工業(yè)機器人系統(tǒng)集成（高職）PPT全套完整教學課件

工業(yè)機器人系統(tǒng)集成項目1工業(yè)機器人系統(tǒng)集成概述01項目1工業(yè)機器人系統(tǒng)集成概述02項目2工業(yè)機器人搬運工作站系統(tǒng)集成03項目3工業(yè)機器人數(shù)控加工工作站系統(tǒng)集成04項目4工業(yè)機器人檢測分揀工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機器人的系統(tǒng)集成技術是工業(yè)機器人自動化的重要組成，它通過集成開發(fā)，將工業(yè)機器人靈活地應用在工業(yè)現(xiàn)場中。很多人對于工業(yè)機器人如何在工業(yè)系統(tǒng)中發(fā)揮作用并不了解，本項目引入工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的應用領域介紹和相關的職業(yè)規(guī)劃，通過介紹集成方案的實施步驟，學習集成項目的方案設計、設備選型、機械和電氣設計以及模擬布局，使學生正確地認識工業(yè)機器人系統(tǒng)集成。目錄任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃本任務通過對工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的產(chǎn)業(yè)鏈、領域和應用的介紹，使學生對工業(yè)機器人系統(tǒng)集成形成清晰的認知。再通過分析工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的行業(yè)前景，簡單闡述了系統(tǒng)集成工程師的職業(yè)規(guī)劃。任務描述任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃（一）工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工業(yè)機器人行業(yè)按產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游、中游和下游。上游生產(chǎn)工業(yè)機器人核心零部件，包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制器；中游是工業(yè)機器人本體生產(chǎn)商，主要是生產(chǎn)工業(yè)機器人本體；下游是工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商，主要為客戶提供應用解決方案。在行業(yè)內(nèi)，目前對于工業(yè)機器人系統(tǒng)集成暫無標準定義，一般的說法是“工業(yè)機器人系統(tǒng)集成是把標準機器人（本體）變?yōu)閼脵C器人”。簡單來說，工業(yè)機器人系統(tǒng)集成就是將工業(yè)機器人本體、機器人控制軟件、機器人應用軟件以及機器人周邊設備結(jié)合起來，成為一個系統(tǒng)，使之應用于搬運碼垛、分揀、焊接、打磨、上下料和噴涂等工業(yè)自動化生產(chǎn)中。相較于機器人本體供應商，機器人系統(tǒng)集成供應商還需要具有產(chǎn)品設計能力、對終端客戶應用需求的工藝理解和相關項目經(jīng)驗等，能夠提供可適應各種不同應用領域的標準化、定制化的成套裝備。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述（二）工業(yè)機器人系統(tǒng)集成領域和應用工業(yè)機器人本體是機器人系統(tǒng)集成的核心，與行業(yè)應用緊密相結(jié)合。由于系統(tǒng)集成是對機器人本體的二次開發(fā)，機器人本體的性能很大程度上決定了系統(tǒng)集成的水平。系統(tǒng)集成目前以國際品牌為核心，市場從汽車、3C電子、金屬加工、物流等技術要求高、自動化程度高的行業(yè)向技術要求較低、自動化程度較低的行業(yè)排列。工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的最終用戶按照行業(yè)可分為汽車工業(yè)行業(yè)和一般工業(yè)行業(yè)。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述汽車行業(yè)自動化程度已經(jīng)比較高，大部分外資整車廠商的生產(chǎn)線標準及機器人選型是全球統(tǒng)一的。外資汽車廠商與機器人供應商往往有穩(wěn)定的合作關系，如大眾用KUKA（庫卡）和FANUC（發(fā)那科），寶馬奔馳等德系廠商用KUKA，通用汽車主要是FANUC（發(fā)那科），菲亞特用COMAU（柯馬），微課1白車身和沖壓線主要是ABB，涂裝主要是德國杜爾，豐田、本田等日系廠商用YASKAWA（安川）、KAWASAKI（川崎）等品牌，現(xiàn)代起亞只用HYUNDAI（現(xiàn)代）等。工業(yè)機器人在汽車行業(yè)的應用如圖1-1-1所示。對于汽車這種資金、技術密集型的大工業(yè)行業(yè)來說，穩(wěn)定性是首要的，已經(jīng)定下來的標準不會輕易改變，其主要零部件廠為保持一致性，也會優(yōu)先考慮整車廠使用的機器人品牌。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述汽車制造是技術密集型產(chǎn)業(yè)，整車廠在長期使用機器人的過程中也形成了自己的規(guī)則和標準。汽車項目普遍周期較長，從方案設計、安裝調(diào)試到交鑰匙往往需要半年或者一年以上，需要投入大量的人力成本，所以汽車產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成對集成商的流動資金要求比較高。與其他國家相比，中國汽車行業(yè)的機器人密度為德國的1/4，非汽車行業(yè)的機器人密度為德國的1/11，所以國內(nèi)工業(yè)機器人的需求潛能巨大。在一般工業(yè)中，按照行業(yè)分類又可以分為食品飲料、石化、金屬加工、醫(yī)藥、3C、塑料、白家電、煙草等。其中3C行業(yè)是系統(tǒng)集成商的潛在機會，國內(nèi)系統(tǒng)集成企業(yè)具有以下優(yōu)勢：

1.中國是全球最大的3C制造基地，自動化升級需求強勁，有望超過汽車行業(yè)成為第一大機器人市場。

2.

