搬运机器人PPT公开课课件

搬运机器人搬运机器人1目录m搬运机器人的历史m搬运机器人的意义m搬运机器人的机械设计m机械整体设计m执行机构m驱动机构m控制机构目录搬运机器人的历史2搬运机器人的历史m搬运机器人【transferrobot】是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，也被称为无人搬运车或者是AGV。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人愈10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人的历史搬运机器人【transferrobot】是3搬运机器人的历史仓储业是AGV最早应用的场所。1954年世界上首台AGV在美国的SouthCarolina州的MercuryMotorFreight公司的仓库内投入运营，用于实现出入库货物的自动搬运。目前世界上约有2万台各种各样AGV运行在2100座大大小小仓库中。海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400的出入库货物和零部件的搬运任务。搬运机器人的历史仓储业是AGV最早应用的场所。1954年世4搬运机器人的意义搬搬运运机机器器人人在在实实际际的的工工作作中中就就是是一一个个机机械械手手，机机械械手手的的发发展展是是由由于于它它的的积积极极作作用用正正日日益益为为人人们们所所认识认识：1、它能部分的代替人工操作；2、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；3、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。搬运机器人的意义 搬运机器人在实际的工作中就是一个机械手，5搬运机器人的机械设计-机械整体设计对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性设计气动机械手的原则是:I.充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，满足系统功能要求和环境条件;II.明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求；III.尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制。搬运机器人的机械设计-机械整体设计对气动机械手6搬运机器人的机械设计-各部件设计 搬运机器人由三部分搬运机器人由三部分组成成m执行机构行机构m驱动机构机构m控制机构控制机构搬运机器人的机械设计-各部件设计搬运机器人由三7搬运机器人的机械设计-执行机构执行机构由四部分组成（1）手部设计（2）腕部设计（3）臂部设计（4）机座设计搬运机器人的机械设计-执行机构执行机构由四部分组8搬运机器人的机械设计-执行机构m手部设计m手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。m手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。m传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。本次设计的手部选择夹持类回转型结构手部。搬运机器人的机械设计-执行机构手部设计9搬运机器人的机械设计-手部设计m传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。举例设计的手部为夹持类回转型结构手部，如图所示是搬运机器人手部执行部件结构简图搬运机器人的机械设计-手部设计10搬运机器人的机械设计-手部设计m手部执行依靠杆的伸缩运动来实现其张合运动，杆的动力源来自后续驱动源的液压缸，该液压缸采用的是伸缩式液压缸，该液压缸能够节省横向的工作空间1.步进电机2.标准气缸3.标准气缸4.平行气爪1.机械手结构示意图1.四自由度搬运机器人结构简图搬运机器人的机械设计-手部设计手部执行依靠杆的伸缩11搬运机器人的机械设计-腕部设计腕部设计腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手 14 的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。搬运机器人的机械设计-腕部设计腕部设计12搬运机器人的机械设计-腕部设计m目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于270）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭矩。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。举例设计的搬运机器人的腕部是实现手部180的旋转运动设计的搬运机器人的腕部的运动为一个自由度的回转运动，运动参数是实现手部回转的角度控制是在0180范围内。如图腕部回转基本结构示意腕部回转基本结构示意搬运机器人的机械设计-腕部设计目前，应用最为广泛的13搬运机器人的机械设计-腕部设计腕部的驱动方式采用直接驱动的方式，由于腕部装在手臂的末端，所以必须设计的十分紧凑可以把驱动源装在手腕上。机器人手部的张合是由双作用单柱塞液压缸驱动的；而手腕的回转运动则由回转液压缸实现。将夹紧活塞缸的外壳与摆动油缸的动片连接在一起；当回转液压缸中不同的油腔中进油时即可实现手腕不同方向的回转。搬运机器人的机械设计-腕部设计腕部的驱动方式采用14搬运机器人的机械设计-臂部设计m臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或 夹具），并带动他们做空间运动。搬运机器人的机械设计-臂部设计臂部运动的目的：把手15搬运机器人的机械设计-臂部设计m手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。搬运机器人的机械设计-臂部设计手臂的各种运动通常用16举例设计的手部为夹持类回转型结构手部，如图所示是搬运机器人手部执行部件结构简图搬运机器人的机械设计-腕部设计搬运机器人的机械设计-执行机构目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于270）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭矩。搬运机器人【transferrobot】是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，也被称为无人搬运车或者是AGV。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。此次设计的搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构；最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运机器人的机械设计并且，臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上。本次设计的手部选择夹持类回转型结构手部。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。搬运机器人的机械设计-臂部设计根据动力源的不同，工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。气动驱动压力低，输出力较小如需要输出力大时，其结构尺寸过大，阻尼效果差低速不易控制，但结构简单，能源方便，成本低。传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400的出入库货物和零部件的搬运任务。海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400的出入库货物和零部件的搬运任务。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。搬运机器人的机械设计-机座设计机座设计机座是机身机器人的基础部分，起支撑作用。机身由臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及其相关的导向装置、支撑件等组成。并且，臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上。臂部的运动越多，机身的结构和受力越复杂。此次设计的搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构；臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置，其驱动源来自回转液压缸。举例设计的手部为夹持类回转型结构手部，如图所示是搬运机器人手17搬运机器人的机械设计-驱动机构驱动机构驱动机构是搬运机器人的重要组成部分。根据动力源的不同，工业机械手的驱 动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。