《先进制造技术》教案 第16课 制造自动化技术（三）.docxVIP

PAGE8

PAGE8

PAGE7

PAGE7

课题

第十六课制造自动化技术（三）

课时

2课时（90min）

教学目标

知识技能目标：

（2）熟悉工业机器人的组成、分类及其性能特征

（2）掌握工业机器人控制技术和编程技术

（3）了解工业机器人的发展历程及发展趋势

素质目标：

培养作为一名机械专业技术人员必须具备的刻苦专研和锲而不舍的学习精神，严谨的科学态度和积极向上的价值观，为未来的专业深造和工作奠定坚实的基础

教学重难点

教学重点：工业机器人的组成分类及其性能特征，工业机器人控制技术和编程技术

教学难点：工业机器人编程技术

教学方法

案例分析法、问答法、讨论法、讲授法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

问题导入

【教师】提出以下问题：

你见过工业机器人吗？你知道工业机器人的构成吗？

【学生】聆听、思考、举手回答

传授新知

【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解工业机器人的组成、分类及性能特征，工业机器人控制技术和编程技术，以及工业机器人的发展历程及发展趋势等知识

5.3工业机器人

工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机，是集机械技术、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学技术为一体的现代制造业的基础设备。它能通过搬运材料、零件或操持工具来完成各种作业。目前，国内外对机器人的研究十分活跃，其应用领域日益广泛。机器人的研究和应用水平是衡量一个国家制造业及工业自动化水平的标志之一。

5.3.1工业机器人概述

1．工业机器人的组成

【教师】利用多媒体展示“工业机器人的结构组成”图片，并进行讲解

工业机器人一般由执行机构、驱动系统、控制系统及位置检测机构组成。

（1）执行机构

执行机构又称操作机，是一组具有与人手脚功能相似的机械机构，它通常包括手部、腕部、臂部、机身、机座及行走机构等部分。

手部：又称抓取机构或夹持器，用于直接抓取工件或工具。在手部安装如焊枪、电钻、电动螺钉拧紧器等专用工具，就构成了专用的特殊手部。根据机构形式的不同，机器人手部可分为机械夹持式、真空吸附式、磁性吸附式等。

腕部：是连接手部和臂部的部件，用来支撑手部并调整其姿态和方位。

臂部：是支撑和调整手部和腕部的部件，它由连接杆和关节组成，用来承受工件或工具负荷，改变工件或工具的空间位置，并将它们送到预定的位置。

机身：又称立柱，是支撑臂部的部件，用来扩大臂部的活动和作业范围。

机座及行走机构：是支撑整个机器人的基础部件，用来确定和改变机器人的位置。

（2）控制系统

控制系统是机器人的大脑，它控制和支配机器人按照预定的程序动作，并记忆操作者示教的动作顺序、运动轨迹、运动速度等指令信息，可再现操作者存储的示教信息。

（3）驱动系统

驱动系统是机器人执行作业的动力源，按照控制系统发出的控制指令驱动执行机构完成规定的作业。按驱动形式的不同，驱动系统可分为机械式、液压式、气动式、电动式等。

（4）位置检测机构

位置检测机构是通过设置力、位移、触觉、视觉等不同的传感器，检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制系统，确保执行机构以一定的精度和速度达到设定的位置。

2．工业机器人的分类

【教师】提出问题：

你知道工业机器人的分类方法有哪些吗？

【学生】聆听、思考、举手回答

【教师】总结学生的回答，并讲解新

工业机器人的分类方法有很多，在此仅对按照其系统功能、驱动方式、结构形式和控制方式分类进行介绍。

（1）按照系统功能分类

专用机器人：是在固定地点以固定程序工作的机器人。它具有结构简单、工作对象单一、无独立控制系统、造价低廉的特点，如设在加工中心机床上的自动换刀机械手。

通用机器人：是具有独立控制系统，通过改变控制程序能完成多种作业的机器人。它具有结构复杂、工作范围大、定位精度高、通用性强的特点，适用于不断变换生产品种的柔性制造系统。

示教再现式机器人：是具有记忆功能，在操作者的示教操作后，能按照示教的顺序、位置与其他信息反复再现示教作业的机器人。

智能机器人：是采用计算机控制，具有视觉、听觉、触觉等多种感觉功能和识别功能的机器人。它通过比较识别，自主地做出决策和规划，自动进行信息反馈，完成预定的动作。

（2）按照驱动方式分类

气压驱动机器人：是用压缩空气作为动力源驱动执行机构运动的机器人。它具有结构简单、运动迅速、价格低廉等优点，但由于空气可压缩使工作速度稳定性差，因而抓取力小，主要适用于高速轻载、高温、粉尘大的场合。

液压驱动机器人：是用液压元件驱动的机器人。它具有负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏、防爆性好等优点，但对密封性要求高，对温度敏感，适用于重载、低速驱动场合。

电气驱动机器人：是用交流或直流伺服电