工业机器人操作与编程

本书以ABB IRB系列工业机器人及其仿真系统为平台，面向智能制造领域，从工业机器人操作与维护人员的角度出发，以工业机器人操作与运维的“1 X”证书大纲为主线，按照从理论到实践、从编程到应用的顺序由浅入深地阐述了工业机器人入门、工业机器人基本操作、工业机器人RAPID程序设计、ABB机器人联机与高级编程、工业机器人系统维护与故障处理等内容。全书以案例教学的形式对工业机器人的重要功能进行深入细致的讲解，面向工业机器人工程应用，使读者所学即所用。

第1章　工业机器人入门 91
1.1 工业机器人概述 3
1.1.1　工业机器人的发展情况 3
1.1.2　工业机器人的分类 3
1.1.3 工业机器人的核心参数 5
1.1.4 工业机器人关节机构 6
1.1.5 工业机器人结构运动简图 7
1.1.6 工业机器人末端执行器 8
1.1.7 工业机器人控制系统 9
1.2 ABB公司IRB系列机器人 10
1.2.1 ABB机器人型号与含义 10
1.2.2 ABB机器人基本组成 10
1.2.3 ABB机器人系统的坐标系 11
【思考与练习】 15
第2章　工业机器人基本操作 16
2.1 认识示教器 18
2.1.1 示教器外部结构 18
2.1.2 机器人开关与启动 19
2.1.3 机器人运行模式 20
2.1.4 机器人的紧急停止 22
2.2 机器人手动操纵 22
2.2.1 概述 22
2.2.2 设定工具数据 tooldata 23
2.2.3 设定工件坐标wobjdata 26
2.2.4 设定有效载荷 30
2.2.5 坐标系和坐标选择 32
2.2.6 增量设置 34
2.2.7 手动操纵经验 35
2.3 I/O接线与操作 36
2.3.1 I/O板DSQC652 36
2.3.2 信号配置 39
2.3.3 输入/输出信号测试 42
2.3.4 配置系统参数的输入/输出 43
2.3.5 配置可编程按键 47
2.3.6 配置组输入和组输出信号 49
2.4 机器人搬运作业的操作 49
2.4.1 概述 49
2.4.2 工件搬运过程操作与编程 50
【思考与练习】 62
第3章 工业机器人RAPID程序设计 64
3.1 程序模块与RAPID程序 66
3.1.1 工业机器人编程语言类型 66
3.1.2 机器人编程语言系统结构 66
3.1.3 机器人编程语言的基本功能 67
3.1.4 机器人编程要求 68
3.2 ABB机器人RAPID语言 69
3.2.1 ABB机器人程序结构 69
3.2.2 RAPID语句词法单元 70
3.2.3 程序数据类型的概念 72
3.2.4 程序数据类型的新建和变量定义 76
3.2.5 永久数据对象声明 78
3.2.6 常量数据对象声明 79
3.3 RAPID表达式和基本语句 80
3.3.1 RAPID表达式的求值顺序 80
3.3.2 RAPID基本语句 81
3.4 运动控制指令和相关函数 86
3.4.1 基本运动控制指令 86
3.4.2 I/O信号指令 93
3.4.3 常用函数 94
3.5 RAPID程序编辑与调试 97
3.5.1 编写RAPID程序的基本步骤 97
3.5.2 编写机器人自动更换夹具的程序 98
【思考与练习】 102
第4章 ABB机器人联机与高级编程 104
4.1 RobotStudio的基本使用 106
4.1.1 RobotStudio概述 106
4.1.2 IRB 2600机器人研磨实例 106
4.1.3 RobotStudio与IRB 120机器人的联机 119
4.2 中断指令及编程 123
4.2.1 中断概述 123
4.2.2 常用的中断指令 123
4.2.3 中断程序编程实例 125
4.3 机器人打磨实例 127
4.3.1 工作任务 127
4.3.2 机器人的输入/输出定义 128
4.3.3 机器人打磨控制流程图 129
4.3.4 机器人RAPID程序编写 131
4.4 机器人码垛实例 135
4.4.1 工作任务 135
4.4.2 机器人的输入/输出定义 136
4.4.3 机器人码垛控制流程图 137
4.4.4 机器人RAPID程序编写 137
【思考与练习】 141
第5章　工业机器人系统维护与故障处理 142
5.1 日常检查及维护事项 144
5.1.1 日常检查及维护概述 144
5.1.2 齿轮箱和减速机渗油的确认 144
5.1.3 气源处理三联件或二联件的检查 145
5.1.4 外围紧急停止的动作确认 146
5.1.5 定位精度的确认 147
5.1.6 示教器事件日志信息的确认 149
5.1.7 机械振动、异常响声的确认 154
5.2 机器人定期检修项目及维护方法 154
5.2.1 定期检修项目清单 154
5.2.2 机器人操作与检修制度 155
5.2.3 机器人故障排除步骤 156
5.2.4 故障排除应遵循的原则 157
5.2.5 故障诊断与排除的基本方法 158
5.3 机器人控制器与示教器的维护与故障处理 159
5.3.1 概述 159
5.3.2 转数计数器的更新 160
5.3.3 电源模块故障处理 165
5.3.4 计算机单元故障处理 165
5.3.5 接触器模块的检查 166
5.3.6 示教器的清洁与日常检查 167
5.4 工业机器人本体故障诊断 167
5.4.1 工业机器人轴承类型及故障诊断 167
5.4.2 工业机器人减速机类型及故障诊断 168
5.4.3 工业机器人电机故障诊断 172
【思考与练习】 174
附录A ABB IRB 120的接线 175
附录B ABB机器人RAPID指令表 180
参考文献 191

