自动化取料工业机器人的制作方法
图片简介:
本技术涉及一种自动化取料工业机器人，包括机械臂以及固定在所述机械臂前端的夹爪，所述夹爪包括液压缸、夹片以及气缸，所述夹片设置有四个环绕转动设置在所述液压缸的输出端，所述气缸也设置有四个，且上端转动设置在所述液压缸外壁，下端转动连接于所述夹片。本技术保持气缸不动，通过液压缸的伸缩带动四个夹片进行同步的抓握操作；保持液压缸不动，通过各个气缸带动各自的夹片进行运动，从而可以应对各种不规则的物体，同时还可以对其中任意一组相对的两个夹片进行控制实现向内对物体进行夹持作业或者向外扩张实现向外对物体进行夹持，或将其中一组向外，另一组向内也可以对物体进行夹持，多种可选择性的夹持方式，增加了夹爪的适用范围。
技术要求
1.一种自动化取料工业机器人，包括机械臂(1)以及固定在所述机械臂(1)前端的夹爪(2)，其特征在于：所述夹爪(2)包括液压缸(22)、夹片(24)以及气缸(28)，所述夹片(24)设置有四个环绕转动设置在所述液压缸(22)的输出端，所述气缸(28)也设置有四个，且上端转动设置在所述液压缸(22)外壁，下端转动连接于所述夹片(24)，当所述气缸(28)固定不动时，通过所述液压缸(22)控制四个所述夹片(24)同步进行运动；当所述液压缸(22)固定不动时，通过各个所述气缸(28)控制各自对应的所述夹片(24)进行运动。
2.根据权利要求1所述的一种自动化取料工业机器人，其特征在于：所述液压缸(22)包括输出杆(23)，所述输出杆(23)位于所述液压缸(22)的内部，所述输出杆(23)的外围环绕设置有所述夹片(24)。
3.根据权利要求2所述的一种自动化取料工业机器人，其特征在于：所述气缸(28)通过固定环(25)固定在所述液压缸(22)外壁，所述气缸(28)的输出端通过连接片(29)转动连接于所述夹片(24)的上拐角处。
4.根据权利要求3所述的一种自动化取料工业机器人，其特征在于：所述气缸(28)的外壁固定连接有衔接环(26)，所述衔接环(26)转动连接于所述固定环(25)的外壁，所述衔接环(26)和外侧设置有电机(27)，所述电机(27)带动所述衔接环(26)在所述固定环(25)上转动。
5.根据权利要求1所述的一种自动化取料工业机器人，其特征在于：所述夹片(24)向合拢方向的侧壁设置有内夹齿(241)，向外张方向的侧壁设置有外夹齿(242)。
6.根据权利要求1所述的一种自动化取料工业机器人，其特征在于：所述机械臂(1)包括底座(11)以及固定连接在所述底座(11)上的调节臂(12)，所述液压缸(22)通过连接部(21)与所述调节臂(12)固定连接。
技术说明书
一种自动化取料工业机器人
技术领域
本技术涉及自动化机器人领域，具体的说是一种自动化取料工业机器人。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
现有自动化取料机器人通常采用三爪抓握或者两爪夹持形态，无法实现通用，不方便使用，同时三爪抓握这种采用同步的操作应对规格还好，不规则的物体则容易出现其中一个爪子无法接触到物体，无法夹实，容易掉物，十分危险。
技术内容
现为了满足上述对现有的取料机器人抓握状态和夹持状态无法进行转换的需求，本技术提出了一种自动化取料工业机器人。
本技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种自动化取料工业机器人，包括机械臂以及固定在所述机械臂前端的夹爪，所述夹爪包括液压缸、夹片以及气缸，所述夹片设置有四个环绕转动设置在所述液压缸的输出端，所述气缸也设置有四个，且上端转动设置在所述液压缸外壁，下端转动连接于所述夹片，当所述气缸固定不动时，通过所述液压缸控制四个所述夹片同步进行运动；当所述液压缸固定不动时，通过各个所述气缸控制各自对应的所述夹片进行运动。
所述液压缸包括输出杆，所述输出杆位于所述液压缸的内部，所述输出杆的外围环绕设置有所述夹片。
所述气缸通过固定环固定在所述液压缸外壁，所述气缸的输出端通过连接片转动连接于所述夹片的上拐角处。
所述气缸的外壁固定连接有衔接环，所述衔接环转动连接于所述固定环的外壁，所述衔接环和外侧设置有电机，所述电机带动所述衔接环在所述固定环上转动。
所述夹片向合拢方向的侧壁设置有内夹齿，向外张方向的侧壁设置有外夹齿。
所述机械臂包括底座以及固定连接在所述底座上的调节臂，所述液压缸通过连接部与所述调节臂固定连接。
本技术的有益效果是：
本技术通过将原有的三爪抓握改为四爪抓握方式，且四个夹片等距环绕在所述液压缸的外侧，形成相对的两组夹具，保留有夹持状态，实现了抓握与夹持的共存和切换。
本技术抓握和夹持切换：保持气缸不动，通过液压缸的伸缩带动四个夹片进行同步的抓握操作；保持液压缸不动，通过各个气缸带动各自的夹片进行运动，从而可以应对各种不规则的物体，同时还可以对其中任意一组相对的两个夹片进行控制实现向内对物体进行夹持作业或者向外扩张实现向外对物体进行夹持，或将其中一组向外，另一组向内也可以对物体进行夹持，多种可选择性的夹持方式，增加了夹爪的适用范围，提高了使用的便捷度，提升了实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