3C行業(yè)機器人應用多樣，外資品牌難以復制在汽車產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗，國內(nèi)企業(yè)已實現(xiàn)部分反超，是拉近差距的最好機會。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述近年來，國內(nèi)系統(tǒng)集成企業(yè)所占市場份額不斷提升，產(chǎn)品認可度不斷提高，2017年工業(yè)機器人系統(tǒng)集成應用領域也從汽車、3C制造進一步拓寬至農(nóng)副食品加工業(yè)、酒、飲料和精制茶制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、餐飲業(yè)、家居建材、奶制品產(chǎn)業(yè)、半導體元器件等。其中，金屬制造業(yè)和以家用電器制造、電子元器件、計算機和外部設備制造等為代表的電器機械和器材制造行業(yè)，在國產(chǎn)工業(yè)機器人銷售總量中的占比最高，分別占31%和23%，汽車以外其他領域的國產(chǎn)系統(tǒng)集成市場份額也在迅速增加。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述除汽車行業(yè)外的一般工業(yè)可按照工藝應用進行區(qū)分，常見的有焊接、打磨、噴涂等應用，如圖1-1-3所示。如圖1-1-4所示，以噴涂應用為例，噴漆作業(yè)環(huán)境惡劣，對噴漆工人技術熟練程度要求高，使得噴涂相關的作業(yè)人員招工成為難題。利用噴涂機器人進行噴涂作業(yè)，除了重復精度高，工作效率高外，還能將工人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃一、工業(yè)機器人集成領域概述（一）工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的行業(yè)前景近年來，中國工業(yè)機器人市場持續(xù)表現(xiàn)強勁，市場容量不斷擴大。傳統(tǒng)制造業(yè)的改造提升、人工成本快速提高等原因促使企業(yè)使用工業(yè)機器人來提高產(chǎn)業(yè)附加值，保證產(chǎn)品質(zhì)量，工業(yè)機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)因而面臨前所未有的發(fā)展時機。據(jù)不完全測算，目前僅在長三角地區(qū)使用工業(yè)機器人的企業(yè)就有6000余家，人才缺口達5萬人。企業(yè)不僅需要工業(yè)機器人現(xiàn)場編程、機器人自動化維護等方面的人才，還需要大量從事工業(yè)機器人安裝調(diào)試和售后服務等工作的專門人才。隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，預計未來3~5年，工業(yè)機器人增速有望達到25%，高技能人才缺口將逐年加大。按照工信部的發(fā)展規(guī)劃，到2020年，工業(yè)機器人裝機量將達到100萬臺，需要近20萬工業(yè)機器人應用的相關人才。在機器人生產(chǎn)商和生產(chǎn)企業(yè)之間有一個很重要的角色——機器人系統(tǒng)集成商，集成商根據(jù)客戶需求提供成套的機器人自動化生產(chǎn)線或工作站。由于機器人自動化改造項目越來越多，機器人集成商數(shù)量也在成倍增加，據(jù)不完全統(tǒng)計，中國已有一萬家左右機器人系統(tǒng)集成商，在中國機器人行業(yè)里占比達90%，而大部機器人集成商目前均面臨人才稀缺，機器人系統(tǒng)集成工程師在機器人集成商中占有相當重要的地位。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃二、職業(yè)規(guī)劃（二）工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工程師的職業(yè)規(guī)劃工業(yè)自動化領域中，工業(yè)機器人數(shù)量以每年20%～30%的速度增長，但是工業(yè)機器人工程師緊缺，研發(fā)人才、項目實施人才及調(diào)試維護人才是中國工業(yè)機器人應用人才最缺乏的三類人才，企業(yè)急需此類人才推動機器人發(fā)展水平。機器人系統(tǒng)集成工程師能夠深刻理解工業(yè)生產(chǎn)流程及產(chǎn)品制造工藝，能夠完成機器人自動化線的設計、升級和改造工作。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃二、職業(yè)規(guī)劃知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃二、職業(yè)規(guī)劃知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃二、職業(yè)規(guī)劃從事工業(yè)機器人系統(tǒng)集成相關工作的從業(yè)人員需要滿足以下要求：1.掌握工業(yè)機器人系統(tǒng)集成專業(yè)的基礎理論知識和操作技能。2.能獨立完成工業(yè)機器人的安裝、編程、調(diào)試、維修、運行等方面的工作任務。3.具有豐富的實踐經(jīng)驗，能夠進行生產(chǎn)管理，有創(chuàng)新精神和服務精神。4.掌握工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的需求分析和選型設計。5.具備實現(xiàn)系統(tǒng)集成功能仿真驗證的能力。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃二、職業(yè)規(guī)劃（三）就業(yè)方向工業(yè)機器人系統(tǒng)集成相關人才可以從事工業(yè)機器人及系統(tǒng)設備的維護管理工作，或為工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商從事現(xiàn)場的機械、電氣、機器人的安裝調(diào)試、技術服務工作，以及工業(yè)機器人系統(tǒng)集成項目分析、方案設計和對整個工程項目進行管理，職業(yè)目標為工程師、系統(tǒng)設計師。工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方向面向的崗位和企業(yè)需求如圖1-1-7所示。知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃二、職業(yè)規(guī)劃知識準備任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃二、職業(yè)規(guī)劃任務實施任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃項目名稱工業(yè)機器人系統(tǒng)集成概述任務名稱工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃班級姓名學號組別任務內(nèi)容通過對工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的產(chǎn)業(yè)鏈、領域和應用的介紹，使學生對工業(yè)機器人系統(tǒng)集成有一個清晰的認知。再通過分析工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的行業(yè)前景，簡單闡述了系統(tǒng)集成工程師的職業(yè)規(guī)劃。任務目標1.認識工業(yè)機器人系統(tǒng)集成2.了解工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的行業(yè)應用和發(fā)展前景3.了解工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工程師的職業(yè)發(fā)展和規(guī)劃表1-1-1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃目錄任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析工業(yè)機器人工作站是工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的基本工作單元，認識工業(yè)機器人工作站的組成和特點能夠幫助我們了解系統(tǒng)集成。在工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案的設計階段，首先需要對客戶需求和產(chǎn)品信息進行詳細解析，全面了解產(chǎn)品信息后，才能夠設計出滿足客戶需求的系統(tǒng)集成方案。方案需要根據(jù)產(chǎn)品的需求和工藝以及生產(chǎn)要求進行設計。本任務介紹的是為完成一項合格的方案，所需要掌握的系統(tǒng)集成方案的設計思路和產(chǎn)品工藝，以及如何根據(jù)產(chǎn)品的需求和生產(chǎn)要求進行合理設計。任務描述任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析工業(yè)機器人工作站一般是指一臺或多臺機器人配備相應的周邊輔助設備，構(gòu)成的完成某一特定工序作業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)或工作單元。工業(yè)機器人工作站主要由工業(yè)機器人、控制系統(tǒng)、輔助設備和其他周邊設備組成，是以工業(yè)機器人作為加工主體的作業(yè)系統(tǒng)。正是借助工業(yè)機器人的可再編程的特點，在更換不同的產(chǎn)品后對機器人進行重新編程，能夠完成新的作業(yè)任務，所以能夠達到柔性制造的要求。工業(yè)機器人工作站的作業(yè)系統(tǒng)一般由機器人、工裝夾具、變位器和輔助設備等組成，工業(yè)機器人本體在工作站中只是工作系統(tǒng)的一個部分。在設計時將它們進行系統(tǒng)集成，使之構(gòu)成一個整體，從而達到作業(yè)要求。知識準備一、工業(yè)機器人工作站簡述任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析知識準備一、工業(yè)機器人工作站簡述任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析知識準備一、工業(yè)機器人工作站簡述任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析在工業(yè)上，完成一個工業(yè)機器人集成項目，大致實施工作流程為：客戶需求溝通－方案設計－機械設計制造－電氣設計－現(xiàn)場安裝－調(diào)試生產(chǎn)。根據(jù)終端用戶提出的產(chǎn)品需求，首先需要對項目的需求信息進行分析，對產(chǎn)品進行解析。一般情況下，我們會根據(jù)客戶提供的產(chǎn)品圖紙、產(chǎn)品工藝、現(xiàn)場情況以及客戶需求，了解產(chǎn)品的精度要求、產(chǎn)量要求、生產(chǎn)節(jié)拍、工藝需求、現(xiàn)場環(huán)境等信息資料，并到現(xiàn)場工廠車間進行實地考察，進一步了解、交流、核實具體情況，進行項目可行性及可操作性論證。在一般工業(yè)項目中，需要了解項目背景、工作條件、工序要求、設計要求和交付要求。知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（一）項目背景一般在工業(yè)領域中，汽車行業(yè)和3C行業(yè)的用戶對于工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的運用比較熟悉和了解。而在其他制造加工行業(yè)內(nèi)，很多廠商是第一次使用工業(yè)機器人進行生產(chǎn)加工工作，對于采用什么樣的機器人集成工作站并不是很了解。所以我們需要了解集成項目的背景，以便于了解客戶需求，做出更好的集成產(chǎn)品。知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（二）工作條件在工業(yè)領域中，工業(yè)機器人和產(chǎn)品的工作條件直接影響后續(xù)方案的設計。需要了解的工作條件有：1.工業(yè)機器人的工作溫度要求。2.工業(yè)機器人的潔凈度要求。3.工作站的空間、質(zhì)量要求。知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（三）工序要求產(chǎn)品的生產(chǎn)工序關系到機器人工作站集成的方方面面。確定產(chǎn)品的生產(chǎn)工序?qū)Ψ桨冈O計過程中設備型號的選型設計等有著重要的作用。

