(55)--第8章IR应用机器人通用技术.ppt
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1、第第8 8章:工业机器人应用章:工业机器人应用内容安排复习-工业机器人基础4大核心内容工业机器人应用现状-三大类,4大家族ABB工业机器人学习与自制三维图展示ABB机器人离线仿真编程演示1234齐次坐标变换矩阵:1.1.运动学问题:运动学问题:运动学正问题:运动学正问题:给出关节变量值,求手部在空间笛卡尔坐标下的位姿;运动学逆问题:运动学逆问题:给出手部要到达的目标位姿,求所需的关节变量值;复习复习2.2.动力学问题:动力学问题:动力学正问题动力学正问题:根据各关节的驱动力(或力矩),求解机器人的运动(关节位移、速度和加速度),主要用于机器人的仿真;动力学逆问题动力学逆问题:已知机器人关节的位
2、移、速度和加速度,求解所需要的关节力矩/力,是实时控制的需要。复习3.3.工业机器人四大核心部件:工业机器人四大核心部件:谐波减速机RV减速机本体控制器伺服控制4.4.关节机器人伺服控制系统框图关节机器人伺服控制系统框图复习1.1.工业机器人应用现状工业机器人应用现状-三大类三大类关节机器人DeltaScara工业机器人主要有三大类:关节机器人,并联机器人以及SCARA此外,此外,中国制造中国制造20252025明确规划了以智能制造为主攻方向,我明确规划了以智能制造为主攻方向,我国制造业对工业机器人及其技术人才具有井喷式的需求,尤其对国制造业对工业机器人及其技术人才具有井喷式的需求,尤其对具有
3、具有系统集成应用、离线仿真编程系统集成应用、离线仿真编程能力的人才具有巨大需求。能力的人才具有巨大需求。1.1.工业机器人应用现状工业机器人应用现状1.1.工业机器人应用现状工业机器人应用现状-四大家族四大家族我国市场中除了四大家族之外,还有松下,川崎,我国市场中除了四大家族之外,还有松下,川崎,OTCOTC,那智,史,那智,史陶比尔,现代等,而我国本土品牌仅占陶比尔,现代等,而我国本土品牌仅占4%4%,主要为国外品牌垄断。,主要为国外品牌垄断。请陈晶、冯伟微、施锋锋展示他们小组针对ABB机器人 IRB2600-15/1.85 的学习及三维绘图成果。小组展示环节我国工业机器人的主要应用领域我国
4、工业机器人的主要应用领域其中焊接、喷涂、码垛、搬运占据其中焊接、喷涂、码垛、搬运占据75%75%的市场应用,是最主要的市场应用,是最主要的应用领域的应用领域工工业机器人的机器人的应用用领域域弧弧焊机器人机器人 激光激光焊机器人机器人 电阻阻焊机器人机器人 自自动化化焊接机器人接机器人 点点焊机器人机器人 等离子切割机器人等离子切割机器人 工工业机器人的机器人的应用用领域域清清洁机器人机器人 上料机器人上料机器人 物料物料输送机器人送机器人 材料去除机器人材料去除机器人 包装机器人包装机器人 喷漆机器人漆机器人 工工业机器人的机器人的应用用领域域部件移部件移动机器人机器人 装配机器人装配机器人
5、打保打保险机器人机器人 自自动钻孔机器人孔机器人 设备维护机器人机器人 包装机器人包装机器人 堆堆跺机器人机器人 机器人的机器人的应用用领域域涂涂层机器人机器人 去毛刺机器人去毛刺机器人 磨磨销机器人机器人 高温高温喷涂机器人涂机器人 机器人的机器人的应用用领域域医用并医用并联机器人机器人 机器人的机器人的应用用领域域天文望天文望远镜 绳索机器人索机器人 工工业机器人的机器人的应用用领域域三杆并三杆并联机床机床 工工业机器人的机器人的应用用领域域六杆并六杆并联机床机床 8.1 8.1 工业机器人的应用准则和步骤工业机器人的应用准则和步骤使用机器人的准则(弗农经验准则)p应当从恶劣工种(3k)开