图1是本技术的整体立体示意图；
图2是本技术的夹爪立体示意图一；
图3是本技术的夹爪立体示意图二；
图4是本技术的气缸与夹片连接结构示意图。
图中：1、机械臂；11、底座；12、调节臂；2、夹爪；21、连接部；22、液压缸；23、输出杆；24、夹片；241、内夹齿；242、外夹齿；25、固定环；26、衔接环；27、电机；28、气缸；29、连接片。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本技术的技术方案，下面将结合实施例中的附图，对本技术进行更清楚、更完整的阐述，当然所描述的实施例只是本技术的一部分而非全部，基于本实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动性的前提下所获得的其他的实施例，均在本技术的保护范围内。
如图1-图4所示，一种自动化取料工业机器人，包括机械臂1以及固定在机械臂1前端的夹爪2，夹爪2包括液压缸22、夹片24以及气缸28，夹片24设置有四个环绕转动设置在液压缸22的输出端，气缸28也设置有四个，且上端转动设置在液压缸22外壁，下端转动连接于夹片24，当气缸28固定不动时，通过液压缸22控制四个夹片24同步进行运动；当液压缸22固定不动时，通过各个气缸28控制各自对应的夹片24进行运动。
液压缸22包括输出杆23，输出杆23位于液压缸22的内部，输出杆23的外围环绕设置有夹片24。液压缸22通过输出杆23的伸缩，带动与输出杆23固定连接的夹片24进行伸缩转动，实现对各个夹片24的同步控制，实现对规则物体的抓握。
气缸28通过固定环25固定在液压缸22外壁，气缸28的输出端通过连接片29转动连接于夹片24的上拐角处。气缸28的伸缩通过带动与之转动的连接片29的一端进行转动，使得连接片29的另一端带动与之固定连接的夹片24进行转动，实现自主的运动。
气缸28的外壁固定连接有衔接环26，衔接环26转动连接于固定环25的外壁，衔接环26和外侧设置有电机27，电机27带动衔接环26在固定环25上转动。电机27固定在固定环25上，通过输出轴带动衔接环26转动，衔接环26固定气缸28，进而气缸28进行转动，实现对气缸28转动的控制，避免在液压缸22的输出杆23带动夹片24进行同步运动时，气缸28被连接片29也带动进行转动，无法提供支点转动的目的，使得同步运动失败。
夹片24向合拢方向的侧壁设置有内夹齿241，向外张方向的侧壁设置有外夹齿242。夹片24向中间进行合拢时，即夹片24从外部对物体进行夹持时，通过内夹齿241进行托底，避免货物可能出现的掉落，夹片24向外进行扩张时，即夹片24从内部对空心的或者壳状的物体进行夹持时，通过外夹持进行托底，避免货物的掉落。
机械臂1包括底座11以及固定连接在底座11上的调节臂12，液压缸22通过连接部21与调节臂12固定连接。通过控制调节臂12上电机27的转动，实现控制各个调节臂12进行距离的变化，同时底座11的内部内置的电机27，带动调节臂12进行转动，实现夹爪2夹持的物料进行位置的变化。
抓握时：保持电机27和气缸28不动，通过启动液压缸22，液压缸22的输出杆23进行伸出，从而推动四个夹片24以连接片29固定的拐角为轴进行向外进行扩张，随后在调节臂12的作用下下移对物体进行笼罩，然后再控制液压缸22的输出杆23收缩，输出杆23收缩带动四个夹片24向内进行合拢实现对物体进行抓握。
夹持时：保持液压缸22不动，通过电机27转动带动气缸28进行转动，配合气缸28伸缩对连接片29进行转动的控制，连接片29则对与之固定连接的夹片24进行同步的控制，使得各个夹片24可以进行不同的操作，以应对不规则的物体，如夹持时，其中一个夹片24还没有接触物体，其余的三个夹片24以及对物体进行夹持了，这是可以控制该夹片24继续前移，直至接触到该物体，配合另外三个夹片24对物体进行夹持，避免了夹不实容易掉物的情况。
进一步的：通过控制两组相对设置的夹片24中的任意一组进行合拢，从外部对物体进行夹持，或者控制任意一组进行外扩，从内部对物体进行挤压夹持，或者将其中一组进行外扩，另一组进行内收，也可以实现对物体的夹持，同时夹持的效果更佳，对中可以选择的方式，可以应对各种情况的物体。
以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术内。本技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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工业机器人是一种可编程的智能型自动化设备
