书名：KUKA（库卡）工业机器人装调与维修pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语：工业机器人装调维修一本就够。工业机器人系统运维员必读。

作者：韩鸿鸾,刘衍文,刘曙光

出版社：化学工业出版社

出版时间：2020-05-01

书籍编号：30617953

ISBN：9787122360854

正文语种：中文

字数：165001

版次：

所属分类：艺术摄影-建筑

版权页

书名：KUKA（库卡）工业机器人装调与维修

作者：韩鸿鸾，刘衍文，刘曙光主编

CIP号：第020836号

ISBN：978-7-122-36085-4

责任编辑：王 烨

出版发行：化学工业出版社（北京市东城区青年湖南街13号 100011）

购书咨询：010-64518888

售后服务：010-64518899

网址：http://www.cip.com.cn

版权所有　违者必究

前言

前 言

近年来，我国机器人行业在国家政策的支持下，顺势而为，发展迅速，已连续两年成为世界第一大工业机器人市场。

随着机器人技术及智能化水平的提高，工业机器人已在众多领域得到了广泛的应用。其中，汽车、电子、冶金、化工是我国使用机器人最多的几个行业。未来几年，随着行业需要和劳动力成本的不断提高，我国机器人市场增长潜力巨大。尽管我国已成为当今世界最大的机器人市场，但每万名制造业工人拥有的机器人数量却远低于发达国家水平和国际平均水平。工信部组织制定了我国机器人技术路线图及机器人产业“十三五”规划，到2020年，工业机器人密度达到每万名员工使用100台以上。我国工业机器人市场将高倍速增长，未来十年，工业机器人是看不到天花板的行业。

虽然多种因素推动着我国工业机器人行业不断发展，但应用人才严重缺失的问题清晰地摆在我们面前，这是我国推行工业机器人技术的最大瓶颈。

工业机器人作为一种高科技集成装备，对专业人才有着多层次的需求，主要分为研发工程师、系统设计与应用工程师、调试工程师和操作及维护人员四个层次。其中，需求量最大的是基础的操作及维护人员以及掌握基本工业机器人应用技术的调试工程师和更高层次的应用工程师，工业机器人专业人才的培养，要更加着力于应用型人才。

为了适应机器人行业发展趋势，满足从业人员学习机器人技术的需求，我们从生产实际出发，组织业内专家编写了本书，该书全面讲解KUKA工业机器人装调与维修基础、运输与安装、调整与保养、控制系统的维修、本体的维修及典型故障的排除等内容。本书点面结合，既有完整的知识体系，内容又有一点深度，突出应用技能的学习。

在本书编写过程中，参考了《工业机器人装调维修工》《工业机器人操作调整工》职业技能标准的要求，以备读者考取技能等级；同时还借鉴了全国及多省工业机器人大赛的相关要求，为读者参加相应的大赛提供参考。

本书由韩鸿鸾、刘衍文、刘曙光主编，刘涛、王敏、张靖宇、王鹏副主编，丛军滋、沈宇亮、丛华娟、张悦、王天娇、周蔚、邴芳媛、王晓龙、赵子云、丛培兰、王吉明参编。全书由韩鸿鸾统稿。在本书编写过程中得到了山东省、河南省、河北省、江苏省、上海市等技能鉴定部门的大力支持，此外，山东立人智能科技有限公司、青岛利博尔电子有限公司、青岛时代焊接设备有限公司、山东鲁南机床有限公司、山东山推工程机械有限公司、西安乐博士机器人有限公司、诺博泰智能科技有限公司等企业为本书的编写提供了大量帮助，在此深表谢意。

由于水平所限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者给予批评指正。

编 者

第1章　工业机器人装调与维修基础

工业机器人的研究工作是20世纪50年代初从美国开始的。日本、俄罗斯、欧洲的研制工作比美国大约晚10年，但日本的发展速度比美国快。欧洲特别是西欧各国比较注重工业机器人的研制和应用，其中英国、德国、瑞典、挪威等国的技术水平较高，产量也较大。