6、始执行机器人计划p考虑到在生产率落后的部门应用机器人p要估计长远需要p使用费用与机器人不成正比p力求简单实效p确保人员和设备安全p不要期望卖主提供全套承包服务p不要忘记机器人需要人1全面考虑并明确自动化要求。2制订机器人化技术。3探讨采用机器人的条件4对辅助作业和机器人性能进行标准化。5设计机器人化作业系统方案。6选择适宜的机器人系统评价指标。7详细设计和具体实施。机器人应用于生产系统的步骤:机器人应用于生产系统的步骤:8.2 8.2 机器人在制造业(汽车)中的应用机器人在制造业(汽车)中的应用 焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法,在汽车制造中得到广泛的应用。汽车的发动机、变速器、发动机
7、、变速器、车桥、车架、车身、车厢车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。在汽车零部件的制造中,点焊、凸焊、缝焊、滚点点焊、凸焊、缝焊、滚点(凸凸)焊、焊条电弧焊、焊、焊条电弧焊、CO2CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊、气体保护焊、氩弧焊、气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等各种焊接方法中,由于点焊、气体保护焊、钎焊点焊、气体保护焊、钎焊具有生产量大、自动化程度高、高速、低耗、焊接变形小、易操作的特点,所以特别适合汽车车身薄板覆盖零部件的焊接,因此在汽车生产中应用最多。在投资费用中点焊约占75%,其他焊接方法只占25%。汽车工业所用焊接方法及零部件的应
8、用情况汽车工业所用焊接方法及零部件的应用情况 (1)点焊:主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等的焊接。(2)多点焊:用于车身底板、载货车车厢、车门、发动机罩盖和行李箱盖等的焊接。(3)凸焊及滚凸焊:用于车身零部件、减振器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等的焊接。(4)缝焊:用于车身顶盖雨檐、减振器封头、燃油箱、消声器和机油盘等的焊接。(5)对焊:用于钢圈、进排气阀杆、刀具等的焊接。1.1.电阻焊电阻焊(1)CO2保护焊:用于车厢、后桥、车架、减振器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸和千斤顶等的焊接。(2)氩弧焊:用于机油盘、铝合金零部件的焊接和补焊。(3)焊条电弧焊:用
9、于厚板零部件,如支架、备胎架、车架等的焊接。(4)埋弧焊:用于半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等的焊接。2.2.电弧焊电弧焊(1)摩擦焊:用于汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆和随车工具等的焊接。(2)电子束焊:用于齿轮、后桥等的焊接。(3)激光焊割:用于车身底板、齿轮、零件下料及修边等的焊接。3.3.特种焊特种焊4.4.氧乙炔焊氧乙炔焊用于车身总成的补焊。5.5.钎焊钎焊用于散热器、铜与钢件、硬质合金的焊接。如何选用焊接机器人?如何选用焊接机器人?选用焊接机器人需要注意以下几个方面:重量包括腕部的负重和背部(上臂)的负重。机器人用于弧焊时,其腕部负重包括焊枪、把持器、防碰撞传感器以及焊接集成电
10、缆,一般为45kg,而安装在机器人背部的送丝机构一般在10kg左右,因此,要求机器人腕部具备5kg以上的负重能力,背部具备10kg以上的负重能力。机器人用于点焊时,因焊钳重量大小差别较大,所以,对机器人可搬重量的选择也就更为重要。但是,常用点焊机器人腕部的握重能力一般在100kg以上。当使用大型焊钳时,就有必要选用130kg、165kg甚至具有更大握重能力的机器人。1.机器人机器人负重重2.机器人自由度数机器人自由度数 机器人焊接作业不同于搬运,因为焊接工艺的需要,就要求机器人具有一定的灵活性。为了满足各种焊接姿态,一般要求机器人具备6个自由度。3.机器人机器人动作范作范围 机器人动作范围是指
