工業(yè)機(jī)器人教材.ppt

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1、工業(yè)機(jī)器人,,到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟、應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)機(jī)器人，全世界目前已經(jīng)銷(xiāo)售110萬(wàn)臺(tái)，這是1999年的統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)進(jìn)行使用的是75萬(wàn)臺(tái)。 日本在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展是首位的，成為機(jī)器人的王國(guó)； 美國(guó)發(fā)展得也很迅速，目前在新安裝的臺(tái)數(shù)方面已經(jīng)超過(guò)了日本； 中國(guó)剛開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段，已經(jīng)研制出多種工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)，已有小批量在生產(chǎn)中使用。,,在制造工業(yè)部門(mén)較為廣泛的典型應(yīng)用： 焊接機(jī)器人 搬運(yùn)碼垛機(jī)器人 噴涂機(jī)器人 裝配機(jī)器人,,一、工業(yè)機(jī)器人的概念,1機(jī)械手 機(jī)械手是一種模仿人手和人臂的某些動(dòng)作功能，以固 定的動(dòng)作順序和行程來(lái)抓取和搬運(yùn)物件或操持工具的自動(dòng) 操作裝置。 機(jī)械手常

2、用于自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳送工件，加工中心上更換刀具等。 2工業(yè)機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(dòng)檢測(cè)、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)物件或操持工具完成多種作業(yè)。 工業(yè)機(jī)器人常用于機(jī)械制造中運(yùn)送和裝卸工件，完成 裝配、焊接、澆注、噴涂等工作。,,二、工業(yè)機(jī)器人組成及運(yùn)動(dòng)功能 1機(jī)器人的組成, 執(zhí)行機(jī)構(gòu):機(jī)身、手臂、手腕、行走機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器; 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)系統(tǒng); 控制系統(tǒng):計(jì)算機(jī)、傳感器、檢測(cè)元件、信號(hào)處理電路、操縱臺(tái)等;,,2. 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式, 直角坐標(biāo)式 圓柱坐標(biāo)式 球坐標(biāo)式 多關(guān)節(jié)式,,3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)功能, 點(diǎn)位控制型：用于搬運(yùn)和裝卸物

3、件，點(diǎn)焊及具有固定位置零件的裝配工作。 連續(xù)軌跡控制型：主要用于電弧焊和噴涂等.,4機(jī)器人程序輸入方式,,三、工業(yè)機(jī)器人智能傳感器 1接近覺(jué)傳感器,接近覺(jué)傳感器能使機(jī)器人手爪感知與物體的接近程度，當(dāng)近到一定距離時(shí)能使高速搜索物體的手爪向控制系統(tǒng)發(fā)出減速信號(hào)，以減少手爪和物體的沖擊。 接近覺(jué)傳感器有光學(xué)、超聲波和電磁等幾種，一般裝在手爪上。,,2觸覺(jué)傳感器,觸覺(jué)傳感器能使手爪感知與物體已經(jīng)接觸，產(chǎn)生接觸信號(hào)，使手爪不再繼續(xù)收攏，以免損壞物體。 觸覺(jué)傳感器有微動(dòng)開(kāi)關(guān)、壓電材料和壓電元件等幾種。,,滑覺(jué)傳感器能使手爪與物體產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生滑動(dòng)信號(hào)，由控制系統(tǒng)進(jìn)行夾緊力自適應(yīng)調(diào)整。 滑

4、覺(jué)傳感器可用圖示的結(jié)構(gòu)，也可用壓力傳感器代用。,3滑覺(jué)傳感器,,4視覺(jué)傳感器,目前主要利用電視攝像機(jī)及處理影像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)作機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)。 在無(wú)光之處不能使用一般電視攝像機(jī)，可用觸壓式傳感器來(lái)識(shí)別物體的形狀和大小。,,聽(tīng)覺(jué)傳感器的語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)用來(lái)接收和分 析輸入的語(yǔ)音，與儲(chǔ)存的各種語(yǔ)言文字進(jìn)行比 較，當(dāng)輸入的字句與內(nèi)存的字句符合時(shí)，機(jī)器 人即進(jìn)行與該字句相應(yīng)的某種動(dòng)作。,5聽(tīng)覺(jué)傳感器,,焊接機(jī)器人,一、焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成 焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由以下幾個(gè)部分組成：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)、焊接傳感器、中央控制計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。,,機(jī)器人操作機(jī)是焊接機(jī)器人

