机器人控制器培训资料

NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—1—变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源NEVERSTOPIMPROVING汇川技术2015年5月机器人控制器培训资料———机电控制研发部NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—2—目录汇川工业机器人控制器产品第二部分汇川系统操作介绍第三部分第一部分工业机器人基础知识控制器解决方案第四部分NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—3—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍机型原理、机型特点、机械参数（臂长、负载）、应用场合、工业需求、性能指标、外部扩展1.2机器人系统系统框架机械结构（DH参数）减速机运动学动力学坐标系机器人性能指标NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—4—第一部分工业机器人基础知识1.1工业机器机型介绍–工业机器人：•面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。–机型：六关节串联机器人水平多关节工业机器人（SCARA）并联工业机器人（DELTA）直角多轴机器人（非标设备）码垛机器人NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—5—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍六关节机器人：机型特点J1:腰部旋转J2:大臂俯仰J3:小臂俯仰J4:小臂旋转J5:手腕俯仰J6:手腕旋转应用领域：搬运、打磨、焊接、装配、喷涂NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—6—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍六关节机器人：①搬运机器人：适用于搬运路径比较复杂、姿态灵活多变的搬运场合（机床上下料、3c产线上下料，码垛等）；额定负载：3kg-300kg性能要求：重复定位精度、高速（3C产线上下料，流水线动态抓取）外部扩展需求：外部轴（行走轴）、视觉、上位机等②打磨机器人：应用：用于抛光、打磨、去毛刺等应用场合额定负载：6kg-150kg性能要求：轨迹重复精度，速度均匀，外部扩展：外部轴（变位机）、力传感器、视觉等NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—7—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍六关节机器人：③焊接机器人：应用：多种金属材料的焊接工艺应用；额定负载：6kg-50kg（弧焊）；50kg-300kg（点焊）性能要求：重复定位精度、轨迹重复精度，速度均匀，轨迹速度等外部扩展需求：外部轴（变位机）、视觉、激光传感器、焊接电源等④装配机器人：应用：用于零件装配额定负载：5kg-150kg性能要求：轨迹重复精度，速度均匀，外部扩展：外部轴（变位机）、力传感器、视觉等NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—8—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍码垛机器人：机型特点J1:腰部旋转J2:大臂俯仰J3:小臂俯仰J4:手腕旋转应用领域(包装、物流自动化)：袋类包装：石化、粮食、建材、化肥、饲料箱类包装：啤酒、饮料、乳业、医药、食品、家电桶状包装：桶装水、涂料桶、化学品罐类负载：50kg-1500kgNeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—9—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍码垛机器人：1.基座11.后辅助连杆2.腰座伺服电机12.三角辅助支架3.减速机13.前辅助连杆4.垂直关节同步带14.上臂5.垂直关节伺服电机15.末端执行器6.垂直关节滚珠丝杆16.水平关节滚珠丝杆7.垂直关节导轨17.水平关节同步带8.腰座部分18.水平关节导轨9.后臂19.水平关节伺服电机10.前臂NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—10—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍SCARA机器人：SCARA(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm)水平多关节机器人，是一种圆柱坐标型的工业机器人。4关节：J1:旋转轴J2:旋转轴J3：上下平移轴（带抱闸）J4：旋转轴NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—11—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍SCARA机器人：行业应用：汽车-镜面/玻璃装配，点火模块装配，前灯、尾灯的装配与测试，变速箱装配，离合器装配，喷油嘴装配，仪表板装配，发动机盖和行李箱锁装配硬盘驱动器-附加保护壳，光盘抛光，盒式磁带装配，高精度驱动装配医疗-手术刀刀片加工，牙科器械插入成型，起搏器电池装配，激光限线焊接，助听器装配实验室自动化-吸管包装，DNA测试排序，血液分析，试管封盖，试管处理消费类产品-家电装配，油漆刷装配，电动牙刷装配，电锯装配，扬声器制造，杂草修剪机装配，连接器装配工业产品-铸造设备加载/卸载，烟雾探测器装配，光纤连接器装配，灯泡装配，液压阀测试电信-手机装配与测试，收音机装配与测试制药-定制处方药灌装，药片包装，蛋白质晶体结构分析太阳能-面板装配NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—12—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍DELTA并联机器人（3-4轴，第4轴为机器人末端旋转轴）：特点：刚度大、承载能力强、精度高、自重负荷小、动力性能好、速度快行业应用（常用于流水线上的动态抓取，常与视觉搭配）：食品包装生产线；药品分拣、收集电子行业：电路板焊接；轻质产品的包装和加工装配；NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