工業(yè)機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試(ABB)課件完整

1、工業(yè)機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試（ABB）工業(yè)機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試（ABB） 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算器、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)。它一般由機(jī)械本體、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成,是一種綜合了人和機(jī)器特長(zhǎng)、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化裝置。它既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力,又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力,可以用來(lái)完成人類(lèi)無(wú)法完成的任務(wù),其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算器、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)1939年,美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。1942年,美

2、國(guó)科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。1954年,美國(guó)電子學(xué)家德沃爾研制出一種類(lèi)似人手臂的可編程機(jī)械手。1958年,美國(guó)物理學(xué)家英格伯格與德沃爾聯(lián)手,于1958年研制出世界上第一臺(tái)真正實(shí)用的工業(yè)機(jī)器人,成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠“尤尼梅遜”公司,英格爾伯格因此被稱(chēng)為工業(yè)機(jī)器人之父。1939年,美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器1962年,美國(guó)AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬(wàn)能搬運(yùn)),成為真正商業(yè)化的機(jī)器人。1965年,約翰霍普金斯大學(xué)研制出“有感覺(jué)”的機(jī)器人Beast。1968年,美國(guó)斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey,這是世界上第一臺(tái)智能機(jī)器

3、人。1969年,日本早稻田大學(xué)研發(fā)出第一臺(tái)以雙腳走路的機(jī)器人。1997年,IBM公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的Deep Blue(深藍(lán))戰(zhàn)勝棋王卡斯帕羅夫,這是機(jī)器人發(fā)展的里程碑。1962年,美國(guó)AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是1980年,日本迅速普及工業(yè)機(jī)器人,這一年被稱(chēng)為“機(jī)器人元年”。20世紀(jì)末,掀起了特種機(jī)器人的研究熱潮。1997年,機(jī)器人足球世界杯賽橫空出世。1997年7月,自主式機(jī)器人車(chē)輛Sojourner(索杰納)登上火星的自主式機(jī)器人車(chē)輛。1980年,日本迅速普及工業(yè)機(jī)器人,這一年被稱(chēng)為“機(jī)器人元年為了避免危險(xiǎn)惡劣的工作環(huán)境導(dǎo)致的工傷事故和職業(yè)病,保護(hù)工人的身心安全,對(duì)一些特殊工種

4、、工作量大、環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)性高、人類(lèi)無(wú)法涉足的工作領(lǐng)域都可由工業(yè)機(jī)器人代替。在制造業(yè)中,工業(yè)機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用,如圖0-1和圖0-2所示。圖0-1工業(yè)機(jī)器人為了避免危險(xiǎn)惡劣的工作環(huán)境導(dǎo)致的工傷事故和職業(yè)病,保護(hù)工人的圖0-2裝配機(jī)器人圖0-2裝配機(jī)器人例如,在毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機(jī)械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測(cè)及倉(cāng)庫(kù)堆垛等作業(yè)中,機(jī)器人都已逐步取代了人工作業(yè)。隨著工業(yè)機(jī)器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機(jī)器人智能化水平的提高,機(jī)器人的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大,已從汽車(chē)制造業(yè)推廣到其他制造業(yè),進(jìn)而推廣到諸如礦山、建筑業(yè)以及電力系統(tǒng)等各種非制造行業(yè)。此外,在國(guó)防軍事、醫(yī)療

5、衛(wèi)生、生活服務(wù)等領(lǐng)域,機(jī)器人的應(yīng)用也越來(lái)越多,如無(wú)人偵察機(jī)(飛行器)、警備機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、家政服務(wù)機(jī)器人等均有應(yīng)用實(shí)例。機(jī)器人正在為提高人類(lèi)的生活質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。例如,在毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機(jī)械加工、焊接、熱處機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動(dòng)化裝備,已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機(jī)械、電子信息、家電、化工等行業(yè),進(jìn)行焊接、裝配、搬運(yùn)、加工、噴涂、碼垛等復(fù)雜作業(yè),如圖0-3和圖0-4所示。據(jù)2016年統(tǒng)計(jì),中國(guó)機(jī)器人保有量33.23萬(wàn)臺(tái),占全球1/4。國(guó)際上生產(chǎn)機(jī)器人的主要廠家有:日本的安川電機(jī)、OTC、川崎重工、松下、不二越、日立、法那科;歐洲的CLOOS(德國(guó))、ABB(

6、瑞典)、COMAU(意大利)、IGM(奧地利)、KUKA(德國(guó))等。機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動(dòng)化裝備,已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、摩托圖0-3碼垛機(jī)器人圖0-3碼垛機(jī)器人圖0-4物流機(jī)器人圖0-4物流機(jī)器人全世界投入使用的機(jī)器人數(shù)量近年來(lái)快速增加,目前,日本實(shí)際裝配的機(jī)器人總量占世界總量的50%。裝配是日本機(jī)器人的最大應(yīng)用領(lǐng)域,它擁有的機(jī)器人占總數(shù)的42%;焊接是應(yīng)用的第二大領(lǐng)域,占機(jī)器人總數(shù)的19%;注塑是第三大應(yīng)用領(lǐng)域,占機(jī)器人總數(shù)約12%,機(jī)械加工次之為8%。全世界投入使用的機(jī)器人數(shù)量近年來(lái)快速增加,目前,日本實(shí)際在汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用中,機(jī)器人用于上料/卸料占很大數(shù)量。對(duì)于點(diǎn)焊應(yīng)用來(lái)說(shuō),目前已廣泛

7、采用電驅(qū)動(dòng)的伺服焊槍,豐田公司已決定將這種技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)裝備國(guó)內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人,可以提高焊接質(zhì)量,在短距離內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也大為縮短。就控制網(wǎng)絡(luò)而言,日本汽車(chē)工業(yè)中最普遍的總線(xiàn)是Device-Net,而豐田則采用其自行制訂的ME-Net,日產(chǎn)采用JEMA-Net(日本電機(jī)工業(yè)會(huì)網(wǎng))。在日本汽車(chē)工業(yè)中是否會(huì)實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化,目前還不能確定。另一方面,日本機(jī)器人制造商提出了一種“現(xiàn)實(shí)機(jī)器人仿真”(RRS)兼容軟件接口。因此,目前日本汽車(chē)制造商(尤其是對(duì)于點(diǎn)焊應(yīng)用)通過(guò)諸如RoBCAD、I-Grip等商用仿真軟件,可以做出各種機(jī)器人的動(dòng)態(tài)仿真。在汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用中,機(jī)器人用于上料/卸料占很大數(shù)

8、量。對(duì)于點(diǎn)焊美國(guó)科學(xué)家近日研制一種球體機(jī)器人,其最大的特點(diǎn)是可以幫助宇航員做各種輔助工作。它身上安裝的傳感器可以探知航天飛行器內(nèi)部的氣體成分、溫度變化和空氣壓力狀況。即使在失重狀態(tài)下,這種機(jī)器人在計(jì)算器的指揮下也能自如地行走和工作,而且能幫助宇航員與地面控制中心聯(lián)絡(luò),把有關(guān)信息輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前,我國(guó)已開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人,其中有130多臺(tái)/套噴漆機(jī)器人在20余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線(xiàn)(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用,弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車(chē)制造廠的焊裝線(xiàn)。美國(guó)科學(xué)家近日研制一種球體機(jī)器人,其最大的特點(diǎn)是可以幫助宇航沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司為上海匯眾汽車(chē)制造有限公司設(shè)計(jì)