1.產(chǎn)品的加工工藝、工序。

2.產(chǎn)品的材質(zhì)、尺寸大小及特殊要求。知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（四）設計要求對于機器人或其他設備，我們需要考慮客戶的需求以及現(xiàn)場環(huán)境要求。1.機器人的位置要求。2.機器人的節(jié)拍要求。3.工作站的材質(zhì)要求。知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（五）交付要求交付方案時，一般以概念說明書的形式提交。概念說明書應能清晰表達所設計機械手的工作原理、驅(qū)動方式、運動軌跡和范圍、基本結(jié)構(gòu)和尺寸、針對不同產(chǎn)品的調(diào)整方式等，可以提供幾套不同的方案供客戶選擇。知識準備二、產(chǎn)品對象信息解析任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析機器人集成項目的方案設計是項目實施的前提，也是能否順利完成項目的關鍵所在。集成項目的方案設計有三個很重要的意義：方案是通過與用戶溝通，形成最終訂單的技術基礎；方案為后續(xù)機械設計、電氣設計部分提供設計框架和思路，是設計之路的啟明星；方案中的仿真等部分可以指導現(xiàn)場調(diào)試，使得現(xiàn)場調(diào)試能夠又快又好地完成。工業(yè)機器人集成項目方案設計包括機器人選型、夾具設計、工作站設計及外圍設備非標設計、工藝要求、仿真與節(jié)拍分析。知識準備三、集成工作站的設計思路任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（一）機器人選型根據(jù)機器人的負載、工作半徑、精度和速度等，確定型號和機器人品牌。（二）夾具設計根據(jù)產(chǎn)品工藝需要，分別對機器人上的夾具、產(chǎn)品的固定夾具以及其他需要的定位設備進行選型或設計。

知識準備三、集成工作站的設計思路任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（三）工作站的設計及外圍設備非標設計機器人工作站不只有機器人本體，機器人本體只是執(zhí)行機構(gòu)，是無法獨立完成工作的，必須要配合相關的其他設備，整合成工作站或者線體才能完成作業(yè)任務。在項目方案中一般有會大量非標設計的設備或部件，根據(jù)工藝要求及客戶需求，結(jié)合相關信息設計符合需求的外圍設備，如圍欄、變位機和輸送線等。知識準備三、集成工作站的設計思路任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（四）工藝要求系統(tǒng)集成工作站對于不同的工藝應用有不同的工藝要求，下面以焊接和打磨工藝為例進行簡單的介紹。

1.焊接工藝機器人焊接的質(zhì)量與其焊接方法有關，操作時需根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號、化學成分、焊件結(jié)構(gòu)類型及焊接性能要求來確定。首先要確定焊接方法，如埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊等，焊接方法的種類非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制訂焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如弧焊主要包括焊絲型號（或牌號）、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)和檢驗方法等。知識準備三、集成工作站的設計思路任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析

2.打磨工藝機器人打磨拋光本質(zhì)上是在模仿人手做打磨拋光工作，其現(xiàn)場工藝往往決定了生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，設計人員對現(xiàn)場打磨拋光工藝的熟悉程度非常重要。打磨對砂帶的要求很高，且粗細比（砂帶型號）搭配要合理，一般是按由粗到細的順序。在生產(chǎn)中根據(jù)實際情況來配置一套打磨機中砂帶的條數(shù)，一般為2到4根。拋光時，拋光輪的選取同樣重要，尤其是拋光輪的消耗問題，通常使用麻輪進行粗拋，使用布輪進行精拋。整體要求表面無碰傷、刮傷、裂痕、夾傷、波浪皺紋等?，F(xiàn)場打磨拋光時，首先考慮的是打磨機和拋光機的設計，其次是夾具的設計，接著是上料臺的設計，這些設計都要注意干涉和穩(wěn)定性問題。從機器人在上件臺上夾取工件開始，到機器人夾取工件在打磨機、拋光機上進行打磨拋光，分別進行粗磨、中磨、精磨、粗拋、精拋等，再到機器人將工件放在上件臺上結(jié)束，整個過程須連貫統(tǒng)一。知識準備三、集成工作站的設計思路任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析（五）仿真、節(jié)拍分析根據(jù)設計方案完成機器人系統(tǒng)集成工作站的3D動態(tài)仿真模擬，檢驗機器人的可達性，防止機器人與周邊設備干涉的風險，如圖1-2-2所示為集成工作站仿真模擬圖。知識準備三、集成工作站的設計思路任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析知識準備三、集成工作站的設計思路任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析任務實施任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析目錄任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工作站是整合了多種設備器件的自動化裝備工作站，系統(tǒng)集成通過整合多種設備以完成作業(yè)任務。不同的工藝應用會使用不同的設備進行集成，如何選擇合適的設備是系統(tǒng)集成重要的考量因素。任務描述任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備一般是以工作站形式整合的作業(yè)系統(tǒng)，其組成一般可分為執(zhí)行模塊、控制模塊、檢測模塊和工藝加工模塊等。（一）執(zhí)行模塊

1.工業(yè)機器人本體機器人本體是機器人系統(tǒng)賴以完成工作任務的實體，通常由桿件和關節(jié)組成。如圖1-3-1所示為ABBIRB120機器人本體。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則圖1-3-1ABBIRB120機器人本體

2.工裝夾具工裝，即工藝裝備，指制造過程中所用的各種工具的總稱，包括刀具、夾具、模具、量具、檢具、輔具、鉗工工具、工位器具等。夾具是指機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置以接受施工或檢測的裝置。從廣義上說，在工藝過程涉及的任何工序中，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置都可稱為夾具。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置、對刀引導元件（確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较颍?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。在工業(yè)機器人系統(tǒng)集成中，工裝和夾具均配合工業(yè)機器人進行使用，用于工業(yè)自動化設備中，是現(xiàn)代工業(yè)自動化設備的先進技術之一。工裝夾具主要以與機器人的配合形式出現(xiàn)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，常見的用途是機床上下料、工件拆碼垛、焊接、研磨等自動化無人工廠，如圖1-3-2所示。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（二）控制模塊工業(yè)機器人系統(tǒng)集成中的控制模塊一般由機器人控制器和PLC等組成。

1.機器人控制器機器人控制器作為工業(yè)機器人最為核心的部件之一，對機器人的性能起著決定性的影響，甚至在一定程度上影響著機器人的發(fā)展。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要任務是控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時間等。它同時具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。機器人自由度的高低取決于其可移動的關節(jié)數(shù)目，關節(jié)數(shù)越多，自由度越高，位移精準度也越出色，所須使用的伺服電機數(shù)量就越多。換言之，越精密的工業(yè)機器人，伺服電機數(shù)量越多，也意味著對控制器的性能要求越高。一般來說，每臺多軸機器人由一套控制系統(tǒng)控制。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則如圖1-3-3所示，ABB機器人根據(jù)型號不同，配備的控制器也不同，一般常用的控制器有3種，按柜體體積從小到大分別為：IRC5Compact（緊湊型控制器），IRC5（單柜型控制器）以及IRC5P（噴涂工業(yè)機器人控制器）。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

