工业机器人操作与运维

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。
近年来，在我国制造业转型升级战略目标的带动下，一大批先进制造企业和先进制造技术纷纷涌现。与此同时，对高素质技术技能人才的需求也变得越发迫切。
2019年发布的《国家职业教育改革实施方案》中提出，要实现职业教育对接科技发展趋势和市场需求，完善职业教育和培训体系，优化学校、专业布局，深化办学体制改革和育人机制改革，鼓励和支持社会各界特别是企业积极支持职业教育，着力培养高素质劳动者和技术技能人才，为促进经济社会发展和提高国家竞争力提供优质人才资源支撑。由此，以培养高素质技术技能人才为目标的职业教育正成为推动我国制造业发展的重要力量。
工业机器人作为现代制造业中常见的智能化装备，广泛应用于搬运、码垛、焊接、涂装及装配等场合，在提高生产效率、降低人力成本、减轻人员劳动强度、避免有毒有害污染等方面具有明显的优势。
本书针对工业机器人应用中的操作与运维过程进行了较为系统的讲解与说明，分为“技能基础”和“实操与考证”两个部分。其中技能基础部分包括工业机器人操作安全、工业机器人认知、工业机器人安装、工业机器人校对与调试、工业机器人操作与编程、工业机器人外围设备、工业机器人系统维护、工业机器人系统故障诊断及处理等共8章内容，每章又根据具体的知识点划分为若干小节。实操与考证部分包括工业机器人操作安全、工业机器人系统安装、工业机器人校准与调试、工业机器人系统操作与编程、工业机器人系统维护、工业机器人系统故障及处理等6个项目，每个项目根据具体的实现目标划分为若干个任务。通过这样的内容安排，力求以清晰简洁的形式为读者尽可能详细地呈现出工业机器人操作与运维所涉及的相关知识与技能。
本书作者均来自河北石油职业技术大学，由董湘敏担任主编，赵玮担任副主编，参与编写的还有张春青、王晓亮、付鑫涛等老师。本书编写过程中的具体分工是：第1章、第2章、第5章(5.1、5.2、5.4、5.5)和项目一由董湘敏编写；第3章、第5章(5.3、5.6)、项目二和项目四(任务一、任务五)由赵玮编写；第6章和项目四(任务二、任务三、任务四)由张春青编写；第4章、第7章、项目三和项目五由王晓亮编写；第8章和项目六由付鑫涛编写；最终由董湘敏负责统稿。
本书在编写过程中，参阅了大量的资料和文献，在此对相关文献作者表示诚挚的感谢!同时，本书在编写过程中得到了陕西智展机电技术服务有限公司的组织协调以及山东栋梁科技设备有限公司的技术支持和帮助，在此一并表示感谢。
本书适用于各类职业院校智能制造大类及相关专业教学与培训，同时可以作为制造业技术技能人员学习的参考用书。
由于编者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请读者批评指正。

编者

本书按照《国家职业教育改革实施方案》有关要求，以《工业机器人操作与运维职业技能等级标准》为依据，围绕工业机器人的人才培养需求与岗位能力需求进行内容设计，包括“技能基础”和“实操与考证”两个部分，前一部分包括工业机器人操作安全、认知、安装、校对与调试、操作与编程、外围设备、系统维护和系统故障诊断及处理；后一部分以埃夫特本体为例，针对这些内容的具体实操，共分为6个项目、17个任务，每个任务主要包括任务要求、工具准备和任务实施三个部分。本书适合作为高等职业本、专科院校相应课程的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校和培训班的教材，以及从事工业机器人操作与运维相关工程技术人员的参考资料。

无

第1部分　技能基础
第1章　工业机器人操作安全 002
1.1　工业机器人安全使用 002
1.1.1　安全使用规程 002
1.1.2　相关安全风险 004
1.1.3　安全防范措施 004
1.2　工业机器人安全标识 005
思考与练习 006

