本書是面向智能制造工程技術(shù)人員新職業(yè),結(jié)合培養(yǎng)復合型高技術(shù)人才的實踐教學特點,并融入編者十余載對工業(yè)(焊接)機器人焊接應用的實踐總結(jié)及教學經(jīng)驗編寫的。
全書共分為八個項目,包含探尋工業(yè)機器人的廬山真面目、揭開焊接機器人的神秘面紗、初識焊接機器人的任務編程、設置焊接機器人的工具坐標系、板-板對接接頭機器人平焊及其優(yōu)化、騎坐式管-板T形接頭機器人平角焊及其優(yōu)化、板-板T形接頭機器人立角焊及其優(yōu)化以及焊接機器人工藝輔助設備的編程與調(diào)試,囊括機器人焊接作業(yè)的運動軌跡、工藝條件和動作次序等核心操作與編程技術(shù)。每個項目下設兩個學習任務,通過“學習目標”“學習導圖”“燈塔傳承”“任務提出”“知識準備”“任務分析”“任務實施”“任務評價”“任務拓展”“拓展閱讀”“知識測評”等十余項教學環(huán)節(jié)設計,促進智能(焊接)機器人裝備與產(chǎn)線應用領(lǐng)域的素養(yǎng)提升、知識學習和技能訓練
達成。
為方便“教”和“學”,本書配套課程大綱、多媒體課件、知識測評答案、仿真及微視頻動畫(采用二維碼技術(shù)呈現(xiàn),掃描二維碼可直接觀看視頻內(nèi)容)等數(shù)字資源包,凡選用本書作為授課教材的教師均可登錄機械工業(yè)出版社教育服務網(wǎng)(http://www.cmpedu.com)注冊后免費下載。
本書內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)清晰、形式新穎、術(shù)語規(guī)范,既適合作為職業(yè)院校工業(yè)機器人技術(shù)、智能焊接技術(shù)、船舶智能焊接技術(shù)等裝備制造大類專業(yè)的教材和企業(yè)培訓用書,也可作為職業(yè)院校和成人教育學校同類專業(yè)學生的實踐選修課教材,還可供工程技術(shù)人員參考。
本書遵循職業(yè)教育教材編寫規(guī)律和職業(yè)院校學生學習規(guī)律,配套齊全
黨的二十大報告提出:“推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展,構(gòu)建新一代信息技術(shù)、人工智能、生物技術(shù)、新能源、新材料、高端裝備、綠色環(huán)保等一批新的增長引擎!碑斍,我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段,急需源源不斷的大國工匠和高技能人才,提供人力資源和智力支持。本書準確把握當前科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢待發(fā),特別是智能機器人技術(shù)加速演進背景下職業(yè)教育改革發(fā)展內(nèi)外部環(huán)境發(fā)生的深刻變化,通過工業(yè)機器人教材體系設計、知識模塊重構(gòu)、項目任務驅(qū)動和數(shù)字資源賦能等系統(tǒng)化建設,提高智能及高端裝備制造戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才自主培養(yǎng)質(zhì)量。
當前,機器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,正極大地改變著人類生產(chǎn)和生活方式,為經(jīng)濟社會發(fā)展注入強勁動力。通過持續(xù)創(chuàng)新、深化應用,全球機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速增長,集成應用大幅拓展。自2013年以來,我國工業(yè)機器人市場已連續(xù)八年穩(wěn)居全球第一,2020年制造業(yè)機器人密度達到246臺/萬人,是全球平均水平的近2倍!丁笆奈濉睓C器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確指出,進一步拓展機器人應用的深度和廣度,開展深耕行業(yè)應用、拓展新興應用、做強特色應用的“機器人+”應用專項行動,力爭“十四五”期間我國制造業(yè)機器人密度實現(xiàn)翻番。