2.可編程邏輯控制器——PLC

PLC可編程邏輯控制器是專門為工業(yè)環(huán)境下的應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，它是專為工業(yè)生產(chǎn)設計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置。

PLC采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。自20世紀60年代美國推出可編程邏輯控制器取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應用，其功能也在不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術和網(wǎng)絡控制技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，它在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。同時，PLC在系統(tǒng)集成領域也發(fā)揮著不可或缺的作用。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（三）檢測模塊在工業(yè)機器人系統(tǒng)集成中，檢測模塊是工作站的感官，是工作站的眼睛和耳朵。常見的檢測模塊有視覺模塊和傳感器。

1.視覺模塊機器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支。簡單說來，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號。圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別結(jié)果來控制現(xiàn)場的設備動作。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則機器視覺檢測的特點是可以提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺。在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺檢測的方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動化程度。而且機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎技術。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

2.傳感器傳感器是機器人系統(tǒng)集成中不可或缺的設備，相當于機器的感官，活躍在集成工作站的各個位置。（1）傳感器的定義：傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

GB7665－87對傳感器的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律（數(shù)學函數(shù)法則）轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成?！蹦壳?，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多數(shù)為電信號。狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，如圖1-3-4所示。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（2）傳感器的組成：如圖1-3-5所示，傳感器把物體的物理、化學變化變換成電信號（電壓、電流和頻率），其結(jié)構(gòu)通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路組成。其中，敏感元件的基本功能是將某種不易測量的物理量轉(zhuǎn)換為易于測量的物理量；轉(zhuǎn)換元件的功能是將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換為電量，它與敏感元件一起構(gòu)成傳感器的主要部分；基本轉(zhuǎn)換電路的功能是將敏感元件產(chǎn)生的不易測量的小信號進行變換，使傳感器的信號輸出符合具體工業(yè)系統(tǒng)的要求（如4～20mA、－5～5V）。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則圖1-3-6所示是電容傳聲器的結(jié)構(gòu)示意圖，它由振動膜片、剛性極板、電源和負載電阻組成。電容傳聲器的工作原理是通過膜片與極板組成一個電容器，在聲信號被振膜放大后，膜片的位移變化造成電容器容值的變化，從而引起電流/電壓的變化。振膜的作用和一次敏感元件相同，而電容器就是此結(jié)構(gòu)中的敏感元件。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（四）外圍機構(gòu)機器人工作站的外圍設備有很多，根據(jù)不同的工藝應用會配備不同的外圍設備，如焊接應用需配備變位機，流水線則會配備輸送線等。圍欄作為分割機器人作業(yè)空間，保護工作人員安全的裝置是工作站的基礎配置。下面我們簡單介紹一下這幾項機構(gòu)。

1.變位機變位機是常用于焊接工藝應用的輔助設備，它適用于回轉(zhuǎn)工作的焊接變位，以得到理想的加工位置和焊接速度。變位機可與操作機、焊機配套使用，組成自動焊接中心，也可用于手工作業(yè)時的工件變位。工作臺回轉(zhuǎn)采用變頻器無級調(diào)速，調(diào)速精度高。遙控盒可實現(xiàn)對工作臺的遠程操作，也可與操作機、焊接機控制系統(tǒng)相連，實現(xiàn)聯(lián)動操作，如圖1-3-7所示。焊接變位機一般由工作臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)組成，通過工作臺的升降、翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)，使固定在工作臺上的工件達到所需的焊接、裝配角度，從而讓工作臺回轉(zhuǎn)為變頻無級調(diào)速，可得到滿意的焊接速度。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

2.輸送線輸送線主要是完成物料的輸送任務。在環(huán)繞庫房、生產(chǎn)車間和包裝車間的場地，設置有由許多皮帶輸送機、滾筒輸送機等組成的一條條輸送鏈，經(jīng)首尾連接形成連續(xù)的輸送線，在物料的入口處和出口處設有和路徑叉口裝置、升降機和地面輸送線，在庫房、生產(chǎn)車間和包裝車間范圍內(nèi)形成一個既可順暢到達各個生產(chǎn)位置同時又是封閉的循環(huán)輸送線系統(tǒng)。所有生產(chǎn)過程中使用的有關材料、零件、部件和成品等物料，都須裝在貼有條形碼的托盤箱里才能進入輸送線系統(tǒng)。在生產(chǎn)管理系統(tǒng)發(fā)出的生產(chǎn)指令的作用下，裝有物料的托盤箱從指定的入口處進入輸送線系統(tǒng)。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

3.安全圍欄由于機器人運行過程中的速度快、范圍大，而且經(jīng)常有突然啟動的動作，對進入機器人動作范圍的人來說相當危險，因此設備的安全防護非常重要。如圖1-3-8所示，一般在機器人工作站的四周設有防護欄，防護欄的人工操作區(qū)域為封閉式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)設有擋板防止人員違規(guī)進入，并且在操作區(qū)域安裝安全光柵，保護操作者的安全。防護欄上配有維護人員進出的安全門，安全門上還安裝有安全鎖，當安全門打開時安全鎖會發(fā)出報警信號，使機器人無法啟動，從而保證維修人員的人身安全。知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備一、系統(tǒng)集成設備的組成任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則圖1-3-8機器人安全圍欄（一）執(zhí)行模塊

1.工業(yè)機器人的選型工業(yè)機器人在系統(tǒng)集成中的選型一般會考慮幾項重要參數(shù)，下面我們以ABB工業(yè)機器人為例介紹工業(yè)機器人的選型參數(shù)。（1）承載能力。（2）自由度。（3）最大運動范圍。（4）重復定位精度。（5）速度。（6）本體質(zhì)量。（7）制動和慣性力矩。（8）防護等級。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

