2022年工艺机器人设计方案doc.docx

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1、精品学习资源工业机器人论文关键词：机器人 工业 焊接 进展摘要：工业机器人是指在工业环境中应用的机器人，是一种能自动掌握的，可重复编程的、多功能的、多自由的、多用途的操作机，是集机械、电子、控 制、运算机、传感器、人工智能等多学科先进金属于一体的重要现代化制造业自动扮装备；引言： 生产力在不断进步，推动着科技的进步与革新，以建立更加合理的生产关系；自工业革命以来，人力劳动已经逐步被机械所取代，而这种变革为人类社会制造出庞大的财宝，极大地推动了人类社会的进步；时至今日，机电一体化，机械智能化等技术应运而生并已经成为时代的主旋律；人类充分发挥主观能动性，进一步增强对机械的利用效率，使之为我们制造出

2、愈加庞大的生产 力，并在肯定程度上保护了社会的和谐；工业机器人的显现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑；在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动扮装备的主流及将来的进展方向；国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时防止了大量的工伤事故；全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践说明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力进展的有效手段；一、 工业机器人的历史机器人的历史并不算长， 1959 年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开头

3、；德沃尔曾于1946 年创造了一种系统，可以“重演”所记录的机器的运动；1954 年,德沃尔又获得可编程机械手专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以依据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和敏捷性，英格伯格和德沃尔都在讨论机器人，认为汽车工业最适于用机器人干活，由于是用重型机器进行工作，生产过程较为固定；1959 年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人；二、 工业机器人的进展经受1、工业机器人概念的产生1954 年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利；该专利的要点是借助伺服技术掌握机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教， 机器人能实现动作的记录和再现；这就是所

4、谓的示教再现机器人；现有的机器人差不多都采纳这种掌握方式；工业机器人是指在工业环境中应用的机器人，是一种能自动掌握的，可重复编程的、多功能的、多自由的、多用途的操作机，是集机械、电子、掌握、运算机、传感器、人工智能等多学科先进金属于一体的重要现代化制造业自动扮装备；工业机器人已成为柔性制造系统 FMS 、工厂自动化 FA、运算机集成制造系统 CIMS 的自动工具；2、第一台工业机器人的问世进入 20 世纪以后，机器人的讨论与开发得到了更多人的关怀与支持，一些实欢迎下载精品学习资源用化的机器人相继问世， 1927 年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”，并在纽约举办的世界博览会上

5、展出；它是一个电动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人仍不能走动；1959 年第一台工业机器人 可编程、圆坐标）在美国产生，并由此开创了机器人进展的新纪元；3、工业机器人的快速进展作为机器人产品最早的有用机型示教再现）是 1962 年美国 AMF公司推的“ VERSTRAN ”和 UNIMATION公司推出的“ UNIMATE ”；这些工业机器人的掌握方式与数控机床大致相像，但形状特点迥异，主要由类似人的手和臂组成；1965 年， MIT 的 Roborts 演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简洁积木的机器人系统；1967 年日本成立了人工手讨论会 现改名为仿生气构讨

6、论会），同年召开了日本首届机器人学术会；1970 年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议；1970 年以后，机器人的讨论得到快速广泛的普及；1973 年，辛辛那提 M 拉克隆公司的理查德豪恩制造了第一台由小型运算机掌握的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达45 公斤；到了 1980 年，工业机器人才真正在日本普及，故称该年为“机器人元年”；随后，工业机器人在日本得到了庞大进展，日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”；如今，国际上工业机器人技术在制造业应用范畴越来越广泛，现已从传统制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救灾等各种非制造行；KUKA KR 100

7、 ，用于高速、高精度焊接、切割和测量的机器人）欢迎下载精品学习资源行业集中度占 30%左右，其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20 多个国家引进的；国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为100 台左右，年出口额为0.2亿元以上；2、我国工业机器人的主要应用工业机器人50%以上 用在汽车领域 ；目前，工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬用、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业；在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接；目前，由于机器人技术及研发的落后，工业机器人仍主要应用在制造业，非制造业使用的较少；据不完全

8、统计，近几年国内厂家所生产的哦工业机器人有超过一半是供应应汽车行业；由此可见，汽车工业的发 展 是 近 几 年 我 国 工 业 机 器 人 增 长 的 原 动 力 之 一 ；3、焊接机器人的重要位置欢迎下载精品学习资源焊接机器人在汽车制造业中发挥着不行替代的作用；焊接机器人实在工业机器人基础上进展起来的先进焊接设备，是从事焊接，作为机器人行走的轨迹，引导机器人自主行走；纸下沿黑线轨迹随机埋藏几片薄铁片，铁片厚度为0.51.0mm；机器人沿轨迹行走一周，探测出埋藏在纸下铁片，发出声光报警，并显示铁片距离起点的位置；3 硬件设计方案 机器人的总体构成欢迎下载精品学习资源图 1 机器人总体构成如图