9、制造12臺(tái)弧焊機(jī)器人組成的焊接生產(chǎn)線(xiàn),用于為上海汽車(chē)工業(yè)公司配套生產(chǎn)桑塔納轎車(chē)轉(zhuǎn)向器和減振器以及別克轎車(chē)減振器等部件。哈爾濱工業(yè)大學(xué)歷經(jīng)20余年的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究,已開(kāi)發(fā)管內(nèi)補(bǔ)口噴涂作業(yè)機(jī)器人、激光內(nèi)表面淬火機(jī)器人、管內(nèi)X射線(xiàn)檢測(cè)機(jī)器人。這幾種機(jī)器人已分別應(yīng)用于“陜-京”天然氣管線(xiàn)工程X射線(xiàn)檢測(cè)、上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)內(nèi)防腐補(bǔ)口、大慶油田內(nèi)防腐及抽油泵內(nèi)表面處理等重要的管道工程。沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司為上海匯眾汽車(chē)制造有限公司設(shè)中國(guó)智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下,也取得了顯著的成果。其中6000m水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平,該機(jī)器人在1995年深海試驗(yàn)獲得成功,使

10、中國(guó)能夠?qū)Υ笱蠛５走M(jìn)行精確、高效、全覆蓋的觀察、測(cè)量、儲(chǔ)存和進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸,并能精確繪制深海礦區(qū)的二維、三維海底地形地貌圖,推動(dòng)了中國(guó)海洋科技的發(fā)展。中國(guó)智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下,也取得了 工業(yè)機(jī)器人是汽車(chē)生產(chǎn)中非常重要的設(shè)備,各個(gè)部件的生產(chǎn)都需要有工業(yè)機(jī)器人的參與。工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的工作主要有弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測(cè)、碼垛、研磨拋光和激光加工等。圖0-5所示為工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上常見(jiàn)的四類(lèi)工作。 工業(yè)機(jī)器人是汽車(chē)生產(chǎn)中非常重要的設(shè)備,各個(gè)部件的生產(chǎn)都需圖0-5工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用a)搬運(yùn)機(jī)器人b)焊接機(jī)器人c)裝配機(jī)器人d)噴涂機(jī)器人圖0-

11、5工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用下面舉幾個(gè)例子,在車(chē)身生產(chǎn)中,有大量壓鑄、焊接、檢測(cè)等應(yīng)用,這些目前均由工業(yè)機(jī)器人參與完成,特別是焊接生產(chǎn)線(xiàn),一條焊接生產(chǎn)線(xiàn)就有大量的工業(yè)機(jī)器人;在汽車(chē)內(nèi)飾生產(chǎn)中,汽車(chē)內(nèi)飾相當(dāng)多,最主要的則是儀表盤(pán),而儀表盤(pán)的制作,則需要表皮弱化機(jī)器人,發(fā)泡機(jī)器人,最后的產(chǎn)品切割機(jī)器人;汽車(chē)車(chē)身的噴涂,這一塊由于工作量大,危險(xiǎn)性高,逐漸也都由工業(yè)機(jī)器人代替。下面舉幾個(gè)例子,在車(chē)身生產(chǎn)中,有大量壓鑄、焊接、檢測(cè)等應(yīng)用,1.焊接機(jī)器人在汽車(chē)底盤(pán)焊接中的應(yīng)用圖0-6焊接機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上1.焊接機(jī)器人在汽車(chē)底盤(pán)焊接中的應(yīng)用圖0-6焊接機(jī)器人在汽焊接機(jī)器人最適于多品種、高質(zhì)量生產(chǎn)方式

12、,目前已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè),汽車(chē)底盤(pán)、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接件均使用了機(jī)器人焊接,尤其在汽車(chē)底盤(pán)焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,如圖0-6所示。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等車(chē)型的后橋、副車(chē)架、搖臂、懸架、減振器等轎車(chē)底盤(pán)零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力安全零件,主要構(gòu)件采用沖壓焊接,板厚平均為1.54mm,焊接主要以搭接、角接接頭形式為主,焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高,其質(zhì)量的好壞直接影響轎車(chē)的安全性能。應(yīng)用機(jī)器人焊接后,大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量,并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、改善了勞動(dòng)環(huán)境。焊接機(jī)器人最適于多品種、高質(zhì)量生產(chǎn)方式,目前已廣泛應(yīng)用于汽

13、車(chē)按照焊接機(jī)器人系統(tǒng)在汽車(chē)底盤(pán)零部件焊接的夾具布局的不同特點(diǎn),以及外部軸等外圍設(shè)施的不同配置,焊接機(jī)器人系統(tǒng)可分為以下幾種形式:滑軌+焊接機(jī)器人的工作站;單(雙)夾具固定式+焊接機(jī)器人工作站;帶變位機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)+焊接機(jī)器人工作站;搬運(yùn)機(jī)器人+焊接機(jī)器人工作站;協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)式外軸+焊接機(jī)器人工作站;機(jī)器人焊接自動(dòng)線(xiàn);焊接機(jī)器人柔性系統(tǒng)。按照焊接機(jī)器人系統(tǒng)在汽車(chē)底盤(pán)零部件焊接的夾具布局的不同特點(diǎn)德國(guó)庫(kù)卡公司(KUKA)自進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái),不斷以其革新的機(jī)器人技術(shù)推動(dòng)著中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展,已成為該行業(yè)領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人提供商。目前,庫(kù)卡工業(yè)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)各行業(yè)的使用數(shù)量已經(jīng)有數(shù)千臺(tái),其中2000臺(tái)左

14、右應(yīng)用于汽車(chē)以及汽車(chē)零部件制造行業(yè),如圖0-7所示。2. KUKA機(jī)器人在寶馬汽車(chē)制造中的應(yīng)用圖0-7KUKA機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上德國(guó)庫(kù)卡公司(KUKA)自進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái),不斷以其革新的機(jī)現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)不斷向“準(zhǔn)時(shí)化”和“精益生產(chǎn)”的方向發(fā)展,這對(duì)設(shè)備的快速響應(yīng)、柔性化、集成化和多任務(wù)處理的能力提出了更高要求。為迎合這種需求,庫(kù)卡公司另辟蹊徑,突破傳統(tǒng)的機(jī)器人協(xié)同工作組概念,以單個(gè)機(jī)器人作為獨(dú)立的控制對(duì)象,如圖0-8所示,把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的概念引入到機(jī)器人協(xié)同工作組控制中,對(duì)機(jī)器人協(xié)同工作組的功能和工作模式進(jìn)行了歷史性的革新,使得15臺(tái)機(jī)器人同步工作成為可能,完全顛覆了傳統(tǒng)汽車(chē)制造中以工位為

15、目標(biāo)單位的工藝格局,汽車(chē)的柔性化生產(chǎn)提高到了一個(gè)空前的高度。現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)不斷向“準(zhǔn)時(shí)化”和“精益生產(chǎn)”的方向發(fā)展,這對(duì)圖0-8KUKA裝配機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上圖0-8KUKA裝配機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上寶馬公司為其在德國(guó)雷根斯堡的工廠尋找一種自動(dòng)化解決方案,用以傳送寶馬1系列和3系列車(chē)型的整個(gè)前后軸以及車(chē)門(mén)。寶馬公司選擇了三臺(tái)庫(kù)卡機(jī)器人,包括一臺(tái)KR500和兩臺(tái)KR360來(lái)傳送前后軸。KR500從裝配系統(tǒng)中取出已裝配好的前軸并將其置于裝配總成支架上,在那里前軸將被裝配到傳動(dòng)桿上。KR500的多用夾持器適用于1、3系列所有車(chē)型專(zhuān)有的軸。此外,整個(gè)夾持器還滿(mǎn)足了寶馬公司的要求,即能夠在傳送過(guò)程中使軸