2.工業(yè)機器人工裝夾具選型設計（1）工裝夾具的分類：末端執(zhí)行器是機器人直接用于抓取和握緊（或吸附）工件或夾持專用工具（如噴槍、扳手、焊接工具）進行操作的部件，它具有模仿人手動作的功能，安裝于機器人手臂的前端。末端執(zhí)行器屬于工裝夾具的一種，大致可以分為以下幾類：夾具（主要用來取放產(chǎn)品和工件）、工具（某種工藝的專用工具，如噴漆槍、焊槍、打磨工具等）、專用操作器及轉(zhuǎn)換器、仿生多指靈巧手。夾具主要分為夾爪和吸盤兩大類，按照控制原理可分為機械類夾爪、磁力類吸盤和真空類吸盤，如圖1－3－13所示。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則①夾鉗式取料手。夾鉗式取料手由手指（手爪）和傳動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)及連接與支撐元件組成，如圖1314所示，通過手指的開合動作實現(xiàn)對物體的夾持。圖1－3－14所示為夾鉗式取料手結(jié)構(gòu)，1是手指，2是傳動機構(gòu)，3是驅(qū)動裝置，4是支架，5是工件。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則②吸附式取料手。吸附式取料手是靠吸附力取料，根據(jù)吸附力的不同又分為氣吸附和磁吸附兩種。相比較夾鉗式取料手，吸附式取料手適應于大平面（單面接觸無法抓?。?、易碎（玻璃、磁盤）、微?。ú灰鬃ト。┑奈矬w，因此使用面較廣。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則③專用操作器和轉(zhuǎn)換器。專用末端操作器及換接器是末端執(zhí)行器中的另外一種部件。工業(yè)機器人是一種通用性很強的自動化設備，它可根據(jù)作業(yè)要求完成各種動作，再配上各種專用的末端操作器后，就能完成各種操作。如在通用機器人上安裝焊槍就成為一臺焊接機器人，安裝擰螺母機則成為一臺裝配機器人。目前有許多由專用電動、氣動工具改型而成的操作器，有擰螺母機、焊槍、電磨頭、電銑頭、拋光頭、激光切割機等。使用專用末端操作器及換接器后，可形成一整套系列供用戶選用，使機器人勝任各種工作。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則④仿生多指靈巧手。機器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指靈巧手。如圖1－3－19所示，多指靈巧手有多個手指，每個手指有3個回轉(zhuǎn)關節(jié)，每個關節(jié)的自由度都是獨立控制的。因此，幾乎人手指能完成的各種復雜動作它都能模仿，諸如擰螺釘、彈鋼琴、做禮儀手勢等動作。多指靈巧手的應用前景十分廣泛，可在各種極限環(huán)境下完成人無法實現(xiàn)的操作，如在核工業(yè)領域或宇宙空間中作業(yè)，在高溫、高壓、高真空環(huán)境下作業(yè)等。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（2）機器人系統(tǒng)集成中工裝夾具的選型設計依據(jù)：夾具的設計和選用最主要的是要滿足功能上的需求，設計的依據(jù)具體可分為如下幾方面：①被夾持的對象屬性。夾具的設計要充分考慮被夾持對象的屬性，這些屬性主要包括對象的幾何形狀、質(zhì)量、重心、機械特點、是否易碎、表面是否可刮傷，以及其他不確定的因素。②物料的供料和存儲裝置。物料的供料和存儲裝置對夾爪類工具要求較高，要求其供料和存儲裝置的空間滿足開合的最大與最小距離要求。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則③夾具和機器人法蘭的匹配度。夾具一般直接安裝在機器人的法蘭面上，夾具與產(chǎn)品的自重需要在機器人的荷重范圍內(nèi)。另一方面需要考慮的是，夾具針對不同產(chǎn)品或者同一產(chǎn)品的不同功能需要及時更換，這就要求夾具的機械接口和機器人法蘭上安裝的機械接口必須相同，也就是接口匹配。④外部環(huán)境條件。機器人的作業(yè)環(huán)境也是影響夾具設計的重要因素，譬如高溫、水、油以及不同等級的潔凈室，這些因素都影響夾具的設計和選材。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（3）機器人系統(tǒng)集成中工裝夾具的選型設計原則：①工裝夾具的零部件設計要具有通用性。②工專夾具的設計要依據(jù)機器人要實現(xiàn)的功能來完成，盡量選用市面上標準的基礎零件，譬如氣缸、油缸、電磁鐵、傳感器等，根據(jù)常用的基礎部件來設計機械連接件，這樣的設計通用性較高。③夾具的質(zhì)量要盡可能輕，并且要求結(jié)構(gòu)緊湊。④夾具的設計盡量做到專機專用。萬能型的夾具在結(jié)構(gòu)上非常復雜，而且制造成本很高，所以市面很難找到萬能型的夾具。在實際應用中，結(jié)構(gòu)簡單、專機專用的夾具最為常見。為實現(xiàn)機器人多種作業(yè)功能，可以在專用夾具的末端添加快速更換裝置。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（二）控制模塊選型

PLC是機器人搬運工作站的控制核心，搬運機器人的啟動與停止、輸送線的運行等均由PLC實現(xiàn)。在PLC系統(tǒng)選型時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則選型。所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求估算輸入輸出點數(shù)及所需存儲器容量，確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性價比的PLC并設計相應的控制系統(tǒng)。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

1.輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算

I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展余量后作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行調(diào)整。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

2.存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬量I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

3.控制功能的選擇控制功能的選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則4.機型的選擇（１）PLC的類型（２）輸入輸出模塊的選擇（３）電源的選擇（４）存儲器的選擇（５）冗余功能的選擇（６）經(jīng)濟性的考慮知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（三）檢測設備選型

1.視覺設備選型一個典型的機器視覺系統(tǒng)包括以下三部分：（1）照明：照明是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應用效果。由于沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的應用實例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。照明光源分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白熾燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈?？梢姽獾娜秉c是光能無法保持穩(wěn)定，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，所以可采用加防護屏的方法來減少環(huán)境光的影響。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（2）鏡頭①鏡頭FOV（FieldofVision）=所需分辨率×亞像素×相機尺寸/PRTM（零件測量公差比）。鏡頭選擇應注意以下幾項參數(shù)：焦距目標高度影像高度放大倍數(shù)影像至目標的距離中心點/節(jié)點畸變知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則②在視覺檢測中確定鏡頭的焦距是一個常見問題，為特定的應用場合選擇合適的工業(yè)鏡頭時必須考慮以下因素：視野——成像區(qū)域的大小。工作距離（WD）——攝像機鏡頭與被觀察物體或區(qū)域之間的距離。

CCD——攝像機成像傳感器裝置的尺寸。這些因素必須采取一致的方式對待，如測量物體的寬度時需要使用水平方向的CCD規(guī)格。如果以英寸為單位進行測量，則以英寸進行計算，最后再轉(zhuǎn)換為毫米。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（3）相機：相機按照不同標準可分為標準分辨率數(shù)字相機和模擬相機等。要根據(jù)不同的實際應用場合選不同的相機，如線掃描CCD和面陣CCD，黑白相機和彩色相機。①定位器。②光學裝置與照明。③完整的工具集與綁在一起的多個工具。④編程和操作方便。⑤亞像素精度。⑥未來的升級空間。⑦圖像預處理。⑧視覺引導的運動。⑨工廠層連接。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

2.傳感器的選型現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是進行某個量的測量時首先要解決的問題。傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。（1）根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型（2）靈敏度的選擇（3）頻率響應特性（4）線性范圍（5）穩(wěn)定性（6）精度知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（四）外圍設備選型

1.變位機的選型（1）變位機的類型：工程機械不同的結(jié)構(gòu)件之間外形差別很大，焊接時變位需求也有所不同，因此應根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點和焊接要求選擇適用的焊接變位機，這是每個企業(yè)都關注的問題。焊接變位機是將焊件回轉(zhuǎn)，傾斜，使焊件上的焊縫置于有利施焊位置的焊件變位設備，常見的分類有雙立柱單回轉(zhuǎn)式、U型雙座式、Ｌ形雙回轉(zhuǎn)式、Ｃ形雙回轉(zhuǎn)式和座式通用變位機等。①雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機。②U型雙座式頭尾雙回轉(zhuǎn)型式。③L型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機。④C型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機。⑤座式通用變位機。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（2）焊接變位機選型要點：①如果選購的焊接變位機是進行環(huán)縫焊接的話，應該按照焊件的坡口來考慮回轉(zhuǎn)的速度，該速度應該保證在變位機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)。還應考慮工作平臺在運轉(zhuǎn)時的平穩(wěn)要求，是否可以滿足整個工藝的加工。②若焊接變位機整個焊件在外輪廓上的尺寸比較大，就需要對工作臺的傾斜度進行考慮，傾斜的角度是否可以滿足焊件最佳的焊接位置等。當傾斜的角度導致和焊件之間發(fā)生接觸時，工作臺離地面的間隙應更大，這樣才能保證整個焊接的加工要求。③焊接變位機在焊接的電流要求上，需要使用電流比較大的焊件。④需要進行啟動、電磁夾具和水冷設備安裝的時候，應該首先和生產(chǎn)廠家進行協(xié)商。⑤焊接變位機的質(zhì)量、焊件在整個工作臺面上的重心距和偏心距，應該保證在相應的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，而且還要保證具備一定的冗余量。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