—13—第一部分工业机器人基础知识1.1机型介绍直角机器人：轴数：2、3、4、5、6、7、8轴等传动方式：滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条特点：速度快、精度高、可靠性高行业应用：点胶、滴塑、激光切割、喷涂、码垛、分拣、包装、焊接、金属加工、搬运、上下料、装配、印刷、压铸喷雾等NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—14—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.1系统框架：工业机器人执行机构控制系统机器人本体减速装置伺服电机机器人控制器示教器伺服驱动器扩展模块J1轴J2轴J3轴J4轴J5轴J6轴EtherCAT总线TCP/IP示教器控制器总线伺服+伺服电机总线IO模块NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—15—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.2机械结构（DH参数）工业机器人的结构多种多样：关节：旋转、平移；运动链：串联，并联，混联；也有的添加了一些助力结构。关节的连接关系：旋转副（Rotate）、移动副（Prismatic）或螺旋副（即只有一个自由度的低副）。这样每个关节只需要一个电机驱动。若机械手的动力源仅为电力，可以从电机或伺服的个数就可以判断机械手的自由度。按照自由度划分：有串联6轴（6R）、串联5轴（3P2R）、串联4轴（如SCARA、码垛机器人等）、并联3轴（DELTA）等。从机械结构上看：串联机械手可达范围较大、自身占工作空间的比例较小，转动惯量的变化较大、刚度也较差；并联机械手的刚度很高、加减速可以很快、但运动范围较小。NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—16—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.2机械结构（DH参数）建立机器人运动学方程的模型有很多，目前被广泛运用的机器人运动学模型是Denavit和Hartenberg提出的DH模型。DH法的核心，在于其使用一种通用的方法在各个关节上建立了各自的坐标系，同时给出了参数描述。配置新机器人时需设置的结构参数：NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—17—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.3减速器：产业机器人的整体成本结构当中，除控制器之外，减速机占成本几乎是整体成本的三分之一。市占率最高之HarmonicDrive之专利有效年限已于2008年到期成为了公开性技术；市场份额的75%均两家日本减速机公司垄断，分别为提供RV摆线针轮减速机的日本Nabtesco和提供高性能谐波减速机的日本HarmonicDrive。NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—18—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.3减速器：•精密减速器是工业机器人可靠、精确运行不可或缺的零部件与通用减速器相比，机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。•大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类：RV减速器和谐波减速器。精密减速器使机器人伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩.一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置；而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。每个关节都要用到不同的减速机产品NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—19—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.3减速器：RV减速器组成：RV减速器主要由齿轮轴、行星轮、曲曲柄轴、转臂轴承、RV齿轮（摆线轮）、针轮、外壳及输出盘等零部件组成。曲轴，RV齿轮齿轮轴（连接电机）NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—20—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.3减速器：RV减速器运动原理：第一级减速部：正齿轮减速机构；第二级减速部：差动齿轮减速机构；正齿轮与曲柄相连，变为第二级的输入；在曲柄的偏心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮，另外，在外壳内侧仅比RV齿轮多一个针齿（销），且同齿距排列；即：曲柄转动一周，RV齿轮会反方向转动一个针齿。将轴固定，外壳会成为输出轴；NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—21—第一部分工业机器人基础知识1.2机器人系统1.2.3减速器：RV减速器特点：主轴承内置：可靠性高、成本低；二级减速机构：振动小，GD^2小；双柱支撑机构（曲柄轴）：扭矩刚性大、振动小、耐冲击；滚转接触机构：启动功率小、耐磨损、寿命长、1弧分；销齿轮机构：齿隙小(1弧分)、耐冲击；品牌：日本Nabtesco/帝人（纳博特斯克）国内：浙江恒丰泰、南通振康、秦川机床厂、巨轮股份NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—22—纳博公司现状•1、根据媒体报道，纳博计划投资约3亿人民币（50亿日元），将于2016年在中国生产机器人精密减速机，届时纳博全球减速机产能将提升20%，至70万台。2、纳博目前正在江苏省和上海市等地寻找工厂用地，力争2016年上半年使总建筑面积1.5万平方米左右的新工厂投入运行。2016年将生产10万台，计划在关注市场扩大速度的同时，到2020年提高到20万台；3、根据上海机电公告，纳博2012年机器人减速机营收约30亿元，6个亿的净利润。目前仅有日本三重县一个生产基地，产能利用率超过90%。如果在中国建设工厂之后能增加20%的新产能，按比例简单估算约增加6亿元营收，及净利润约1.2亿元。4、纳博在中国建厂的目的包括：首先，降成本以满足国内机器人企业低价需求，估计国产化后纳博减速机的成本