16、的活動(dòng)部分保持在規(guī)定的位置。由此,機(jī)器人可將所有需要裝配的部件在裝配總成支架上準(zhǔn)確定位。寶馬公司為其在德國(guó)雷根斯堡的工廠尋找一種自動(dòng)化解決方案,用兩臺(tái)重載型機(jī)器人KR360傳送后軸。第一臺(tái)KR360從裝配系統(tǒng)中取出軸并將其置于多用工件托架的存儲(chǔ)器內(nèi),第二臺(tái)KR360從存儲(chǔ)器中取出軸并將其置于裝配總成支架上。如同前軸的情況,放置后軸時(shí)所需達(dá)到的精確位置可通過(guò)一個(gè)感知器測(cè)量系統(tǒng)得到。為使KR360能夠在最佳的位置上完成所需的工作,它被安裝在一個(gè)1.5m高的底座之上,如圖0-9所示。由于機(jī)器人控制系統(tǒng)將夾持器作為第七條軸來(lái)移動(dòng),因此KR360就有能力將客車(chē)車(chē)軸舉到輪轂處而不受輪距的限制。兩臺(tái)重載型機(jī)

17、器人KR360傳送后軸。第一臺(tái)KR360從裝配系圖0-9KUKA裝配機(jī)器人裝配車(chē)門(mén)圖0-9KUKA裝配機(jī)器人裝配車(chē)門(mén)在傳送車(chē)門(mén)方面,四臺(tái)裝配有400mm延長(zhǎng)臂的KR150,每?jī)膳_(tái)作為一組,可以替代數(shù)目相同的提升站以及所屬用以交接的機(jī)械裝置。在兩個(gè)機(jī)器人小組內(nèi)部,一臺(tái)機(jī)器人負(fù)責(zé)前門(mén),另一臺(tái)負(fù)責(zé)后門(mén)。當(dāng)一輛帶著空運(yùn)輸?shù)跫艿碾妱?dòng)鋼索吊車(chē)停在工位內(nèi)時(shí),機(jī)器人的工作就可以開(kāi)始了。有關(guān)的KR150將其夾持器擺動(dòng)著伸入貨物承裝工具內(nèi)部,將其從電動(dòng)鋼索吊車(chē)上取下并置于下一層,以做好裝料準(zhǔn)備。此時(shí),兩個(gè)在此工作的工作人員為吊架的兩側(cè)都裝上相應(yīng)車(chē)身的車(chē)門(mén)。之后,機(jī)器人將貨物承裝工具移回上一層并將其重新放回電動(dòng)鋼索

18、吊車(chē)。機(jī)器人重復(fù)精度高,因此可以避免對(duì)車(chē)門(mén)及電動(dòng)鋼索吊產(chǎn)生損傷。由于對(duì)機(jī)器人可進(jìn)行自由編程,因此整個(gè)設(shè)備也具有很高的靈活性。除此之外,庫(kù)卡公司還可以滿(mǎn)足寶馬公司對(duì)夾持器的要求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且安全可靠。在傳送車(chē)門(mén)方面,四臺(tái)裝配有400mm延長(zhǎng)臂的KR150,每?jī)?1.碼垛機(jī)器人國(guó)內(nèi)的物流行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了準(zhǔn)高速增長(zhǎng)階段。傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)不能滿(mǎn)足企業(yè)日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求。以碼垛設(shè)備為例,機(jī)械式碼垛機(jī)具有占地面積大、程序更改復(fù)雜、耗電量大等缺點(diǎn);采用人工搬運(yùn),勞動(dòng)量大,工時(shí)多,無(wú)法保證碼垛質(zhì)量,影響產(chǎn)品順利進(jìn)入貨倉(cāng),可能有50%的產(chǎn)品由于碼垛尺寸誤差過(guò)大而無(wú)法進(jìn)行正常存儲(chǔ),還需要重新整理。目前,歐、美、

19、日的碼垛機(jī)器人在碼垛市場(chǎng)的占有率超過(guò)了90%,絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機(jī)器人完成。碼垛機(jī)器人能適應(yīng)于紙箱、袋裝、罐裝、箱體、瓶裝等各種形狀的包裝成品碼垛作業(yè),如圖0-10所示。 1.碼垛機(jī)器人國(guó)內(nèi)的物流行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了準(zhǔn)高速增長(zhǎng)階段。傳碼垛機(jī)器人通過(guò)檢測(cè)吸盤(pán)和平衡氣缸內(nèi)氣體壓力,能自動(dòng)識(shí)別機(jī)械手臂上有無(wú)載荷,并經(jīng)氣動(dòng)邏輯控制回路自動(dòng)調(diào)整平衡氣缸內(nèi)的氣壓,達(dá)到自動(dòng)平衡的目的。工作時(shí),重物猶如懸浮在空中,可避免產(chǎn)品對(duì)接時(shí)的碰撞。在機(jī)械手臂的工作范圍內(nèi),操作人員可將其前、后、左、右、上、下輕松移動(dòng)到任何位置,人員本身可輕松操作。同時(shí),氣動(dòng)回路還有防止誤操作掉物和失壓保護(hù)等連鎖保護(hù)功能。碼垛機(jī)器人能將不同外

20、形尺寸的包裝貨物,整齊、自動(dòng)地碼(或拆)在托盤(pán)上(或生產(chǎn)線(xiàn)上等)。為充分利用托盤(pán)的面積和碼堆物料的穩(wěn)定性,機(jī)器人具有物料碼垛順序、排列設(shè)定器,可滿(mǎn)足從低速到高速,從包裝袋到紙箱,從碼垛一種產(chǎn)品到碼垛多種不同產(chǎn)品,應(yīng)用于產(chǎn)品搬運(yùn)、碼垛等。圖0-11所示為大型碼垛機(jī)器人在作業(yè)。碼垛機(jī)器人通過(guò)檢測(cè)吸盤(pán)和平衡氣缸內(nèi)氣體壓力,能自動(dòng)識(shí)別機(jī)械手圖0-10碼垛機(jī)器人在包裝生產(chǎn)線(xiàn)上圖0-10碼垛機(jī)器人在包裝生產(chǎn)線(xiàn)上圖0-11大型碼垛機(jī)器人圖0-11大型碼垛機(jī)器人2.自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)AGV(Automated Guided Vehicle)是自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)的英文縮寫(xiě),是指具有磁條、軌道或者激光等自動(dòng)導(dǎo)引設(shè)備,沿規(guī)劃好的路

21、徑行駛,以電池為動(dòng)力,并且裝備安全保護(hù)以及各種輔助機(jī)構(gòu)(如移載、裝配機(jī)構(gòu))的無(wú)人駕駛的自動(dòng)化車(chē)輛,如圖0-12所示。通常多臺(tái)AGV與控制計(jì)算機(jī)(控制臺(tái))、導(dǎo)航設(shè)備、充電設(shè)備以及周邊附屬設(shè)備組成AGV系統(tǒng),其主要工作原理表現(xiàn)為在控制計(jì)算機(jī)的監(jiān)控及任務(wù)調(diào)度下,AGV可以準(zhǔn)確地按照規(guī)定的路徑行走,到達(dá)任務(wù)指定位置后,完成一系列的作業(yè)任務(wù),控制計(jì)算機(jī)可根據(jù)AGV自身電量決定是否到充電區(qū)進(jìn)行自動(dòng)充電。2.自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)AGV(Automated Guided Ve根據(jù)導(dǎo)航方式的不同,目前AGV產(chǎn)品可分為磁導(dǎo)航AGV和激光導(dǎo)航AGV(又稱(chēng)為L(zhǎng)GV)。在物流領(lǐng)域里,根據(jù)工作方式的不同,AGV有叉車(chē)式運(yùn)輸型AGV