2.輸送線的選型連續(xù)輸送機械的主要參數(shù)包括輸送能力、線路布置（水平運輸距離與垂直提升高度等）、輸送速度、主要工作部件的特征尺寸和驅(qū)動功率等。這些參數(shù)是設計與選用連續(xù)輸送機械的主要依據(jù)。（1）輸送能力（2）輸送機線路布置（3）輸送速度（4）主要工作部件的特征尺寸（5）驅(qū)動功率知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則

3.安全圍欄的選型設計機器人工作站的安全圍欄將工業(yè)機器人及自動化設備與人進行物理分隔，從而保護人員不會因為進入機器人工作區(qū)域而發(fā)生危險。安全圍欄的設計選型屬于非標設計，需要根據(jù)不同的工藝應用及現(xiàn)場環(huán)境進行設計。在工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工作站的非標設計中，一般會使用組合式安全圍欄。（1）根據(jù)工業(yè)設計經(jīng)驗，在設計安全圍欄時一般需要把握以下幾點：①圍欄與危險地方要距離750mm以上。②圍欄上裝金屬網(wǎng)。③危險部分要設置防護罩。④縱向間隙在150mm以內(nèi)。⑤圍欄間以及圍欄與固定物間隙150mm以內(nèi)。⑥地面與圍欄下面的間隙在200mm以下。⑦欄桿端部必須設置立桿或與建筑物牢固連接。⑧所有結(jié)構(gòu)表面應光滑、無毛刺，安裝后不應有歪斜、扭曲、變形及其他缺陷。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則（2）一般在安全圍欄上還須加裝安全門，對于安全門的要求如下：①只要操作工可能觸及到的活動部件，在安全門沒閉合前，活動部件不能運轉(zhuǎn)。②安全門應具備足夠的強度、硬度，一般用金屬材料制作，在滿足強度和硬度要求的前提下也可用其他的材料制作。③一般情況下，應采用固定式全封閉結(jié)構(gòu)安全門，可根據(jù)實際需要選擇鋼板或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)常進行調(diào)節(jié)和維護的運動部件應采用聯(lián)鎖式安全門，或采用開啟式、可調(diào)式安全門。④進行拆下安全門作業(yè)前，須掛“有人作業(yè)，禁止合閘”停機牌，確保斷電使設備停機，防止誤操作。⑤安全門應盡量采用封閉結(jié)構(gòu)，當現(xiàn)場需要采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時，應滿足對不同網(wǎng)眼開口尺寸的安全距離（安全門外緣與危險區(qū)域——人體進入后，可能引起致傷危險的空間區(qū)域）間的直線距離的規(guī)定。⑥圍欄、安全門表面必須進行防腐涂裝，本公司范圍內(nèi)一律用黃色油漆涂裝，交通通道護欄可用黃黑相間顏色。知識準備二、系統(tǒng)集成設備選型原則任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則任務實施任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計目錄任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬本任務主要介紹了工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工作站的安全事項以及機械設計與電氣設計的方法和原則。需要注意的是，在設計過程中必須全方位考慮設備及人員在使用過程中的安全問題，在此基礎上進行合理設計。任務描述任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（一）安全的基本要求安全防護措施的設計和選擇應考慮機器人的應用類型及與其他相關設備的關系，必須適合正在進行的工作，并且在示教編程、設定、維護、程序驗證及故障查找的同時，也能安全操作。知識準備一、系統(tǒng)集成工作站的安全事項任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（二）機器人本體安全系統(tǒng)的要求及功能1.具有包括高速在內(nèi)的多檔速度選擇，并設置硬限位。2.機器人安裝有制動機構(gòu)、安全顯示、手動運行功能以及緊急停車裝置。3.機器人安裝的夾具或工藝設備應該具有防碰撞檢測功能。4.設備須有過載報警停車功能。5.發(fā)生報警停機故障后，在排除故障前，系統(tǒng)能維持停止狀態(tài)。6.動力裝置應具備停止時的剎車功能，同時保證在條件允許下的正常操控。7.示警裝置可以通過聲音或警示燈提醒周圍的人注意安全。知識準備一、系統(tǒng)集成工作站的安全事項任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（三）工作站現(xiàn)場安全系統(tǒng)的要求及功能

1.防護裝置通過物理遮擋方式用于提供防護的機械部件，如防護罩、防護簾、防護屏、柵欄、安全門、封閉式防護裝置和隔欄等，可以防止機器人碰撞人或物時產(chǎn)生傷害或故障。

2.接近檢測裝置根據(jù)現(xiàn)場應用的實際情況，用戶可以選擇如光柵、激光和紅外等檢測裝置。

3.示警裝置示警裝置可由聲音或警示燈的方式提醒機器人工作站周圍的工作人員。知識準備一、系統(tǒng)集成工作站的安全事項任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（四）安全措施示教再現(xiàn)是工業(yè)機器人的重要特性。目前在工業(yè)機器人應用中，大部分系統(tǒng)都需要操作人員靠近機器人去示教作業(yè)軌跡，這就增加了操作人員的危險性。操作人員在機器人操作過程中，應遵守以下原則：

1.操作者必須經(jīng)過嚴格的機器人技術培訓，并取得操作資格證書。

2.操作者須有足夠的示教時間，嚴格按照操作規(guī)程工作，切勿匆忙中出錯。

3.在操作機器人之前，應先熟悉操作手冊。

4.在操作過程中，一旦發(fā)現(xiàn)異?；蛭ｋU情況，技師要按下設置在示教器、控制器或操作臺上的急停按鈕。知識準備一、系統(tǒng)集成工作站的安全事項任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計

