工业机器人操作与运维教程

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。本教材包括工业机器人操作安全、工业机器人基础与典型应用、工业机器人安装、工业机器人操作、工业机器人编程、工业机器人外围设备、工业机器人系统维护与维修7个章节，涵盖“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”等核心课程。本教材以模块化的结构组织章节，以任务驱动的方式安排内容，以工业机器人搬运码垛、抛光打磨、焊接等典型应用为教学案例。

谭志彬，北京大学无线电专业毕业，长期从事信息化和自动化系统的设计开发、系统集成和相关人才培养工作，曾任金税工程项目经理。现为工业和信息化部教育考试中心高级工程师。

目 录

第1章 工业机器人操作安全 1
1.1 安全操作规程与防范措施 1
1.1.1 安全操作规程 1
1.1.2 安全防范措施 2
1.2 安全标识 3
第2章 工业机器人基础与典型应用 6
2.1 认识工业机器人 8
2.1.1 工业机器人关节机构 8
2.1.2 工业机器人性能指标 9
2.1.3 工业机器人分类 16
2.1.4 工业机器人的位姿与坐标系 22
2.2 工业机器人系统构成 25
2.2.1 工业机器人结构 25
2.2.2 工业机器人驱动系统 32
2.2.3 工业机器人末端执行器 40
2.2.4 工业机器人控制系统 44
2.3 搬运码垛工作站认知 51
2.3.1 搬运码垛工作站基本构成 51
2.3.2 搬运码垛工作站应用场景 55
2.4 抛光打磨工作站认知 56
2.4.1 抛光打磨工艺 57
2.4.2 抛光打磨工作站构成 57
2.4.3 抛光打磨工作站应用场景 58
2.5 焊接工作站认知 59
2.5.1 常见焊接工艺 59
2.5.2 常见焊接参数 65
2.5.3 焊接工作站构成 71
2.5.4 焊接工作站应用场景 78
第3章 工业机器人安装 80
3.1 工具的使用 82
3.1.1 安装工具的认识和使用 82
3.1.2 测量工具的认识和使用 85
3.2 工作站技术文件识读 91
3.2.1 机械识图基础 91
3.2.2 电气识图基础 104
3.2.3 液压气动识图基础 110
3.2.4 工作站图纸识读方法 115
3.2.5 典型工作站图纸识读 118
3.2.6 工作站工艺文件识读 123
3.3 工业机器人工作站现场安装 126
3.3.1 安装环境要求 126
3.3.2 拆装注意事项 126
3.3.3 工业机器人安装 129
3.3.4 工业机器人末端执行器安装 132
3.3.5 工业机器人工作站电气
连接 134
3.3.6 典型机器人工作站安装 141
第4章 工业机器人操作 148
4.1 FANUC工业机器人操作 151
4.1.1 FANUC示教器应用 151
4.1.2 FANUC工业机器人手动
操作 157
4.1.3 FANUC工业机器人校准 164
4.2 ABB工业机器人操作 169
4.2.1 ABB示教器应用 169
4.2.2 ABB工业机器人手动操作 183
4.2.3 ABB工业机器人校准 189
4.3 KUKA工业机器人操作 194
4.3.1 KUKA示教器应用 194
4.3.2 KUKA工业机器人手动操作 198
4.3.3 KUKA工业机器人校准 205
4.4 埃夫特工业机器人操作 212
4.4.1 埃夫特示教器应用 212
4.4.2 埃夫特工业机器人手动操作 224
4.4.3 埃夫特工业机器人校准 226
第5章 工业机器人编程 229
5.1　工业机器人编程语言 230
5.1.1　工业机器人编程语言类型 231
5.1.2　工业机器人语言系统结构 233
5.1.3　工业机器人编程语言基本
功能 234
5.1.4　工业机器人编程基本要求 235
5.2　工业机器人编程方式及编程技
术发展趋势 236
5.2.1　在线示教编程 236
5.2.2　自主编程 237
5.2.3　编程技术发展趋势 238
第6章 工业机器人外围设备 240
6.1　外围设备通信技术 241
6.1.1　控制系统中的通信 242
6.1.2　RS-232通信与RS-485通信 242
6.1.3　PROFIBUS 245
6.1.4　工业以太网 247
6.1.5　其他新型通信技术 257
6.2　智能传感器技术应用 261
6.2.1　智能传感器概述 261
6.2.2　机器视觉系统应用 264
6.2.3　力觉系统应用 268
6.2.4　位置传感器应用 270
6.3　PLC技术应用 276
6.3.1　PLC概述 276
6.3.2　PLC应用 279
6.4　触摸屏技术应用 280
6.4.1　触摸屏主要结构 281
6.4.2　触摸屏画面设计原则 282
第7章 工业机器人系统维护与维修 285
7.1　工业机器人系统维护保养 286
7.1.1　日常检修及维护事项 286
7.1.2　工业机器人系统的维护保养
制度 290
7.2　工业机器人系统故障检修 292
7.2.1　工业机器人常见故障及分类 292
7.2.2　工业机器人故障排除的思路 294
7.2.3　故障排除应遵循的原则 295
7.2.4　故障诊断与排除的基本方法 296

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教育改革创新和经济社会发展中更加突出的位置，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术技能人才，是应对新一轮科技革命和产业变革带来的挑战、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也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，依据教育部有关落实《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教程》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。
本教材的主要内容包括工业机器人操作安全、工业机器人基础与典型应用、工业机器人安装、工业机器人操作、工业机器人编程、工业机器人外围设备、工业机器人系统维护与维修7个章节。
本教材突出案例教学，在全面、系统介绍各章内容的基础上，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9月