ABB 工業機器人應用技術全集

龚仲华

教授级高 级工程师、二级教授。国 家级科技成果开发功臣，江苏省有突出贡献的中青年专家，江苏省优 秀科技开发人才，江苏省333工程第 二层次培养对象，江苏省优 秀共产党员，常州市12届政 协委员；江苏省品 牌专业负责人，江苏省优 秀教学团队带头人，江苏省及国 家级精品课程负责人，国家教学资源库建设课程负责人。 历任常州机床总厂车间主任、设计科科长、副总工程师；常州工学院机械系副主任、机电研究所副所长、机电工程学院副院长，河海大学兼职教授；常州现代设计与制造中心主任、中国科学院常州先进装备创新中心技术委员会副主任、中国科学院合肥物质材料研究所科技委员会委员；中国机械工业教育协会高等学校机电类学科教学委员会委员。 曾经获得国家技术开发优 秀成果奖，省人民政府科技进步二/三等奖；江苏省教学成果二等奖，全国教学设计三等奖等多项科技、教学成果奖。 多次赴美国、德国、日本、瑞士、法国、意大利、匈牙利、比利时、荷兰、卢森堡等国家进行技术培训、学习。已在中文核心期刊发表论文60余篇；主编、编著本科、高职国家规划教材9部；出版技术专著20部；获发明、实用新型专利多项。