11、腕部回转中心达到的最大空间。机器人装上焊枪或焊钳后,工具末端所能到达的空间范围会更大,但是,因为焊接姿态的需要,焊枪或焊钳末端经常会在机器人怀部空间作业。所以,在对机器人动作范围进行选择时要以焊枪或焊钳在机器人怀部空间作业时的可达范围考虑。3.机器人重复定位精度机器人重复定位精度 机器人重复精度包含两个方面:一是点到点的重复精度;二是轨迹的重复精度。弧焊机器人的重复精度一般要求为0.1mm,点焊机器人的重复精度一般要求为0.5mm。4.机器人机器人储存容量存容量 机器人存储容量一般是以所能储存示教程序的步数和动作指令的条数标注的。焊接机器人一般要求能够储存3000步程序、1500条指令以上。储
12、存容量是可以追加的,但这是选项。因此,在选择机器人时也要注意这项。5.机器人机器人预留留输入入输出点出点机器人一般都为用户预留了部分用于连接或控制周边设备的输入输出点。但这些点是非常有限的。如果用户需要更多的输入输出点,则需要机器人厂家追加I/O基板,用户也可自己追加PLC控制系统。6.机器人的干涉性机器人的干涉性 机器人的上臂与工件、焊枪(焊钳)与工件、焊接电缆与工件、机器人上臂与焊接电缆、焊接电缆与变位机构、机器人与机器人之间都会发生干涉。因此,机器人的干涉性也是一个重要的方面。如果机器人要伸入到工件内部进行焊接作业或者需要高密度配置机器人,则应该选用干涉性较小的机器人,也就是焊接电缆内置
13、型的机器人。7.机器人的机器人的软件功能件功能弧焊机器人必须具备弧焊基本功能,如规范参数的设定、引弧熄弧、引弧熄弧确认、再引弧、再起动、防粘丝、摆焊、手动送丝、手动退丝、再现时规范参数的修订、脉冲参数的任意设定等。如果需要,还可以选加始端检出、焊缝跟踪、多层焊等功能。如果应用于需要高频引弧的焊接方法时,还必须具备防高频干扰功能。点焊机器人在具备点焊功能的同时,还必须具备空打功能、手动点焊功能、电极粘连检出功能、自动修正电极修磨量功能等 在操作中,机器人应该具备坐标系选择、示教点修正、点动操作、手动试运转、通信等功能。在安全方面,机器人应该具备安全速度设定、示教锁定、干涉领域监视、试运转检查、自
14、诊断以及报警显示等功能。如果需要外部轴扩展,则需要确认机器人的外部轴控制轴数以及外部轴协调能力等。8.机器人的安装机器人的安装环境境机器人的安装环境一般有如下要求(举例):温度:0+45(运转时);-10+60(运输保管时);湿度:最大90%,不允许结露;振动:0.5G以下;电源:AC380(-15%+10%);其他:避免易燃、腐蚀性气体、液体、勿溅水、油、粉尘等,勿近电气噪声源。因此,在选用机器人时,要对机器人的安装环境与自己工厂的环境作比较。8.3 8.3 MOTOMANMOTOMAN点焊机器人系统及应用点焊机器人系统及应用p系统基本构成系统基本构成 图 典型电焊机器人系统的构成注:机器人
15、标准配备 电焊设备标准配备 焊接设备标准附件定义:定义:利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热,将焊件局部加热到塑性或熔化状态,然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。点焊工作原理点焊工作原理特点:特点:焊接变形小、易操作、不使用外加焊接耗材等特点,使其成为焊接质量稳定、生产效率高、易于实现自动化大规模生产的目前最常用的焊接方法之一,在汽车工业中得到广泛应用。在一辆白车身约4000 个焊点的焊接中电阻焊占了95%。焊接部位产生的热量:当机器人在车身不同的部位焊接时,需要不同的焊接参数。焊接控制器中存储了多种焊接规范,每组焊接规范对应一组焊接工艺参数。焊节参数:焊接时间、焊接电流和焊接压力 点焊工
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