工业机器人是一种可编程的智能型自动化设备，是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统。联合国标准化组织采用的机器人的定义是：“一种可以反复编程的多功能的、用来搬运材料、零件、工具的操作机”。在无人参与的情况下，工业机器人可以自动按不同轨迹、不同运动方式完成规定动作和各种任务。机器人和机械手的主要区别是：机械手是没有自主能力，不可重复编程，只能完成定位点不变的简单的重复动作；机器人是由计算机控制的，可重复编程，能完成任意定位的复杂运动。机器人是从初级到高级逐步完善起来的，它的发展过程可以分为三代：第一代机器人是目前工业中大量使用的示教再现型机器人，它主要由夹持器、手臂、驱动器和控制器组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存储信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。第二代机器人是带感觉的机器人，它具有一些对外部信息进行反馈的能力，诸如力觉、触觉、视觉等。其控制方式较第一代机器人要复杂得多，这种机器人从1980年以来进入实用阶段。第三代机器人是智能机器人，目前还没有一个统一和完善的智能机器人定义。国外文献中对它的解释是“可动自治装置，能理解指示命令，感知环境，识别对象，计划其操作程序以完成任务”。这个解释基本上反映了现代智能机器人的特点。近年来，智能机器人发展非常迅速，如机器人竞技、机器人探险等。至2008年底，世界各地已经部署了100万台各种工业机器人。其中，日本机器人数量据世界首位。他们的算法基于制造工人与机器人的比例，即每万名工人拥有多少台制造机器人。其中日本的工业机器人密度达到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每万名工人拥有295台工业机器人，新加坡169台，韩国164台，德国163台。虽然排在前三位的国家都在亚洲，不过欧洲却是世界上工业机器人密度最大的地区。欧洲国家工业机器人密度为每万名工人50台，美洲为平均31台，亚洲平均27台。
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全球智能制造发展现状
全球智能制造发展现状 智能制造产业链涵盖智能装备(机器人、数控机床、服务机器人、其他自动化装备)，工业互联网(机器视觉、传感器、、工业以太网)、工业软件 (ERP/MES/DCS等)、3D打印以及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。 全球范围来看，除了美国、德国和日本走在全球智能制造前端，其余国家也在积极布局智能制造发展。例如，欧盟将发展先进制造业作为重要的战略，在2010年制定了第七框架计划(FP7)的制造云项目，并在2014年实施欧盟“2020地平线”计划，将智能型先进制造系统作为创新研发的优先项目。加拿大制定的1994-年发展战略计划，将具体研究项目选择为智能计算机、人机界面、机械传感器、机器人控制、新装置、动态环境下系统集成。 根据工信部的统计，2010年以来我国制造业产值规模占全球的比重在 19%-21%之间。2016年，我国智能制造行业产值规模达12233亿元。据此测算，2016年，全球智能制造产值规模在8687亿美元左右。2017年，全球智能制造持续高速增长的态势，预计2017年全年产值规模将达到1万亿美元左右。 ◆全球工业机器人行业发展现状 工业机器人是智能制造业最具代表性的装备。根据IFR(国际机器人联合会)发布的最新报告，2016年全球工业机器人销量继续保持高速增长。2016年全球工业机器人销量约29.0万台，同比增长14%。其中，中国工业机器人销量9万台，同比增长31%。IFR预测，未来十年，全球工业机器人销量年平均增长率将保持在12%左右。预计2017全年，全球工业机器人销量在33万台左右。 全球智能制造发展发展前景及趋势 2017年，具有连接和感知能力的机器人继续引领智能制造发展，随着AI 技术的进步，工业机器人也变得更加智能，并能够感知，学习和自己做决策。前瞻产业研究院结合当前全球智能制造的发展现状和发展趋势，保守估计未来几年全球智能制造行业将保持15%左右的年均复合增速，预计到2023年全球智能制造的产值将达到23108亿美元左右。 （三）面对智能制造发展的迫切需求及市场空间，国内各领域企业纷纷进军系统解决方案领域 国内智能制造改造需求迫切，系统解决方案市场需求广阔。一是随着国内劳动力人口逐渐减少以及劳动力成本的逐渐上升，企业迫切需要实施机器换人战略，就工业机器人来看，2014年国内工业机器人销售同比增长了56%。二是互联网时代，用户需求日趋多样化、定制化，企业订单呈现出小型化、碎片化的发展趋势，
机器人与自动化技术
