工业机器人教材.ppt

工业机器人 http:/ 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。 http:/ 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 http:/ 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。 http:/ 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 ; http:/ 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 http:/ 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 . 键盘输入 磁带输入 穿孔卡输入 穿孔带输入 编程输入 示教输入4机器人程序输入方式 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ 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 http:/ 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。 http:/ 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 http:/ 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。 http:/ 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 。 http:/ 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 。 http:/ 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 http:/ 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 http:/ 一汽“红旗”轿车机器人焊接线 http:/ 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 。 http:/ 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 mm 500 mm，重 量为 250 kg，过去，这项工作要由两个工人来翻转。 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ 德国库卡公司的库卡拆、码垛机器人工作 站 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ 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。 http:/ http:/ 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 http:/ 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 http:/ http:/