工业机器人教材.ppt

工业机器人,到目前为止，工业机器人是最成熟、应用最广泛的一类机器人，全世界目前已经销售110万台，这是1999年的统计，已经进行使用的是75万台。 日本在工业机器人领域的发展是首位的，成为机器人的王国； 美国发展得也很迅速，目前在新安装的台数方面已经超过了日本； 中国刚开始进入产业化的阶段，已经研制出多种工业机器人样机，已有小批量在生产中使用。,在制造工业部门较为广泛的典型应用： 焊接机器人 搬运码垛机器人 喷涂机器人 装配机器人,一、工业机器人的概念,1机械手 机械手是一种模仿人手和人臂的某些动作功能，以固 定的动作顺序和行程来抓取和搬运物件或操持工具的自动 操作装置。 机械手常用于自动生产线上装卸和传送工件，加工中心上更换刀具等。 2工业机器人 工业机器人是一种能自动检测、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运物件或操持工具完成多种作业。 工业机器人常用于机械制造中运送和装卸工件，完成 装配、焊接、浇注、喷涂等工作。,二、工业机器人组成及运动功能 1机器人的组成, 执行机构:机身、手臂、手腕、行走机构、末端执行器; 驱动系统:步进电机或伺服电机、机械传动或液压传动系统; 控制系统:计算机、传感器、检测元件、信号处理电路、操纵台等;,2. 机器人运动形式, 直角坐标式 圆柱坐标式 球坐标式 多关节式,3机器人运动功能, 点位控制型：用于搬运和装卸物件，点焊及具有固定位置零件的装配工作。 连续轨迹控制型：主要用于电弧焊和喷涂等.,4机器人程序输入方式,三、工业机器人智能传感器 1接近觉传感器,接近觉传感器能使机器人手爪感知与物体的接近程度，当近到一定距离时能使高速搜索物体的手爪向控制系统发出减速信号，以减少手爪和物体的冲击。 接近觉传感器有光学、超声波和电磁等几种，一般装在手爪上。,2触觉传感器,触觉传感器能使手爪感知与物体已经接触，产生接触信号，使手爪不再继续收拢，以免损坏物体。 触觉传感器有微动开关、压电材料和压电元件等几种。,滑觉传感器能使手爪与物体产生滑动时，产生滑动信号，由控制系统进行夹紧力自适应调整。 滑觉传感器可用图示的结构，也可用压力传感器代用。,3滑觉传感器,4视觉传感器,目前主要利用电视摄像机及处理影像数据的计算机作机器人的视觉系统。 在无光之处不能使用一般电视摄像机，可用触压式传感器来识别物体的形状和大小。,听觉传感器的语言识别系统用来接收和分 析输入的语音，与储存的各种语言文字进行比 较，当输入的字句与内存的字句符合时，机器 人即进行与该字句相应的某种动作。,5听觉传感器,焊接机器人,一、焊接机器人系统的组成 焊接机器人系统一般由以下几个部分组成：机器人操作机、变位机、控制器、焊接系统、焊接传感器、中央控制计算机和相应的安全设备等。,机器人操作机是焊接机器人系统的执行机构 变位机作为机器人焊接生产线及焊接柔性加工单元的重要组成部分，其作用是将被焊工件旋转(平移)到最佳的焊接位置。 机器人控制器是整个机器人系统的神经中枢。控制器负责处理焊接机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。 焊接系统是焊接机器人得以完成作业的必需装备，主要由焊钳或焊枪、焊接控制器以及水、电、气等辅助部分组成。 传感器的任务是实现工件坡口的定位、跟踪以及焊缝熔透信息的获取。 安全设备是焊接机器人系统安全运行的重要保障 。,二、分类,按用途焊接机器人可分为弧焊机器人和点焊机器人： 弧焊机器人在许多行业中得到广泛应用，是工业机器人最大的应用领域。弧焊机器人不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机，还包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统。在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中速度稳定性和轨迹精度是两项重要指标。同时，由于焊枪姿态对焊缝质量也有一定影响，因此希望焊枪姿态的可调范围尽量大。 (2) 点焊机器人系统典型的应用领域是汽车工业。汽车车体装配时，约60%的焊点是由机器人来完成的。,6公斤弧焊机器人是沈阳新松公司为嘉陵集团摩托车车身生产线设计制造的轻型弧焊机器人。