第2章　工业机器人认知 008
2.1　认识工业机器人 008
2.1.1　工业机器人发展史及我国现状 008
2.1.2　工业机器人关节机构 010
2.1.3　工业机器人性能指标 011
2.1.4　工业机器人分类 016
2.1.5　工业机器人坐标系 021
2.2　工业机器人系统构成 022
2.2.1　工业机器人机械结构 023
2.2.2　工业机器人传感器及其应用 029
2.2.3　工业机器人控制与驱动系统 031
2.2.4　工业机器人传动系统 035
2.3　搬运码垛工作站认知 040
2.3.1　搬运码垛工作站构成 040
2.3.2　搬运码垛工作站应用 042
思考与练习 044

第3章　工业机器人安装 046
3.1　安装及测量工具的认识和使用 046
3.2　工作站技术文件识读 048
3.2.1　机械识图基础 048
3.2.2　电气识图基础 049
3.2.3　气动识图基础 049
3.2.4　典型工作站图纸识读 049
3.3　工业机器人工作站安装 054
3.3.1　安装环境要求 054
3.3.2　拆装注意事项 054
3.3.3　工业机器人本体安装 054
3.3.4　工业机器人与控制柜连接 055
思考与练习 056

第4章　工业机器人校对与调试 057
4.1　工业机器人零点校对 057
4.1.1　对齐同步标记与重置零位 057
4.1.2　重置伺服电机编码器 058
4.2　工业机器人调试 060
4.2.1　功能部件运行调试 060
4.2.2　工业机器人运行参数及运行状态监测 062
4.3　工业机器人坐标系标定与验证 065
4.3.1　工具坐标系标定与验证 065
4.3.2　用户坐标系标定与验证 066
思考与练习 068

第5章　工业机器人操作与编程 069
5.1　工业机器人编程语言 069
5.2　埃夫特工业机器人基本操作 071
5.2.1　示教器操作环境配置 071
5.2.2　工业机器人运行模式及运行速度设置 073
5.2.3　工业机器人坐标系设定 073
5.2.4　工业机器人紧急停止与复位 073
5.2.5　查看工业机器人常用信息           074
5.2.6　程序调试与运行 076
5.3　ABB 工业机器人基本操作 077
5.3.1　示教器操作环境配置 077
5.3.2　工业机器人运行模式及运行速度设置 079
5.3.3　工业机器人坐标系设定 081
5.3.4　工业机器人紧急停止与复位 088
5.3.5　查看工业机器人常用信息 089
5.4　工业机器人数据备份及恢复 090
5.4.1　工业机器人数据备份 090
5.4.2　工业机器人数据恢复 092
5.5　埃夫特工业机器人简单动作编程 094
5.5.1　埃夫特工业机器人常用编程指令 094
5.5.2　埃夫特工业机器人运动指令参数设置 095
5.6　ABB 工业机器人简单动作编程 102
5.6.1　ABB 工业机器人常用编程指令 104
5.6.2　程序的调试与运行 115
思考与练习 117

第6章　工业机器人外围设备 118
6.1　工业机器人与外围设备通信技术 118
6.1.1　工业机器人控制系统中的通信 118
6.1.2　通信协议 118
6.2　机器人中智能传感器的应用 122
6.3　PLC 应用技术 124
6.3.1　PLC 的概述 124
6.3.2　PLC 的工作原理 125
6.3.3　信捷PLC 软元件 126
6.3.4　PLC 的程序编制 129
6.4　触摸屏应用技术 130
6.4.1　触摸屏主要结构 130
6.4.2　触摸屏应用设计原则 130
思考与练习 132

第7章　工业机器人系统维护 133
7.1　工业机器人系统常规检查维护 133
7.2　工业机器人本体定期维护 135
7.3　工业机器人控制柜定期维护 137
7.4　控制柜控制原理图识读与电路检查 138
7.4.1　控制原理框图 138
7.4.2　安全板 138
7.4.3　控制电路维护的基本方法 141
7.5　工业机器人维护管理制度 141
思考与练习 142

第8章　工业机器人系统故障诊断及处理 143
8.1　工业机器人常见故障分类 143
8.2　工业机器人故障排除思路及应遵循的原则 144
8.3　故障诊断与排除的基本方法 145
8.4　工业机器人本体故障诊断及处理 145
8.5　工业机器人控制柜故障诊断及处理 146
8.6　位置传感器故障诊断及处理 147
思考与练习 148