第二次世界大战期间，由于核工业和军事工业的发展，美国原子能委员会的阿尔贡研究所研制了“遥控机械手”，用于代替人生产和处理放射性材料。1948年，这种较简单的机械装置被改进，开发出了机械式的主从机械手（见图1-1）。它由两个结构相似的机械手组成，主机械手在控制室，从机械手在有辐射的作业现场，两者之间有透明的防辐射墙相隔。操作者用手操纵主机械手，控制系统会自动检测主机械手的运动状态，并控制从机械手跟随主机械手运动，从而解决对放射性材料的远距离操作问题。这种主从控制的机器人控制方式，至今仍在很多场合中应用。

图1-1　主从机械手

由于航空工业的需求，1952年美国麻省理工学院（MIT）成功开发了第一代数控机床（CNC），并进行了与CNC机床相关的控制技术及机械零部件的研究，为机器人的开发奠定了技术基础。

1954年，美国人乔治·德沃尔（GeorgeDevol）提出了一个关于工业机器人的技术方案，设计并研制了世界上第一台可编程的工业机器人样机，将之命名为“UniversalAutomation”，并申请了该项机器人专利。这种机器人是一种可编程的零部件操作装置，其工作方式为首先移动机械手的末端执行器，并记录下整个动作过程；然后，机器人反复再现整个动作过程。后来，在此基础上，Devol与Engerlberge合作创建了美国万能自动化公司（Unimation），于1962年生产了第一台机器人，取名Unimate（见图1-2）。这种机器人采用极坐标式结构，外形像坦克炮塔，可以实现回转、伸缩、俯仰等动作。

图1-2　Unimate机器人

在从Devol申请专利到真正实现设想的这8年时间里，美国机床与铸造公司（AMF）也在从事机器人的研究工作，并于1960年生产了一台被命名为Versation的圆柱坐标型的数控自动机械，并以IndustrialRobot（工业机器人）的名称进行宣传。通常认为这是世界上最早的工业机器人。

Unimate和Versation这两种型号的机器人以“示教再现”的方式在汽车生产线上成功地代替工人进行传送、焊接、喷漆等作业，它们在工作中反映出来的经济效益、可靠性、灵活性，令其他发达国家工业界为之叹服。于是，Unimate和Versation作为商品开始在世界市场上销售。

1.1　工业机器人概述

1.1.1　工业机器人的应用领域

（1）喷漆机器人

如图1-3所示，喷漆机器人能在恶劣环境下连续工作，并具有工作灵活、精度高等特点，因此喷漆机器人被广泛应用于汽车、大型结构件等喷漆生产线，以保证产品的加工质量、提高生产效率、减轻操作人员的劳动强度。

图1-3　喷漆机器人

（2）焊接机器人

用于焊接的机器人一般分为图1-4所示的点焊机器人和图1-5所示的弧焊机器人两种。弧焊机器人作业精确，可以连续而不知疲劳地进行工作，但在作业中会遇到部件稍有偏位或焊缝形状有所改变的情况，人工作业时，因能看到焊缝，可以随时作出调整；而焊接机器人，因为是按事先编好的程序工作，不能很快调整。

图1-4　FANUCS-420点焊机器人

图1-5　弧焊机器人

（3）上下料机器人

如图1-6所示，目前我国大部分生产线上的机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大，生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势，为提高工作效率、降低成本，并使生产线发展为柔性生产系统，应现代机械行业自动化生产的要求，越来越多的企业已经开始利用工业机器人进行上下料了。

图1-6　数控机床用上下料机器人

（4）装配机器人

如图1-7所示，装配机器人是专门为装配而设计的工业机器人，与一般工业机器人比较，它具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点。使用装配机器人可以保证产品质量、降低成本、提高生产自动化水平。

图1-7　装配工业机器人及应用

（5）搬运机器人

在建筑工地，在海港码头，总能看到大吊车的身影，应当说吊车装运比起以前工人肩扛手抬已经进步多了，但这只是机械代替了人力，或者说吊车只是机器人的雏形，它还得完全依靠人操作和控制定位等，不能自主作业。图1-8所示的搬运机器人可进行自主的搬运。