9、1 所示，以微处理器为核心，接受传感器传来外部信息，进行处理，掌握机器人的运行；系统电源供电部分由于机器人电机，传感器及系统CPU 等部分均采纳 +5V 供电，考虑电动车功率和车载质量及摩擦阻力问题，电源我们采纳电动车自带干电池组，功耗小 、体积 小和 质量 轻，安 装 较为方便 ；电机驱动及PWM调速部分机器人需掌握在一个合适的速度行驶，速度太快，因单片机对各传感器传来的信号有一个响应、处理时间，小车极易偏离轨道；小车的速度是由后轮直流电机转速掌握，转变直流电机转速通常采纳调压、调磁等方式来实现；其中，调压方式原理简洁，易与实现；采纳由晶体管组成的 H 型 PWM 调制电路；通过图 2 所示

10、 PWM 调制电路，用单片机掌握晶体管使之工作在占空比可调状态，实现调速；欢迎下载精品学习资源图2电机驱动电路令单片机 P1.7口为低电平， P1.6 口为高电平，此时 Q1、Q4 导通， Q2、Q3截止，电动机正常工作；转变P1.6 口高电平周期，即转变 PWM 调制脉冲占空比，可以实现精确调速；脉冲频率对电机转速有影响，脉冲频率高连续性好，但带负载才能差；脉冲频率低就反之2 ；经试验发觉，脉冲频率在30Hz 以上，电机转动平稳，但小车行驶时，由于摩擦力使电机转速降低很快，甚至停转；脉冲频率在 10Hz 以下，电机转动有跳动现象，试验证明脉冲频率在25 35Hz 成效正确；我们选取脉冲频率为

11、30Hz；引导线检测模块依据白纸和黑线反射系数不同，通过以光电传感器为核心的光电检测电路将路面两种颜色进行区分，转化为不同电平信号，将此电平信号送单片机，由单片机掌握转向电机作相应的转向，保证小车沿引导线行驶；考虑到小车与路面的相对位置，采纳反射式光电检测电路；红外光电传感器 TCRT1000，它是一种光电子扫描，光电二极管发射， 三极管接收并输出的装置 .它的特点是尺寸小、使用便利、信号高输出、工作状态受温度影响小；它的外围电路简洁，如图 3 所示；二极管的 C 端和三极管的 E 端接地，二极管的A 端通过一电阻和电源相接，组成偏置电流电路；三极管的 C 端也通过一电阻和电源相接，组成输出电

12、路；当检测器检测到白色时， 其输出低电平；当检测到黑色时，就输出高电平；为提高检测精度，采纳了多传感器信息融合技术；设计中，在车头匀称布置三个光电传感器，其中，中间一个 Q1安装在小车正中心； Q1 的输出经一级比较器和非门，接单片欢迎下载精品学习资源图 3 光电检测转换电路机的 P1.3 脚.Q1 左右两端分别布置一个传感器，经与图3 相同的电路后也连接到单片机 P1 口；如两侧某一传感器检测到黑线，说明小车正脱离轨道，将3 个检测点的结果融合后作为单片机的输入，机器人依据单片机P1 口信息进行判定调整，实现路径跟踪和自动纠偏 3；金属探测部分图 4 金属探测电路如图 4 所示，金属探测器使

13、用一接近开关，探测有效距离约为4mm，将它固定在机器人上，当探测到金属片时，探测器输出端输出低电平，经反向器后接一发光二极管和一蜂鸣器，发出声光指示信号；同时输出反向后接单片 机，对探测到的金属片个数进行计数；霍尔元件测距设计霍尔集成片内部由三片霍尔金属板组成，当磁铁正对金属板时，依据霍尔效应，金属板发生横向导通4 ，因此可以在车轮上安装磁片，而将霍尔集成片安装在固定轴上，通过对脉冲计数进行距离测量；小车后轮每转一圈，霍尔元欢迎下载精品学习资源件产生的脉冲送入单片机的 T0 口进行计数，单片机完成脉冲数到距离的转换；在后轮安装一个磁极，测量误差是一个车轮的周长，可在软件中赐予补偿； LCD 显

14、示液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式外表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用；这里采纳2 行 16 个字的 DM-162 液晶模块，通过与单片机连接，编程，完成显示功能；4 系统软件流程系统软件流程如图 5 所示；图 5 系统软件流程图5 结论本文基于单片机及传感器原理，以单片机为掌握器的核心，小型直流电机作为驱动元件，配置不同类型的传感器，通过软件编程，制作出了一个价格低廉、模块化结构的小型机器人；大量的行走试验证明，该机器人能够顺当路径欢迎下载精品学习资源跟 踪 和 自 动 纠 偏 自 主 行 走 ， 并 完 成 探 测 、 显 示 等 功 能 ；6

15、.参考文献1 韩建海，赵书尚，张国跃等；基于PIC 单片机的六足机器人制作；机器人技术与应用， 2003,062 姜长涨，于万元，王冬蕾；基于AVR 单片机的直流电动机的 PWM 调速系统设计；仪器外表用户， 2006,023 薛艳茹，郑冰，郝兴贞，等；基于模糊掌握信息融合方法的机器人导航系统；微运算机信息， 2005 年第 11-2 期4 张寿安；霍尔效应在位置掌握中的应用；长沙铁道学院学报社会科学版 ，2005,025 谢存禧 张铁 机器人技术及其应用机械工业出版社 2006；6 王启平 机械制造工艺学 哈尔滨工业高校出版社1988；7 周伯英 工业机器人设计 机械工业出版社 1995；欢迎下载