ABB工业机器人从入门到精通

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的机电一体化设备,被称为工业自动化的三大支柱技术之一。随着社会的进步和劳动力成本的增加,工业机器人在我国的应用已越来越广。
本书涵盖了工业机器人入门到ABB工业机器人产品应用的全部知识与技术。全书在介绍机器人的产生、发展和分类概况,工业机器人组成特点和技术性能,以及工业机器人坐标系、姿态、移动要素、程序结构等入门知识的基础上,针对工业机器人设计、调试、使用、维修人员的需求,重点阐述了工业机器人本体及核心部件的结构原理、传动系统设计、安装维护要求;对RAPID程序数据、程序声明、程序执行管理,以及程序指令、函数命令的编程格式、要求及示例进行了详尽说明;对ABB工业机器人的手动、示教、程序输入与编辑、调试与维修等操作方法和步骤进行了完整介绍。
第1、2章扼要地介绍了机器人的产生、发展、分类及产品应用情况,对工业机器人的组成、特点、技术性能及ABB工业机器人产品进行了详细说明。
第3~5章详细阐述了垂直串联、水平串联(SCARA)、并联(Delta)结构的工业机器人本体,以及变位器、CRB轴承、谐波减速器、RV 减速器等关键零部件的结构原理、安装维护要求。
第6、7章对工业机器人的坐标系与姿态定义方法、程序结构等编程常识,以及RAPID程序数据、程序执行管理的方法进行了系统阐述。
第8~12章对ABB工业机器人的基本移动指令、输入/输出指令、系统控制指令和系统调试指令进行了详尽说明,并提供了完整的搬运、弧焊机器人程序实例。
第13、14章对ABB工业机器人的手动操作、快速设置、应用程序创建与编辑、程序数据创建与编辑、程序输入与编辑、程序调试与自动运行、控制系统设定、调试与维修操作、系统重启与备份恢复等现场操作的方法、步骤进行了全面介绍。
本书的编写得到了ABB公司技术人员的大力支持与帮助,在此表示衷心的感谢! 由于编著者水平有限,书中难免存在疏漏和不足之处,期望广大读者提出批评、指正,以便进一步提高本书的质量。

编著者

本书涵盖了工业机器人入门到ABB工业机器人产品应用的全部知识与技术。全书从机器人的产生、发展和分类,工业机器人的组成特点、技术性能和产品等基础知识出发,对工业机器人本体及谐波减速器、RV减速器等核心部件的结构原理、机械设计、安装维护等进行了全面阐述;对工业机器人坐标系、姿态、移动要素、程序结构等编程常识,以及RAPID程序数据、程序声明、程序执行管理方式等进行了系统介绍;对ABB工业机器人程序指令、函数命令的格式、编程要求及编程示例进行了详尽说明;对手动、示教、程序输入与编辑、调试与维修等操作方法和步骤进行了完整介绍。
本书面向工程应用,技术先进,知识实用,选材典型,内容全面,可供工业机器人设计、使用、维修人员和高等学校师生参考。

第1 章概述 / 1
1.1机器人的产生及发展      1
1.1.1 机器人的产生与定义    1
1.1.2 机器人的发展       4
1.2机器人的分类         8
1.2.1 机器人的分类方法     8
1.2.2 工业机器人       10
1.2.3 服务机器人       12
1.3工业机器人的应用       14
1.3.1 技术发展与产品应用   14
1.3.2 主要生产企业      16

第2 章工业机器人的组成与性能 / 17
2.1工业机器人的组成及特点    17
2.1.1 工业机器人的组成    17
2.1.2 工业机器人的特点    21
2.2工业机器人的结构形态     24
2.2.1 垂直串联机器人     24
2.2.2 水平串联机器人     27
2.2.3 并联机器人       28
2.3工业机器人的技术性能     31
2.3.1 主要技术参数      31
2.3.2 工作范围与承载能力   33
2.3.3 自由度、速度及精度   35
2.4ABB 工业机器人及性能    37
2.4.1 产品概况        37
2.4.2 通用工业机器人     41
2.4.3 专用工业机器人     45
2.4.4 Delta、SCARA 工业机器人     47

第3 章工业机器人机械结构 / 49
3.1工业机器人本体结构      49
3.1.1 垂直串联结构      49
3.1.2 垂直串联手腕结构    53
3.1.3 SCARA、Delta结构   56
3.2主要零部件结构        58
3.2.1 变位器         58
3.2.2 减速器与CRB轴承    61
3.3典型结构剖析         64
3.3.1 机身结构剖析      64
3.3.2 手腕结构剖析      66