第2部分　实操与考证（埃夫特本体）
第9章　项目一：工业机器人操作安全 150
9.1　任务一：执行通用安全操作规范 150  
9.1.1　机器人系统安全风险 150
9.1.2　穿戴安全护具 151
9.2　任务二：了解通用安全操作要求 152
9.2.1　调整、操作、维护保养等作业的安全注意事项 152
9.2.2　机器人本体的安全对策 152
思考与练习 154

第10章　项目二：工业机器人系统安装 155
10.1　任务一：机械拆装与测量 155
10.1.1　工业机器人拆包前的准备 155
10.1.2　工业机器人拆包流程 156
10.1.3　清点装箱物品 156
10.1.4　根据生产工艺和要求正确选用测量工具 156
10.2　任务二：识读技术文件 156
10.2.1　机械布局图识读 156
10.2.2　电气布局图识读 158
10.2.3　电气原理图识读 158
10.2.4　气动原理图识读 159
10.3　任务三：安装工业机器人 160
10.3.1　工业机器人本体安装 160
10.3.2　末端执行器的安装 161
10.4　任务四：安装工业机器人系统 163
10.4.1　安装工业机器人控制柜 163
10.4.2　安装工业机器人示教器 164
10.4.3　安装工业机器人控制系统硬件 165
思考与练习 166

第11章　项目三：工业机器人校准与调试 167
11.1　任务一：工业机器人零点校对 167
11.2　任务二：工业机器人调试 170
11.3　任务三：工业机器人坐标系标定与验证 171
11.3.1　工具坐标系标定与验证 171
11.3.2　用户坐标系标定与验证 173
思考与练习 175

第12章　项目四：工业机器人系统操作与编程 176
12.1　任务一：工业机器人编程 176
12.1.1　工业机器人简单任务编程 178
12.1.2　工业机器人复杂任务编程 184
12.1.3　工业机器人通信程序编写 187
12.2　任务二：PLC 程序的编写 189
12.2.1　信捷PLC 编程软件的使用 190  
12.2.2　实验台启动、停止、复位按钮灯启停控制 199
12.2.3　实验台启动、停止、复位按钮灯闪烁控制 199
12.3　任务三：PLC 与六轴机器人的通信 200
12.3.1　通信指令参数设置 200
12.3.2　PLC 与六轴机器人通信程序的编写 203
12.3.3　PLC 与机器人通信变量对应关系及通信验证 207
12.4　任务四：触摸屏的使用 207
12.4.1　触摸屏的硬件连接 208
12.4.2　TouchWin 软件的使用 213
12.5　任务五：综合实训 223
12.5.1　按钮控制工业机器人连续搬运工件 223
12.5.2　触摸屏控制工业机器人连续搬运工件 226
思考与练习 228

第13章　项目五：工业机器人系统维护 229
13.1　任务一：工业机器人控制柜维护 229
13.2　任务二：工业机器人本体维护 231
思考与练习 233

第14章　项目六：工业机器人系统故障及处理 235
14.1　任务一：工业机器人本体故障诊断及处理 235
14.1.1　机器人振动噪声故障诊断与处理 235
14.1.2　电机过热故障诊断与处理 236
14.1.3　齿轮箱漏油故障诊断及处理 236
14.2　任务二：工业机器人控制柜故障诊断及处理 236
思考与练习 238

附录 239
1＋X 等级考试初级理论样题 239
一、单项选择题 239
二、多项选择题 246
三、判断题 247
1＋X 等级考试初级实操样题 248
任务一：安装工业机器人系统 248
任务二：示教器系统语言与参数设置 248
任务三：工业机器人的物料搬运 248

参考文献 249

本书按照《国家职业教育改革实施方案》有关要求，以《工业机器人操作与运维职业技能等级标准》为依据，围绕工业机器人的人才培养需求与岗位能力需求进行内容设计，包括“技能基础”和“实操与考证”两个部分，前一部分包括工业机器人操作安全、认知、安装、校对与调试、操作与编程、外围设备、系统维护和系统故障诊断及处理；后一部分以埃夫特本体为例，针对这些内容的具体实操，共分为6个项目、17个任务，每个任务主要包括任务要求、工具准备和任务实施三个部分。本书适合作为高等职业本、专科院校相应课程的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校和培训班的教材，以及从事工业机器人操作与运维相关工程技术人员的参考资料。

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