5.在給機器人安裝夾具、焊槍或焊鉗等工具時，一定要在醒目的地方掛上“有人操作，請勿上電”的警示牌。

6.對機器人進行操作前，一定要確認機器人工作區(qū)域內(nèi)沒有人，并確保工作臺及其他輔助設備準備就緒。

7.對機器人進行示教時，總是站在機器人的前方操作，要嚴格按照操作規(guī)程操作，同時要時刻注意有無異常發(fā)生。此外，要預先確定一個安全區(qū)域或身后無障礙的區(qū)域，一旦發(fā)生異?？梢赃M行躲避。在示教操作過程中必須低速操作。知識準備一、系統(tǒng)集成工作站的安全事項任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計知識準備一、系統(tǒng)集成工作站的安全事項任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（五）維護對機器人要進行定期檢修和維護，每次運行結(jié)束后，需要進行如下工作：1.機器人本體恢復到起始位置，將示教盒放回原位，以免損壞。2.轉(zhuǎn)臺、變位機恢復到零位。3.關電時，要先按下急停按鈕，切斷機器人電源，關掉總電源。4.定期清理機器人、控制柜和其他輔助設備的灰塵或臟物。知識準備一、系統(tǒng)集成工作站的安全事項任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（一）系統(tǒng)集成工作站設計的步驟規(guī)劃及系統(tǒng)設計2.布局設計3.擴大機器人應用范圍輔助設備的選用和設計4.配套和安全裝置的選用和設計5.控制系統(tǒng)設計6.支持系統(tǒng)7.工程施工設計8.編制采購資料知識準備二、系統(tǒng)集成工作站的機械設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（二）系統(tǒng)集成工作站機械設計的原則圖1－4－2所示為機器人系統(tǒng)的組成，由于系統(tǒng)集成工作站一般根據(jù)客戶及產(chǎn)品要求進行定制設計，比較靈活多變，是一項關聯(lián)因素多，涉及面廣泛的工作。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗，我們對系統(tǒng)集成的設計原則進行了提煉，總結(jié)如下：

1.工作站內(nèi)的設備須滿足安全標準，工作過程符合安全規(guī)范

2.系統(tǒng)集成工作站的設計必須根據(jù)作業(yè)對象進行具體分析，擬定最合理的工藝

3.集成工作站的設備必須滿足作業(yè)系統(tǒng)的功能要求，并能夠承受工作環(huán)境的傷害

4.要求能夠滿足客戶的產(chǎn)量、節(jié)拍要求

5.設備易于維修和管理知識準備二、系統(tǒng)集成工作站的機械設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計知識準備二、系統(tǒng)集成工作站的機械設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（一）機器人系統(tǒng)集成工作站的電氣組成和控制原理

1.機器人系統(tǒng)集成工作站電氣控制部分的組成機器人系統(tǒng)集成工作站的電氣控制系統(tǒng)一般是由機器人系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)、輔助設備系統(tǒng)和工藝模塊系統(tǒng)組成。電氣控制組成結(jié)構(gòu)圖如圖1－4－3所示。知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計

2.機器人系統(tǒng)集成工作站的控制原理當系統(tǒng)上電后，初始化機器人的狀態(tài)主要包括機器人是否在原位，機器人工作是否完成，系統(tǒng)的水、氣、光柵是否正常等。系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制器通信獲取和機器人工作站有關的生產(chǎn)線的多個狀態(tài)，例如輸送線是否處于自動狀態(tài)，相關傳感器的信號是否正常等。對安全信號進行登記處理。重要的安全信號通過和機器人的硬線連接引起機器人急停，級別較低的安全信號通過PLC給機器人發(fā)“外部停止”命令。系統(tǒng)的任務選擇是由輸送線控制器完成的，輸送線控制器通過傳感器來確定產(chǎn)品類型，并通過編碼方式向機器人工作站發(fā)出相應的工作任務，控制器接受任務并調(diào)用相應的機器人程序進行工作。在工作過程中，系統(tǒng)檢測機器人的工作狀態(tài)，假如機器人發(fā)生錯誤或故障，系統(tǒng)會自動停止機器人及夾具的動作。知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（二）安全保護設計

1.安全保護回路機器人在系統(tǒng)集成工作站內(nèi)的工作范圍必須符合安全要求，即必須在任何情況下都不會對人員或設備構(gòu)成威脅。在機器人動作范圍內(nèi)，必須采取隔離措施保護，這些隔離保護措施可以是隔離柵欄、光柵、光幕或孔掃描裝置等。

2.隔離柵欄隔離柵欄的作用是將機器人的工作區(qū)域與外界隔離開來。隔離柵欄設有一個安全門，如果有人在機器人處于自動模式下工作時打開安全門，試圖進入機器人工作區(qū)域，機器人會立刻停止工作，以確保人員安全。安全門的入口只有一個，且必須和機器人本身的保護裝置以及上一級的緊急關斷裝置相聯(lián)。知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計

3.安全光柵保護安全光柵是由一組傳送器及接收器組合而成，傳送器會傳送一組紅外線光束，而接收器會包括許多光感偵測器，若物體在傳送器和接收器之間，接收器收不到完整訊號，就會發(fā)送停止訊號給監(jiān)控設備。安全光柵傳送器送出的光束是序列的，以特定的頻率送出。偵測器只能接收傳送器送出的特定頻率的特定脈波，因此避免受到其他紅外線光源的影響，提高在安全系統(tǒng)中的適用性。知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計

4.急?；芈吩跈C器人工作站的調(diào)試運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些突發(fā)情況，例如工人在調(diào)試機器人過程中出現(xiàn)機器人動作偏離軌跡將要撞上夾具或其他設備等，這時候就需要及時排除險情。工程師通常會在機器人示教器和主控制柜的控制面板上分別設有急停按鈕，以便在出現(xiàn)緊急情況時能停止系統(tǒng)工作，以免發(fā)生安全事故。急停回路（包括安全回路）在設計時一般會采用雙回路的形式，確保急停回路的有效性。知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計（三）PLC控制系統(tǒng)設計

1.硬件設計在硬件設計過程中，要進行輸入設備的選擇（如操作按鈕、轉(zhuǎn)換開關及計量保護的輸入信號等）、執(zhí)行元件（如接觸器、電磁閥、信號燈等）以及控制臺、柜的設計等。應根據(jù)PLC使用手冊的說明，對PLC進行輸入輸出通道分配及外部接線進行設計。在進行I/O通道分配時，應規(guī)劃出I/O通道分配表，表中應包含I/O編號、設備代號、名稱及功能，且應盡量將相同類型的信號、相同電壓等級的信號排在一起，以便于施工。對于較大的控制系統(tǒng)，為便于軟件設計，可根據(jù)工藝流程，將所需的計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器也進行相應的分配。這些工作完成后，就可以進行軟件設計了。知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計

2.軟件設計軟件設計的主要方法是先編寫工藝流程圖，將整個流程分解為若干步驟，確定每步的轉(zhuǎn)換條件，配合分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)及某些特殊功能便可很容易地轉(zhuǎn)為梯形圖。