然而,目前我國智能及高端裝備制造領(lǐng)域綜合素質(zhì)高、專業(yè)技術(shù)全面、技能熟練的大國工匠和高技能焊接人才匱乏,這或?qū)⒊蔀橹萍s創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和制造強國建設的“卡脖子”難題。中國工程院院士周濟指出,從系統(tǒng)構(gòu)成的角度看,智能制造系統(tǒng)也始終都是由人、信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)協(xié)同集成的人-信息-物理系統(tǒng),其中制造是主體、智能是主導、人是主宰。新一代智能制造更加突出人的中心地位。智能制造場景之創(chuàng)新、技術(shù)之融合、協(xié)同之豐富對產(chǎn)業(yè)技術(shù)技能人才提出了極高要求,不僅需要具備數(shù)字技術(shù)與生產(chǎn)制造的跨領(lǐng)域知識儲備,而且需要懂得如何與機器或數(shù)字化工具協(xié)同工作,還需要在機器或數(shù)字語言與實際制造場景做好“翻譯”,如此素質(zhì)高、專業(yè)技術(shù)全面、技能熟練的大國工匠和高技能焊接人才虛位以待、高薪難求已是不爭的事實。
在此背景下,根據(jù)全國機械職業(yè)教育教學指導委員會新頒布的教學標準,結(jié)合素質(zhì)高、專業(yè)技術(shù)全面、技能熟練的大國工匠和高技能焊接人才培養(yǎng)的教學訴求,融入編者十余載對機器人焊接應用的實踐總結(jié)及教學經(jīng)驗,通過產(chǎn)教深度融合、校際緊密合作的生態(tài)協(xié)同形式編寫了本書。
本書特點如下:
(1)瞄準智造職業(yè)方向,做“好”教材頂層設計 根據(jù)工業(yè)機器人操作運維人員等國家職業(yè)技術(shù)技能標準,面向智能(焊接)機器人裝備與產(chǎn)線應用領(lǐng)域方向,構(gòu)建體現(xiàn)新時代類型特色的精品套系教材。截至目前,已出版的系列教材有《工業(yè)機器人基礎(chǔ)》《工業(yè)機器人技術(shù)及應用(第2版)》《工業(yè)機器人編程》《焊接機器人編程及應用(第2版)》《焊接機器人編程與維護》等。
(2)立足課證賽崗融通,做“優(yōu)”任務知識體系 及時將行業(yè)企業(yè)的焊接新技術(shù)、新工藝、新裝備等創(chuàng)新要素納入課程教學內(nèi)容,將高校、企業(yè)承辦的熱點焊接賽事和工程案例等編入教材,深度對接1+X證書制度試點工作,通過機器人與焊接工藝深度融合、通用行業(yè)知識與專業(yè)品牌實踐深度融通,輔以項目任務驅(qū)動,打破傳統(tǒng)學科知識體系的實踐導向教材編寫體例,強化課程教材的科學性、前瞻性和適應性。
(3)增強學習過程互動,做“活”理實虛一體化 遵循職業(yè)崗位工作過程,以學生學習過程為中心,為書中每個項目設置“學習目標”“學習導圖”“燈塔傳承”等十余項互動教學環(huán)節(jié),讓教學方法“活”起來。“學習目標”與“學習導圖”,給學生一張標有目的地的“知識地圖”,便于學生梳理項目知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系,不斷激發(fā)學生的求知欲;“燈塔傳承”,用社會主義核心價值觀鑄魂育人,培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神和良好的社會責任感;“任務提出”與“知識準備”,提煉與項目內(nèi)容相適應的工程案例和知識儲備,由任務需求牽引,激發(fā)學生的學習興趣;“任務分析”與“任務實施”,針對項目任務要求,學生可以“做中學”“學中做”,培養(yǎng)學生的工程思維和實踐能力;“任務評價”,根據(jù)工程質(zhì)量標準,真實評價工作效果,培養(yǎng)學生的質(zhì)量意識;“任務拓展”,設置開放性問題或任務,供學生開展研討,培養(yǎng)學生的語言表達能力和批判精神;“拓展閱讀”,介紹項目涉及領(lǐng)域的前沿技術(shù)和軟件工具等內(nèi)容,方便學生開展探索式學習;“知識測評”,對項目的重要知識點進行練習測試,也方便學生期末復習。
(4)面向移動泛在學習,做“強”立體資源配套 主動適應“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展新形勢,廣泛謀求校企、校際合作,采取多元合作,共同開發(fā)富媒體新形態(tài)教材。借助校企合作,共建工業(yè)機器人產(chǎn)教融合實訓基地,集聚典型工程案例、競賽任務和微視頻等數(shù)字教學資源。書中所有任務均源自工程案例和競賽任務,并配套有課程大綱、多媒體課件、知識測評答案、仿真及微視頻動畫等教學資源,方便學生隨時隨地觀看和學習,有效夯實教材的實用性。
本書由浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學院崔海和浙江師范大學蘭虎、樊俊任主編,浙江機電職業(yè)技術(shù)學院邱葭菲擔任主審。項目1由崔海編寫,項目2、項目3由蘭虎編寫,項目4
職業(yè)院校教師
前言
二維碼索引
項目1 ?放眼世界,探尋工業(yè)機器人的廬山真面目 1
任務1.1 走進工業(yè)機器人 3
1.1.1 工業(yè)機器人概述 3
1.1.2 工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu) 9