第4 章谐波减速器及维护 / 70
4.1变速原理与产品        70
4.1.1 谐波齿轮变速原理    70
4.1.2 产品与结构       74
4.2主要技术参数与选择      77
4.2.1 主要技术参数      77
4.2.2 谐波减速器选择     82
4.3国产谐波减速器产品      84
4.3.1 型号规格与技术性能   84
4.3.2 产品结构与技术参数   88
4.4哈默纳科谐波减速器      94
4.4.1 产品概况        94
4.4.2 部件型减速器      97
4.4.3 单元型减速器      103
4.4.4 简易单元型减速器    109
4.5谐波减速器的安装维护    111
4.5.1 部件型谐波减速器    111
4.5.2 单元型谐波减速器    117
4.5.3 简易单元型谐波减速器     120

第5 章RV 减速器及维护 / 123
5.1变速原理与产品       123
5.1.1 RV齿轮变速原理    123
5.1.2 产品与结构       129
5.2主要技术参数与选择     131
5.2.1 主要技术参数      131
5.2.2 RV减速器选择     137
5.3常用产品结构与性能     140
5.3.1 基本型减速器      140
5.3.2 标准单元型减速器    142
5.3.3 紧凑单元型减速器    144
5.3.4 中空单元型减速器    146
5.4RV 减速器安装维护      147
5.4.1 基本安装要求      147
5.4.2 基本型减速器安装维护    150
5.4.3 单元型减速器安装维护    154

第6 章工业机器人编程常识 / 160
6.1机器人坐标系及姿态     160
6.1.1 控制基准与控制轴组   160
6.1.2 机器人本体坐标系    164
6.1.3 机器人作业坐标系    166
6.2机器人与工具姿态      169
6.2.1 机器人姿态与定义    169
6.2.2 机器人配置数据     172
6.2.3 坐标系方向四元数定义    174
6.3移动要素及定义       177
6.3.1 机器人移动要素     177
6.3.2 目标位置定义      179
6.3.3 到位区间定义      180
6.3.4 移动速度定义      182
6.4工业机器人程序结构     183
6.4.1 程序与编程       183
6.4.2 应用程序基本结构    185
6.4.3 RAPID程序模块    188
6.4.4 RAPID程序格式    192

第7 章RAPID 编程基础 / 196
7.1程序数据分类及定义     196
7.1.1 数据声明指令      196
7.1.2 基本型数据定义     198
7.1.3 复合型数据与数组定义    200
7.1.4 程序数据性质定义    202
7.2程序数据计算与转换     204
7.2.1 表达式编程       204
7.2.2 运算指令编程      206
7.2.3 函数命令编程      208
7.2.4 数据转换命令编程    212
7.3程序声明与执行管理     217
7.3.1 程序声明与程序参数   217
7.3.2 普通程序执行方式    220
7.3.3 普通程序调用      221
7.3.4 功能程序调用      224
7.3.5 中断程序调用      227

第8 章基本移动指令编程 / 230
8.1移动要素定义指令      230
8.1.1 目标位置数据定义    230
8.1.2 到位区间数据定义    232
8.1.3 移动速度数据定义    235
8.2工具、工件数据定义指令   237
8.2.1 工具数据定义      237
8.2.2 工件数据定义      239
8.3基本移动指令编程      241
8.3.1 指令格式及说明     241
8.3.2 定位指令编程      244
8.3.3 插补指令编程      245
8.3.4 子程序调用插补指令编程    248
8.4程序点调整指令编程     249
8.4.1 程序偏移与设定指令   249
8.4.2 程序偏移与坐标变换函数    254
8.4.3 程序点偏置与镜像函数    260
8.4.4 程序点读入与转换函数   262
8.5速度、姿态控制指令编程   266
8.5.1 速度控制指令      266
8.5.2 加速度控制指令     270
8.5.3 姿态控制指令      272
8.6运动保护指令编程      276
8.6.1 运动保护的基本形式   276
8.6.2 运动监控区设定指令   278
8.6.3 监控功能设定指令    282
8.6.4 负载设定和碰撞检测指令   285

