工业机器人教材.ppt

工业机器人工业机器人 到目前为止，工业机器人是最成熟、应用最到目前为止，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广泛的一类机器人，全世界目前已经销售110万台，万台，这是这是1999年的统计，已经进行使用的是年的统计，已经进行使用的是75万台。万台。p日本在工业机器人领域的发展是首位的，成为机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；器人的王国；p美国发展得也很迅速，目前在新安装的台数方面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；已经超过了日本；p中国刚开始进入产业化的阶段，已经研制出多种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。工业机器人样机，已有小批量在生产中使用。在制造工业部门较为广泛的典型应用：在制造工业部门较为广泛的典型应用：焊接机器人焊接机器人搬运码垛机器人搬运码垛机器人喷涂机器人喷涂机器人装配机器人装配机器人 一、工业机器人的概念一、工业机器人的概念1机械手机械手 机械手是一种模仿人手和人臂的某些动作功能，机械手是一种模仿人手和人臂的某些动作功能，以固以固 定的动作顺序和行程来抓取和搬运物件或操持工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具的自动 操作装置。操作装置。机械手常用于自动生产线上装卸和传送工件，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。加工中心上更换刀具等。2工业机器人工业机器人 工业机器人是一种能自动检测、可重复编程、多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。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，工业机器人常用于机械制造中运送和装卸工件，完成完成 装配、焊接、浇注、喷涂等工作。装配、焊接、浇注、喷涂等工作。二、工业机器人组成及运动功能二、工业机器人组成及运动功能 1机器人的组成机器人的组成 执行机构执行机构:机身、手臂、手腕、行走机构、机身、手臂、手腕、行走机构、末端执行器末端执行器;驱动系统驱动系统:步进电机或伺服电机、机械传动步进电机或伺服电机、机械传动或液压传动系统或液压传动系统;控制系统控制系统:计算机、传感器、检测元件、信计算机、传感器、检测元件、信号处理电路、操纵台等号处理电路、操纵台等;2.机器人运动形式机器人运动形式 直角坐标式直角坐标式 圆柱坐标式圆柱坐标式 球坐标式球坐标式 多关节式多关节式3机器人运动功能机器人运动功能 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.4机器人程序输入方式机器人程序输入方式三、工业机器人智能传感器三、工业机器人智能传感器 1接近觉传感器接近觉传感器 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爪向控制系统发出减速信号，以减少手爪和物体的冲击。冲击。接近觉传感器有光学、超声波和电磁等几种，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。一般装在手爪上。2触觉传感器触觉传感器 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。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触觉传感器有微动开关、压电材料和压电元件等几种。几种。滑觉传感器能使手爪与物体产生滑动时，产生滑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。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，也可用压力传感器滑觉传感器可用图示的结构，也可用压力传感器代用。代用。3滑觉传感器滑觉传感器4视觉传感器视觉传感器 目前主要利用电视摄像机及处理影像数据的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。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。触压式传感器来识别物体的形状和大小。听觉传感器的语言识别系统用来接收和分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。人即进行与该字句相应的某种动作。5听觉传感器听觉传感器一、一、焊接机器人系接机器人系统的的组成成 焊接机器人系接机器人系统一般由以下几个部分一般由以下几个部分组成：机器人操作机、成：机器人操作机、变位机、控制器、位机、控制器、焊接系接系统、焊接接传感器、中央控制感器、中央控制计算机和算机和相相应的安全的安全设备等。等。机器人操作机是机器人操作机是焊接机器人系接机器人系统的的执行机构行机构 变位机作位机作为机器人机器人焊接生接生产线及及焊接柔性加工接柔性加工单元的重要元的重要组成部分，其作用是将被成部分，其作用是将被焊工件旋工件旋转(平移平移)到最佳的到最佳的焊接接位置。位置。机器人控制器是整个机器人系机器人控制器是整个机器人系统的神的神经中枢。控制器中枢。控制器负责处理理焊接机器人工作接机器人工作过程中的全部信息和控制其全部程中的全部信息和控制其全部动作。作。焊接系接系统是是焊接机器人得以完成作接机器人得以完成作业的必需装的必需装备，主要由，主要由焊钳或或焊枪、焊接控制器以及水、接控制器以及水、电、气等、气等辅助部分助部分组成。成。传感器的任感器的任务是是实现工件坡口的定位、跟踪以及工件坡口的定位、跟踪以及焊缝熔透熔透信息的信息的获取。取。安全安全设备是是焊接机器人系接机器人系统安全运行的重要保障安全运行的重要保障 。