拓展閱讀 FANUC工業(yè)機器人 12
任務1.2 認知工業(yè)機器人系統(tǒng) 13
1.2.1 工業(yè)機器人的系統(tǒng)組成 13
1.2.2 工業(yè)機器人的分類及應用 20
拓展閱讀 智能制造與工業(yè)機器人 24
項目2 ?初窺門徑,揭開焊接機器人的神秘面紗 26
任務2.1 再探焊接機器人系統(tǒng) 28
2.1.1 焊接機器人的常見分類 28
2.1.2 焊接機器人的系統(tǒng)組成 29
2.1.3 焊接機器人的工作原理 39
拓展閱讀 FANUC焊接機器人 44
任務2.2 熟知焊接機器人安全常識 44
2.2.1 安全防護裝置 44
2.2.2 常見安全標志 45
2.2.3 安全操作規(guī)程 47
2.2.4 焊接勞保用品 48
拓展閱讀 智能協(xié)作機器人焊接 51
項目3 ?小試牛刀,初識焊接機器人的任務編程 53
任務3.1 創(chuàng)建機器人焊接任務程序 55
3.1.1 焊接機器人系統(tǒng)通電 55
3.1.2 示教盒的按鍵布局 57
3.1.3 示教盒的界面窗口 58
3.1.4 機器人任務程序創(chuàng)建 61
拓展閱讀 焊接機器人任務程序備份與加載 64
任務3.2 編制機器人平板堆焊任務程序 64
3.2.1 焊接機器人的編程內(nèi)容 65
3.2.2 焊接機器人的編程方法 66
3.2.3 焊接機器人的軌跡示教 68
3.2.4 機器人焊接區(qū)間的示教 72
拓展閱讀 焊接機器人離線仿真 82
項目4 ?蓄勢待發(fā),設置焊接機器人的工具坐標系 84
任務4.1 機器人工具坐標系設置 86
4.1.1 焊接機器人系統(tǒng)運動軸 87
4.1.2 焊接機器人系統(tǒng)坐標系 91
4.1.3 焊接機器人的點動方式 96
4.1.4 工具坐標系的設置方法 99
拓展閱讀 焊接機器人工件(用戶)坐標系的設置 108
任務4.2 點動機器人沿板-板T形接頭角焊縫運動 108
4.2.1 T形接頭平角焊焊槍姿態(tài)規(guī)劃 109
4.2.2 機器人焊槍姿態(tài)顯示 110
項目5 ?再接再厲,板-板對接接頭機器人平焊及其優(yōu)化 118
任務5.1 板-板對接接頭機器人平焊任務編程 120
5.1.1 機器人直線焊接軌跡示教 120
5.1.2 機器人焊接條件示教 122
5.1.3 機器人焊接動作次序示教 128
5.1.4 機器人焊接任務程序驗證 131
任務5.2 板-板對接接頭機器人平焊工藝優(yōu)化 138
5.2.1 對接焊縫的成形質(zhì)量 139
5.2.2 焊接機器人編程指令 141
5.2.3 機器人任務程序編輯 144
拓展閱讀 焊接機器人功能軟件包設置 150
項目6 ?行穩(wěn)致遠,騎坐式管-板T形接頭機器人平角焊及其優(yōu)化 153
任務6.1 騎坐式管-板T形接頭機器人平角焊任務編程 155
6.1.1 機器人圓弧焊接軌跡示教 155
6.1.2 機器人連弧焊接軌跡示教 157
6.1.3 機器人圓周焊接軌跡示教 160
6.1.4 騎坐式管-板平角焊焊槍姿態(tài)規(guī)劃 162
任務6.2 騎坐式管-板T形接頭機器人平角焊工藝優(yōu)化 169
6.2.1 T形接頭角焊縫的成形質(zhì)量 170
6.2.2 機器人圓弧運動指令 172
拓展閱讀 焊絲使用量的監(jiān)控 176
項目7 ?大顯身手,板-板T形接頭機器人立角焊及其優(yōu)化 178
任務7.1 板-板T形接頭機器人立角焊任務編程 180
7.1.1 擺動電弧與擺動焊道 180
7.1.2 機器人直線擺動軌跡示教 181
7.1.3 機器人焊槍擺動參數(shù)配置 183
7.1.4 立角焊機器人焊槍姿態(tài)規(guī)劃 187
任務7.2 板-板T形接頭機器人立角焊工藝優(yōu)化 195
7.2.1 機器人擺動運動指令 195
7.2.2 機器人擺動軌跡測試 197
拓展閱讀 焊接機器人的擺動條件設置 201
項目8 ?未來可期,焊接機器人工藝輔助設備的編程與調(diào)試 203
任務8.1 騎坐式管-板T形接頭機器人船形焊及其優(yōu)化 205
8.1.1 機器人系統(tǒng)附加軸的聯(lián)動 206
8.1.2 機器人系統(tǒng)附加軸的點動方式 209
8.1.3 機器人系統(tǒng)附加軸的狀態(tài)調(diào)整 211
8.1.4 騎坐式管-板船形焊焊槍姿態(tài)規(guī)劃 212
拓展閱讀 多機器人協(xié)調(diào)(同)焊接 219
任務8.2 機器人焊槍自動清潔編程及調(diào)試 219
8.2.1 機器人焊槍自動清潔的動作次序 220
8.2.2 焊接機器人I/O信號 224
8.2.3 機器人信號處理指令 226
8.2.4 機器人流程控制指令 229
拓展閱讀 焊接機器人專用I/O信號 243
參考文獻 245