机器人与自动化技术 “机器人、无处不在的屏幕、语音交互，这些都将改变我们看待‘电脑’的方式。一旦看、听、阅读能力得到提升，你就可以以新的方式进行交互。”----比尔?盖茨在某电视节目中，预测未来科技领域的下一件大事时表示：机器人与自动化技术将成为未来发展的一大趋势，可以改变世界！ 工业机器人的应用，正从汽车工业向一般工业延伸，除了金属加工、食品饮料、塑料橡胶、3C、医药等行业，机器人在风能、太阳能、交通运输、建筑材料、物流甚至废品处理等行业都可以大有作为。 当然，即将“改变世界”的机器人不仅仅具有代替人工的价值，在很多人类无法实现的领域也将出现机器人的身影。譬如，派送采矿机器人到月球和小行星上采挖稀土矿，将有望成为现实。 而更令比尔?盖茨寄予厚望的是机器人将像“电脑”一样改变人类的生活。 日本早稻田大学研究人员推出一种新型仿人型家务机器人。它集安全性、可靠性和灵巧性于一身，还具有仿人脸的外观。在工作时，它将一名男子抱下床，与他聊天并为他准备早餐。由于拥有和成年女性大小相当的灵巧双臂、双手，这种机器人能够用夹子将面包从面包机中取出，而丝毫不弄碎它。 英国阿伯丁大学启动了一项新的研究计划，在3年内研发出允许机器人与人类进行交谈，甚至讨论具体决定的系统……。 作为先进制造业中不可替代的重要装备，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。 在机器人市场中，目前80%的市场份额仍由跨国公司占有，其中瑞典ABB、日本发那科FANUC、日本安川yaskawa和德国库卡KUKA四大企业则是市场第一梯队的“四大金刚”。其它有瑞士史陶比尔Staubli、德国克鲁斯CLOOS、德国百格拉、德国徕斯、德国斯图加特航空航天自动化集团（STUAA）、意太利瀚博士hanbs、意大利柯马COMAU、英国Auto Tech Robotics等。 目前国内生产机器人的企业主要有：中科院沈阳新松机器人自动化股份有限公司、芜湖埃夫特智能装备有限公司、上海新时达机器人有限公司、安川首钢机器人有限公司、哈工大海 尔机器人有限公司、南京埃斯顿机器人工程有限公司、广州数控设备有限公司、上海沃迪自动化装备股份有限公司等。 2015年，中国机器人市场需求预计将达35000台，占全球比重16.9％，成为全球规模最大的市场。 一、机器人的系统构成 由3大部分6个子系统组成。 3大部分是：机械部分、传感部分、控制部分。 6个子系统是：驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人-机交互系统、控制系统。
工业机器人在自动化控制中的应用
工业机器人在自动化控制中的应用 摘要：机器人在应用中的原理作用与制造工序的配合特别重要，结合自动化控 制明确其应用中展现优势，顺应其技术和内容的发展趋势结合行业进行说明，对 国内现状和功能特点等方面进行较为合理的阐述，探讨应用中的机器人主要作用 和参与保障顺应其发展，针对应用情况进行研究方向和适应条件上的总体明确。 关键词：工业机器人；自动化控制；功能特点 一、我国工业机器人发展现状 国内开始应用和制造机器人的时间都与国外存在很大差距，近些年来由于技 术上的进步部分企业开始应用工业机器人，由于在制造方面的人力和经验优势其 应用正在不断影响着国内行业愿景，在核心技术方面还有很多需要攻克的难点在 等待着大家去探讨，很多精密部件的制造技术还需要继续从打磨工艺、操控条件 等方面进行开发，总体来说国内的现状正在向好的方向发展但需求量巨大，要经 过一段时间的统筹和调和才能使技术应用逐步实现、不断作用于壮大的各大产业，图 1 所示为某企业生产的工业机器人。 二、机器人在应用中的特点与功能 1.机器人应用所呈现的工业内特点 机器人在工业内的发展就是将其机械运作部分进行机理与系统方面的技术研发，对其应用时的机械灵活度及装置自由度进行提升，使机器人能对作业环境中 的多个变量进行较为协调系统控制，结合自动化的工业内容进行厂区内各大任务 执行、隐患故障整治等必要活动，想要实现它的活动就要使其能接收外界讯号转 化为自我意识进行某项作业实现，或者安装感应程序使其能完成已经布置好的现 场作业内容。机器人所要进行的各项作业内容使其必要具备相对自由的运动状态，存在操作灵活、控制便捷、程序完全等多种便于作业的特点，通过明确运动所需 求的程序公式和模型参数，将应用数据结合计算模式进行相对状态下的控制协调 机器人功能，使机器人能真正的为工业中大量机械运作需求实现智能化的服务， 将许多可应用原理进行功能实现中的运作特点开发和技术操作开发。 2.机器人应用所呈现的工业内功能 国内目前的工业进程需要机器人先适应较为简单的操作流程，将其控制为能 够完成活动、配合生产的自由机械，对于其如何进行信息指令下的大量操作和操 作控制等相关功能，还需要在应用中逐渐开发能适应企业生产的专项系统内容， 比较常用的功能有记忆、检验、搬运等可通过单一指令完成的功能。生产内的机 械运作会产生大量有关产品的实时数据，自动化条件下的生产速度相对较快人工 筛选产品不能完成质量要求，机器人通过对产品产生异常数据进行记忆，能在工 序完成后及时依据记忆编号对产品进行大量扫描后找出，使出厂的产品不存在信 息和工序中的异常失误制造情况。机器人的应用能代替一部分人工进行高强度搬 运活动，使工人们在出现倦怠或身体不适的状态下能远离消耗较高环境，能避免 一些粉尘、试剂等对人体存在伤害的工业物品对工人造成伤害，减少工人与物品 之间存在的呼吸、接触等作业时必然联系，大量提升人工控制方面的人才引入进 行自动化工业量产运作。 三、工业机器人在自动化控制中的应用 1.汽车制造行业 国内的汽车制造中常有的焊接、锻造等工艺，需要相对准确的制造尺寸和连
工业机器人及智能制造发展现状及趋势分析
