工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用案例教程 課件 項(xiàng)目3、4 上下料應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)、搬運(yùn)碼垛應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工藝教程項(xiàng)目三上下料應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目三上下料應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.了解上下料機(jī)器人系統(tǒng)的特點(diǎn)及分類；2.掌握上下料機(jī)器人系統(tǒng)的組成及功能；3.掌握上下料機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程、特點(diǎn)及步驟；4.明晰上下料機(jī)器人系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法；5.拓展上下料機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)。1.通過上下料機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程、特點(diǎn)及步驟的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)規(guī)范的方法和步驟的能力2.通過對(duì)上下料工作站的分析設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力3.在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)過程中掌握合理利用與支配各類資源的能力4.通過拓展上下料機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并利用信息的能力5.通過拓展學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生自我認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)的能力1.在小組合作學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)2.通過設(shè)計(jì)上下料工作站，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和縝密的科學(xué)思維方式3.通過上下料應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)的學(xué)習(xí)建立嚴(yán)格良好的職業(yè)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度4.通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的工匠精神

項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施：本項(xiàng)目主要分四個(gè)任務(wù)對(duì)上下料工作站的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行講解，目的是使學(xué)生在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)中明確學(xué)習(xí)要點(diǎn)，系統(tǒng)的掌握上下料工作站的工藝設(shè)計(jì)方法等知識(shí)環(huán)節(jié)。任務(wù)一上下料機(jī)器人介紹工作任務(wù)通過對(duì)上下料機(jī)器人的學(xué)習(xí)，了解上下料機(jī)器人的分類、特點(diǎn)、系統(tǒng)組成及功能等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，并能自主介紹上下料機(jī)器人系統(tǒng)。任務(wù)一上下料機(jī)器人介紹一、上下料機(jī)器人的分類及特點(diǎn)上下料機(jī)器人的特點(diǎn)如下：實(shí)現(xiàn)對(duì)圓盤類、長(zhǎng)軸類、不規(guī)則形狀、金屬板類等工件的自動(dòng)上料/下料、工件轉(zhuǎn)序、工件翻轉(zhuǎn)等工作。不依靠機(jī)床的控制器進(jìn)行控制，機(jī)器人采用獨(dú)立的控制模塊，不影響機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)。剛性好，運(yùn)行平穩(wěn)，維護(hù)非常方便。圖3-1上下料機(jī)器人任務(wù)一上下料機(jī)器人介紹二、上下料機(jī)器人的組成及功能上下料工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要由機(jī)器人、驅(qū)動(dòng)裝置、控制器、末端執(zhí)行器、示教盒和傳感器組成。圖3-2上下料機(jī)器人系統(tǒng)組成任務(wù)一上下料機(jī)器人介紹做一做：（1）新興工業(yè)時(shí)代越來(lái)越多工廠選擇上下料機(jī)器人的原因是什么？（2）說一說，上下料工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成。任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例工作任務(wù)以案例為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上下料工作站，能自主選擇正確的工藝流程并能設(shè)計(jì)工藝步驟，根據(jù)工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程，嘗試個(gè)人或小組建立上下料機(jī)器人工作站并記錄所選用的設(shè)備及具體參數(shù)。任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例一、案例背景興工業(yè)時(shí)代，工業(yè)機(jī)器人上下料系統(tǒng)能滿足“快速且大批量加工節(jié)拍”、“節(jié)省人力成本”、“提高生產(chǎn)效率”等要求，成為多數(shù)工廠的理想選擇。任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例二、案例介紹圖3-3上下料工作站任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例三、案例學(xué)習(xí)要點(diǎn)

