工业机器人操作与运维实训（中级）

前 言

2019年，国务院正式发布了《国家职业教育改革实施方案》，该方案要求把职业教育摆在更加突出的位置，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。
实施职业技能等级证书制度培养复合型技能人才，是应对新一轮科技革命和产业变革的挑战、促进人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合的重大举措；是促进职业院校加强专业建设、深化课程改革、增强实训内容、提高师资水平、全面提升教育教学质量的重要着力点；是促进教育链、人才链与产业链、创新链有机衔接的重要途径；对深化产教融合、校企合作，健全多元化办学体制，完善职业教育和培训体系有重要意义。
新一轮科技革命和产业变革的到来，推动了产业结构调整与经济转型升级发展新业态的出现。在战略性新兴产业爆发式发展的同时，新一轮科技革命和产业变革对新时代产业人才的培养提出了新的要求与挑战。工业和信息化部教育与考试中心在2018年发布的《工业机器人应用人才现状与需求调研报告》中提出，目前我国工业机器人应用产业开始加速发展，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域，弧焊机器人、点焊机器人、分捡机器人、装配机器人、喷涂机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。工业机器人标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，正向着成套技术和装备的方向发展。随着工业机器人应用领域的不断拓宽，出现了人才短缺与发展不均衡的问题，目前工业机器人本体制造企业、系统集成企业、应用企业对工业机器人操作与运维人才的需求量较大。
工业和信息化部教育与考试中心多年来致力于工业和信息通信业的人才培养和选拔工作，在实施工业和信息化人才培养工程的基础上，依据*有关落实《国家职业教育改革实施方案》的相关要求，以客观反映现阶段行业的水平和对从业人员的要求为目标，在遵循有关技术规程的基础上，以专业活动为导向，以专业技能为核心，组织了以企业工程师、高职和本科院校的学术带头人为主的专家团队，开发了《工业机器人操作与运维实训（中级）》教材。本教材的编写工作在北京奔驰汽车有限公司、双元职教（北京）科技有限公司、山东栋梁科技设备有限公司的大力支持下，以《工业机器人操作与运维职业技能等级标准》的职业素养、职业专业技能等内容为依据，以工作项目为模块，依照工作任务进行组编。
工业机器人操作与运维初级、中级、高级人员主要是围绕现阶段智能制造工业机器人行业应用技术发展水平，以工业机器人本体制造企业、系统集成企业、应用企业3种不同类型企业对从业人员的要求为目标，培养具有良好的安全生产意识、节能环保意识，遵循工业安全操作规程和职业道德规范，精通工业机器人基本结构，能够依据工业机器人应用方案、机械装配图、电气原理图和工艺指导文件指导并完成工业机器人系统的安装、调试及标定，能够对工业机器人进行复杂程序（抛光打磨、焊接）的操作及调整，能够发现工业机器人的常规及异常故障并进行处理，能够进行预防性维护的技能型人才。
教材的主要内容包括工业机器人安全操作，工业机器人机械拆装，工业机器人安装，工业机器人外围系统安装，工业机器人系统设置，工业机器人运动模式测试，工业机器人零点标定与调试，工业机器人坐标系标定，工业机器人程序备份与恢复，搬运码垛工作站操作与编程，装配工作站操作与编程，工业机器人常规检查，工业机器人本体及控制柜定期检查与维护，工业机器人本体及控制柜故障诊断与处理14个实训项目。
本教材突出案例教学，在全面、系统地介绍各项目内容的基础上，以实际工业生产中的现场典型工作任务为案例，将理论知识和案例结合起来。教材内容全面，由浅入深，详细介绍了工业机器人在应用中涉及的核心技术和技巧，并重点讲解了读者在学习过程中难以理解和掌握的知识点，降低了读者的学习难度。本教材主要用于1 X证书制度试点教学、中高职院校工业机器人专业教学、全国工业和信息化信息技术人才培训、工业机器人应用企业内训等。