22、、搬運(yùn)型AGV、重載AGV、智能巡檢AGV、特種AGV以及簡(jiǎn)易AGV(又稱(chēng)為AGC)等。當(dāng)前的智能物流機(jī)器人(見(jiàn)圖0-13)CPU性能越來(lái)越高,控制器內(nèi)部根據(jù)控制功能的不同采取模塊化設(shè)計(jì);運(yùn)動(dòng)平衡控制的增強(qiáng)提高了機(jī)器人加速和加速的時(shí)間,加快了機(jī)器人的動(dòng)作周期;碰撞檢測(cè)功能的提高極大地保護(hù)了機(jī)器人本體和手爪;新開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)功能,作為軟件集成在機(jī)器人系統(tǒng)控制柜中;通過(guò)機(jī)器人示教盤(pán)監(jiān)控視覺(jué)功能的作業(yè)情況;舍去了傳統(tǒng)視覺(jué)系統(tǒng)中的個(gè)人計(jì)算機(jī)等硬件,大大節(jié)省了成本支出。機(jī)器人已經(jīng)在中國(guó)物流行業(yè)中被廣泛地應(yīng)用,節(jié)約了成本,提高了物流效率。根據(jù)導(dǎo)航方式的不同,目前AGV產(chǎn)品可分為磁導(dǎo)航AGV和激光導(dǎo)圖0-1

23、2自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)圖0-12自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)圖0-13智能物流機(jī)器人圖0-13智能物流機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類(lèi)別。1.按照機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形態(tài)分類(lèi)按照機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的不同,可以分為直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人、平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人和并聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人,各類(lèi)型實(shí)物圖如圖0-14所示。 工業(yè)機(jī)器人按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類(lèi)別。1.按照?qǐng)D0-14工業(yè)機(jī)器人類(lèi)型a)直角坐標(biāo)型b)圓柱坐標(biāo)型c)球坐標(biāo)型d)多關(guān)節(jié)型e)平面關(guān)節(jié)型f)并聯(lián)型圖0-14工業(yè)機(jī)器人類(lèi)型(1) 直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-15

24、所示,手部空間的位置變化是通過(guò)沿著三個(gè)相互垂直的軸線(xiàn)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,常用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料和高精度的裝配和檢測(cè)作業(yè)。一般直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的手臂可以垂直上下移動(dòng)(Z軸方向),并可以沿著滑架和橫梁上的導(dǎo)軌進(jìn)行水平二維平面的移動(dòng)(X、Y軸方向)。顯然,直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有三個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié),即三個(gè)自由度。直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有如下優(yōu)點(diǎn):(1) 直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2) 編程容易,在X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都沒(méi)有耦合,便于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度快,定位精度高,蔽障性能較好。同時(shí),由于該類(lèi)型機(jī)器人必須采用導(dǎo)軌,故有如下缺點(diǎn)和問(wèn)題:1) 動(dòng)作范圍小,

25、靈活性較差。2) 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,維護(hù)比較困難,導(dǎo)軌暴露面大,不如轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)密封性好。1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2) 編程容易,在X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都3) 結(jié)構(gòu)尺寸較大,占地面積較大。4) 移動(dòng)部分慣量較大,增加了對(duì)驅(qū)動(dòng)性能的要求。(2)圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-16所示,有兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié),末端操作器的安裝軸線(xiàn)的位姿由(Z,r,)坐標(biāo)予以表示,其主體具有三個(gè)自由度:腰部轉(zhuǎn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)、手臂伸縮運(yùn)動(dòng)。3) 結(jié)構(gòu)尺寸較大,占地面積較大。4) 移動(dòng)部分慣量較大,增圖0-15直角坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-15直角坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-16圓柱坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-16

26、圓柱坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有如下優(yōu)點(diǎn):1) 控制精度較高,控制較簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊。2)對(duì)比直角坐標(biāo)形式,在垂直和經(jīng)向的兩個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以采用伸縮套簡(jiǎn)式結(jié)構(gòu),在腰部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以把手臂縮回,從而減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,改善了力學(xué)負(fù)載。3) 空間尺寸較小,工作范圍較大,末端操作器可獲得較高的運(yùn)動(dòng)速度。它的缺點(diǎn)是:由于機(jī)身結(jié)構(gòu)的原因,手臂不能到達(dá)底部,末端操作器離Z軸越遠(yuǎn),減小了機(jī)器人的工作范圍,其切向線(xiàn)位移的分辨精度就越低。圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有如下優(yōu)點(diǎn):1) 控制精度較高,控制(3)球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-17所示,有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié),末端操作器的安裝

27、軸線(xiàn)的位姿由(,r)坐標(biāo)予以表示。機(jī)械手能夠里外伸縮移動(dòng),在垂直平面內(nèi)擺動(dòng)已經(jīng)繞底座在水平面內(nèi)移動(dòng),因?yàn)檫@種機(jī)器人的工作空間形成球面的一部分。很多知名企業(yè)的球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人,其手臂采用液壓驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)關(guān)節(jié),繞垂直和水平軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)也采用了液壓伺服系統(tǒng)。(3)球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)如下:1) 占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,位置精度尚可。2) 蔽障性能較差,存在平衡問(wèn)題。(4)關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖0-18所示,其主要由底座、大臂和小臂組成。大臂和小臂間的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)稱(chēng)為肘關(guān)節(jié),大臂和底座間的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)稱(chēng)為肩關(guān)節(jié)。底座可以繞垂

28、直軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng),稱(chēng)為腰關(guān)節(jié)。它是一種廣泛應(yīng)用的擬人化機(jī)器人。球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)如下:1) 占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,位圖0-17球坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-17球坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-18關(guān)節(jié)坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖圖0-18關(guān)節(jié)坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)示意圖關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有以下優(yōu)點(diǎn):1) 結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小。2) 靈活性好,手部到達(dá)位置好,具有較好的蔽障性能。3) 沒(méi)有移動(dòng)關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)密封性能好,摩擦小,慣量小。4)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力小,能耗較低。關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的缺點(diǎn)如下:1) 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在平衡問(wèn)題,控制存在耦合。關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人主要有以下優(yōu)點(diǎn):1) 結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積2) 當(dāng)大臂和小臂舒展開(kāi)時(shí),機(jī)器人結(jié)

29、構(gòu)剛度較好。(5)并聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人并聯(lián)型機(jī)構(gòu)是動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接,機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度,且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。2.按照輸入信息的方式分類(lèi)按照輸入信息的方式不同,可以分為操作機(jī)械手、固定程序工業(yè)機(jī)器人、可編程型工業(yè)機(jī)器人、程序控制型工業(yè)機(jī)器人、示教型工業(yè)機(jī)器人、智能型工業(yè)機(jī)器人。各類(lèi)機(jī)器人的輸入信息方式見(jiàn)表0-1。2) 當(dāng)大臂和小臂舒展開(kāi)時(shí),機(jī)器人結(jié)構(gòu)剛度較好。(5)并聯(lián)型表0-1按照輸入信息的方式分類(lèi)表0-1按照輸入信息的方式分類(lèi)表0-2按照驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)3.按照驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)按照驅(qū)動(dòng)方式的不同,可以分為液壓型工業(yè)機(jī)器人、電動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人、氣壓型工業(yè)機(jī)器