图1-8　搬运机器人

（6）码垛工业机器人

如图1-9所示，码垛工业机器人主要用于工业码垛。

图1-9　码垛工业机器人

（7）喷丸机器人

如图1-10所示，喷丸机器人比人工清理效率高出10倍以上，而且工人可以避开污浊、嘈杂的工作环境，操作者只要改变计算机程序，就可以轻松改变不同的清理工艺。

图1-10　喷丸机器人

（8）吹玻璃机器人

类似灯泡一类的玻璃制品，都是先将玻璃熔化，然后人工吹起成形的，熔化的玻璃温度高达1100℃以上，无论是搬运，还是吹制，工人不仅劳动强度很大，而且伤害身体，工作的技术难度要求还很高。法国赛博格拉斯公司开发了两种6轴工业机器人，应用于“采集”（搬运）和“吹制”玻璃两项工作。

（9）核工业中的机器人

如图1-11所示，核工业机器人主要用于以核工业为背景的危险、恶劣场所，特别针对核电站、核燃料后处理厂及三废处理厂等放射性环境现场，可以对其核设施中的设备装置进行检查、维修和处理简单事故等工作。

图1-11　核工业中的机器人

（10）机械加工工业机器人

这类机器人具有加工能力，本身具有加工工具，比如刀具等，刀具的运动是由工业机器人的控制系统控制的。主要用于切割（图1-12）、去毛刺（图1-13）、抛光与雕刻等轻型加工。这样的加工比较复杂，一般采用离线编程来完成。这类工业机器人有的已经具有了加工中心的某些特性，如刀库等。图1-14所示为雕刻工业机器人，其刀库如图1-15所示。这类工业机器人的机械加工能力是远远低于数控机床的，因为刚度、强度等都没有数控机床好。

图1-12　激光切割机器人工作站

图1-13　去毛刺机器人工作站

图1-14　雕刻工业机器人

图1-15　雕刻工业机器人的刀库

1.1.2　机器人的分类

机器人的分类方式很多，并已有众多类型机器人。关于机器人的分类，国际上没有制定统一的标准，从不同的角度可以有不同的分类。

按照日本工业机器人协会（JIRA）的标准，可将机器人进行如下分类：

第一类：人工操作机器人。此类机器人由操作员操作，具有多自由度。

第二类：固定顺序机器人。此类机器人可以按预定的方法有步骤地依次执行任务，其执行顺序难以修改。

第三类：可变顺序机器人。同第二类，但其顺序易于修改。

第四类：示教再现（playback）机器人。操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动作并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录下的信息重复执行同样的动作。

第五类：数控机器人。操作员为机器人提供运动程序，并不是手动示教执行任务。

第六类：智能机器人。机器人具有感知外部环境的能力，即使其工作环境发生变化，也能够成功地完成任务。

美国机器人工业协会（RIA）只将以上第三类至第六类视作机器人。

法国工业机器人协会（AFRI）将机器人进行如下分类：

类型A：手动控制远程机器人的操作装置。

类型B：具有预定周期的自动操作装置。

类型C：具有连续性轨迹或点轨迹的可编程伺服控制机器人。

类型D：同类型C，但能够获取环境信息。

（1）按照机器人的发展阶段分类

①第一代机器人——示教再现型机器人　1947年，为了搬运和处理核燃料，美国橡树岭国家实验室研发了世界上第一台遥控的机器人。1962年美国又研制成功PUMA通用示教再现型机器人，这种机器人通过一台计算机，来控制一个多自由度的机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样机器人可以重复地根据人当时示教的结果，再现出这种动作。比方说汽车的点焊机器人，只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是重复这样一种工作。

②第二代机器人——感觉型机器人　示教再现型机器人对于外界的环境没有感知，这个操作力的大小，这个工件存在不存在，焊接的好与坏，它并不知道。因此，在20世纪70年代后期，人们开始研究第二代机器人，叫感觉型机器人，这种机器人拥有类似人在某种功能中的感觉，如力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉等，它能够通过感觉来感受和识别工件的形状、大小、颜色。

③第三代机器人——智能型机器人　20世纪90年代以来发明的机器人。这种机器人带有多种传感器，可以进行复杂的逻辑推理、判断及决策，在变化的内部状态与外部环境中，自主决定自身的行为。

（2）按照控制方式分类

①操作型机器人　能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。

②程控型机器人　按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。

③示教再现型机器人　通过引导或其他方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。

④数控型机器人　不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。

⑤感觉控制型机器人　利用传感器获取的信息控制机器人的动作。

⑥适应控制型机器

....