3.系統(tǒng)調(diào)試當PLC的軟件設計完成后，應首先在實驗室進行模擬調(diào)試，檢查是否符合工藝要求。模擬調(diào)試可以根據(jù)所選機型，外接適當數(shù)量的輸入開關作為模擬輸入信號，通過輸出端的LED，可觀察PLC輸出是否滿足要求。最后的聯(lián)機統(tǒng)調(diào)需要在現(xiàn)場施工時進行。知識準備三、系統(tǒng)集成工作站的電氣設計任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計任務實施任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計目錄任務1工業(yè)機器人集成領域概述及職業(yè)規(guī)劃任務2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案解析任務3工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設備組成及選型原則任務4工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設計任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬系統(tǒng)集成在選型和設計工作完成后，通常會進行布局模擬的工作。工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬就是將已選定的各項設備通過電腦軟件進行作業(yè)現(xiàn)場的模擬，通過軟件的模擬可以驗證工作站內(nèi)設備的布局擺放、機器人的可達性、設備之間的干涉、作業(yè)的節(jié)拍產(chǎn)量等。本任務通過簡單的介紹，帶大家了解系統(tǒng)集成布局模擬的方法。任務描述任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬在工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)中，無論是方案制訂、節(jié)拍計算、可達性驗證、干涉檢測及工藝驗證和反饋，還是仿真錄像、離線編程和后期改造都離不開模擬仿真。模擬仿真為整個項目各個階段提供最直觀的標準。項目初期的方案階段可以用仿真軟件初步確定主要設備的布局圖、機器人的可達性和生產(chǎn)流程。通過仿真軟件，可模擬單機或多臺機器人組成的工作站或生產(chǎn)線，通過三維軟件對機器人和輔助設備進行繪制，在制造單機與生產(chǎn)線之前模擬出實物，縮短生產(chǎn)工期，可以避免不必要的返工。知識準備一、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬介紹任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬工業(yè)機器人系統(tǒng)布局模擬是指通過計算機仿真軟件對實際的機器人工作站系統(tǒng)進行布局的模擬，在計算機中生成機器人的幾何圖形，并對其進行三維顯示，用來確定機器人的本體及工作環(huán)境的動態(tài)變化過程。機器人仿真軟件功能較全，實時性高且真實性強，可以產(chǎn)生近似真實的仿真畫面。其優(yōu)點有：

1.直觀地展示工作站的布局。

2.減少布局工裝等設計缺陷。

3.加快工作站的完成時間。

4.通過離線編程縮短自動化軟件規(guī)劃和調(diào)試時間。知識準備一、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬介紹任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬但是目前機器人系統(tǒng)仿真所存在的主要問題是仿真造型與實際產(chǎn)品之間存在誤差，如夾具的加工誤差、設備的安裝誤差以及其他方面誤差等，這些誤差會導致離線編程文件與實際示教有所偏移，所以現(xiàn)場生產(chǎn)的誤差還需要調(diào)試工程師根據(jù)實際情況進行微調(diào)。項目中期仿真可以驗證夾具的設計及線體、工作站的具體布局，避免各方面原因產(chǎn)生的干涉，同時可以驗證優(yōu)化工藝節(jié)拍，及時反饋、修改，保證工藝的最優(yōu)性和占地最小。知識準備一、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬介紹任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬項目后期制作模擬報告和動畫，可以在設備未進廠前直觀地模擬展示項目的運行情況。離線編程可以大大縮短現(xiàn)場自動化調(diào)試時間，節(jié)省人力成本，縮短項目時間。仿真離不開軟件，工業(yè)機器人主流虛擬仿真軟件有ABB公司的RobotStudio、FANUC公司的Roboguide、KUKA公司的KUKASimPro以及Catia公司的Delmia等。對于機器人工裝夾具或輔助設備的三維建模也可以通過相應的軟件進行，常用的三維軟件有Solidworks、Catia、UG和Pro/E等。知識準備一、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬介紹任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬知識準備一、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬介紹任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬知識準備一、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬介紹任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬圖1－5－2三維繪圖軟件Solidworks和Pro/E知識準備一、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬介紹任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬進行工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬要遵循如下操作流程。（一）導入主要設備3D數(shù)模首先需要導入主要設備的三維數(shù)模，例如機器人、變位機、夾具、導軌等。知識準備二、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局方法任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬（二）驗證生產(chǎn)流程驗證方案具體的生產(chǎn)流程可行性，例如焊接應用中點焊的焊點、弧焊的焊縫是否干涉，切割過程中切割槍姿態(tài)良好與否，是否與夾具和工件及其他設備干涉，靜態(tài)和運動時氣缸的打開和關閉操作是否干涉，以及應用運行過程中電纜是否干涉等，并精確調(diào)整各設備位置，為設備進廠前的地基施工提供依據(jù)。知識準備二、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局方法任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬（三）導入輔助設備將附加設備導入工作站，達到仿真與現(xiàn)場一致，如焊接工作站配備的焊機、修磨器、清槍機構(gòu)、冷卻除塵設備、圍欄光柵等安全設備，并精確計算出所有設備以及操作人員的空間大小。圖1－5－3所示為機器人工作站模擬布局。知識準備二、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局方法任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬知識準備二、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局方法任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬（四）后期文件制作在工作站仿真完畢后可以用模擬報告標注焊接時機器人、焊槍、變位機等設備的姿態(tài)，仿真運行錄像能直觀地演示整個虛擬工作站的運行流程，某些相貫線的焊接和切割在現(xiàn)場難以編程，而在仿真軟件中可輕松生成路徑。離線編程的程序在現(xiàn)場直接導入機器人即可完成調(diào)試，大大地節(jié)省了現(xiàn)場的人力和時間成本。圖1－5－4所示為仿真軟件模擬的機器人動作。知識準備二、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局方法任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬知識準備二、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局方法任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬圖1－5－4機器人動作模擬（五）改造驗證當生產(chǎn)線需要并線或者改造時，可以直接在原來的仿真工作站里修改工藝或增減設備來驗證新方案、新工藝的可行性，大大提升了便利性，節(jié)省了時間。知識準備二、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局方法任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬任務實施任務5工業(yè)機器人系統(tǒng)集成布局模擬演示完畢謝謝收看工業(yè)機器人系統(tǒng)集成項目2工業(yè)機器人搬運工作站系統(tǒng)集成搬運、碼垛工作是工業(yè)機器人常見的工業(yè)應用，搬運機器人不僅能提高生產(chǎn)效率，降低成本，更能提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少不必要的損耗。搬運碼垛機器人用于重復性高、危險性高、節(jié)拍快的加工行業(yè)，不僅可以節(jié)約人力勞動成本，還能提高人工及設備的安全性，為企業(yè)創(chuàng)造出更大的利潤。本項目通過將搬運工作站拆分為平面碼垛搬運工作站和立體倉儲搬運碼垛工作站2個項目集成進行介紹，學習工業(yè)機器人搬運工作站系統(tǒng)集成的設計、選型和調(diào)試的方法及思路。

1.平面碼垛搬運工作站項目集成描述傳送帶隊列式供料臺將產(chǎn)品送至機器人取料位置，定位檢測裝置檢測產(chǎn)品到位后，工業(yè)機器人抓持工裝夾具將已完成生產(chǎn)的方形產(chǎn)品按照要求搬運碼垛到指定位置，提供兩種不同類型的平面?zhèn)}儲料庫，通過對物料轉(zhuǎn)移過程和堆垛形式的要求增加教學多樣性，提高編程復雜度。搬運碼垛物料如圖2－0－1所示。圖2－0－1碼垛物料

2.立體倉儲搬運碼垛工作站項目集成描述工業(yè)機器人抓持工裝夾具將已完成加工的產(chǎn)品搬運至立體倉庫。立體倉庫用于臨時存放零件，每個倉位可存放一個零件。倉位托板可推出，方便工業(yè)機器人取放零件。每個倉位均設置有傳感器和指示燈，可檢測當前倉位是否存放有零件并將狀態(tài)顯示。搬運產(chǎn)品如圖2－0－2所示。目錄任務1工業(yè)機器人搬運工作站的組成任務2工業(yè)機器人搬運工作站夾具設計任務3工業(yè)機器人搬運工作站外圍設備控制的連接任務4工業(yè)機器人碼垛搬運工作站系統(tǒng)集成任務5工業(yè)機器人立體倉儲工作站系統(tǒng)的集