學(xué)習(xí)本案例要注意以下要點(diǎn)：（1）上下料系統(tǒng)方式種類繁多，注意靈活選配上下料系統(tǒng)；（2）注意不同上下料內(nèi)容，設(shè)備的選型合理度；（3）加強(qiáng)拓展部分的學(xué)習(xí)，思考上下料系統(tǒng)流程的優(yōu)化方案。任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例四、案例工藝流程從宏觀需求角度，實(shí)戰(zhàn)案例的工藝流程設(shè)計(jì)以串行方式實(shí)現(xiàn)，具體的工藝流程設(shè)計(jì)如下：圖3-4案例工藝流程圖任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例五、案例設(shè)備參數(shù)本案例中涉及的設(shè)備型號(hào)及參數(shù)如下表所示：設(shè)備名稱型號(hào)品牌設(shè)備參數(shù)工業(yè)機(jī)器人ABB：IRB1600-10/1.45ABB臂展：1.45m負(fù)載：10kgPLC控制器S7-1214C西門子14DI16DODC/DC/DC步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DM856雷賽電源：20-70VDC供電步進(jìn)電機(jī)86CM45雷賽靜力矩：4.5N.m額定電流：6A直流電源SDR-240-24明緯DC24V240W磁性開關(guān)CMSG-020亞德客三線制PNP輸出夾持及阻擋電磁閥4V210-08-B亞德客DC24V機(jī)器人末端夾持工具M(jìn)HZ2-40DSMC

漫反射光電傳感器E3Z-D812M歐姆龍DC24VPNP輸出表3-1上下料系統(tǒng)案例設(shè)備參數(shù)任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例六、案例工藝步驟（1）上下料機(jī)器人配置圖3-5上下料機(jī)器人配置任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（2）PLC配置圖3-6打開配置GSD選項(xiàng)功能任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-7選擇需要添加的GSD文件任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-8在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加機(jī)器人設(shè)備任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-9建立機(jī)器人與PLC之間連接任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-10分配與PLC信息交互數(shù)據(jù)區(qū)任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-11分配機(jī)器人IP地址和PROFINET設(shè)備名稱任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（3）PLC控制外圍設(shè)備配置：圖3-12雷賽步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-13啟用PLC高速脈沖發(fā)生器功能任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-14在工藝對(duì)象中組態(tài)軸對(duì)象任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-15選擇驅(qū)動(dòng)器為PTO類型任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-16配置硬件輸出接口任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例圖3-17運(yùn)動(dòng)控制指令編程任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（4）倍速鏈上料：圖3-18雙層倍速鏈圖3-19漫反射接近開關(guān)任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（5）倍速鏈輸送至下層B處圖3-20倍速鏈輸送至下層B處任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（6）倍速鏈上升輸送至C處：圖3-21倍速鏈上升輸送至C處任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（7）送料到位：圖3-22送料到位任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（8）執(zhí)行器取料圖-23執(zhí)行器取料任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（9）機(jī)器人上料圖3-24機(jī)器人上料任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（10）準(zhǔn)備加工圖3-25準(zhǔn)備加工任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例七、案例工藝示教圖3-26末端夾持器任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例任務(wù)實(shí)施：（1）設(shè)計(jì)機(jī)器人程序流程圖3-27機(jī)器人上下料程序流程圖任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（2）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需示教點(diǎn)序號(hào)示教點(diǎn)、信號(hào)和坐標(biāo)系說明備注1shangliao_home機(jī)器人原點(diǎn)需示教2shangliao_p1輸送線抓取位置上方需示教3shangliao_p2輸送線抓取位置需示教4shangliao_p3CNC加工單元處過度點(diǎn)需示教5shangliao_p4CNC加工位置點(diǎn)上方需示教6shangliao_p5CNC加工位置點(diǎn)需示教7xialiao_p1CNC工件抓取點(diǎn)上方需示教8xialiao_p2CNC工件抓取點(diǎn)需示教9xialiao_p3CNC加工單元處過度點(diǎn)需示教10xialiao_p4輸送線放料位置上方需示教11xialiao_p5輸送線放料位置需示教12tool1夾持器工具坐標(biāo)系需建立13tool0默認(rèn)工具坐標(biāo)系無(wú)需建立14wobj0默認(rèn)工件坐標(biāo)系無(wú)需建立15do1夾持器信號(hào)1為打開16di1CNC加工單元完成信號(hào)1為完成任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例（3）機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