编 者 
2019年10月

为贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》，积极推动1 X证书制度的实施，北京新奥时代科技有限责任公司组织编写了《工业机器人操作与运维实训（中级）》教材。本教材的编写以《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需求与岗位能力进行内容设计。内容包括工业机器人安全操作，工业机器人机械拆装，工业机器人安装，工业机器人外围系统安装，工业机器人系统设置，工业机器人运动模式测试，工业机器人零点标定与调试，工业机器人坐标系标定，工业机器人程序备份与恢复，搬运码垛工作站操作与编程，装配工作站操作与编程，工业机器人常规检查，工业机器人本体及控制柜定期检查与维护，工业机器人本体及控制柜故障诊断与处理14个实训项目。实训内容重点运用了“工业机器人安全操作规范”“工业机器人技术基础”“工业机器人现场编程”“工业机器人维修维护”等核心知识。本教材以任务驱动的方式安排内容，选取工业机器人搬运码垛、装配典型应用作为教学案例。

北京新奥时代科技有限责任公司于2006年04月12日在石景山分局登记成立。公司经营范围包括技术开发、技术推广、技术转让、技术咨询、技术服务等。

目 录 

项目1 工业机器人安全操作 1 
任务1.1 安全准备工作 2 
1.1.1 了解工业机器人系统中存在的安全风险 2 
1.1.2 工业机器人操作与运维前的安全准备工作 4 
任务1.2 通用安全操作要求 5 
1.2.1 识读工业机器人安全标识 6 
1.2.2 工业机器人安全操作要求 6 
1.2.3 工业机器人本体的安全对策 6 
项目2 工业机器人机械拆装 9 
任务2.1 工业机器人系统外部拆包 10 
2.1.1 工业机器人拆包前的准备 10 
2.1.2 工业机器人拆包流程 11 
2.1.3 清点装箱物品 11 
任务2.2 常用工具的认识 11 
2.2.1 机械拆装工具 12 
2.2.2 常用机械测量工具 14 
2.2.3 常用电气测量工具 15 
项目3 工业机器人安装 17 
任务3.1 识读工业机器人工作站机械布局图 18 
3.1.1 了解工业机器人工作站的组成 18 
3.1.2 了解各工艺单元的功能 19 
任务3.2 工业机器人本体的安装 19 
3.2.1 了解机械装配图 20 
3.2.2 了解工业机器人吊装注意事项 20 
3.2.3 安装地基固定装置 21 
3.2.4 工业机器人本体的安装规范 21 
任务3.3 工业机器人控制柜的安装 22 
3.3.1 工业机器人控制柜认知 23 
3.3.2 安装环境 23 
3.3.3 工业机器人控制柜的固定方式及要求 24 
3.3.4 了解工业机器人本体与控制柜的连接形式 24 
3.3.5 搬运、安装工业机器人控制柜 24 
任务3.4 工业机器人示教器的安装 25 
3.4.1 工业机器人示教器的介绍 26 
3.4.2 工业机器人控制柜与示教器的连接 26 
任务3.5 工业机器人末端执行器的安装 27 
3.5.1 识读安装工艺卡 28 
3.5.2 了解末端执行器的安装注意事项及方法 28 
3.5.3 工业机器人末端执行器的安装实操 29 
项目4 工业机器人外围系统安装 30 
任务4.1 识读工作站电气布局图 31 
4.1.1 了解电气布局图的设计原则 31 
4.1.2 了解工作站电气系统的构成 32 
4.1.3 电气布局图识读实操 33 
任务4.2 电气系统的连接与检测 33 
4.2.1 识读电气原理图 34 
4.2.2 识读气动原理图 34 
4.2.3 了解电缆的安装要求 34 
4.2.4 电气系统的连接与检测实操 34 
任务4.3 搬运码垛单元的安装 35 
4.3.1 搬运码垛单元的安装注意事项 36 
4.3.2 机械部件的安装 36 
4.3.3 电气元件的安装 36 
4.3.4 气动元件的安装及气动回路的搭建 37 
4.3.5 搬运码垛单元的安装实操 37 
项目5 工业机器人系统设置 38 