工业机器人及智能制造发展现状及趋势分析 摘要：工业机器人及智能制造是多学科交叉的产物，随着社会科技的迅速发展，工业机器也不断地更新，智能制造的发展就是科技进步的体现。本文主要阐述了工业机器人及智能制造的发展现状，同时探讨了工业机器人以及我国智能制未来的发展趋势，希望能够给相关人士提供一些参考价值。 关键词：工业机器人智能制造发展现状趋势
目录 1、工业机器人的发展现状 (3) 2、智能制造发展现状 (3) 3、国产工业机器人技术的发展趋势 (5) 4、智能制造未来发展趋势 (6) 5、结束语 (7)
1、工业机器人的发展现状 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种相关功能的一种机器。目前，开发的第三代工业机器人，它可以接受人类的指挥，也可以按照预先编排的程序进行运行，还能够根据人工智能 技术制定的原则纲领行动。当前，工业机器人发展最具影响力的国家仍然是美国、日本以 及中国。美国在工业机器人技术的综合研究水平上还是处于领先的地位，日本生产的工业 机器人在数量、种类方面则居世界首位，而我国是当前全球消费工业机器人的最大市场，但是，随着我国科研资源的不断雄厚，工业机器人的必将逐渐趋向中国制造。机器人的运用 范围越来越广泛，即使在很多的传统工业领域中人们也在努力使机器人代替人类工作，包括电焊机器人、弧焊机器人、移动机器人、激光加工机器人、真空机器人、洁净机器人等普 遍应用，不仅具有高效性、持久性、速度与准确性，还能够更好地完成人力所不能完成的 难度高和危险性强的工作，在生产工作中更是零误差、零风险，为企业带来可观的经济效益。 2、智能制造发展现状 制造强国战略出台并实施，各级地方政府积极推进地区规划政策落实。 我国制造业步入新常态下的攻坚阶段，制造强国战略开始推进实施。经过多年的迅速 发展，我国已稳居世界制造业第一大国，对全球制造业的影响力不断提升。但是随着全球 经济结构深度调整，我国制造业面临“前后夹击"的双重挑战。从国内来看，经济发展正处于增速换档和结构调整阵痛的关键节点，制造业潜在增长率趋于下降。 随着互联网技术及理念加快渗透，制造企业着手推动商业模式、组织方式等多方位转型，以互联网为核心的新一代信息技术加快推广普及，推动企业组织流程、商业模式创新。一
工业机器人毕业设计
工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上重要的成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台：在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算
3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
机器人自动化冲压生产线简介
一．背景 在汽车生产过程中，汽车车身的钣金冲压线是主要设备，生产效率和生产质量直接影响着汽车制造业的生产效率和生产质量。原始的人工冲压生产线，生产不稳定、效率低下、产品质量无法保证、人工成本升高等因素直接影响着汽车生产厂家的市场竞争力。很多汽车生产厂家认识到这方面的问题，如何改善避免上述问题？冲压自动化线技术是提高产品质量和生产效率的 主要措施。 冲压自动化生产线的实现，主要有机械手式和机器人式两种形式。其中，工业机器人作为可靠性强、灵活性高、安全性好，并且运行方便的一种新型的机械设备在冲压自动线上的运用，对汽车制造具有重要的作用，成为广大汽车生产厂家的首选。当前很多汽车车身生产厂家，正逐步进行冲压生产线的自动化升级改造。新上马的冲压生产线，也是直接升级为机器人自动化冲压生产线结构。客户的需要为我公司进行机器人自动化冲压生产线系统的集成设计和开发提供了良好的市场环境。 二．机器人自动化冲压生产线系统简介 （一）机器人自动化冲压生产线的机械系统组成： 1.拆垛分张系统。主要包括：上料台车、拆垛机器人、磁性皮带机、板料清 洗机、板料涂油机、视觉对中台。如下图示： 2.上下料运输系统。上下料机器人、端拾器、机器人底座等。如下图示： 3.线尾检验码垛系统。线尾皮带机、检验照明台等。如下图示： （二）机器人自动化冲压生产线的控制与安全系统组成： 1.自动化控制系统（控制台、控制柜、示教器、气路及真空系统）
2.生产信息显示用的LED显示屏 3.安全护栏和安全防护 （三）机器人自动化冲压生产线的工艺过程 机器人自动化冲压生产线运行循环方式为： ——垛料拆垛（机器人拆垛）——板料传输——板料清洗涂油——板料对中——上料机器人送料——（首台压机冲压）——下料机器人取料、送料——（根据工序数量循环）——（末端压机冲压）——线尾机器人取料、放料——皮带机输送——人工抽检码垛。 拆垛系统采用可循环式双垛料台，导轨布置平行于压力机，冲压板料用行车或叉车放置在非工作垛料台上，然后通过有效信号确认上料完毕，系统将在一台拆垛完成后自动转换垛料台，保证连续生产；在垛料车上配备磁力分张器，通过磁力将垛料自动拆垛成单张。在拆垛机器人上有双料检测以及双料处理装置以保证每次为单张送料。拆垛机器人将板料放置在长度可调的磁性传送带上，板料送至清洗机、涂油机，涂油机为可编程智能涂油系统，板料是否涂油及涂油位置可通过编程自行设定，板料涂油后，传送到对中台。 对中系统采用视觉智能对中，可方便地进行移动和固定，同时使用视觉对中系统，保证板料的重复定位快捷、准确与牢固；上料机器人根据每个零件的对中位置，改变运行轨迹，将板料准确地搬运到压力机内；对不同的冲压工件进行机器人的模拟示教，离线编程，以适应多种工件的共线生产；线尾输送采用皮带机，在生产线的末端放置皮带机，保证最后一台压力机的机器人直接将零件放置到皮带机上，达到出件效果。通过皮带机传送到检验台上，由人工对工件进行抽检码垛。 利用高效智能使机器人跟踪压机的运动，实现压机与机器人同步功能，可以最大化上下料与压机运动之间的重合度，达到平稳切换提高生产节拍的目的。
