隨著“中國制造2025”的提出,新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合。焊接機器人作為信息、制造、智能化等技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是“中國制造2025”的重要組成部分。目前焊接機器人產(chǎn)業(yè)在中國蓬勃發(fā)展,對焊接人才培養(yǎng)也提出新需求。
《焊接機器人技術(shù)與系統(tǒng)》是使本科畢業(yè)生掌握焊接機器人的基礎知識,具備從事焊接機器人應用的基本技能而編寫的教材。
《焊接機器人技術(shù)與系統(tǒng)》主要介紹焊接機器人技術(shù)與系統(tǒng)。全書共分為10章,內(nèi)容涵蓋焊接機器人系統(tǒng)組成、機器人運動學、機器人驅(qū)動器、機器人軌跡規(guī)劃與編程、焊接機器人傳感技術(shù)、焊接機器人通信和系統(tǒng)集成、焊接機器人配置、焊接機器人工作站等內(nèi)容。
《焊接機器人技術(shù)與系統(tǒng)》還利用ABB公司的Robot Studio離線編程仿真軟件實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的仿真和應用。
《焊接機器人技術(shù)與系統(tǒng)》可作為大學本科“焊接”、“材料成型及控制工程”(焊接方向)專業(yè)相關(guān)課程的教材,碩士研究生“材料加工工程”專業(yè)相關(guān)課程的參考資料,焊接工程師的培訓教材,還可以供焊接及相關(guān)學科教師和工程技術(shù)人員從事教學、科研與技術(shù)開發(fā)工作的參考。
隨著“中國制造2025”的提出,新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合。焊接機器人作為信息、制造、智能化等技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是“中國制造2025”的重要組成部分。目前,隨著人口紅利下降,人力成本提升,機器人在中國得到飛速的推廣和應用。國際機器人聯(lián)合會(IFR)統(tǒng)計顯示,2005-2012年全球工業(yè)機器人的年均銷售增長率為9%,同期中國工業(yè)機器人的年均銷售增長率達到25%。目前中國的機器人密度(每萬名工人所擁有的工業(yè)機器人數(shù)量)仍舊處于較低水平。中國大陸機器人密度僅為21,與發(fā)達國家和地區(qū)相差8-10倍。2013年12月30日,工信部發(fā)布《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》,提出到2020年,形成較為完善的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系,培育3-5家具有國際競爭力的龍頭企業(yè)和8-10個配套產(chǎn)業(yè)集群;工業(yè)機器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力與國際競爭能力明顯增強,高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上,機器人密度達到100以上,基本滿足國防建設、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需要。
焊接作業(yè)環(huán)境的惡劣,使新一代產(chǎn)業(yè)工人不愿從事焊接職業(yè),培訓一名成熟焊工的成本越來越高。焊接產(chǎn)品的質(zhì)量要求提升和產(chǎn)品升級速度加快,傳統(tǒng)手工焊接作業(yè)方式已經(jīng)難以滿足焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化要求。焊接制造業(yè)用工難、用工貴和提高產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)實需求使得“機器換人”成為焊接制造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然發(fā)展思路。隨著機器人制造技術(shù)的成熟,購置與維護成本的相對降低,焊接機器人應用已從知識密集型企業(yè)、產(chǎn)品附加值較高的領域以及對產(chǎn)品質(zhì)量要求高的行業(yè)逐漸延伸到勞動密集型的低附加值產(chǎn)業(yè)。機器人在焊接制造中的應用正呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢,“廠廠都有機器人,家家都有機器人”的時代就要到來。焊接機器人約占工業(yè)機器人應用的50%,焊接機器人技術(shù)也在焊接相關(guān)領域得到飛速發(fā)展,由此對相關(guān)人才的需求愈加迫切。