1)主程序任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例2)復(fù)位程序編寫3)上料程序編寫任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例4)下料程序編寫任務(wù)二上下料工作站實(shí)戰(zhàn)案例建立主程序main和子程序圖3-32創(chuàng)建主程序任務(wù)三上下料工作站分析設(shè)計(jì)選擇合適的上下料機(jī)器人，通常需要從以下3個(gè)方面進(jìn)行考慮。（1）額定負(fù)載額定負(fù)載也稱有效負(fù)荷，是指正常作業(yè)條件下，工業(yè)機(jī)器人在規(guī)定性能范圍內(nèi)，手腕末端所能承受的最大載荷。（2）自由度機(jī)器人軸的數(shù)量決定了其自由度。（3）最大運(yùn)動(dòng)范圍最大垂直運(yùn)動(dòng)范圍是指上下料機(jī)器人腕部能夠到達(dá)的最低點(diǎn)（通常低于機(jī)器人的基座）與最高點(diǎn)之間的范圍。最大水平運(yùn)動(dòng)范圍是指機(jī)器人腕部能水平到達(dá)的最遠(yuǎn)點(diǎn)與機(jī)器人基座中心線的距離。任務(wù)三上下料工作站分析設(shè)計(jì)上下料機(jī)器人選型總體原則：①根據(jù)上下料生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)與工件加工工藝，初步確定所需機(jī)器人的工位與裝機(jī)總量。②根據(jù)工件以及末端執(zhí)行器的質(zhì)量及外形尺寸，初步確定機(jī)器人的負(fù)載選型。③根據(jù)上下料節(jié)拍要求和成本預(yù)算，確定機(jī)器人性能參數(shù)和工作范圍特點(diǎn)，選擇機(jī)器人與末端執(zhí)行器的裝配方式。④根據(jù)工件的生產(chǎn)種類和機(jī)器人工位，確定末端執(zhí)行器總套數(shù)和最大尺寸。⑤根據(jù)生產(chǎn)線布局和機(jī)床加工工藝參數(shù)，確定機(jī)器人的水平最大臂展和安裝位置。⑥根據(jù)機(jī)床擺放位置、數(shù)量等參數(shù)，確定機(jī)器人的實(shí)際最大臂展、上下料的最大干涉高度、機(jī)器人腰部和機(jī)器人基座的外形尺寸及高度。⑦根據(jù)上下料機(jī)器人手腕承載與工具質(zhì)心偏置的末端負(fù)載參數(shù)，確定機(jī)器人的實(shí)際承載能力與選型要求是否相符，并在軟件環(huán)境下進(jìn)行機(jī)器人上下料軌跡干涉校檢，確定機(jī)器人的精確位置及其運(yùn)行軌跡。⑧根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)和環(huán)境特點(diǎn)，選購(gòu)或自行開發(fā)技術(shù)配套單元，配備外圍設(shè)備單元，并進(jìn)行生產(chǎn)編程調(diào)試。任務(wù)三上下料工作站分析設(shè)計(jì)二、末端執(zhí)行器選型與設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器選型（1）應(yīng)用場(chǎng)景選擇末端執(zhí)行器要明確應(yīng)用場(chǎng)景，首先需要確定上下料工件的外形是適合夾持或吸取。在形狀確定后，還需要考慮對(duì)其進(jìn)行表面處理。（2）載荷和夾持力載荷不僅影響到機(jī)器人末端執(zhí)行器，還影響到機(jī)器人本身。關(guān)于夾持力，一方面需要保證有足夠的夾持力可以讓工件不致跌落。另一方面，又要確保夾持力不會(huì)過度而損壞工件。（3）精度雖速度是很多機(jī)器人應(yīng)用的要求，但運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)與精確也同樣重要。（4）速度如果想優(yōu)化工藝，需要強(qiáng)化加速度和速度，同時(shí)還要有一個(gè)安全的執(zhí)行器。（5）成本最好的執(zhí)行器可能并不太經(jīng)濟(jì)。任務(wù)三上下料工作站分析設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器的具體設(shè)計(jì)過程如下：根據(jù)抓取工件的形狀大小等特征，確定完善的抓取方案，選擇恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)合理的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)以滿足工作需求。①驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)方式的選擇常用的驅(qū)動(dòng)方式有3種類型：液壓式驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)和電氣式驅(qū)動(dòng)。②材料選擇③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)三上下料工作站分析設(shè)計(jì)做一做在選擇上下料工業(yè)機(jī)器人時(shí)，為滿足功能要求需要從那幾方面來(lái)進(jìn)行重點(diǎn)分析？任務(wù)四上下料生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)工作任務(wù)通過對(duì)上下料生產(chǎn)線的分析設(shè)計(jì)，掌握上下料生產(chǎn)線的線型布局、品字型布局和龍門式布局的作業(yè)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。合理的工位布局將直接影響到生產(chǎn)效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，常見的上下料機(jī)器人工作站的工位布局可分為三種：線型布局、品字型布局和龍門式布局。圖3-33品字型布局任務(wù)四上下料生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)做一做總結(jié)上下料生產(chǎn)線的三種布局方式及特點(diǎn)。項(xiàng)目小結(jié)本項(xiàng)目以智慧工廠中CNC加工中心上下料過程為應(yīng)用工藝案例，系統(tǒng)分析了典型上下料系統(tǒng)的分類、特點(diǎn)、組成和基本功能，描述了加工過程中的工藝流程，解析了上下料過程中工作站布局和各部件的選型方法，以案例為基礎(chǔ)重點(diǎn)講授了工業(yè)機(jī)器人上下料工作站的實(shí)現(xiàn)方法和部分代碼，完成了既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工藝教程項(xiàng)目四搬運(yùn)碼垛應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目導(dǎo)讀