30、人,其特點(diǎn)見(jiàn)表0-2。表0-2按照驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)3.按照驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)按照驅(qū)動(dòng)方式的4.按照運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)按照運(yùn)動(dòng)軌跡的不同,可以分為點(diǎn)位型工業(yè)機(jī)器人和連續(xù)軌跡型工業(yè)機(jī)器人。點(diǎn)位控制是控制機(jī)器人從一個(gè)位姿到另一個(gè)位姿,其路徑不限;連續(xù)軌跡控制是控制機(jī)器人的機(jī)械接口,按編程規(guī)定的位姿和速度,在指定的軌跡上運(yùn)動(dòng)。通常我們見(jiàn)到的工業(yè)機(jī)械手屬于智能型、連續(xù)軌跡、多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人,末端手爪多為氣動(dòng)或者電動(dòng)。4.按照運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)按照運(yùn)動(dòng)軌跡的不同,可以分為點(diǎn)位型工業(yè)機(jī) “人”的身體結(jié)構(gòu)包括四肢骨骼和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),以完成人體動(dòng)作;大腦和神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)處理、發(fā)布信息;五官和皮膚來(lái)和環(huán)境交互。工業(yè)機(jī)器人也要接受這些考驗(yàn),只有

31、擁有了健全的身體,才能應(yīng)付各種各樣的工作。從工業(yè)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)上看,如圖0-19所示,可以分為“三大部分六個(gè)系統(tǒng)”。三大部分、六大系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的整體,如圖0-20所示。 “人”的身體結(jié)構(gòu)包括四肢骨骼和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),以完成人體動(dòng)作;圖0-19工業(yè)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖0-19工業(yè)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖0-20“三大部分六大系統(tǒng)”的組成示意圖圖0-20“三大部分六大系統(tǒng)”的組成示意圖三大部分是指用于實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的機(jī)械部分、用于感知內(nèi)部和外部信息的傳感部分和用于控制機(jī)器人完成各種動(dòng)作的控制部分。六大系統(tǒng)分別是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(又稱(chēng)為執(zhí)行系統(tǒng))、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。(

32、1)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作,有電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)以及其他驅(qū)動(dòng)形式。根據(jù)需要,可采用這三種基本驅(qū)動(dòng)類(lèi)型的一種,或合成式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),目前較常用的是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)見(jiàn)表0-3。三大部分是指用于實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的機(jī)械部分、用于感知內(nèi)部和外部表0-3工業(yè)機(jī)器人三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)表0-3工業(yè)機(jī)器人三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選用,應(yīng)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的性能要求、控制功能、運(yùn)行的功耗、應(yīng)用環(huán)境及作業(yè)要求、性能價(jià)格比以及其他因素綜合加以考慮。在充分考慮各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上, 保證工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范、可行性和可靠性

33、的前提下做出決定。一般情況下,各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原則大致如下:1)控制方式。對(duì)物料搬運(yùn)(包括上、下料)、沖壓使用有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人,低速、重負(fù)載時(shí)可選用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);中等負(fù)載時(shí)可選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);輕負(fù)載時(shí)可選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);輕負(fù)載、高速時(shí)可選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),沖壓機(jī)器人手爪多選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選用,應(yīng)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的性能要求、控制功2)作業(yè)環(huán)境要求。從事噴涂作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人,由于工作環(huán)境需要防爆,因此考慮到其防爆性能,多采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和具有本征防爆的交流電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。水下機(jī)器人、核工業(yè)專(zhuān)用機(jī)器人、空間機(jī)器人,以及在腐蝕性、易燃易爆氣體、放射性物質(zhì)

34、環(huán)境中工作的移動(dòng)機(jī)器人,一般采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。若要求在潔凈環(huán)境中使用,則多采用直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3)操作運(yùn)行速度。對(duì)于裝配機(jī)器人,由于要求其有較高的點(diǎn)位重復(fù)精度和較高的運(yùn)行速度,通常在運(yùn)行速度相對(duì)較低(4.5m/s)的情況下,可采用AC、DC或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);在速度、精度要求均很高的條件下,多采用直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2)作業(yè)環(huán)境要求。從事噴涂作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人,由于工作環(huán)境需要(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(也稱(chēng)為機(jī)器人“本體”)由機(jī)身、手臂、手腕、末端執(zhí)行器四大部分組成,如圖0-21所示,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有36個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系

35、統(tǒng)(也稱(chēng)為機(jī)器人“本體”)由機(jī)身圖0-21機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)組成1末端執(zhí)行器(手部)2手腕3手臂4機(jī)身圖0-21機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)組成1)機(jī)身:起支撐作用,固定式機(jī)器人的基座直接連接在地面基礎(chǔ)上,移動(dòng)式機(jī)器人的基座安裝在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。圖0-22臂部?jī)?nèi)部圖1)機(jī)身:起支撐作用,固定式機(jī)器人的基座直接連接在地面基礎(chǔ)上2)手臂:連接機(jī)身和手腕,主要改變末端執(zhí)行器的空間位置,如圖0-22所示。在工作中直接承受腕、手和工件的靜、動(dòng)載荷,自身運(yùn)動(dòng)又較多,故受力復(fù)雜。手臂的長(zhǎng)度尺寸要滿(mǎn)足工作空間的要求,由于手臂的剛度、強(qiáng)度直接影響機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)剛度,同時(shí)又要靈活運(yùn)動(dòng),故應(yīng)盡可能選用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料,減輕其重量。在臂

36、體設(shè)計(jì)中,也應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成封閉形和局部帶加強(qiáng)肋的結(jié)構(gòu),以增加剛度和強(qiáng)度。手臂結(jié)構(gòu)可分為橫梁式、立柱式、機(jī)座式和屈伸式四種,具體見(jiàn)表0-4。2)手臂:連接機(jī)身和手腕,主要改變末端執(zhí)行器的空間位置,如圖表0-4手臂的四種結(jié)構(gòu)表0-4手臂的四種結(jié)構(gòu)3)手腕:連接手臂和末端執(zhí)行器,手腕確定末端執(zhí)行器的作業(yè)姿態(tài),一般需要三個(gè)自由度,由三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組合而成,組合方式多樣,手腕關(guān)節(jié)組合示意圖如圖0-23所示。圖0-23手腕關(guān)節(jié)組合示意圖3)手腕:連接手臂和末端執(zhí)行器,手腕確定末端執(zhí)行器的作業(yè)姿態(tài)為了使手部能處于空間任意方向,要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)方向分為:“臂轉(zhuǎn)”是繞小臂軸線(xiàn)方向

37、的旋轉(zhuǎn);“手轉(zhuǎn)”是使末端執(zhí)行器繞自身的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn);“腕擺”是使手部相對(duì)臂部的擺動(dòng)。腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足傳動(dòng)靈活、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、避免干涉。機(jī)器人多數(shù)將腕部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分安排在小臂上。首先設(shè)法使幾個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到同軸旋轉(zhuǎn)的心軸和多層套筒上, 運(yùn)動(dòng)傳入腕部后再分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作。為了使手部能處于空間任意方向,要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)4)末端執(zhí)行器(手部):即機(jī)器人的作業(yè)工具,如抓取工件的各種抓手、取料器、專(zhuān)用工具的夾持器等,還包括部分專(zhuān)用工具,如擰螺釘螺母機(jī)、噴槍、焊槍、切割頭、測(cè)量頭等。手部常采用法蘭連接,如圖0-24所示。工業(yè)機(jī)器人的手部就像人的手部一樣,能夠靈活地運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),能夠取各種各樣的

38、物品,但是機(jī)械手的手部由于抓取的工業(yè)用品體型、材料、重量等不同,因此機(jī)械手手部應(yīng)根據(jù)所抓物品單獨(dú)量身定做。4)末端執(zhí)行器(手部):即機(jī)器人的作業(yè)工具,如抓取工件的各種圖0-24手部法蘭圖0-24手部法蘭工業(yè)機(jī)器人的手部(也稱(chēng)為抓手)是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu),從功能和形態(tài)上看,它可分為工業(yè)機(jī)器人的手部和仿人機(jī)器人的手部。常用的抓手按其握持原理可以分為夾持類(lèi)和吸附類(lèi)兩大類(lèi),圖0-25所示為兩種握持的應(yīng)用。圖0-25抓手應(yīng)用a)碼垛抓持料袋轉(zhuǎn)手b)吸取玻璃抓手工業(yè)機(jī)器人的手部(也稱(chēng)為抓手)是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu),從功能和形機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。機(jī)器人與外部