任务5.1 示教器操作环境配置 39 
5.1.1 了解示教器的构成 39 
5.1.2 示教器配置注意事项 40 
5.1.3 示教器操作环境配置实操 40 
任务5.2 工业机器人的运行模式及运行速度设置 40 
5.2.1 了解工业机器人运行模式的应用 41 
5.2.2 了解不同运行模式下的运行速度设定 41 
5.2.3 了解工业机器人手动运行模式和自动运行模式的安全注意事项 42 
5.2.4 搬运码垛工作站自动运行实操 42 
任务5.3 查看工业机器人的常用信息 43 
5.3.1 了解工业机器人示教器监控界面的作用 43 
5.3.2 工业机器人常用信息查看实操 44 
项目6 工业机器人运动模式测试 45 
任务6.1 工业机器人的单轴运动测试 46 
6.1.1 了解工业机器人限位及工作空间 46 
6.1.2 了解工业机器人各轴的运动方向 47 
6.1.3 工业机器人单轴运动测试实操 48 
任务6.2 工业机器人的线性运动与重定位运动测试 48 
6.2.1 了解线性运动和重定位运动 49 
6.2.2 了解线性运动和重定位运动的不同 49 
6.2.3 工业机器人线性运动与重定位运动测试实操 49 
任务6.3 工业机器人紧急停止及复位 50 
6.3.1 工业机器人安全保护机制 50 
6.3.2 紧急停止恢复方法 51 
6.3.3 工业机器人紧急停止及复位实操 51 
项目7 工业机器人零点标定与调试 52 
任务7.1 零点标定 53 
7.1.1 了解工业机器人伺服电动机编码器的作用 53 
7.1.2 了解工业机器人零点标定的情况 54 
7.1.3 工业机器人零点标定实操 54 
任务7.2 工业机器人调试 54 
7.2.1 了解工业机器人各轴的零点位置 55 
7.2.2 了解工业机器人在运行前进行零点标定的意义 56 
7.2.3 工业机器人调试实操 56 
项目8 工业机器人坐标系标定 57 
任务8.1 工具坐标系标定 58 
8.1.1 了解工业机器人坐标系的分类 58 
8.1.2 了解工具坐标系的应用 59 
8.1.3 工具坐标系标定实操 60 
任务8.2 工件坐标系标定 60 
8.2.1 工件坐标系的应用 61 
8.2.2 确定工件坐标系坐标轴的方向 61 
8.2.3 工件坐标系标定实操 62 
项目9 工业机器人程序备份与恢复 63 
任务9.1 工业机器人程序及数据的导入 64 
9.1.1 了解工业机器人程序及数据的分类 64 
9.1.2 了解工业机器人程序及数据导入的作用 65 
9.1.3 工业机器人程序及数据的导入实操 65 
任务9.2 工业机器人程序加密 65 
9.2.1 了解工业机器人操作权限等级划分 66 
9.2.2 工业机器人程序加密实操 66 
任务9.3 工业机器人程序及数据的备份 67 
9.3.1 了解备份的文件类型 68 
9.3.2 了解工业机器人程序及数据备份的意义 68 
9.3.3 确定工业机器人程序及数据备份的方法 68 
9.3.4 工业机器人程序及数据备份实操 68 
项目10 搬运码垛工作站操作与编程 70 
任务10.1 搬运码垛工作站系统安装 71 
10.1.1 识读机械装配图 72 
10.1.2 识读电气原理图 72 
10.1.3 搬运码垛工作站电气接线注意事项 72 
10.1.4 搬运码垛工作站安装实操 73 
任务10.2 搬运码垛工作站电气系统调试 74 
10.2.1 PLC编程 74 
10.2.2 搬运码垛工作站电气系统调试实操 75 
任务10.3 搬运码垛工作站编程与运行 76 
10.3.1 工业机器人编程语言系统结构 77 
10.3.2 搬运码垛工作站的基本构成 77 
10.3.3 工业机器人动作指令 78 
10.3.4 工业机器人I/O指令 78 
10.3.5 待命指令 78 
10.3.6 搬运码垛工作站调试运行实操 78 
任务10.4 多工位码垛工作站编程与运行 79 
10.4.1 寄存器指令 80 
10.4.2 条件比较指令 80 