在工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用中，搬運(yùn)機(jī)器人無(wú)疑是應(yīng)用率較高的機(jī)器人之一，無(wú)論是在工業(yè)制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流、煙草、醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)領(lǐng)域，還是在郵局、圖書館、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)、停車場(chǎng)等場(chǎng)景，都可以見到搬運(yùn)機(jī)器人的身影。而碼垛機(jī)器人作為搬運(yùn)機(jī)器人的一種已經(jīng)越來(lái)越普遍的應(yīng)用在生產(chǎn)作業(yè)過程中，解決包裝、搬運(yùn)、碼垛、裝車、入庫(kù)等問題，讓生產(chǎn)過程更加順暢。項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.了解搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的分類及特點(diǎn)2.掌握搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的系統(tǒng)組成及其功能3.掌握搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的工藝流程、特點(diǎn)及步驟4.思考搬運(yùn)碼垛機(jī)器人工作環(huán)節(jié)的基本設(shè)計(jì)方法5.拓展搬運(yùn)碼垛機(jī)器人工作環(huán)節(jié)中的相關(guān)工藝知識(shí)1.通過搬運(yùn)碼垛機(jī)器人系統(tǒng)的工藝流程、特點(diǎn)及步驟的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)規(guī)范的編程能力2.通過對(duì)搬運(yùn)碼垛工作站的分析設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力3.在應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)過程中掌握合理利用與支配各類資源的能力4.通過拓展搬運(yùn)碼垛機(jī)器人系統(tǒng)中的相關(guān)工藝知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并利用信息的能力5.通過拓展學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生自我認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)的能力1.在小組合作學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)2.通過設(shè)計(jì)搬運(yùn)碼垛工作站，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和縝密的科學(xué)思維方式3.通過搬運(yùn)碼垛應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)的學(xué)習(xí)建立嚴(yán)格良好的職業(yè)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度4.通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的工匠精神任務(wù)一搬運(yùn)碼垛機(jī)器人介紹工作任務(wù)通過對(duì)搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的學(xué)習(xí)，了解搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的分類、特性、系統(tǒng)組成及功能等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，并能自主介紹搬運(yùn)碼垛機(jī)器人系統(tǒng)。相關(guān)知識(shí)搬運(yùn)碼垛機(jī)器人主要是用于解決工廠環(huán)境中長(zhǎng)期存在的相關(guān)基礎(chǔ)需求，針對(duì)人員、成本及效率等多種因素需求。搬運(yùn)碼垛機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)在各行各業(yè)的搬運(yùn)工作崗位，為企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)，提高搬運(yùn)的效率，提高碼垛的質(zhì)量，節(jié)約勞動(dòng)成本，保障企業(yè)員工的人身安全，自動(dòng)高速碼垛機(jī)器人的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。一、搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的分類及特點(diǎn)（a）直角式