液压驱动压力高，可获得大的输出力，反应灵敏，可实现连续轨迹控制，维修方便，但是，液压元件成本高，油路比较复杂。气动驱动压力低，输出力较小如需要输出力大时，其结构尺寸过大，阻尼效果差低速不易控制，但结构简单，能源方便，成本低。电动机驱动有：异步电动机、步进电动机为动力源，电动机使用简单，且随着材料性能的提高，电动机性能也逐渐提高。本次设计的搬运机器人的驱动机构采用液压驱动的方式。搬运机器人的机械设计-驱动机构驱动机构18搬运机器人的机械设计-机座设计明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求；设计的搬运机器人的腕部的运动为一个自由度的回转运动，运动参数是实现手部回转的角度控制是在0180范围内。1954年世界上首台AGV在美国的SouthCarolina州的MercuryMotorFreight公司的仓库内投入运营，用于实现出入库货物的自动搬运。气动驱动压力低，输出力较小如需要输出力大时，其结构尺寸过大，阻尼效果差低速不易控制，但结构简单，能源方便，成本低。搬运机器人的机械设计也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。气动驱动压力低，输出力较小如需要输出力大时，其结构尺寸过大，阻尼效果差低速不易控制，但结构简单，能源方便，成本低。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。搬运机器人的机械设计-臂部设计臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。搬运机器人的机械设计-腕部设计手臂部件是机械手的重要握持部件。手臂部件是机械手的重要握持部件。四自由度搬运机器人结构简图搬运机器人的机械设计-驱动机构传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。并且，臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上。目前世界上使用的搬运机器人愈10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。搬运机器人的机械设计-执行机构有回转运动、上下摆动、左右摆动。液压驱动压力高，可获得大的输出力，反应灵敏，可实现连续轨迹控制，维修方便，但是，液压元件成本高，油路比较复杂。目前世界上约有2万台各种各样AGV运行在2100座大大小小仓库中。也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。搬运机器人的机械设计-手部设计此次设计的搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构；最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运机器人的机械设计-执行机构搬运机器人的机械设计-执行机构搬运机器人的机械设计-腕部设计搬运机器人的机械设计-腕部设计臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置，其驱动源来自回转液压缸。本次设计的手部选择夹持类回转型结构手部。1954年世界上首台AGV在美国的SouthCarolina州的MercuryMotorFreight公司的仓库内投入运营，用于实现出入库货物的自动搬运。手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。目前世界上使用的搬运机器人愈10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。设计的搬运机器人的腕部的运动为一个自由度的回转运动，运动参数是实现手部回转的角度控制是在0180范围内。目前世界上约有2万台各种各样AGV运行在2100座大大小小仓库中。臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于270）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭矩。手臂部件是机械手的重要握持部件。搬运机器人的机械设计-机械整体设计手部执行依靠杆的伸缩运动来实现其张合运动，杆的动力源来自后续驱动源的液压缸，该液压缸采用的是伸缩式液压缸，该液压缸能够节省横向的工作空间举例设计的搬运机器人的腕部是实现手部180的旋转运动臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置，其驱动源来自回转液压缸。传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。此次设计的搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构；搬运机器人在实际的工作中就是一个机械手，机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：搬运机器人的机械设计-机械整体设计最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运机器人由三部分组成传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置，其驱动源来自回转液压缸。搬运机器人的机械设计-手部设计设计的搬运机器人的腕部的运动为一个自由度的回转运动，运动参数是实现手部回转的角度控制是在0180范围内。液压驱动压力高，可获得大的输出力，反应灵敏，可实现连续轨迹控制，维修方便，但是，液压元件成本高，油路比较复杂。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人的机械设计-各部件设计搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置，其驱动源来自回转液压缸。本次设计的搬运机器人的驱动机构采用液压驱动的方式。搬运机器人的机械设计-机械整体设计举例设计的搬运机器人的腕部是实现手部180的旋转运动搬运机器人的机械设计-腕部设计目前世界上使用的搬运机器人愈10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。臂部的运动越多，机身的结构和受力越复杂。设计的搬运机器人的腕部的运动为一个自由度的回转运动，运动参数是实现手部回转的角度控制是在0180范围内。海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400的出入库货物和零部件的搬运任务。搬运机器人由三部分组成此次设计的搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构；四自由度搬运机器人结构简图搬运机器人的机械设计-机座设计最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。手臂部件是机械手的重要握持部件。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于270）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭矩。搬运机器人的机械设计-腕部设计举例设计的搬运机器人的腕部是实现手部180的旋转运动搬运机器人的机械设计-执行机构因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。臂部的运动越多，机身的结构和受力越复杂。考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。搬运机器人的机械设计-执行机构最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运机器人的机械设计-机座设计四自由度搬运机器人结构简图搬运机器人的机械设计-腕部设计搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。设计的搬运机器人的腕部的运动为一个自由度的回转运动，运动参数是实现手部回转的角度控制是在0180范围内。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。1954年世界上首台AGV在美国的SouthCarolina州的MercuryMotorFreight公司的仓库内投入运营，用于实现出入库货物的自动搬运。目前世界上约有2万台各种各样AGV运行在2100座大大小小仓库中。手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，满足系统功能要求和环境条件;因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。手臂部件是机械手的重要握持部件。搬运机器人的机械设计-控制机构m考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。搬运机器人的机械设计-机座设计搬运机器人的机械设计19