39、設(shè)備集成為一個(gè)功能單元,如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。也可以是多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備、多個(gè)零件儲(chǔ)存裝置等集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。例如,柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成的,能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)。它往往會(huì)有多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人和多臺(tái)數(shù)控機(jī)床配合完成復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程,柔性制造系統(tǒng)如圖0-26所示。(3)機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)圖0-26工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床的柔性制造系統(tǒng)圖0-26工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床的柔性制造系統(tǒng)(4)感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成,其作用是獲取機(jī)

40、器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息,并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部傳感器用于檢測(cè)各個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度等變量,為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人與周?chē)h(huán)境之間的一些狀態(tài)變量,如距離、接近程度和接觸情況等,用于引導(dǎo)機(jī)器人,便于其識(shí)別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器一方面使機(jī)器人更準(zhǔn)確地獲取周?chē)h(huán)境情況,另一方面也能起到誤差矯正的作用。(4)感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成,其作用是圖0-27所示為工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)定位系統(tǒng),基本構(gòu)成有機(jī)器人本體、交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置、運(yùn)動(dòng)控制器、計(jì)算機(jī)和工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像頭。圖0-28所示為工業(yè)機(jī)器人的“五官”系統(tǒng),包括觸覺(jué)(力與力矩傳感器)、視覺(jué)(視頻

41、)、聽(tīng)覺(jué)(語(yǔ)音)、工業(yè)用PDA(RFID讀寫(xiě)器)等,向工業(yè)機(jī)器人發(fā)送信息,構(gòu)成信息反饋控制系統(tǒng)。圖0-27所示為工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)定位系統(tǒng),基本構(gòu)成有機(jī)器人本圖0-27工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)定位系統(tǒng)圖0-27工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)定位系統(tǒng)圖0-28工業(yè)機(jī)器人的“五官”系統(tǒng)圖0-28工業(yè)機(jī)器人的“五官”系統(tǒng)(5)人機(jī)交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器人控制的裝置, 即指令給定裝置和信息顯示裝置,就像人們打游戲需要游戲機(jī)操作手柄一樣。一般為工業(yè)機(jī)器人的自帶示教單元和上位機(jī)軟件。(6)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào),并進(jìn)行控制。信號(hào)傳輸線(xiàn)路大多數(shù)都在機(jī)械手內(nèi)部,內(nèi)

42、部結(jié)構(gòu)如圖0-29所示。(5)人機(jī)交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器圖0-29工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào),支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征,則為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng);具備信息反饋特征,則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖0-29工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng),根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制。1)程序控制系統(tǒng):給每個(gè)自由度施加一定規(guī)律的控制作用,機(jī)器人就可實(shí)現(xiàn)要求的空間軌跡。2)自適應(yīng)控制系統(tǒng):當(dāng)外界條件變化

43、時(shí),為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改善控制品質(zhì),其過(guò)程是基于對(duì)操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察,再調(diào)整非線(xiàn)性模型的參數(shù),一直到誤差消失為止。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時(shí)間和條件自動(dòng)改變。根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)和人工智能控制3)人工智能控制系統(tǒng):事先無(wú)法編制運(yùn)動(dòng)程序,而是要求在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)所獲得的周?chē)鸂顟B(tài)信息,實(shí)時(shí)確定控制作用。當(dāng)外界條件變化時(shí),為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改善控制品質(zhì),其過(guò)程是基于對(duì)操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察,再調(diào)整非線(xiàn)性模型的參數(shù),一直到誤差消失為止。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時(shí)間和條件自動(dòng)改變。因此本系統(tǒng)也是一種自適應(yīng)控制系

44、統(tǒng)。3)人工智能控制系統(tǒng):事先無(wú)法編制運(yùn)動(dòng)程序,而是要求在運(yùn)動(dòng)過(guò) 應(yīng)用這么廣泛的設(shè)備,在選購(gòu)時(shí)要特別關(guān)注哪些核心參數(shù)呢?1.自由度自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目,不應(yīng)包括手爪(末端執(zhí)行器)的開(kāi)合自由度。在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中,一個(gè)自由度就需要有一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。在三維空間中描述一個(gè)物體的位置和姿態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)位姿)需要6個(gè)自由度。但是,工業(yè)機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計(jì)的,可能小于6個(gè)自由度,也可能大于6個(gè)自由度。圖0-30所示為5自由度機(jī)器人,圖0-31所示為6自由度機(jī)器人。 應(yīng)用這么廣泛的設(shè)備,在選購(gòu)時(shí)要特別關(guān)注哪些核心參數(shù)呢?1圖0-305自由度機(jī)器人圖0-305自由度機(jī)器人圖0-3

45、16自由度機(jī)器人圖0-316自由度機(jī)器人2.精度工業(yè)機(jī)器人精度是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指機(jī)器人手部實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異,用反復(fù)多次測(cè)試的定位結(jié)果的代表點(diǎn)與指定位置之間的距離來(lái)表示。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位手部于同一目標(biāo)位置的能力,以實(shí)際位置值的分散程度來(lái)表示。實(shí)際應(yīng)用中,常以重復(fù)測(cè)試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差值的3倍來(lái)表示,它用于衡量一系列誤差值的密集度。圖0-32所示為工業(yè)機(jī)器人定位精度和重復(fù)定位精度圖例。2.精度工業(yè)機(jī)器人精度是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是圖0-32工業(yè)機(jī)器人定位精度和重復(fù)定位精度圖例a)重復(fù)定位精度的測(cè)定b)合理的定位精度,良好的重復(fù)定位精度c

46、)良好的定位精度,較差的重復(fù)定位精度d)很差的定位精度,良好的重復(fù)定位精度圖0-32工業(yè)機(jī)器人定位精度和重復(fù)定位精度圖例3.工作范圍工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能達(dá)到的所有點(diǎn)的集合,也叫作工作區(qū)域。因?yàn)槟┒瞬僮髌鞯男螤詈统叽缡嵌喾N多樣的,為了真實(shí)地反映機(jī)器人的特征參數(shù),一般工作范圍是指不安裝末端操作器的工作區(qū)域。工作范圍的形狀和大小是十分重要的,機(jī)器人在執(zhí)行某作業(yè)時(shí)可能會(huì)因?yàn)榇嬖谑植坎荒艿竭_(dá)的作業(yè)死區(qū)而不能完成任務(wù)。圖0-33所示是ABB IRB 120和IRB 1410工業(yè)機(jī)器人的工作范圍示意圖。3.工作范圍工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能達(dá)到的所圖0-33ABB IRB

47、120和IRB 1410工作范圍示意圖圖0-33ABB IRB 120和IRB 1410工作范圍最大工作速度,有的廠家指工業(yè)機(jī)器人自由度上最大的穩(wěn)定速度,有的廠家指手臂末端的最大合成速度。工作速度越快,工作效率就越高。但是,工作速度越快就要花費(fèi)更多的時(shí)間去升速和降速。5.承載能力承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位置上所能承受的最大質(zhì)量。承載能力不僅決定于負(fù)載的重量,而且與機(jī)器人運(yùn)行的速度、加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見(jiàn),承載能力這一技術(shù)指標(biāo)是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。承載能力不僅指負(fù)載,而且包括了機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。4.最大工作速度最大工作速度,有的廠家指工業(yè)機(jī)器人自由度上最大的穩(wěn)