第1章　概述 1

1.1　機器人的產生及發展　1

1.1.1　機器人的產生與定義　1

1.1.2　機器人的發展　4

1.2　機器人分類　9

1.2.1　機器人分類方法　9

1.2.2　工業機器人　11

1.2.3　服務機器人　13

1.3　工業機器人的應用　15

1.3.1　技術發展與產品應用　15

1.3.2　主要生產企業　17

第2章　工業機器人的組成與性能　23

2.1　工業機器人的組成及特點　23

2.1.1　工業機器人的組成　23

2.1.2　工業機器人的特點　27

2.2　工業機器人的結構形態　30

2.2.1　垂直串聯機器人　30

2.2.2　水平串聯機器人　33

2.2.3　並聯機器人　34

2.3　工業機器人的技術性能　37

2.3.1　主要技術參數　37

2.3.2　工作範圍與承載能力　39

2.3.3　自由度、運動速度及定位精度　42

2.4　ABB工業機器人及性能　44

2.4.1　產品概況　44

2.4.2　通用型工業機器人　48

2.4.3　專用型工業機器人　52

2.4.4　Delta、SCARA工業機器人　54

第3章　工業機器人的機械結構　56

3.1　工業機器人本體結構　56

3.1.1　垂直串聯結構　56

3.1.2　垂直串聯手腕結構　60

3.1.3　SCARA、Delda結構　63

3.2　關鍵零部件結構　65

3.2.1　變位器　66

3.2.2　減速器與CRB軸承　69

3.3　典型結構剖析　72

3.3.1　機身結構剖析　72

3.3.2　手腕結構剖析　75

第4章　諧波減速器及維護　78

4.1　變速原理與產品　78

4.1.1　諧波齒輪變速原理　78

4.1.2　產品與結構　83

4.2　主要技術參數與選擇　86

4.2.1　主要技術參數　86

4.2.2　諧波減速器選擇　91

4.3　國產諧波減速器產品　94

4.3.1　型號規格與技術性能　94

4.3.2　產品結構與技術參數　98

4.4　哈默納科諧波減速器　105

4.4.1　產品概況　105

4.4.2　部件型諧波減速器　108

4.4.3　單元型諧波減速器　114

4.4.4　簡易單元型諧波減速器　119

4.5　諧波減速器的安裝維護　121

4.5.1　部件型諧波減速器的安裝維護　121

4.5.2　單元型諧波減速器的安裝維護　127

4.5.3　簡易單元型諧波減速器的安裝維護　130

第5章　RV減速器及維護　133

5.1　變速原理與產品　133

5.1.1　RV齒輪變速原理　133

5.1.2　產品與結構　139

5.2　主要技術參數與選擇　142

5.2.1　主要技術參數　142

5.2.2　RV減速器的選擇　149

5.3　常用產品結構與性能　152

5.3.1　基本型減速器　152

5.3.2　標準單元型減速器　154

5.3.3　緊湊單元型減速器　156

5.3.4　中空單元型減速器　158

5.4　RV減速器的安裝維護　160

5.4.1　基本安裝要求　160

5.4.2　基本型減速器的安裝維護　162

5.4.3　單元型減速器的安裝維護　167

第6章　工業機器人編程基礎　172

6.1　機器人坐標系及姿態　172

6.1.1　控制基準與控制軸組　172

6.1.2　機器人本體坐標系　176

6.1.3　機器人作業坐標系　178

6.2　機器人與工具姿態　181

6.2.1　機器人姿態與定義　181

6.2.2　機器人配置數據　184

6.2.3　坐標系方向的四元數定義　186

6.3　移動要素及定義　190

6.3.1　機器人的移動要素　190

6.3.2　目標位置　191

6.3.3　到位區間　193

6.3.4　移動速度　195

6.4　工業機器人程序結構　197

6.4.1　程序與編程　197

6.4.2　應用程序基本結構　199

6.4.3　RAPID程序模塊　202

6.4.4　RAPID程序類別及格式　206

第7章　作業程序設計　211

7.1　程序數據及定義　211

7.1.1　數據聲明指令　211

7.1.2　基本型數據及定義　213

7.1.3　復合型數據、數組及定義　216

7.1.4　程序數據性質及定義　217

7.2　表達式、運算指令與函數　220

7.2.1　表達式與編程　220

7.2.2　運算指令與編程　222

7.2.3　函數命令及編程　224

7.2.4　數據轉換函數命令及編程　228

7.3　程序聲明與程序調用　234

7.3.1　程序聲明與程序參數　234

7.3.2　普通程序的執行管理　236

7.3.3　普通程序的調用　237

7.3.4　功能程序的調用　240

7.3.5　中斷程序及調用　243

第8章　基本移動指令編程　246

8.1　移動要素定義指令編程　246

8.1.1　目標位置數據定義　246

8.1.2　到位區間數據定義　248

8.1.3　移動速度數據定義　252

8.2　工具、工件數據定義指令編程　254

8.2.1　工具數據定義　254

8.2.2　工件數據定義　256

8.3　基本移動指令編程　258

8.3.1　指令格式及說明　258

8.3.2　定位指令編程　261

8.3.3　插補指令編程　263

8.3.4　子程序調用插補指令編程　265

8.4　程序點調整指令及編程　266

8.4.1　程序偏移與設定指令　267

8.4.2　程序偏移與坐標變換函數　272

8.4.3　程序點偏置與鏡像函數　277

8.4.4　程序點讀入與轉換函數　280

8.5　速度、姿態控制指令與編程　284

8.5.1　速度控制指令　284

8.5.2　加速度控制指令　288

8.5.3　姿態控制指令　291

8.6　運動保護指令與編程　295

8.6.1　運動保護的基本形式　295

8.6.2　運動監控區設定指令　297

8.6.3　監控功能設定指令　301

8.6.4　負載設定和碰撞檢測指令　305

第9章　輸入/輸出指令編程　308

9.1　I/O信號與連接　308

9.1.1　I/O信號分類　308

9.1.2　I/O信號連接與處理　309

9.2　輸入/輸出基本指令編程　311

9.2.1　I/O狀態讀入函數　311

9.2.2　DO/AO輸出指令　314