李方园，浙江工商职业技术学院电气分院副院长，长期从事自动化、智能化控制的理论研究与教学工作，现在《变频器世界》杂志编委，《控制与传动》技术主编，省级专业带头人，主编和编著50余部著作。

被称为“工业4.0”的生产力和生产关系的大变革正在发生，这次变革以机器人、人工智能、大数据、云计算、物联网为技术基础，以数据的采集、分析和应用为主要目的和手段，实现各种自动化和智能化。这种变化将触及从体力到脑力的所有岗位，并将深刻地影响和改变社会现有形态，机器替代人的趋势将快速到来，尤其是在工业制造领域。因此，让学生更好地掌握和使用工业机器人，是以培养技能型人才为目标的高职院校相关专业面临的挑战。
*推出的“1 X”证书制度是贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》的重要内容，是完善职业教育和培训体系、深化产教融合、推进校企合作的一项重要制度设计。本书作为工业机器人操作与运维“1 X”证书的配套教材，以ABB IRB系列工业机器人及其仿真系统为平台，面向智能制造领域，从工业机器人操作与维护人员的角度出发，以工业机器人操作与运维的“1 X”证书大纲为主线，按照从理论到实践、从编程到应用的顺序由浅入深地阐述了工业机器人入门、工业机器人基本操作、工业机器人RAPID程序设计、ABB机器人联机与高级编程、工业机器人系统维护与故障处理等内容。全书以案例教学的形式对工业机器人的重要功能进行深入细致的讲解，面向工业机器人工程应用，使读者所学即所用。
本书共分5章。第1章主要介绍了工业机器人入门的相关知识，包括工业机器人的发展情况、分类、核心参数、关节机构和控制系统，并介绍了本书所使用的ABB公司IRB系列机器人的型号与含义、基本组成及坐标系。第2章主要介绍了工业机器人基本操作，主要内容为示教器外部结构和运行模式、机器人手动操纵设定工具数据和工件坐标、I/O接线与操作，同时详细介绍了工件搬运过程操作与编程实例。第3章阐述了工业机器人RAPID程序设计方法，从机器人编程语言系统结构出发，介绍了ABB机器人程序结构、RAPID语句词法单元、程序数据类型、RAPID表达式和基本语句、运动控制指令和相关函数，同时以机器人自动更换夹具为例详细阐述了RAPID的编程步骤。第4章介绍了ABB机器人联机与高级编程，内容涵盖RobotStudio仿真IRB 2600机器人研磨实例、中断程序编程实例、机器人打磨和码垛编程实例等。第5章阐述了工业机器人系统维护与故障处理，从日常检查及维护事项、定期检修项目及维护方法、机器人控制器与示教器的维护与故障处理、工业机器人本体故障诊断4个方面进行详细例举。
本书由李方园主编，张燕珂、周庆红、郑振杰为副主编。在编写过程中，ABB公司及其代理商提供了相当多的典型案例和调试经验。同时，在编写中编者参考和引用了国内外许多专家、学者、工程技术人员出版和发表的著作和论文，在此一并致谢。