人员。本书正是基于此背景，为满足这一需求而编写的。
本书撰写始终贯彻“守正创新、独具创意”的根本。守正是指“国家标准、科学方法和产品品质”；创新是指“新技术、新产业、新业态和新模式”。本书具有如下特色。
1. 坚定历史自信、文化自信，坚持古为今用、推陈出新。通过多位一体表现模式和教、学、做之间的引导和转换，强化学生学中做、做中学训练，潜移默化地提升岗位管理能力。采用任务驱动式的教学设计，强调互动式学习、训练，激发学生的双创能力，快速有效地将知识内化为技能、能力。
2. 坚持理论与实践相结合，体现了“实践没有止境，理论创新也没有止境”的理论。基于岗位知识需求，系统化、规范化学习内容；针对学生的群体特征，以可视化内容为主，通过图片等形式表现学习内容，降低学生的学习难度，培养学生的兴趣和信心，提高学生自主学习的效率和效果。
3. 培育创新文化，弘扬科学家精神，涵养优良学风，营造创新氛围。做到“举一反三、触类旁通”，启发学生动手、动脑、多看，做到勇于实践、敢于创新。
4. 不忘初心，牢记使命。党的二十大报告中提到“实施科教兴国战略，强化现代化人才支撑”。应坚持党的领导，忠于党的教育事业。
5. 校企深度融合，培养学生职业素养。在撰写过程中，编者广泛采用工业机器人应用企业中技术人员的经验和建议，结合企业用人需求，在内容上融入专业职业能力的培养。
6. 课程思政，培根铸魂，在撰写过程中融入思政元素，将严谨、精细、工匠精神融入其中；以培养高素质的技术技能人才、能工巧匠为具体目标，教会学生真本领，培养对社会有作为、对国家有担当的职业技能人才。
7. 守正创新，全面贯彻党的教育方针。认真研究职教领域一系列改革文件精神，特别是在撰写内容、表现形式等方面借助信息化手段提升质量，突出重点，有效地提高学习效果，为社会培养德智体美劳全面发展的高素质技术技能人才，为国家发展储备支撑人才。
本书由威海职业学院（威海市技术学院）韩鸿鸾、苗蓉、陶立慧、滕今朝编著。本书是职业教育相关课题的研究成果。全书由韩鸿鸾统稿。
本书撰写过程中得到了柳道机械、天润泰达、西安乐博士、上海ABB、KUKA、山东立人科技有限公司等工业机器人生产企业，以及北汽（黑豹）汽车有限公司、山东新北洋信息技术股份有限公司、豪顿华（英国）工程有限公司、联轿仲精机械（日本）有限公司等工业机器人应用企业的大力支持；得到了众多职业院校的帮助；本书撰写过程中还得到了山东省、河南省、河北省、江苏省、上海市等地技能鉴定部门的大力支持，在此深表谢意。
由于时间仓促，编者水平有限，书中不足之处在所难免，感谢广大读者给予批评指正。

编者
于山东威海

第1章机器人集成应用基础 001
1.1工业机器人的组成与工作原理 001
1.1.1工业机器人的组成 001
1.1.2机器人的基本工作原理 012
1.2工业机器人的基本术语与图形符号 014
1.2.1工业机器人的基本术语 014
1.2.2工业机器人的图形符号 015
1.3工业机器人技术参数 019
1.3.1主要技术参数 019
1.3.2典型机器人的技术参数 024
1.4工作站集成所用工具与规范 025
1.4.1工作站集成工具 025
1.4.2工业机器人安装耗材 030
1.4.3工作站集成工艺规范 031

第2章ABB 工业机器人的应用 037
2.1ABB 工业机器人的基本操作 037
2.1.1示教器的基本操作 037
2.1.2ABB 机器人系统的基本操作 041
2.1.3设置系统语言 043
2.1.4设置系统日期与时间 045
2.1.5查看机器人常用信息与事件日志 046
2.1.6系统的备份与恢复 047
2.1.7手动操纵机器人 052
2.1.8手动操纵的快捷方式 056
2.2工业机器人坐标系的确定 058
2.2.1机器人坐标系的确定 059
2.2.2工具坐标tooldata 的设定 062
2.2.3重定位运动模式移动机器人 067
2.2.4工件坐标wobjdata 的设定 069
2.3程序数据的设置 073
2.3.1程序数据的类型 074
2.3.2常用程序数据说明举例 075
2.4工业机器人编程指令简介 080
2.4.1常用运动指令 080
2.4.2FUNCTION 功能 084
2.4.3简单运算指令 085
2.4.4常用I/O 指令 086
2.4.5等待指令 086
2.4.6常用逻辑控制指令 087
2.5中断与数组 089
2.5.1中断指令 089
2.5.2数组的使用方法 091

第3章工业机器人通信与工业机器人视觉 093
3.1工业机器人与PLC 的通信 093
3.1.1ABB 机器人控制器的组成 093
3.1.2ABB 机器人与西门子PLC 的Profinet 通信 100
3.1.3WAN 网口同时使用Socket 及Profinet 108
3.1.42 台机器人DEVICENET 通信配置 110
3.2工业机器人的视觉 113
3.2.1视觉系统功能 113
3.2.2工业视觉系统组成 115
3.2.3工业机器人与相机通信 121
3.3触摸屏 131
3.3.1触摸屏的组成 131
3.3.2产品追溯 132
3.4RFID 140
3.4.1RFID 的基本组成 140
3.4.2RFID 的应用 141

第4章虚拟工作站的构建 143
4.1工业机器人工作站的建立 143
4.1.1导入机器人 143
4.1.2加载物件 155
4.1.3保存机器人基本工作站 155
4.2工业机器人系统的建立与手动操纵 160
4.2.1建立工业机器人系统操作 160
4.2.2机器人的位置移动 164
4.2.3工业机器人的手动操作 164
4.2.4回机械原点 170
4.3轨迹程序的编制 171
4.3.1建立工业机器人工件坐标 171
4.3.2创建工业机器人运动轨迹程序 174
4.3.3机器人仿真运行 179

第5章工业机器人故障的维修与调整 185
5.1认识工业机器人的故障维修 185
5.1.1工业机器人故障产生的规律 185
5.1.2工业机器人故障诊断技术 188
5.1.3工业机器人故障维修的原则、事前准备与维修思路 189
5.1.4工业机器人的维修管理 192
5.2工业机器人常见故障维修 193
5.2.1工业机器人本体故障维修 193
5.2.2工业机器人控制系统故障维修 198
5.2.3按照事件日志信息进行故障诊断 213
5.2.4位置传感器故障诊断与处理 214
5.3工业机器人的校准 215
5.3.1工业机器人本体的校准 215
5.3.2外部轴校准 222
5.4功能检测 223
5.4.1示教器功能检查 223
5.4.2控制柜的功能测试 223

第6章典型工业机器人工作站的集成 226
6.1搬运工作站的集成 226
6.1.1搬运机器人的分类和组成 226
6.1.2搬运机器人工作站硬件系统和软件系统的连接调试 228
6.1.3AGV 物流的实现 236
6.2具有视觉系统的工业机器人工作站的集成 237
6.2.1视觉系统的安装与调试 237
6.2.2硬件系统与软件系统的连接与调试 237
6.2.3工业视觉系统典型应用 246

参考文献 248