第一章工业机器人概述

工业机器人作为高端制造装备的重要组成部分，其技术附加值高，应用广泛，是我国先进制造业的重要支撑技术，是集机械、电子、自动控制、计算机、传感器等多学科先进技术与一体的设备。本章内容包括工业机器人的定义、特点、起源、发展、分类、应用、基本组成、技术参数及坐标系等。

●1.1工业机器人的基础知识

我们常在电影、动画中看到机器人，大部分都属于AI机器人，那么工业机器人你见过吗？它们有什么特殊的地方。在本节课，将从工业机器人的定义及特点，起源与发展，分类及应用几个方面进行讲解工业机器人。

●1.2工业机器人的基本组成及技术参数

工业机器人能够高效可靠地完成各项复杂任务，与它的各组成部分及技术参数有着密切的关系，只有详细地了解工业机器人的组成部分和技术参数的作用，才能更好地理解工业机器人的工作原理。工业机器人系统主要由三大部分六个子系统组成；技术参数主要包括自由度、工作范围、精度、运动速度、有效负载等。

●1.3工业机器人的坐标及参考坐标系

坐标系是为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间建立的位置坐标系统。从形式上看，工业机器人坐标系有关节坐标系和笛卡尔坐标系两大类。在本节课，主要讲解工业机器人的关节坐标系、世界坐标系、基坐标系、工具坐标系和工件坐标系等的特点及应用。

第二章工业机器人的机械系统

目前常见的工业机器人本体大都可以比喻成人的手臂，一般由末端执行器、手腕、手臂、腰部等组成，这些机构与驱动装置、传动装置等互相作用，一起实现了类似人的手臂的功能。本章的学习任务就是熟悉工业机器人的末端执行器、腕部、手臂、机身、传动装置等机械部分。

●2.1工业机器人的手部

人如果只有胳膊没有手，将不能方便地吃饭、拿东西。机器人也一样，不安装末端执行器就无法实现所需的功能。本节课就是讲解工业机器人的末端执行器。

●2.2工业机器人的腕部

人的手腕连接着手掌和手掌，对于工业机器人来说也是一样。腕部是连接臂部和手部的部件，其作用主要是改变和调整手部在空间的方位，从而使手部所握持的工具或工件取得某一指定的位姿，其具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的工作要求。本节课的内容包括工业机器人腕部类型、设计要求、工作原理等。

●2.3工业机器人的手臂

工业机器人的臂部是机器人的主要执行部件，它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。臂部的结构、工作范围、灵活性、定位精度等都直接影响机器人的工作性能。本节课将主要介绍工业机器人臂部相关知识。

●2.4工业机器人的机身

机身是工业机器人的基础部分，它起支撑作用。机身有固定式和行走式两种。对固定式机器人而言，其机身可直接安装在地面上；对移动式机器人而言，其机身则安装在行走机构上。本节课主要介绍移动机身结构和固定式机身结构的相关知识。

●2.5工业机器人的传动机构

在工业机器人中，传动机构是连接机器人动力源和执行机构的中间装置，通常包括连杆机构、滚珠丝杠、齿轮系、链、带、减速器等。在各种传动机构中，减速器是保证工业机器人实现到达目标位置精确度的核心部件。通过合理的选用减速器，可精确得将机器人动力源转速降低到工业机器人各部位所需要的速度。目前应用于工业机器人，尤其是关节型机器人中的减速器产品主要有谐波减速器和RV减速器。

第三章工业机器人传感器

传感器是模仿人类五官得到的，又被称为电五官，可以获取大量人类感官无法直接获取的信息。本章的任务就是来了解工业机器人传感器的定义、分类、性能指标；掌握各类传感器的工作原理与特点。

●3.1工业机器人传感器概述

传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋。机器人工作的稳定性和可靠性依赖于高性能传感器及各种传感器之间的协调工作。传感器在机器人构成中占据重要地位，是决定机器人性能水平的关键，工业机器热能发展到何种程度，传感器将是关键之一。

●3.2工业机器人内部传感器

工业机器人传感器按照用途不同，可分为内部传感器和外部传感器。内部传感器安装在机器人自身中，是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，主要用来检测机器人本体、关节和手爪的状态，比如自身的运动、位置和姿态等信息，以调整和控制机器人按照规定的位置、速度和加速度等状态进行工作。内部传感器按照功能可分为位置和角度的测量、速度和角速度的测量以及加速度的测量，对应的传感器有位移传感器、速度传感器和加速度传感器。

●3.3工业机器人外部传感器

用于检测工业机器人作业对象及作业环境状态的传感器称为外部传感器。目前，工业中常用的外部传感器主要有接触觉传感器、滑觉传感器、接近觉传感器、视觉传感器等。

第四章工业机器人的控制系统及驱动系统

工业机器人的控制系统类似于人的大脑，控制系统的主要任务是控制工业机器人在工作过程中的空间位置、速度、轨迹、操作顺序及动作的时间等，除了要完成对工业机器人自身运动的控制外，好要完成工业机器人与外围设备的协调控制。工业机器人的驱动系统是直接驱使各运动部件动作的机构，对工业机器人的性能和功能影响很大。本章任务就是来学习工业机器人的控制系统和驱动系统。

●4.1工业机器人控制系统

人的行为动作由大脑支配控制，工业机器人的“大脑”就是它的控制系统。本节课的内容主要包括控制系统的功能和特点，控制系统的组成和分类，控制柜与示教器，机器人的控制方式等。

●4.2工业机器人驱动系统

工业机器人的驱动系统是向执行系统各部件提供动力的装置，它是驱使工业机器人机械臂运动的机构。按照动力源的不同，驱动系统可分为液压式、气压式和电动式三种基本类型。

第五章工业机器人的编程及典型应用

随着机器人技术的发展及对机器人功能要求的提高，需要机器人通过相应的程序完成各种工作，并具有较好的通用性。工业机器人广泛应用于焊接、装配、搬运、喷涂、打磨等领域。本章的任务是学习工业机器人的编程方式，ABB工业机器人的编程与应用，FANUC焊接机器人的编程与应用。

●5.1工业机器人编程方式

对工业机器人进行编程，就是让工业机器人具有类似于人的思考能力，知道自己该做什么。本节课的任务就是来学习机器人的编程类型、编程语言类型以及编程方式。

●5.2ABB工业机器人的编程与应用

工业机器人已广泛应用于各个领域，从简单的上下料，到复杂的装配流水线，工业机器人可高耐力、高速度、高精度地完成作业任务。本节课的内容主要包括ABB工业机器人的基本操作，常见指令的应用以及RAPID程序的编写等。

●5.3FANUC焊接机器人的编程与应用

“中国制造2025”不断推进，焊接机器人在智能制造领域大显身手。在本节课，将全面认识焊接机器人的结构和功能。初步认识程序指令，直观感受程序创建、运动指令选择、示教点的建立、运动轨迹的规划和程序的编写，为操作FANUC焊接机器人奠定坚实的基础。