设计者在参考国外同类产品优点的基础上，结合我国情况，本着“突出自己的特色、塑造自身的品牌”的原则，完成了产品的形象设计。在产品设计开发过程中，在重视产品实用性和可靠性的同时，兼顾了产品的先进性。设计者根据多年的开发经验，从本体到控制器全部进行了重新设计。嘉陵摩托车生产线将装备多台这种6公斤弧焊机器人,120公斤点焊机器人是以一汽红旗车身焊装生产线为应用背景，瞄准国际上典型机器人产品技术性能开发的一种具有先进性、可靠性的实用机器人产品。该机器人具有工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点。机器人设计结构紧凑，外观宜人，运动平稳快捷，大大地提高了点焊作业的生产率。用户对国产机器人给予了这样的评价：机器人运行良好，操作、维修方便，“皮实、好用、能摆弄，”提高了生产效率,一汽“红旗”轿车机器人焊接线,搬运、码垛机器人,自动搬运工作站由搬运机器人和周边设备组成。 搬运机器人可用于搬运重达几公斤至1 t以上的负载。微型机械手可搬运轻至几克甚至几毫克的样品，用于传送超纯净实验室内的样品。 周边设备包括工件自动识别装置、自动启动及自动传输装置等。为适应对不同种类工件的抓取，根据用户要求可配备不同的手爪，如机械手爪、真空吸盘及电磁吸盘等 。,一、纸浆成品搬运机器人,纸浆生产线最后一道工序中搬运机器人的配置。此机器人的任务是将打捆好的纸浆成品包从装运小车上搬下来，放到传送带上去。捆包的尺寸为600 mm 80 mm500 mm，重量为250 kg，过去，这项工作要由两个工人来翻转。,二、汽车搬运机器人,1、立体停车库机械搬运系统的组成 立体停车库的机械搬运系统一般由运输平台、汽车搬运机器人、出、入口回转定位平台和快速卷帘门等部分组成。 2、立体停车库的电气控制系统 一般由搬运控制系统、出、入口控制系统和计算机信息管理系统等组成。,3、汽车搬运机器人的结构 汽车搬运机器人的外形为扁平长方体， 高度为170 mm， 长、 宽分别为1 750 mm及1 430 mm。在其四个角上有4个嵌在内部的轮子用来作水平行走。,三、码垛机器人,1、码垛机器人的适用范围 码垛货物时通常使用托盘。码垛机器人是能将不同外形尺寸的包装货物，整齐、自动地码(或拆)在托盘上的机器人，所以也称为托盘码垛机器人。 为充分利用托盘的面积和保证码堆物料的稳定性，机器人具有物料码垛顺序、排列设定器。 通过自动更换工具，码垛机器人可以适应不同的产品，并能够在恶劣环境下工作。码垛机器人对各种形状的产品(箱、罐、包或板材类等)均可作业，还能根据用户要求进行拆垛作业。,2、分类,根据码垛机构的不同，码垛机器人可以分为多关节坐标型、直角坐标型等；根据抓具形式的不同可以分为侧夹型、底拖型及真空吸盘型等。此外，码垛机器人还可分为固定型和移动型。,德国库卡公司的库卡拆、码垛机器人工作站,四、喷涂机器人,计算机控制的喷涂机器人早在1975年就投入运用，它可以避免危害人体的健康，提高经济效益(如节省油漆)和喷涂质量。由于具有可编程能力，所以喷涂机器人能适应于各种应用场合。例如，在汽车工业上，可利用喷涂机器人对下车架和前灯区域、轮孔、窗口、下承板、发动机部件、门面以及行李箱等部分进行喷漆。由于能够代替人在危险和恶劣环境下进行喷涂作业，所以喷涂机器人得到了日益广泛的应用。,涂机器人已经成功地应用于中、小型电动机、汽车后桥、照明灯、卫生陶瓷和电器开关的喷涂作业。机器人自动喷涂的应用不仅提高、稳定了喷涂质量，更重要的是把涂装工人从恶劣的喷涂工作环境中解放出来，具有重大的社会效益。,喷涂机器人应用在大连电动机厂的出口电动机自动喷涂生产线上的应用情况。该自动喷涂生产线上应用了两台喷涂机器人，一台机器人喷涂底漆，另外一台喷涂面漆。,五、装配机器人,装配作业的主要操作是：垂直向上抓起零部件，水平移动它，然后垂直放下插入。,电动机自动装配线 操作包括： (1) 把油封和轴承装上转子。 (2) 把转子装至法兰盘。 (3) 加上端盖。 (4) 插入固定螺栓。 (5) 装上螺线和垫圈，并把它们固紧。,5kg搬运机器人，采用五轴伺服电机驱动控制，实现五轴空间联动，配置不同工具包可实现搬运、码垛、焊接、装配等工作，具有较高的柔性自动化水平,设备主要参数驱动方式：交流伺服轴数：最大4轴重复精度：0.02-0.05mm 工作范围：600mm-1000mm 用途：搬运、装配、上下料,