搬运机器人期末考试论文

搬运机器人期末考试论文内容摘要：

哦工业机器人有超过一半是提供给汽车行业。 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。 进入 80 年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。 “七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬 运机器人。 1986 年国家高技术研究发展计划（ 863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。 13 从 90 年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 在机器人的单元技术和 基础元部件开发方面：诸如交直流伺服电机及其驱动系统、测速发电机、光电编码器、液压元部件等均开发出一些样机和产品。 但这些元部件距批量化生产还有一段距离。 在机器人装置方面：以开发出具有双 CPU、多 CPU 和分级控制的机器人控制装置多台，主控计算机的档次也逐渐升级。 在机器人操作方面机制方面：已开发出一些先进的操作机和特种机器人，如 AVG、壁面爬行机器人，重复定位精度为 的装配机器人，可潜入海底 6000m 的水下机器人，移动机器人，移动遥控机器人等，有些已达到实用化水平并应用于实际工程。 在应用工程方面：目前 国内已建立了多条弧焊机器人生产线，装配机器人生产线，喷涂生产线和焊接生产线。 国内的机器人技术研发力量已达到国际同类产品的先进水平，而整体价格仅为国外同类产品的三分之二甚至一半，具有很好的性能价格比和市场竞争力。 14 第三章 搬运机器人的关键技术分析 3． 1 自动柔性机床上下料搬运机器人 3． 1． 1 现场布局 3． 1． 2 功能 描述 该系统使用 1 台机器人完成服务 5 台机床进行上下料的作业，系统描述如下 1 台 FANNUC R2020iiB/165F 机器人：安装于行走轴上，实现整个系统的上下料动作 1 个 机器人手爪：基于机器人专用手爪单元开发的手爪，非常适用于工件一致性不好的使用情况，并有较高的定位精度和抓持稳定性，定位精度高、耐用性好 维护简单的优点。 1 个长 11m 的行走轴：在行走轴导轨上安装一台工业机器人 ,最大运动速度为 米 /秒 ,使 用 FANUC 伺 服电机驱动，具有重复 定位15 精度高、响应速度快、运行平稳、可靠等特点，并专门设计了防尘罩，保护 导轨，直线轴承以及齿条等运动部件 服电机驱动，大大提高了可靠性和使用寿命。 在实际应用中，导轨安装于两条生产线机床的中心线上，所安装的工业机机器人运动范围完全覆盖 5 台机床以盖以及上下料滑台区域。 从而实现了 1 台机器人服务 5 台机床进务进行上下料作业。 2 台上下料滑台：每个上下料滑台上有 4 个托盘，每个托盘分别可以存放一个工件。 实现待加工 工 件的上料，以及加工完成工件的下料。 在该系统中， 由于使用了视觉技术，因此上下料滑台无需工件的定位装置。 FANUC iR Vision 2DV 视觉系统：该视觉系统由一个安装于手爪上的 2D 摄像头完成视觉数据采集。 该视觉系统作为待加工工件准确抓取的定位方式， 省去通常为满足机器人的准确抓取而必须采用的机械预定位夹具，具有很高的柔性，使得在加工中心上可以非常容易地实现多产品混合生产。 16 FANUC iR Vision 3DL 视觉系统：该视觉系统由一个安装于地面上的 3D Laser Sensor 完成视觉数据采集。 该视觉系统解决 了 定位面有偏差的工件上料位置变化问题。 由于待加工工件为毛坯件，机器人抓取工件后，上料的定位孔位置会 发生变化，甚至工件上料时的平面度也有变化。 该技术可以自动补偿位置变化 ， 实现高精度上料。 3． 1． 3 3DL 视觉支架 5 台抽检滑台：针对每台机床有一个抽检滑台，实现随时对该机床工件加工工件质量的检测。 电气控制系统：运用人机界面对整个系统的的运行状态进行监控，采采用三菱 Q 系 PLC 控制器 ,并使用工业现场总线实现系统中实时和非实时数据的传输，具有高度可靠性和可维护性。 安全设备采用门开关，作为机器人工作区域的安全防护，完全做到人机隔离，确保系统在自动运行中的人员安全。 该套设备的应用极大地提高了产品的质量稳 定性，节省了大批人工，提高了企业的自动化水平，减少了企业17 的劳动力成本支出，提高了产品的市场竞争力。 