（b）關(guān)節(jié)式

（c）并聯(lián)式

圖4-1搬運(yùn)機(jī)器人分類1.搬運(yùn)機(jī)器人的分類2.搬運(yùn)機(jī)器人的特性

(1)動(dòng)作穩(wěn)定，搬運(yùn)準(zhǔn)確性較高。(2)定位準(zhǔn)確，保證批量一致性。(3)能夠在有毒、粉塵、輻射等危險(xiǎn)環(huán)境下作業(yè)，改善工人勞動(dòng)條件。(4)生產(chǎn)柔性高、適應(yīng)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)多形狀、不規(guī)則物料搬運(yùn)。(5)能夠部分代替人工操作，且可以進(jìn)行長(zhǎng)期重載作業(yè)，生產(chǎn)效率高。(6)降低制造成本，提高生產(chǎn)效益，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)。3.碼垛機(jī)器人的分類（a）直角式碼垛機(jī)器人

（b）關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人圖

4-2

碼垛機(jī)器人分類4.碼垛機(jī)器人的特性(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，易于保養(yǎng)及維修。(2)能耗低，降低運(yùn)行成本。(3)占地面積小，工作空間大，場(chǎng)地使用率高。(4)柔性高，可以同時(shí)處理多條生產(chǎn)線的不同產(chǎn)品。(5)垛型和碼垛層數(shù)可任意設(shè)置，垛型整齊，方便儲(chǔ)存及運(yùn)輸。(6)定位準(zhǔn)確，穩(wěn)定性能好。二、搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的系統(tǒng)組成①-操作機(jī)；②-控制器；③-示教器；④-末端執(zhí)行器（吸盤）；⑤-機(jī)器人安裝平臺(tái)；⑥-工件擺放裝置；⑦-真空負(fù)壓站；⑧-工件圖4-3搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)組成1.搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)組成2.搬運(yùn)作業(yè)系統(tǒng)搬運(yùn)型末端執(zhí)行器真空負(fù)壓站（真空泵）3.碼垛機(jī)器人系統(tǒng)組成①-操作機(jī)；②-控制器；③-示教器；④-末端執(zhí)行器（吸盤）；⑤-機(jī)器人安裝平臺(tái)；⑥-工件擺放裝置（托盤）；⑦-真空負(fù)壓站；⑧-視覺系統(tǒng)；⑨-輸送系統(tǒng)；⑩-工件圖4-4搬運(yùn)碼垛機(jī)器人系統(tǒng)組成4.碼垛作業(yè)系統(tǒng)該作業(yè)系統(tǒng)主要由同類的搬運(yùn)型型末端執(zhí)行器、真空負(fù)壓站和視覺系統(tǒng)組成。碼垛機(jī)器人在系統(tǒng)組成上，除視覺系統(tǒng)外，與搬運(yùn)機(jī)器人基本相同，此部分可參考搬運(yùn)機(jī)器人的搬運(yùn)作業(yè)系統(tǒng)部分。做一做：(1)歸納總結(jié)搬運(yùn)機(jī)器人的分類及特性。(2)說一說，碼垛機(jī)器人的系統(tǒng)組成有那些？任務(wù)二解析搬運(yùn)碼垛工作站實(shí)戰(zhàn)案例工作任務(wù)