目前,焊接機器人的專業(yè)書籍越來越多,但主要面向高職高;騻(cè)重于某方面(如操作、虛擬仿真、智能化)的應用,面向焊接本科專業(yè)的合適教材較少。本書作為這方面的嘗試,主要考慮焊接技術(shù)與工程本科專業(yè)學生的特點,首先,使學生了解焊接機器人學方面的基本原理,但不過分追求機器人設計和制造;其次,使學生能掌握焊接機器人傳感器、驅(qū)動器、系統(tǒng)集成、離線編程等方面的實用知識,能滿足企業(yè)的用人需求;再次,利用ABB的虛擬仿真軟件-RobotStudio,實現(xiàn)對焊接機器人應用各環(huán)節(jié)的仿真,在不增加實際機器人成本的情況下,提高學生的教學效果;最后,本書的目的主要是使學生掌握用機器人解決焊接問題的思想、原理和應用,故對機器人安裝、維護等內(nèi)容涉及較少。
本書分為10章,由江蘇科技大學黎文航副教授、王加友教授、周方明教授主編,最后由上海交通大學陳善本教授主審。編寫人員分工:緒論、第4章、第8章由黎文航副教授編寫,并負責全書統(tǒng)稿;第6章、第9章由王加友教授編寫;第2章、第3章由周方明教授編寫;第5章、第7章由江蘇科技大學陳書錦副教授編寫;第10章由江蘇科技大學朱杰實驗師編寫。
感謝北人機器人系統(tǒng)(蘇州)有限公司林濤博士、馬宏波博士為本書提供了豐富的素材。感謝研究生賈海峰、王益榮在本書圖形繪制、文字校對方面付出的努力。
第1章 緒論
1.1 焊接自動化與焊接機器人
1.2 工業(yè)機器人的概念和發(fā)展
1.2.1 工業(yè)機器人發(fā)展歷程
1.2.2 工業(yè)機器人發(fā)展趨勢
1.3 工業(yè)機器人的組成
1.3.1 與人手臂、起重機械的比較
1.3.2 機器人的結(jié)構(gòu)組成
1.4 工業(yè)機器人的特點
1.5 工業(yè)機器人性能參數(shù)
1.6 工業(yè)機器人的分類
1.6.1 按機器人結(jié)構(gòu)形式
1.6.2 按機器人控制方式
1.7 學習本課程的目的和要求
1.8 復習思考題
第2章 焊接機器人系統(tǒng)概述
2.1 焊接機器人系統(tǒng)的組成
2.1.1 機器人操作機
2.1.2 機器人固定或運動裝置
2.1.3 變位機
2.1.4 機器人控制器
2.1.5 焊接系統(tǒng)
2.1.6 焊接傳感器
2.1.7 中央控制計算機
2.1.8 示教器
2.1.9 安全設備
2.2 點焊機器人
2.3 弧焊機器人
2.4 焊接離線編程軟件
2.4.1 離線編程技術(shù)的發(fā)展
2.4.2 弧焊離線編程系統(tǒng)實用化技術(shù)研究趨勢
2.5 ABBRobotStudio機器人仿真軟件
2.5.1 RobotStudio功能簡介
2.5.2 軟件安裝
2.5.3 軟件環(huán)境簡介
2.5.4 焊接機器人仿真工作站構(gòu)建
2.6 復習思考題
第3章 機器人運動學
3.1 運動學基礎
3.1.1 機器人工作站中的坐標系
3.1.2 工業(yè)機器人位姿描述
3.2 齊次變換及運算
3.2.1 純平移變換的表示
3.2.2 純繞軸旋轉(zhuǎn)變換的表示
3.2.3 復合變換的表示
3.2.4 相對于運動坐標系的變換
3.2.5 機器人中的變換矩陣
3.3 機器人的正逆運動學
3.3.1 機器人正運動學方程的D-H表示法
3.3.2 機器人的逆運動學解
3.3.3 機器人的退化和靈巧特性
3.4 微分運動和速度
3.4.1 雅可比矩陣
3.4.2 坐標系的微分運動
3.4.3 機器人的微分運動
3.5 機器人操作臂動力學
3.6 RobotStudio中構(gòu)建常用坐標系
3.6.1 工件坐標系的構(gòu)建
3.6.2 工具坐標系的構(gòu)建
3.6.3 工具數(shù)據(jù)的構(gòu)建
……
第4章 機器人驅(qū)動器
第5章 焊接機器人軌跡規(guī)劃與編程
第6章 機器人傳感器技術(shù)
第7章 焊接機器人的通信與系統(tǒng)集成
第8章 焊接機器人的配置
第9章 焊接機器人工作站
第10章 其他焊接機器人介紹
參考文獻