中英对照工业机器人
外文资料译文 工业机器人 早在机器人变为现实之前，机器人与机器人学这两个术语就已经提出来了。1923年，随着捷克剧作家卡雷尔·查陪克的剧本R.U.R（罗苏姆的通用机器人）英文译本的问世，机器人这一术语就开始进入英语。机器人robot一词源于捷克语，该词意指奴隶或劳工。1942年，另一位作家艾萨克·埃思穆乌（他曾经撰写过许多有关机器人的短篇小说）在创立机器人学三个法则时就提出了机器人学这个专业术语。他曾推断，机器人应该有特殊电路，使其始终遵循下述三个基本原则： （1）机器人不能伤害人类，也不能通过不执行指令而使人类受到伤害； （2）在不违背第一条法则的前提下，机器人必须遵从人类意志； （3）再不违背第一、二条法则的前提下，机器人必须保护自身不受伤害。 当时撰写的这些故事纯属科学幻想。今天，随着机器人变为现实，分析这些机器人法则，从中获得很有价值的理念，可供机器人专家设计人控制系统时参考。 1.机器人的定义 机器人是一种可重复编程的多功能操作器，其设计用途是输送物料、工件、刀具及一些特殊装置，通过各种程控运动来完成多种不同任务。 以上定义被普遍认可，其特点是：工业机器人可以重复编程，且能够沿多种不同轨迹运动。 2.机器人的发展史 随着数控机床的发展，模仿人类手臂操作工件的想法便自然地提出来了。 与常规观点相反，机器人学并非最近发展起来的。事实上，早在20世纪60年代初期，美国人便制造出第一批机器人。万能自动化公司于1961年就生产出机械手臂，其控制装置的时序是由操作者预设的。然而，鉴于这项工作尚属试验，为了避免公众对该项目的抵制情绪，当时的仿形程度较低。1974年，辛辛那提Millicron机器人成为首例以小型计算机控制的机器人。然而，就在同一年，瑞典ASEA公司推出了它的IRB6机器人。这种机器人一直在全球畅销，现在（1991年）还在生产，唯一的重大改进是控制柜电子装置与软件的升级。所以，当人们以为美国正在建立机器人技术的时候，像日本和瑞典这样一些国家，机器人在工业中的应用已经达到很高的水平。 近来有许多原因促使人类愈来愈意识到应用工业机器人的重要性，其中有些原因是日益增加的花费所致：例如培训新工人的费用、改进设计与产品性能的花费、计算机与传感器技术飞速发展所致的费用，以及雇员们希望摆脱平淡、重复、有潜在危险工作环境的花费等。 3.机器人运动机构的确定 为了划分一种工业机器人的设计属于何种类型，我们必须鉴别其运动结构。为了确定运动结构，我们必须知道所有关节的类型与机械手臂具有的“自由度”。 与人类手臂一样，机器人手臂由一系列连杆与关节组成。关节是连接两个连杆的部件，它允许两个连杆之间存在相对运动。 每个机器人都有一个基座，该基座一般稳定在地面上。但是，基座亦可稳定
国内外工业机器人发展史和现状
课题名称：工业机器人发展史和现状 摘要：我国的工业机器人研制虽然起步晚，但是有着广大的市场潜力，有着众多的人才和资源基础。在十一五规划纲要等国家政策的鼓励支持下，在市场经济和国际竞争愈 演愈烈的未来，我们一定能够完全自主制造出自己的工业机器人，并且将工业机器 人推广应用到制造与非制造等广大的行业中，提高我国劳动力成本，提高我国企业 的生产效率和国际竞争力，从整体上提高我国社会生产的安全高效，为实现伟大祖 国的复兴贡献力量。 关键字：工业机器人；日本；日本工业机器人协会；制造；十一五纲要； 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，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。时至今天，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，使之为我们创造出愈加巨大的生产力，并在一定程度上维护了社会的和谐。工业机器人的出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化装备的主流及未来的发展方向。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，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，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发展的有效手段。 一、工业机器人的现状： 工业机器人在全世界的分布及发展，我们先看两幅图表 UNECE估计，2004年全球至少安装了10万台新的工业机器人。其中：欧盟31 100台(比2003年增加15％，但比2001年的记录仅增加1％)；北美16 100台(比2003年增加27％，比2000年的记录高24％)；亚洲51 400台，主要在日本，但中国市场增长迅速(比2003年增长24％)。