以案例為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)搬運(yùn)、碼垛工作站，能自主選擇正確的工藝流程并能設(shè)計(jì)工藝步驟，根據(jù)工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程，嘗試個(gè)人或小組建立搬運(yùn)碼垛機(jī)器人工作站并記錄所選用的設(shè)備及具體參數(shù)。一、案例背景1.科技的進(jìn)步以及現(xiàn)代化進(jìn)程的加快；2.代替人在惡劣環(huán)境中工作；3.高技能人才培養(yǎng)。二、案例介紹圖4-5搬運(yùn)碼垛工作站三、案例學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.注意區(qū)分搬運(yùn)系統(tǒng)與碼垛系統(tǒng)的區(qū)別與特點(diǎn)；2.注意場(chǎng)景中設(shè)備選型的合理度；3.加強(qiáng)拓展部分的學(xué)習(xí)，思考上下料系統(tǒng)流程的優(yōu)化方案。四、案例工藝流程圖4-6案例工藝流程圖五、案例設(shè)備參數(shù)設(shè)備名稱型號(hào)品牌設(shè)備參數(shù)工業(yè)機(jī)器人ABB：IRB4600-40/2.55ABB臂展：2.55m負(fù)載：40kgPLC控制器S7-1214C西門子14DI16DODC/DC/DC輸送線變頻器G120C西門子0.75KWProfinet總線真空吸盤工具ZPT-40-H-A14SMC吸盤φ40mm對(duì)射光電傳感器GE6-P1112GS6-D1311SICKDC24VPNP輸出真空壓力表DPSN1-10020亞德客DC24V-0.1-1MPA表4-1搬運(yùn)碼垛案例設(shè)備參數(shù)六、案例工藝步驟根據(jù)本案例工藝流程，制定具體工藝步驟如下：1.搬運(yùn)碼垛機(jī)器人配置2.PLC配置PLC獲取ABB機(jī)器人對(duì)應(yīng)型號(hào)版本的GSD配置文件選擇需要添加的GSD文件在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加機(jī)器人設(shè)備建立機(jī)器人與PLC之間連接分配與PLC信息交互數(shù)據(jù)區(qū)分配機(jī)器人IP地址和PROFINET設(shè)備名稱3.PLC與傳輸帶配置組態(tài)G120C驅(qū)動(dòng)設(shè)備配置IP地址及PROFINET設(shè)備名稱配置通信報(bào)文4.搬運(yùn)開始5.搬運(yùn)完成6.輸送貨物7.機(jī)器人平移量設(shè)計(jì)8.編輯碼垛模式的程序內(nèi)容9.輸送完成10.碼垛開始11.碼垛結(jié)束七、案例工藝示教根據(jù)上述工藝步驟，進(jìn)行機(jī)器人示教編程：1.任務(wù)描述

工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)碼垛單元中機(jī)器人通過末端吸盤對(duì)工件進(jìn)行抓取和搬運(yùn)。機(jī)器人需要把工件通過末端吸盤搬運(yùn)到傳輸線上，工件隨傳輸線到達(dá)指定位置，機(jī)器人再將工件搬運(yùn)到碼垛位置，以此循環(huán)，完成全部工件的碼垛。2.任務(wù)實(shí)施(1)