48、定速度,有6.原點(diǎn)原點(diǎn)分為兩種,即機(jī)械原點(diǎn)和工作原點(diǎn)。機(jī)械原點(diǎn)是指工業(yè)機(jī)器人各自由度共用的、機(jī)械坐標(biāo)系中的基準(zhǔn)點(diǎn)。工作原點(diǎn)是指工業(yè)機(jī)器人工作空間的基準(zhǔn)點(diǎn)。6.原點(diǎn)原點(diǎn)分為兩種,即機(jī)械原點(diǎn)和工作原點(diǎn)。機(jī)械原點(diǎn)是指工業(yè) 任務(wù)九 碼垛工作站安裝與調(diào)試 任務(wù)九 碼垛工作站安裝與調(diào)試 本工作站以多種形狀鋁材物料碼垛為例,利用IRB 120搭載真空吸盤(pán),配合碼垛工裝套件實(shí)現(xiàn)對(duì)拾取物料塊進(jìn)行各種需求組合的碼垛過(guò)程。本工作站中還通過(guò)RobotStudio軟件預(yù)置了動(dòng)作效果,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)I/O配置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建、目標(biāo)點(diǎn)示教、程序編寫(xiě)及調(diào)試,最終完成物料碼垛應(yīng)用程序的編寫(xiě)。通過(guò)本章學(xué)習(xí),使讀者掌握工業(yè)機(jī)器人在碼

49、垛工作站應(yīng)用的編寫(xiě)技巧。碼垛工作站布局如圖9-1所示。 本工作站以多種形狀鋁材物料碼垛為例,利用IRB 120搭圖9-1碼垛工作站布局圖9-1碼垛工作站布局ABB機(jī)器人擁有全套先進(jìn)的碼垛機(jī)器人解決方案,包括全系列的緊湊型四軸碼垛機(jī)器人,如IRB 260、IRB 460、IRB 660、IRB 760,以及ABB標(biāo)準(zhǔn)碼垛夾具,如夾板式夾具、吸盤(pán)式夾具、夾爪式夾具、托盤(pán)夾具等,其廣泛應(yīng)用于化工、建材、飲料、食品等各行業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上的物料和貨物的堆放。ABB機(jī)器人擁有全套先進(jìn)的碼垛機(jī)器人解決方案,包括全系列的緊碼垛模型分為兩部分:碼垛物料盛放平臺(tái)(包含16塊正方形物料和8塊長(zhǎng)方形物料)和碼垛平臺(tái)?？刹?/p>

50、用吸盤(pán)夾具對(duì)碼垛物料進(jìn)行自由組合,然后進(jìn)行機(jī)器人碼垛訓(xùn)練。該工作站可對(duì)碼垛對(duì)象的碼垛形狀、碼垛時(shí)的路徑等進(jìn)行自由規(guī)定,可按不同要求做出多種實(shí)訓(xùn),幫助學(xué)生理解機(jī)器人碼垛和陣列并掌握快速編程示教的應(yīng)用技能。碼垛模型分為兩部分:碼垛物料盛放平臺(tái)(包含16塊正方形物料和1)基本指令ConfL、TriggL的應(yīng)用。2)碼垛吸盤(pán)工具坐標(biāo)的創(chuàng)建。3)碼垛運(yùn)行程序的編寫(xiě)。4)碼垛工作站的調(diào)試。1)基本指令ConfL、TriggL的應(yīng)用。2)碼垛吸盤(pán)工具 ConfL:軸配置監(jiān)控指令指令作用:機(jī)器人在線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)及圓弧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否嚴(yán)格遵循程序中設(shè)定的軸配置參數(shù)。默認(rèn)情況下,軸配置監(jiān)控是打開(kāi)的,關(guān)閉后,機(jī)器人以最接近

51、當(dāng)前軸配置數(shù)據(jù)的配置到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)。應(yīng)用舉例:目標(biāo)點(diǎn)p10中,1,0,1,0 是此目標(biāo)點(diǎn)的軸配置數(shù)據(jù),代碼如下。 ConfL:軸配置監(jiān)控指令指令作用:機(jī)器人在線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)及圓執(zhí)行結(jié)果:機(jī)器人自動(dòng)匹配一組最接近當(dāng)前各關(guān)節(jié)軸姿態(tài)的軸配置數(shù)據(jù),移動(dòng)至目標(biāo)點(diǎn)p10。注意軸配置數(shù)據(jù)不一定為程序中指定的1,0,1,0。TriggL:運(yùn)動(dòng)觸發(fā)指令(見(jiàn)圖9-2)指令作用:在線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在指定位置準(zhǔn)確地觸發(fā)事件。應(yīng)用舉例:執(zhí)行結(jié)果:機(jī)器人自動(dòng)匹配一組最接近當(dāng)前各關(guān)節(jié)軸姿態(tài)的軸配置數(shù)圖9-2TriggL指令圖9-2TriggL指令執(zhí)行結(jié)果:機(jī)器人TCP在朝向P1點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在距離P1點(diǎn)前10mm處,且再提前0

52、.1s,則將do-GripOn置為1。執(zhí)行結(jié)果:機(jī)器人TCP在朝向P1點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在距離P1點(diǎn)1.工作站硬件配置(1)安裝工作站套件準(zhǔn)備1)打開(kāi)模塊存放柜找到碼垛套件,采用內(nèi)六角扳手拆卸碼垛套件。2)把碼垛套件放至鉗工桌桌面,并選擇對(duì)應(yīng)的吸盤(pán)夾具(碼垛套件與搬運(yùn)套件共用一套吸盤(pán)夾具)、夾具與機(jī)器人的連接法蘭、安裝螺釘(若干)、真空發(fā)生器、十字螺釘旋具。3)選擇合適型號(hào)的內(nèi)六角扳手把碼垛套件從套件托盤(pán)上拆除。1.工作站硬件配置(1)安裝工作站套件準(zhǔn)備1)打開(kāi)模塊存放柜1)選擇合適的螺釘,把碼垛套件安裝至機(jī)器人操作對(duì)象承載平臺(tái)的合理位置(可任意選擇安裝位置和方向)。碼垛布置圖如圖9-3所示。圖

53、9-3碼垛布置圖(2)工作站安裝1)選擇合適的螺釘,把碼垛套件安裝至機(jī)器人操作對(duì)象承載平臺(tái)的2)夾具安裝:首先把夾具與機(jī)器人的連接法蘭安裝至機(jī)器人六軸法蘭盤(pán)上,如圖9-4所示,然后再把吸盤(pán)夾具安裝至連接法蘭上。圖9-4吸盤(pán)在6軸法蘭盤(pán)上的安裝2)夾具安裝:首先把夾具與機(jī)器人的連接法蘭安裝至機(jī)器人六軸法(3)夾具的電路及氣路安裝1)把吸盤(pán)夾具彈簧氣管與機(jī)器人四軸集成氣路接口連接。2)把真空發(fā)生器、機(jī)器人一軸集成氣路接口、電磁閥之間用合適的氣管連接好,并用扎帶固定,如圖6-3所示。3)把電磁閥的電路與集成信號(hào)接線(xiàn)端子盒正確連接,如圖9-5所示。注:PLC控制柜內(nèi)的配線(xiàn)已經(jīng)完成,接線(xiàn)端子盒YA08端