工业机器人课程教学大纲
《工业机器人》课程教学大纲 课程编号：0803701069 课程名称：工业机器人 英文名称：Industrial Robot 课程类型：专业任选课 总学时：24 讲课学时：20 实验学时：4 学分：1.5 适用对象：四年制机械设计制造及其自动化专业、四年制机械电子工程专业 先修课程：高等数学、线性代数、工程制图、机械工程材料、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、电子技术、电工技术、机械制造基础、互换性与技术测 量、液压与气压传动、机电传动控制、单片机原理及应用、自动控制原理等。 一、课程性质、目的和任务 工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。 二、教学基本要求 本课程以机器人为研究对象，以工业机器人为重点。学完本课程应达到以下基本要求：1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。 2．了解机器人运动学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。 3．了解机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等。 4．了解机器人控制系统的构成、编程语言与编程特点。 三、教学内容及要求 绪论 0.1 概述 0.1.1 机器人的由来与发展 0.1.2 机器人的定义 0.1.3 机器人技术的研究领域与学科范围 0.2 机器人的分类 0.2.1 按机器人的开发内容与应用分类0.2.2 按机器人的发展程度分类 0.2.3 按机器人的性能指标分类 0.2.4 按机器人的结构形式分类 0.2.5 按坐标形式分类
工业机器人自动化生产线研究.docx
工业机器人自动化生产线研究 工业机器人是现代制造业的主角，工业机器人的应用水平在很大程度上反映了一个国家的制造业水平，积极应用工业机器人组建自动化生产线，是今后制造业发展的重要趋势。在中国制造2025战略背景下，积极研究基于工业机器人的自动化生产技术，具有重要现实意义。 1工业机器人的结构 1.1工业机器人的结构 工业机器人主要由主体、控制系统、驱动系统组成，其中，主体部分具有强大的动作功能，可模拟人体完成抓取、搬运、分拣、放置等操作。执行机构是工业机器人主体中最为关键的部分，主要由手、腕、臂三部分组成，通常有3个以上的自由度，复杂一些的工业机器人能够达到7个甚至更高的自由度，显然，自由度越高的工业机器人能够执行越复杂的操作，其功能也更加强大。控制系统相当于人的大脑，其通过预先编好的程序对执行机构发出指令，控制机器人完成各种操作。驱动系统相当于人的肌肉和筋络，通过接收控制系统发出的指令信号，驱动动力元件产生相应的动作，配合执行机构完成各种操作任务。 1.2工业机器人的特点 工业机器人具有较高的自动化程度，能够依靠自身动力做出各种复杂动作，替代人类完成各种复杂环境下的工业生产任务。工业机器人既可以按照事先编写的程序运行，也可由技术人员手动操作，现代
工业机器人还有向人工智能发展的趋势。与传统的人工作业相比，工业机器人的工作效率更高，动作更为精准，且具有持久工作的能力，可以24小时不间断运作，因此在工业生产中备受青睐。目前，工业机器人主要应用在焊接、抛光、喷涂、装配、冲压、包装、检测等领域。 2基于工业机器人的自动化生产线构建 工业生产往往具有较高的危险性，且劳动强度普遍较高，在一些不适合人工现场操作的工业生产环境中，可用工业机器人组建自动化生产线，代替人来完成各种复杂的生产活动。对于不同的工业生产任务，在自动化生产线的构建上也存在很大区别，本文以冲压自动化生产线为例进行说明。 2.1运行方式 在冲压自动化生产中，为保证机器人正常可靠运转，首先要为工业机器人设定规范、合理的工作流程，精准的动作路径，使之能够安全、有效地执行各种操控指令。不同类型的工业自动化生产线在系统运行方式上各不相同，对于冲压自动化生产线来说，首先要进行垛料拆垛，然后是板料对中，主要有重力对中、机械对中、光学对中三种方式，目前使用最为广泛的是光学对中。对中后，通过上料机器人放料，然后进行冲压操作。每次冲压结束过，通过下料机器人取料放料，根据具体的生产工序要求，冲压工序可循环数次，待完成末端冲压后，由尾线机器人负责取料放料，最后的码垛任务可交给现场操作人员完成。
基于工业机器人的自动生产线组建技术研究