設(shè)計(jì)機(jī)器人程序流程（2）

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需示教點(diǎn)序號(hào)示教點(diǎn)、信號(hào)和坐標(biāo)系說明備注1banyun_home機(jī)器人原點(diǎn)需示教banyun_p1搬運(yùn)位置上方需示教3banyun_p2搬運(yùn)位置需示教4banyun_p3搬運(yùn)傳輸線指定位置上方需示教5banyun_p4搬運(yùn)傳輸線指定位置需示教6maduo_p1碼垛傳輸線指定位置上方需示教7maduo_p2碼垛傳輸線指定位置需示教8maduo_p3碼垛位置上方需示教9maduo_p4碼垛位置需示教10tool1吸盤工具坐標(biāo)系需建立11tool0默認(rèn)工具坐標(biāo)系無(wú)需建立12wobj0默認(rèn)工件坐標(biāo)系無(wú)需建立13do1吸盤信號(hào)1為打開14offset_z碼垛平移量需設(shè)置(3)機(jī)器人程序設(shè)計(jì)整個(gè)程序需要一個(gè)復(fù)位程序“fuwei（）”，工件搬運(yùn)碼垛2個(gè)子程序“banyun（）”、“maduo（）”。1)主程序編寫2)復(fù)位程序編寫在“fuwei（）”程序中，要將機(jī)器人回到原點(diǎn)，所有信號(hào)復(fù)位，參考程序如下：3)工件搬運(yùn)至傳輸線上程序編寫“banyun（）”程序中，機(jī)器人末端吸盤先移動(dòng)到搬運(yùn)位置，通過吸盤將工件吸起，再搬運(yùn)到傳輸線上。4)工件搬運(yùn)至碼垛處程序編寫“maduo（）”程序中，機(jī)器人末端吸盤先移動(dòng)到傳輸線上的搬運(yùn)位置，通過吸盤將工件吸起，再搬運(yùn)到碼垛位置上，每次設(shè)置平移量之后，將所有工件有序的碼垛完成。(4)

建立主程序main和子程序，并確保所有指令的速度值不能超過100mm/s。程序編寫完成，調(diào)試機(jī)器人程序。單擊“調(diào)試”按鈕，單擊“PP移至例行程序…”，單擊“fuwei”，單擊“確定”，程序指針指在“fuwei”程序的第一條語(yǔ)句。做一做：

搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)常見的工位布局有L形布局、環(huán)狀布局和一字布局等，結(jié)合自己掌握的知識(shí)，說一說它們的特點(diǎn)。任務(wù)三搬運(yùn)工作站分析設(shè)計(jì)工作任務(wù)

通過本次任務(wù)，分別掌握正確選擇搬運(yùn)機(jī)器人與碼垛機(jī)器人型號(hào)的方法，并根據(jù)不同因素選擇合適的搬運(yùn)、碼垛機(jī)器人末端執(zhí)行器，最終完成對(duì)搬運(yùn)工作站的分析設(shè)計(jì)。相關(guān)知識(shí)

機(jī)器人搬運(yùn)項(xiàng)目涉及的項(xiàng)目類型很多，例如沖壓、電焊、機(jī)床上下料等，只要是機(jī)器人需要懸掛負(fù)載，在規(guī)定的節(jié)拍內(nèi)完成動(dòng)作的都可以稱作搬運(yùn)項(xiàng)目。但是在項(xiàng)目實(shí)施過程中往往會(huì)遇到以下問題：1.機(jī)器人負(fù)載不夠；2.機(jī)器人動(dòng)作節(jié)拍不夠；3.機(jī)器人操作空間不夠。一、搬運(yùn)機(jī)器人選型