10.4.3 条件选择指令 80 
10.4.4 多工位码垛工作站调试运行实操 81 
项目11 装配工作站操作与编程 82 
任务11.1 装配工作站系统安装 83 
11.1.1 装配工作站的构成 84 
11.1.2 装配工作站系统安装实操 84 
任务11.2 装配工作站电气系统调试 85 
11.2.1 远程I/O模块 86 
11.2.2 触摸屏控件 86 
11.2.3 装配工作站电气系统调试实操 87 
任务11.3 装配工作站编程与运行 88 
11.3.1 手腕关节动作指令 89 
11.3.2 加减速倍率指令 89 
11.3.3 增量指令 90 
11.3.4 装配工作站调试运行实操 90 
项目12 工业机器人常规检查 92 
任务12.1 工业机器人本体常规检查 93 
12.1.1 日常安全检查 93 
12.1.2 工业机器人本体状态检查 94 
12.1.3 工业机器人本体常规检查实操 94 
任务12.2 工业机器人控制柜常规检查 94 
12.2.1 了解控制柜常规检查项目 95 
12.2.2 控制柜常规检查实操 95 
任务12.3 工业机器人附件常规检查 96 
12.3.1 了解工业机器人附件常规检查项目 97 
12.3.2 工业机器人附件常规检查实操 97 
任务12.4 工业机器人运行参数及运行状态检测 98 
12.4.1 工业机器人常见运行参数 98 
12.4.2 工业机器人运行参数及运行状态检测实操 99 
项目13 工业机器人本体及控制柜定期检查与维护 100 
任务13.1 工业机器人本体润滑油（脂）的更换 101 
13.1.1 更换工业机器人本体润滑油（脂）的注意事项 101 
13.1.2 工业机器人本体润滑油（脂）的更换实操 102 
任务13.2 工业机器人本体电动机与减速机的更换 102 
13.2.1 更换电动机与减速机的注意事项 103 
13.2.2 工业机器人本体电动机与减速机的更换步骤 105 
任务13.3 工业机器人控制柜的定期检查与维护 106 
13.3.1 了解控制柜定期检查与维护注意事项 107 
13.3.2 了解控制柜定期检查与维护内容 107 
13.3.3 工业机器人控制柜定期检查与维护实操 108 
任务13.4 工业机器人控制柜控制原理图识读与电路检查 108 
13.4.1 了解控制柜维护注意事项 109 
13.4.2 识读工业机器人控制柜的控制原理图框架 109 
13.4.3 工业机器人控制柜电路维护实操 110 
项目14 工业机器人本体及控制柜故障诊断与处理 111 
任务14.1 振动噪声故障诊断与处理 112 
14.1.1 了解常见振动噪声的产生原因 113 
14.1.2 常见振动噪声的故障说明 113 
14.1.3 振动噪声故障诊断与处理实操 114 
任务14.2 电动机过热故障诊断与处理 114 
14.2.1 电动机过热的常见原因 115 
14.2.2 电动机过热故障诊断与处理实操 115 
任务14.3 工业机器人齿轮箱漏油故障诊断与处理 116 
14.3.1 工业机器人齿轮箱漏油的原因 117 
14.3.2 工业机器人齿轮箱漏油故障诊断与处理实操 117 
任务14.4 关节故障诊断与处理 117 
14.4.1 了解造成关节落下的原因 118 
14.4.2 关节故障诊断与处理实操 118 
任务14.5 控制柜软故障检测 119 
14.5.1 控制柜常见软故障及处理方法 120 
14.5.2 控制柜软故障检测实操 120 
任务14.6 控制柜各单元故障诊断与处理 120 
14.6.1 了解控制柜各单元的常见故障 121 
14.6.2 控制柜各单元故障诊断与处理实操 121 
任务14.7 外围设备故障诊断与处理 122 
14.7.1 外围设备的常见维护方法 123 
14.7.2 外围设备故障诊断与处理实操 123 
任务14.8 位置传感器故障诊断与处理 124 
14.8.1 位置传感器的基本作用 125 
14.8.2 位置传感器产生故障的原因 125 
14.8.3 位置传