5、系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 變位機(jī)作為機(jī)器人焊接生產(chǎn)線及焊接柔性加工單元的重要組成部分，其作用是將被焊工件旋轉(zhuǎn)(平移)到最佳的焊接位置。 機(jī)器人控制器是整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞?？刂破髫?fù)責(zé)處理焊接機(jī)器人工作過(guò)程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。 焊接系統(tǒng)是焊接機(jī)器人得以完成作業(yè)的必需裝備，主要由焊鉗或焊槍、焊接控制器以及水、電、氣等輔助部分組成。 傳感器的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)工件坡口的定位、跟蹤以及焊縫熔透信息的獲取。 安全設(shè)備是焊接機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障 。,,二、分類(lèi),按用途焊接機(jī)器人可分為弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人： 弧焊機(jī)器人在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，是工業(yè)機(jī)器人最大的應(yīng)用領(lǐng)域。弧焊機(jī)器人不只是一臺(tái)以規(guī)劃的速

6、度和姿態(tài)攜帶焊槍移動(dòng)的單機(jī)，還包括各種電弧焊附屬裝置在內(nèi)的柔性焊接系統(tǒng)。在弧焊作業(yè)中，焊槍?xiě)?yīng)跟蹤工件焊道運(yùn)動(dòng)，并不斷填充金屬形成焊縫。因此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。同時(shí)，由于焊槍姿態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定影響，因此希望焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大。 (2) 點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)典型的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車(chē)工業(yè)。汽車(chē)車(chē)體裝配時(shí)，約60%的焊點(diǎn)是由機(jī)器人來(lái)完成的。,,6公斤弧焊機(jī)器人是沈陽(yáng)新松公司為嘉陵集團(tuán)摩托車(chē)車(chē)身生產(chǎn)線設(shè)計(jì)制造的輕型弧焊機(jī)器人。設(shè)計(jì)者在參考國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)情況，本著“突出自己的特色、塑造自身的品牌”的原則，完成了產(chǎn)品的形象設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在重視產(chǎn)品實(shí)

7、用性和可靠性的同時(shí)，兼顧了產(chǎn)品的先進(jìn)性。設(shè)計(jì)者根據(jù)多年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，從本體到控制器全部進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。嘉陵摩托車(chē)生產(chǎn)線將裝備多臺(tái)這種6公斤弧焊機(jī)器人,,120公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是以一汽紅旗車(chē)身焊裝生產(chǎn)線為應(yīng)用背景，瞄準(zhǔn)國(guó)際上典型機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)性能開(kāi)發(fā)的一種具有先進(jìn)性、可靠性的實(shí)用機(jī)器人產(chǎn)品。該機(jī)器人具有工作空間大、運(yùn)動(dòng)速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。機(jī)器人設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，外觀宜人，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)快捷，大大地提高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。用戶(hù)對(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人給予了這樣的評(píng)價(jià)：機(jī)器人運(yùn)行良好，操作、維修方便，“皮實(shí)、好用、能擺弄，”提高了生產(chǎn)效率,,一汽“紅旗”轎車(chē)機(jī)器人焊接線,,搬運(yùn)、碼垛機(jī)器人,自動(dòng)搬運(yùn)工作站由搬運(yùn)機(jī)器人和

8、周邊設(shè)備組成。 搬運(yùn)機(jī)器人可用于搬運(yùn)重達(dá)幾公斤至1 t以上的負(fù)載。微型機(jī)械手可搬運(yùn)輕至幾克甚至幾毫克的樣品，用于傳送超純凈實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的樣品。 周邊設(shè)備包括工件自動(dòng)識(shí)別裝置、自動(dòng)啟動(dòng)及自動(dòng)傳輸裝置等。為適應(yīng)對(duì)不同種類(lèi)工件的抓取，根據(jù)用戶(hù)要求可配備不同的手爪，如機(jī)械手爪、真空吸盤(pán)及電磁吸盤(pán)等 。,,一、紙漿成品搬運(yùn)機(jī)器人,紙漿生產(chǎn)線最后一道工序中搬運(yùn)機(jī)器人的配置。此機(jī)器人的任務(wù)是將打捆好的紙漿成品包從裝運(yùn)小車(chē)上搬下來(lái)，放到傳送帶上去。捆包的尺寸為600 mm 80 mm500 mm，重量為250 kg，過(guò)去，這項(xiàng)工作要由兩個(gè)工人來(lái)翻轉(zhuǎn)。,,二、汽車(chē)搬運(yùn)機(jī)器人,1、立體停車(chē)庫(kù)機(jī)械搬運(yùn)系統(tǒng)的組成 立