按用途按用途焊接机器人可分接机器人可分为弧弧焊机器人和点机器人和点焊机器人：机器人：弧弧焊机器人在机器人在许多行多行业中得到广泛中得到广泛应用，是工用，是工业机器人最机器人最大的大的应用用领域。弧域。弧焊机器人不只是一台以机器人不只是一台以规划的速度和姿划的速度和姿态携携带焊枪移移动的的单机，机，还包括各种包括各种电弧弧焊附属装置在内附属装置在内的柔性的柔性焊接系接系统。在弧。在弧焊作作业中，中，焊枪应跟踪工件跟踪工件焊道运道运动，并不断填充金属形成，并不断填充金属形成焊缝。因此运。因此运动过程中速度程中速度稳定定性和性和轨迹精度是两迹精度是两项重要指重要指标。同。同时，由于，由于焊枪姿姿态对焊缝质量也有一定影响，因此希望量也有一定影响，因此希望焊枪姿姿态的可的可调范范围尽量尽量大。大。(2)(2)点点焊机器人系机器人系统典型的典型的应用用领域是汽域是汽车工工业。汽。汽车车体装配体装配时，约60%60%的的焊点是由机器人来完成的点是由机器人来完成的。6 6公斤弧公斤弧焊机器人是沈阳新松公司机器人是沈阳新松公司为嘉陵集嘉陵集团摩托摩托车车身生身生产线设计制造的制造的轻型弧型弧焊机器人。机器人。设计者在者在参考国外同参考国外同类产品品优点的基点的基础上，上，结合我国情况，本着合我国情况，本着“突出自己的突出自己的特色、塑造自身的品牌特色、塑造自身的品牌”的原的原则，完成了完成了产品的形象品的形象设计。在。在产品品设计开开发过程中，在重程中，在重视产品品实用性用性和可靠性的同和可靠性的同时，兼，兼顾了了产品的先品的先进性。性。设计者根据多年的开者根据多年的开发经验，从本体到控制器全部从本体到控制器全部进行了重新行了重新设计。嘉陵摩托。嘉陵摩托车生生产线将装将装备多台多台这种种6 6公斤弧公斤弧焊机器人机器人l120公斤点公斤点焊机器人是以一汽机器人是以一汽红旗旗车身身焊装生装生产线为应用背景，瞄准用背景，瞄准国国际上典型机器人上典型机器人产品技品技术性能开性能开发的一种具有先的一种具有先进性、可靠性的性、可靠性的实用机器人用机器人产品。品。该机器人具有工作机器人具有工作空空间大、运大、运动速度快和速度快和负荷能力荷能力强等特点。机器人等特点。机器人设计结构构紧凑，外凑，外观宜人，运宜人，运动平平稳快捷，大大地提快捷，大大地提高了点高了点焊作作业的生的生产率。用率。用户对国国产机器人机器人给予了予了这样的的评价：机器价：机器人运行良好，操作、人运行良好，操作、维修方便，修方便，“皮皮实、好用、能、好用、能摆弄，弄，”提高了生提高了生产效效率率l一汽一汽“红旗旗”轿车机器人机器人焊接接线自自动搬运工作站由搬运机器人和周搬运工作站由搬运机器人和周边设备组成。成。搬运机器人可用于搬运重达几公斤至搬运机器人可用于搬运重达几公斤至1 t1 t以上的以上的负载。微型机械手可搬运。微型机械手可搬运轻至几克甚至几毫克至几克甚至几毫克的的样品，用于品，用于传送超送超纯净实验室内的室内的样品。品。周周边设备包括工件自包括工件自动识别装置、自装置、自动启启动及及自自动传输装置等。装置等。为适适应对不同种不同种类工件的抓工件的抓取，根据用取，根据用户要求可配要求可配备不同的手爪，如机械不同的手爪，如机械手爪、真空吸手爪、真空吸盘及及电磁吸磁吸盘等等 。纸浆生生产线最后一道工序中搬运机器人的配置。此机器人的最后一道工序中搬运机器人的配置。此机器人的任任务是将打捆好的是将打捆好的纸浆成品包从装运小成品包从装运小车上搬下来，放到上搬下来，放到传送送带上去。捆包的尺寸上去。捆包的尺寸为600 mm 80 mm500 mm600 mm 80 mm500 mm，重量，重量为250 kg250 kg，过去，去，这项工作要由两个工人来翻工作要由两个工人来翻转。1、立体停立体停车库机械搬运系机械搬运系统的的组成成 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 2、立体停、立体停车库的的电气控制系气控制系统 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。3 3、汽、汽车搬运机器人的搬运机器人的结构构汽汽车搬运机器人的外形搬运机器人的外形为扁平扁平长方体，方体，高度高度为170 mm170 mm，长、宽分分别为1 750 mm1 750 mm及及1 430 mm1 430 mm。在其四个角上有。在其四个角上有4 4个嵌在内部的个嵌在内部的轮子用来作水平行走。子用来作水平行走。1 1、码垛机器人的适用范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。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。德国库卡公司的库卡拆、码垛机器人工作站 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。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。喷涂机器人涂机器人应用在大用在大连电动机厂的出口机厂的出口电动机自机自动喷涂生涂生产线上的上的应用情况。用情况。该自自动喷涂生涂生产线上上应用了两台用了两台喷涂涂机器人，一台机器人机器人，一台机器人喷涂底漆，另外一台涂底漆，另外一台喷涂面漆。涂面漆。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。电动机自机自动装配装配线 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。l5kg搬运机器人，采用搬运机器人，采用五五轴伺服伺服电机机驱动控控制，制，实现五五轴空空间联动，配置不同工具包，配置不同工具包可可实现搬运、搬运、码垛、焊接、装配等工作，接、装配等工作，具有具有较高的柔性自高的柔性自动化水平化水平设备主要参数设备主要参数驱动方式：交流伺服驱动方式：交流伺服轴数：最大轴数：最大4 4轴轴重复精度：重复精度：0.02-0.02-0.05mm 0.05mm 工作范围：工作范围：600mm-600mm-1000mm 1000mm 用途：搬运、装配、用途：搬运、装配、上下料上下料