第9 章输入/输出指令编程 / 288
9.1I/O 信号与连接        288
9.1.1 I/O信号分类      288
9.1.2 I/O信号连接与分组   289
9.2I/O 基本指令编程       291
9.2.1 I/O状态读入函数    291
9.2.2 DO/AO输出指令    293
9.2.3 I/O状态等待指令    296
9.3控制点输出指令编程     300
9.3.1 终点输出指令      300
9.3.2 控制点设定指令     303
9.3.3 输出控制点设定     305
9.3.4 控制点输出指令     308
9.4特殊模拟量输出指令编程   311
9.4.1 线性变化模拟量输出指令   312
9.4.2 TCP速度模拟量输出指令   314
9.5其他I/O 指令编程      315
9.5.1 I/O配置指令      315
9.5.2 I/O检测函数与指令   317
9.5.3 输出状态保存指令    322
9.5.4 DI监控点搜索指令   323

第10 章系统控制指令编程 / 326
10.1程序控制指令编程      326
10.1.1 程序等待指令     326
10.1.2 程序停止与移动停止指令   330
10.1.3 程序转移与指针复位指令  333
10.2程序中断指令编程      336
10.2.1 中断监控指令     336
10.2.2 I/O中断设定指令   340
10.2.3 控制点中断指令    344
10.2.4 状态中断设定指令   347
10.3错误处理指令编程      351
10.3.1 错误处理器设定指令  351
10.3.2 系统日志创建指令   355
10.3.3 故障恢复指令与函数  357
10.4轨迹存储、记录指令编程   361
10.4.1 轨迹存储与恢复指令  361
10.4.2 轨迹记录、恢复指令与函数    363
10.4.3 执行时间记录指令与函数    365

第11 章系统调试指令编程 / 369
11.1示教器通信指令编程     369
11.1.1 显示控制指令与函数  369
11.1.2 示教器应答指令编程  373
11.1.3 对话操作指令与函数  375
11.2程序数据测定指令编程    386
11.2.1 工具坐标系测定指令  386
11.2.2 回转轴用户坐标系测算函数    390
11.2.3 负载测定指令与函数  392
11.3系统数据设定指令编程    397
11.3.1 系统参数读写指令与函数    397
11.3.2 系统数据设定指令   401
11.3.3 数据检索与设定指令  402
11.4伺服控制指令与编程     404
11.4.1 伺服设定指令     404
11.4.2 独立轴控制指令    408

第12 章工业机器人程序设计实例 / 411
12.1机器人搬运程序实例     411
12.1.1 机器人搬运系统    411
12.1.2 应用程序设计要求   413
12.1.3 程序设计思路     414
12.1.4 应用程序示例     418
12.2弧焊机器人程序实例     421
12.2.1 机器人弧焊系统    421
12.2.2 应用程序设计要求   424
12.2.3 程序设计思路     427
12.2.4 应用程序示例     429

第13 章ABB 机器人操作（上） / 433
13.1机器人手动操作       433
13.1.1 控制柜面板与示教器  433
13.1.2 手动操作条件设定   436
13.1.3 机器人手动操作    438
13.1.4 特殊手动操作     442
13.2机器人快速设置       443
13.2.1 手动操作快速设置   443
13.2.2 程序运行快速设置   446
13.3应用程序创建与编辑     447
13.3.1 程序编辑器功能    447
13.3.2 任务创建与编辑    449
13.3.3 模块创建与编辑    451
13.3.4 作业程序创建与编辑  453
13.4程序数据创建与编辑     456
13.4.1 创建与编辑的一般方法   456
13.4.2 工具数据创建与编辑  459
13.4.3 工件数据创建与编辑  464
13.4.4 负载数据创建与编辑  468

第14 章ABB 机器人操作（下） / 472
14.1程序输入与编辑       472
14.1.1 指令输入与编辑    472
14.1.2 表达式、函数输入与编辑   475
14.1.3 程序点示教编辑    477
14.2程序镜像与程序点热编辑   478
14.2.1 镜像程序编辑     478
14.2.2 程序点热编辑     480
14.3程序调试与自动运行     482
14.3.1 程序调试操作     482
14.3.2 负载自动测试操作   483
14.3.3 程序自动运行     486
14.4控制系统设定        487
14.4.1 系统参数及碰撞监控设定  487
14.4.2 系统显示与操作设定  489
14.4.3 示教器设定      493
14.5调试与维修操作       494
14.5.1 机器人校准      494
14.5.2 I/O状态检查与设定  497
14.5.3 系统日志与系统诊断  498
14.5.4 系统信息显示与资源管理    500
14.6系统重启、备份与恢复    501
14.6.1 系统重启与引导操作  501
14.6.2 系统备份与恢复    504

附录 / 506
附录ARAPID 指令总表      506
附录BRAPID 函数命令总表    506
附录CRAPID 程序数据总表    506
附录D系统预定义错误表     506