9、體停車(chē)庫(kù)的機(jī)械搬運(yùn)系統(tǒng)一般由運(yùn)輸平臺(tái)、汽車(chē)搬運(yùn)機(jī)器人、出、入口回轉(zhuǎn)定位平臺(tái)和快速卷簾門(mén)等部分組成。 2、立體停車(chē)庫(kù)的電氣控制系統(tǒng) 一般由搬運(yùn)控制系統(tǒng)、出、入口控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)等組成。,,3、汽車(chē)搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 汽車(chē)搬運(yùn)機(jī)器人的外形為扁平長(zhǎng)方體， 高度為170 mm， 長(zhǎng)、 寬分別為1 750 mm及1 430 mm。在其四個(gè)角上有4個(gè)嵌在內(nèi)部的輪子用來(lái)作水平行走。,,三、碼垛機(jī)器人,1、碼垛機(jī)器人的適用范圍 碼垛貨物時(shí)通常使用托盤(pán)。碼垛機(jī)器人是能將不同外形尺寸的包裝貨物，整齊、自動(dòng)地碼(或拆)在托盤(pán)上的機(jī)器人，所以也稱(chēng)為托盤(pán)碼垛機(jī)器人。 為充分利用托盤(pán)的面積和保證碼堆物料的穩(wěn)

10、定性，機(jī)器人具有物料碼垛順序、排列設(shè)定器。 通過(guò)自動(dòng)更換工具，碼垛機(jī)器人可以適應(yīng)不同的產(chǎn)品，并能夠在惡劣環(huán)境下工作。碼垛機(jī)器人對(duì)各種形狀的產(chǎn)品(箱、罐、包或板材類(lèi)等)均可作業(yè)，還能根據(jù)用戶(hù)要求進(jìn)行拆垛作業(yè)。,,2、分類(lèi),根據(jù)碼垛機(jī)構(gòu)的不同，碼垛機(jī)器人可以分為多關(guān)節(jié)坐標(biāo)型、直角坐標(biāo)型等；根據(jù)抓具形式的不同可以分為側(cè)夾型、底拖型及真空吸盤(pán)型等。此外，碼垛機(jī)器人還可分為固定型和移動(dòng)型。,,德國(guó)庫(kù)卡公司的庫(kù)卡拆、碼垛機(jī)器人工作站,,四、噴涂機(jī)器人,計(jì)算機(jī)控制的噴涂機(jī)器人早在1975年就投入運(yùn)用，它可以避免危害人體的健康，提高經(jīng)濟(jì)效益(如節(jié)省油漆)和噴涂質(zhì)量。由于具有可編程能力，所以噴涂機(jī)器人能適應(yīng)于各

11、種應(yīng)用場(chǎng)合。例如，在汽車(chē)工業(yè)上，可利用噴涂機(jī)器人對(duì)下車(chē)架和前燈區(qū)域、輪孔、窗口、下承板、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、門(mén)面以及行李箱等部分進(jìn)行噴漆。由于能夠代替人在危險(xiǎn)和惡劣環(huán)境下進(jìn)行噴涂作業(yè)，所以噴涂機(jī)器人得到了日益廣泛的應(yīng)用。,,涂機(jī)器人已經(jīng)成功地應(yīng)用于中、小型電動(dòng)機(jī)、汽車(chē)后橋、照明燈、衛(wèi)生陶瓷和電器開(kāi)關(guān)的噴涂作業(yè)。機(jī)器人自動(dòng)噴涂的應(yīng)用不僅提高、穩(wěn)定了噴涂質(zhì)量，更重要的是把涂裝工人從惡劣的噴涂工作環(huán)境中解放出來(lái)，具有重大的社會(huì)效益。,,噴涂機(jī)器人應(yīng)用在大連電動(dòng)機(jī)廠的出口電動(dòng)機(jī)自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線上的應(yīng)用情況。該自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線上應(yīng)用了兩臺(tái)噴涂機(jī)器人，一臺(tái)機(jī)器人噴涂底漆，另外一臺(tái)噴涂面漆。,,五、裝配機(jī)器人,裝配作業(yè)的主要操作是：垂直向上抓起零部件，水平移動(dòng)它，然后垂直放下插入。,,電動(dòng)機(jī)自動(dòng)裝配線 操作包括： (1) 把油封和軸承裝上轉(zhuǎn)子。 (2) 把轉(zhuǎn)子裝至法蘭盤(pán)。 (3) 加上端蓋。 (4) 插入固定螺栓。 (5) 裝上螺線和墊圈，并把它們固緊。,,,5kg搬運(yùn)機(jī)器人，采用五軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)五軸空間聯(lián)動(dòng)，配置不同工具包可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、碼垛、焊接、裝配等工作，具有較高的柔性自動(dòng)化水平,,設(shè)備主要參數(shù)驅(qū)動(dòng)方式：交流伺服軸數(shù)：最大4軸重復(fù)精度：0.02-0.05mm 工作范圍：600mm-1000mm 用途：搬運(yùn)、裝配、上下料,,,