54、子已連接至機(jī)器人I/O板DSQC 652的DO16通道。因此在PLC控制柜面板模式(3)夾具的電路及氣路安裝1)把吸盤(pán)夾具彈簧氣管與機(jī)器人四軸選擇開(kāi)關(guān)選擇“演示模式”時(shí),由機(jī)器人輸出信號(hào)DO16控制吸盤(pán)夾具動(dòng)作。而面板模式選擇開(kāi)關(guān)選擇“實(shí)訓(xùn)模式”時(shí),則需在PLC控制柜面板上采用安全連線(xiàn)對(duì)工作臺(tái)夾具執(zhí)行信號(hào)YA08與機(jī)器人輸出信號(hào)D016進(jìn)行連接后,機(jī)器人輸出信號(hào)DO16才能控制吸盤(pán)夾具動(dòng)作。圖9-5吸盤(pán)手爪夾具電磁閥接線(xiàn)圖選擇開(kāi)關(guān)選擇“演示模式”時(shí),由機(jī)器人輸出信號(hào)DO16控制吸盤(pán)(4)工藝要求1)在進(jìn)行碼垛軌跡示教時(shí),吸盤(pán)夾具姿態(tài)保持與工件表面平行。2)機(jī)器人運(yùn)行軌跡要求平緩流暢,放置工件時(shí)

55、平緩準(zhǔn)確。3)碼放物料要求物料整齊,無(wú)明顯縫隙和位置偏差等。2.工作站仿真系統(tǒng)配置(1)解壓并初始化(2)標(biāo)準(zhǔn)I/O板配置(4)工藝要求1)在進(jìn)行碼垛軌跡示教時(shí),吸盤(pán)夾具姿態(tài)保持與工將控制器界面語(yǔ)言改為中文并將運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換為手動(dòng),然后依次單擊“ABB菜單”“控制面板”“配置”,進(jìn)入“I/O主題”,配置I/O信號(hào)。本工作站采用標(biāo)配的ABB標(biāo)準(zhǔn)I/O板,型號(hào)為DSQC 652,需要在DeviceNet Device中設(shè)置此I/O單元的Unit相關(guān)參數(shù),并在Signal中配置具體的I/O信號(hào)參數(shù),配置見(jiàn)表9-1和表9-2。表9-1Unit單元參數(shù)在此工作站中,配置了一個(gè)數(shù)字輸出用于控制焊槍工作。將控

56、制器界面語(yǔ)言改為中文并將運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換為手動(dòng),然后依次單表9-2I/O信號(hào)參數(shù)(3)創(chuàng)建工具數(shù)據(jù)此工作站中,工具部件包含吸盤(pán)工具。此工具部件較為規(guī)整,可以直接測(cè)量出相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建,此處新建的吸盤(pán)工具坐標(biāo)系只是相對(duì)于tool0來(lái)說(shuō)沿著其Z軸正方向偏移83mm,沿著其X軸正方向偏移83mm,新建吸盤(pán)工具坐標(biāo)系的方向沿用tool0方向,如圖9-6所示。表9-2I/O信號(hào)參數(shù)(3)創(chuàng)建工具數(shù)據(jù)此工作站中,工具部圖9-6機(jī)器人的工具坐標(biāo)系圖9-6機(jī)器人的工具坐標(biāo)系表9-3示教后自動(dòng)生成工具數(shù)據(jù)Gripper_1在示教器中,編輯工具數(shù)據(jù),確認(rèn)各項(xiàng)數(shù)值,見(jiàn)表9-3。表9-3示教后自動(dòng)生成工具數(shù)據(jù)Grippe

57、r_1在示教器中(4)創(chuàng)建工件坐標(biāo)系數(shù)據(jù)在碼垛類(lèi)應(yīng)用中,當(dāng)整體工件位置偏移時(shí),為了方便移植軌跡程序,需要建立工件坐標(biāo)系。這樣,當(dāng)發(fā)現(xiàn)工件整體偏移以后,只需重新標(biāo)定工件坐標(biāo)系即可完成調(diào)整。在此工作站中,所需創(chuàng)建的工件坐標(biāo)系如圖9-7所示。在圖9-7所示的圖中,根據(jù)3點(diǎn)法,依次移動(dòng)機(jī)器人至X1、X2、Y1點(diǎn)并記錄,則可自動(dòng)生成工件坐標(biāo)系統(tǒng)Workobject_1。在標(biāo)定工件坐標(biāo)系時(shí),要合理選取X、Y軸方向,以保證Z軸方向便于編程使用。X、Y、Z軸方向符合笛卡爾坐標(biāo)系,即可使用右手來(lái)判定,如圖中+X、+Y、+Z所示。其上X1點(diǎn)為坐標(biāo)軸原點(diǎn),X2為X軸上的任意點(diǎn),Y1為Y軸上的任意點(diǎn)。具體工件坐標(biāo)系建

58、立參見(jiàn)前面任務(wù)中的工作站示例。(4)創(chuàng)建工件坐標(biāo)系數(shù)據(jù)在碼垛類(lèi)應(yīng)用中,當(dāng)整體工件位置偏移時(shí)表9-3示教后自動(dòng)生成工具數(shù)據(jù)Gripper_1表9-3示教后自動(dòng)生成工具數(shù)據(jù)Gripper_1圖9-7工件坐標(biāo)系的設(shè)定位置圖9-7工件坐標(biāo)系的設(shè)定位置(5)創(chuàng)建載荷數(shù)據(jù)在本工作站中,因吸盤(pán)與載荷較輕,故無(wú)須設(shè)定載荷數(shù)據(jù)。(6)程序模板導(dǎo)入完成以上步驟后,將程序模板導(dǎo)入該機(jī)器人系統(tǒng)中,在示教器的程序編輯器中可進(jìn)行程序模塊的加載,依次單擊“ABB菜單”“程序編輯器”,對(duì)程序進(jìn)行加載,流程參考任務(wù)五。瀏覽至前面所創(chuàng)建的備份文件夾,選擇“MainModule.mod”,再單擊“確定”按鈕,完成程序模板的導(dǎo)入。(

59、5)創(chuàng)建載荷數(shù)據(jù)在本工作站中,因吸盤(pán)與載荷較輕,故無(wú)須設(shè)定3.程序編寫(xiě)與調(diào)試(1)工藝要求1)在進(jìn)行碼垛軌跡示教時(shí),吸盤(pán)夾具姿態(tài)保持與工件表面平行。2)機(jī)器人運(yùn)行軌跡要求平緩流暢,放置工件時(shí)應(yīng)平緩準(zhǔn)確。3)碼放物料要求物料整齊,無(wú)明顯縫隙和位置偏差等。(2)程序編寫(xiě)3.程序編寫(xiě)與調(diào)試(1)工藝要求1)在進(jìn)行碼垛軌跡示教時(shí),吸碼垛工作站程序由主程序(main)、初始化子程序(rIntiAll)、拾取工件子程序(rPick)、放置工件子程序(rPlace)、位置處理子程序 (CallPos)、碼垛計(jì)數(shù)值處理子程序(rPlaceRD)以及位置示教子程序(Path_10)組成。其中,拾取工件子程序和放

60、置工件子程序在拾取和放置時(shí)調(diào)用位置處理子程序的拾取和放置位置結(jié)果,放置工件子程序還調(diào)用碼垛計(jì)數(shù)值處理子程序,實(shí)現(xiàn)工件碼垛計(jì)數(shù)和判斷碼垛是否完成。位置示教子程序用于拾取基準(zhǔn)點(diǎn)和放置基準(zhǔn)點(diǎn)的示教,不被任何程序調(diào)用。程序中,還建立了noffsXL、noffsY、PickPotX、PickPotY這四個(gè)用于工件拾取、放置位置偏移量的變量。碼垛工作站的控制流程圖如圖9-8所示。碼垛工作站程序由主程序(main)、初始化子程序(rInti圖9-8碼垛工作站的控制流程圖圖9-8碼垛工作站的控制流程圖主程序如下所示:主程序如下所示:拾取工件子程序如下所示:拾取工件子程序如下所示:放置工件子程序如下所示:放置工