无夹具定位工件的自动柔性搬运 随着国家和社会的进步，对机械产品的加工也提出了更高的要求，促进了机床加工技术的不断提高，同时对机床在加工过程中工件的上下料方式也提出了更高的的要求，现代机械产品的的加工具有自动化程度高、安全文明、环保性好（噪音小）、实用性强等显著特点和优势，以机器人在机械加工中的自动动 化应用为代表，在各个加工领域的应用越来越广，将成为现代机械加工的主流辅助设备。 在国外，在机械产品的加工中使用机器人已经非常普遍，它具有速度快、柔性高、效能高、精度高、 无污染等优 点，是一种非常成熟的机械加工辅助手段 ， 机器人对无定位工件的自动柔性搬运系统的工作原 理， 就是利用高清晰摄像头（ vision 系统）实现对无定位工件的准确位置判断，在机器人收到信号后，机器人装上为工件定制的专用手爪去可靠的抓18 取工件，在与机床进行通讯得到上料请求后，最终完成机床的上下料。 在各种机械加工行业中该系统应用广泛。 使用机器人对无夹具 定位工件的自动柔性搬运系统可以 使生产流水线更加简单易于维护，并大幅度降低工人的劳动强度，效率和柔性又比较高。 该系统结构简单、安全文明、无污染，能在各种机械加工场合进行应用，满足了高效率、低能耗的生产要求。 在国内的机械加工，目前很多都是使用专机或人工进行机床上下料的方式，这在产品比较单一、产能不高的情况下是非常适合的，但是随着社会的进步和发展，科技的日益进步，产品更新换代加快，使用专机或人工进行机床上下料就暴露出了很多的不足和弱点，一方面专机占地面积大，结构复杂、维修不便，不利于自动化流水线的生产；另一方面 ，它的柔性不够，难以适应日益加快的变化，不利于产品结构的调整；其次，使用人工会造成劳动强度的增加，容易产生工伤事故，效率也比较低下，且使用人工上下料的产品质量的稳定性不够，不能满足大批量生产的需求。 使用机器人自动柔性搬运系统就可以解决以上问题，该系统具有很高的效率和产品质量稳定性，柔性较高且可靠性高，结构简单更易于维护，可以满足不同种类产品的生产，对用户来说，可以很快进行产品结构的调整和扩大产能，并且可以大大降低产业工人的劳动强度。 在这种趋势下，对机器人自动柔性搬运系统的需求会大量增加。 FANUC iR Vision 2DV 视觉系统主要是通过视觉系统软件设置，建立视觉画面上的点位与机器人位置相对应关系。 对工件进行视觉成像，与已标定的工件进行比较，得出偏差值，即机器人抓放位置19 的补偿值，实现机器人自动抓放。 该技术实现了机器人在无夹具定位工件情况下的自动柔性搬运。 在该上下料系统中，待加工工件形状复杂，用夹具进行定位非常复杂，同时不利于以后同类新产品的扩展。 在应用了 FANUC iRVision 2DV 视觉系统后，待加工工件只需放置于上下料滑台无定位装置的托盘上，实际情况为待加工工件可以在托盘上移动正负 2 厘米 以及旋转正负 30 度。 这样大大减少了在上下料滑台上的设计工作，保证了系统的扩展功能。 原理：选一个待加工工件作为初始工件，通过 2DV 视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定，同时完成初始工件的特征标定。 示教完成的抓取程序为初始工件初始位置的抓取位置，此时工件抓取偏差值为零。 当工件平移或者旋转后，位置与初始工件的位置发生变化。 通过 2DV 软件，机器人能够计算出位置变化量Ｘ、Ｙ、Ｒ机器人把该偏差值存入位置寄存器 PR[]中。 此时机器人可以通过把偏差值 PR[]补偿到初始抓取位置来 实现工件的抓取。 20 补充： 在该上下料的应用中只有一种工件，当有多种工件时， 2DV 视觉系统可以视以根据不同的工件进行多次特征标定，实现多种工件之间的切换调用。 大大提高了系统的可扩展性，柔性度高。 3D 视觉定位技术应用于机器人上料至机床。 摄像头安装位置：固定在 3DL 视觉支架上。 该技术解决了定位面有偏差的工件上料位置变化问题。 由于加工工件为毛坯件，机器人抓取工件后，上料的定位孔位置会发生变化，甚至工件上料时的平面度也有变化。 对于此种情况况，在没有 3D 视觉系统 DL 的情况下，机器人是无法实现对工 件的准确上料。 原 理：选一个毛坯件作为初始工件，通过 3DL 视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定，同时完成初始工件的特征标定。 示教完成的上料程序为初始工件初始位置的上料位置，此时工件上料偏差值为零。 当抓取其它毛坯件后，定位孔21 位置以及工件的平面度发生变化。 通过 3DL 软件，机器人能够计算出位置变化量Ｘ、Ｙ、 Z 、 W、 P、Ｒ。 机器人把该偏差值存入位置寄存器 PR[]中。 此时机器人可以通过把偏差 PR[]补偿到初始上料位置来实现工件的上料。 补充： 22DV 摄像头计算平面变化量， 3DL 是通过摄像头和激光综合计算。