基于工业机器人的自动生产线组建技术研究 随着我国制造业的产业升级过程，工业机器人在现今生产企业中占据着越来越重要的地位。工业机器人的自动生产线组建技术是工业机器人应用的核心技术，通过对工业机器人IO端口的研究，实现工业机器人的生产线组建设计。 标签：工业机器人；端口；PLC 随着我国工业大规模的崛起，人力成本的日益增高，在日益激烈的市场竞争中，在生产过程中不断提高其生产效率、降低生产成本、有效地控制产品质量是目前各制造企业发展面临的严峻问题。在现代信息化工业背景下，各大工业厂商特别是汽车生产商将工业机器人应用于生产中作为解决上述问题的首选，以此提高企业的生产效率和自动化水平。 1 工业机器人的组成 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 2 工业机器人的控制设计 工业机器人在工厂中的应用几乎都是取代原有流水线工位上的操作工，完成该工位所需要执行的工序，由此，一般工业机器人在某工位上完成的任务是固定的。对工业机器人的控制是建立在对该机器人所在工位需完成的任务进行工艺分析的基础上的。以某款汽车的车架为对象，采用工业机器人对其进行焊接所需要进行的工作为： （1）分析该车架的焊接工艺，根据焊接工艺总结需要完成的焊点以及焊缝数量，然后结合机器人的工作特点以及工作范围，对车架上的焊点、焊缝进行归类，从而得出该车架所需采用的工位数以及机器人数量。 （2）在分析工业机器人焊接工艺基础上，利用工业机器人厂商所提供的编程语言进行编程。通常的编程方法有两种，一种为使用示教器直接编程，另一种为采用厂商提供的离线编程软件进行离线编程。示教器直接编程是根据机器人所需走的路径选择相应的编程语句，并在手动方式下移动机器人到目标点，记录下该点，依此一步步完成机器人所有路径的编程记录。离线编程是在装有离线编程软件的计算机中完成，该种方法需要对焊接对象进行建模，并在获得确定的机器人与工件的相对位移情况下，规划机器人的工作路径，程序由软件自动生成。 （3）程序编写完成后对工业机器人进行调试验证，直至机器人的运转达到
工业机器人专业导论论文
工业机器人的论述 学院班级: 07级机电工程学院微电01班 姓名: 林荣珍学号: 3107000319 指导老师: 阎秋生教授 摘要 :在使用工业机器人的背景下,阐述工业机器人的定义,并论述其组成,特点,广泛的应用前景,和在使用过程中存在的不足,最后综述其发展趋势. 关键词: 工业机器人广泛应用前景良好 一. 引言 工业机器人是典型的机电一体化的高技术产品,在许多生产领域对提高生产的自动化水平,提高劳动生产率,产品质量,经济效益,及改善工人作业条件等方面起到不可替代的作用.许多劳动条件恶劣,又要求高精度,长时间,大规模作业的场合使用工业机器人是社会发展的必然趋势. 二. 定义 工业机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。它由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。 三. 组成 （1）控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 （2）示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 （3）操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 （4）硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 （5）数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。 （6）打印机接口记录需要输出的各种信息。 （7）传感器接口用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 （8）轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
（9）辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 （10）通信接口实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。（11）网络接口 四. 特点 工业机器人特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 五. 应用前景 在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。 工业机器人不仅应用于传统制造业如采矿、冶金等领域，同时也已开始扩大到核能、航空、航天等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。如，水下机器人、高压线作业机器人、管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、排雷机器人器人等军用机器人都广泛应用于各行各业。 六. 不足 由于机器人的问世，使一部分工人失去了原来的工作，于是有人对机器人产生了敌意,认为“机器人上岗，人将下岗。”比如汽车的出现，它不仅夺了一部分人力车夫、挑夫的生意，还常常出车祸，给人类生命财产带来威胁。由于机器人的一次性投资比较大,这阻碍了机器人在企业中的普遍推广. 七.发展趋势