9.2.3　I/O讀寫等待指令　316

9.3　控制點輸出指令編程　320

9.3.1　終點輸出指令　320

9.3.2　控制點設定指令　323

9.3.3　輸出控制點設定　325

9.3.4　控制點輸出指令　329

9.4　特殊I/O控制指令編程　332

9.4.1　線性變化模擬量輸出指令　333

9.4.2　TCP移動速度模擬量輸出指令　334

9.5　其他I/O指令與編程　336

9.5.1　I/O配置指令　336

9.5.2　I/O檢測函數與指令　338

9.5.3　輸出狀態保存指令　342

9.5.4　DI監控點搜索指令　344

第10章　程序控制指令編程　347

10.1　運行控制指令及編程　347

10.1.1　程序等待指令　347

10.1.2　程序停止與移動停止指令　351

10.1.3　程序轉移與指針復位指令　354

10.2　程序中斷指令及編程　357

10.2.1　中斷監控指令　357

10.2.2　I/O中斷設定指令　361

10.2.3　控制點中斷設定指令　366

10.2.4　狀態中斷設定指令　369

10.3　錯誤處理指令及編程　372

10.3.1　錯誤處理器設定指令　372

10.3.2　系統日誌創建指令　376

10.3.3　故障恢復指令與函數　379

10.4　軌跡存儲及記錄指令與編程　383

10.4.1　軌跡存儲與恢復指令　383

10.4.2　軌跡記錄、恢復指令與函數　385

10.4.3　執行時間記錄指令與函數　387

10.5　協同作業指令與編程　390

10.5.1　協同作業指令與功能　390

10.5.2　協同作業程序編制　391

第11章　通信指令編程　394

11.1　示教器通信指令編程　394

11.1.1　示教器顯示控制指令與函數　394

11.1.2　示教器基本對話指令　398

11.1.3　對話操作指令與函數　401

11.2　串行通信指令及編程　411

11.2.1　串行接口控制指令　411

11.2.2　串行數據輸出指令　413

11.2.3　串行數據讀入指令與函數　416

11.3　網絡通信指令及編程　419

11.3.1　DeviceNet通信指令與函數　419

11.3.2　套接字通信指令與函數　422

11.3.3　消息隊列通信指令與函數　427

11.4　文件管理指令與編程　430

11.4.1　文件管理指令與函數　430

11.4.2　程序文件加載及保存指令　433

11.4.3　文本表格安裝與讀寫　435

第12章　系統調試指令編程　438

12.1　程序數據測定指令編程　438

12.1.1　工具坐標系測定指令　438

12.1.2　回轉軸用戶坐標系測算函數　442

12.1.3　負載測定指令與函數　445

12.2　系統數據設定指令編程　450

12.2.1　系統參數讀寫指令與函數　450

12.2.2　系統數據設定指令　454

12.2.3　數據檢索與設定指令　456

12.3　伺服調整指令與編程　458

12.3.1　伺服設定指令　458

12.3.2　伺服調整指令　462

12.3.3　伺服測試指令與函數　465

12.4　特殊軸控制指令與編程　467

12.4.1　獨立軸控制指令　467

12.4.2　伺服焊鉗設定指令　471

12.4.3　伺服焊鉗控制指令與函數　473

12.5　智能機器人控制指令與編程　476

12.5.1　智能傳感器通信指令　476

12.5.2　機器人同步跟蹤指令　480

12.5.3　機器人EGM運動控制指令　485

12.5.4　其他智能機器人控制指令　490

第13章　工業機器人程序設計示例　495

13.1　搬運機器人程序示例　495

13.1.1　機器人搬運系統　495

13.1.2　應用程序設計要求　497

13.1.3　程序設計思路　499

13.1.4　應用程序示例　502

13.2　弧焊機器人程序示例　506

13.2.1　機器人弧焊系統　506

13.2.2　應用程序設計要求　509

13.2.3　程序設計思路　512

13.2.4　應用程序示例　515

第14章　ABB機器人操作（上）　519

14.1　機器人手動操作　519

14.1.1　控制櫃面板與示教器　519

14.1.2　手動操作條件設定　522

14.1.3　機器人手動操作　526

14.1.4　特殊手動操作　530

14.2　機器人快速設置　532

14.2.1　手動操作快速設置　532

14.2.2　程序運行快速設置　537

14.3　應用程序創建與編輯　539

14.3.1　程序編輯器功能　539

14.3.2　任務創建與編輯　541

14.3.3　模塊創建與編輯　544

14.3.4　作業程序創建與編輯　547

14.4　程序數據創建與編輯　550

14.4.1　創建與編輯的一般方法　550

14.4.2　工具數據創建與編輯　555

14.4.3　工件數據創建與編輯　562

14.4.4　負載數據創建與編輯　567

第15章　ABB機器人操作（下）　572

15.1　程序輸入與編輯　572

15.1.1　指令輸入與編輯　572

15.1.2　表達式、函數輸入與編輯　576

15.1.3　程序點示教編輯　579

15.2　程序編輯的其他方式　581

15.2.1　鏡像程序編輯　581

15.2.2　程序點熱編輯　582

15.3　程序調試與自動運行　585

15.3.1　程序調試操作　585

15.3.2　負載自動測試操作　587

15.3.3　程序自動運行　590

15.4　控制系統設定　591

15.4.1　系統參數及碰撞監控設定　591

15.4.2　系統顯示與操作設定　595

15.4.3　示教器設定　599

15.5　調試與維修操作　601

15.5.1　機器人校準　601

15.5.2　I/O狀態檢查與設定　605

15.5.3　系統日誌與系統診斷　607

15.5.4　系統信息顯示與資源管理　609

15.6　系統重啟與備份、恢復　610

15.6.1　系統重啟與引導操作　610

15.6.2　系統備份與恢復　614

附錄A　RAPID指令表　617

附錄B　RAPID函數命令表　627

附錄C　RAPID程序數據表　633

附錄D　系統預定義錯誤表　636