案例中，選擇機(jī)器人型號(hào)為ABBIRB4600。以機(jī)床搬運(yùn)機(jī)器人選型為例，結(jié)合搬運(yùn)生產(chǎn)線實(shí)際情況，總結(jié)出搬運(yùn)機(jī)器人選型基本方法如下：1.根據(jù)搬運(yùn)生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)與工件加工工藝，初步確定所需機(jī)器人的工位與裝機(jī)總量。2.根據(jù)工件以及末端執(zhí)行器的質(zhì)量及外形尺寸，初步確定機(jī)器人的負(fù)載選型。3.根據(jù)搬運(yùn)節(jié)拍要求和成本預(yù)算，確定機(jī)器人性能參數(shù)和工作范圍特點(diǎn)，選擇機(jī)器人與末端執(zhí)行器的裝配方式。4.根據(jù)工件的生產(chǎn)種類和機(jī)器人工位，確定末端執(zhí)行器總套數(shù)和最大尺寸。5.根據(jù)功能布局，確定機(jī)器人的水平最大臂展和安裝位置。6.根據(jù)機(jī)器人在各個(gè)方向上操作空間范圍，確定機(jī)器人的實(shí)際最大臂展、搬運(yùn)過程中的最大干涉范圍、機(jī)器人的基座高度。7.根據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人的末端負(fù)載參數(shù)，確定機(jī)器人末端的實(shí)際承載能力與選型要求是否相符，并在仿真環(huán)境下進(jìn)行機(jī)器人搬運(yùn)軌跡干涉校檢，確定機(jī)器人的精確位置及其運(yùn)行軌跡。8.根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和環(huán)境個(gè)性化需求和特點(diǎn)，選購(gòu)或自行開發(fā)技術(shù)配套單元，配備外圍設(shè)備單元，并進(jìn)行生產(chǎn)編程調(diào)試。二、搬運(yùn)機(jī)器人末端執(zhí)行器選型案例中，選擇末端執(zhí)行型號(hào)為ZPT-40-H-A14。1.末端執(zhí)行器選型搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)的末端執(zhí)行器有很多種，根據(jù)工件的不同選擇合適的末端執(zhí)行器，一般依據(jù)以下5點(diǎn)來(lái)選擇：(1)應(yīng)用場(chǎng)景(2)載荷和夾持力(3)精度(4)速度(5)成本2.末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)根據(jù)抓取目標(biāo)的形狀大小等特征，確定完善的抓取方案，選擇恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)合理的手爪結(jié)構(gòu)以滿足工作需求。

(1)驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)方式的選擇

(2)材料選擇（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、碼垛機(jī)器人選型案例中，選擇機(jī)器人型號(hào)為ABBIRB4600。選擇合適的碼垛機(jī)器人，通常需要從以下3個(gè)方面進(jìn)行考慮：1.額定負(fù)載2.自由度（軸數(shù)）3.最大運(yùn)動(dòng)范圍通常情況下，根據(jù)工業(yè)機(jī)器人需要到達(dá)的最遠(yuǎn)距離和最大負(fù)載來(lái)選擇工業(yè)機(jī)器人的型號(hào)。到達(dá)距離越遠(yuǎn)，負(fù)載能力越大，則工業(yè)機(jī)器人的成本越高。所以根據(jù)實(shí)際情況的需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行選型，在滿足實(shí)際工況需要的前提下，應(yīng)盡量選擇小型號(hào)的機(jī)器人。為確保碼垛機(jī)器人型號(hào)選擇準(zhǔn)確，用戶還需要跟廠家作良好的溝通，提供準(zhǔn)確的參數(shù)和使用工況，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

(1)碼垛物的產(chǎn)量，要求的碼垛速度。

(2)作業(yè)環(huán)境是否有易燃易爆氣體，是否多塵潮濕。

(3)機(jī)器人的安裝空間尺寸。四、碼垛機(jī)器人末端執(zhí)行器選型案例中，選擇末端執(zhí)行型號(hào)為ZPT-40-H-A14本節(jié)以紙質(zhì)包裝箱為例，介紹如何正確選擇末端執(zhí)行器。根據(jù)分析，典型的全自動(dòng)紙箱碼垛系統(tǒng)主要要求如下：1.機(jī)器人對(duì)應(yīng)兩條輸出線、兩條碼垛線。2.保證包裝箱在機(jī)器人搬運(yùn)過程中的穩(wěn)定性，不得出現(xiàn)因機(jī)器人運(yùn)行過程而產(chǎn)生離心力造成掉箱或甩箱現(xiàn)象。因此，對(duì)系統(tǒng)中的末端執(zhí)行器進(jìn)行正確的選型顯得至關(guān)重要。做一做：(1)簡(jiǎn)述搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)末端執(zhí)行器選型的五點(diǎn)主要依據(jù)。

(2)分析并總結(jié)碼垛機(jī)器人選型因素。任務(wù)四搬運(yùn)