SCARA机器人毕业设计

毕 业 论 文 2016 年 7 月 29 日课题名称 SCARA 机器人的调试与维护 院/专 业 机械工程学院/ 机电一体化班 级学 号学生姓名指导教师：装订线毕业设计（论文）报告纸摘 要本论文是关于小型水平多关节机器人 YK400XH 的调试以及常见的一些故障消除分析。YK400XH 是雅马哈公司旗下的一款四轴机器人，研究这款机器人有助于我更好的了解工业机器人。当然，调试的过程中离不开控制器，本次选用的控制器类型是 RCX240 控制器，该类型控制器可通过手持编程器或者 PC进行一些编程调试功能，同时也能够进行一些参数的设置。为了使机器人的寿命更加长久，特地在最后对 YK400XH 的日常维护做了介绍。关键词： 四轴机器人 RCX240控制器 故障消除分析装订线毕业设计（论文）报告纸AbstractThis thesis is about small horizontal multi-joint robot YK400XH debugging and some common fault analysis. YK400XH Yamahas a four axis robot, the robot research helps me to better understand industrial robots. And, of course, in the process of debugging is dependent on the controller, the controller to choose the type is RCX240 controller, this type of controller can be some programming through hand-held programmer or PC debugging, but also can carry on some parameters Settings. In order to make the robots last longer, especially in the daily maintenance of YK400XH is presented.Key words: four axis robot RCX240 controller Fault analysis装订线毕业设计（论文）报告纸目录第一章 绪论 .11.1 引言 .11.2 工业机器人定义 .11.3 SCARA 机器人 .11.4 SCARA 机器人的发展 .21.5 我国 SCARA 机器人的现状和前景 .31.6 本论文的研究意义及内容 .3第二章 RCX240 控制器操作规范 .52.1 功能概要 .52.2 RCX240 外观及各部分 .52.3 RCX240 轴的组成框架 .72.4 手持编程器介绍 .82.4.1 手持编辑器与控制器连接 .92.4.2 手持编辑器画面设置及更改 .92.4.3 编程器按键操作 .102.4.4 控制键说明 .112.5 模式构成 .122.6 计算机通信 .13第三章 VIP+软件的正确使用 .163.1 VIP+软件概述 .163.2 VIP+软件与 VIP 软件的区别 .163.3 VIP+软件使用方式 .17第四章 程序编写 .204.1 机器人语言概要 .204.2 程序基础知识 .204.2.1 程序名 .204.2.2 次序功能 .214.3 机器人视觉系统介绍 .224.4 两点间的拾放部件编程 .234.4.1 夹持器的安装 .244.4.2 工业机器人夹具定义 .25第五章 日常维护 .265.1 定期点检 .265.2 故障处理 .275.3 低电压报警消除 .30总 结 .33致 谢 .34参考文献 .35装订线毕业设计（论文）报告纸第 1 / 35 页 共 35 页第一章 绪论1.1 引言20 世纪 50 年代，世界上第一台可编程机器人诞生。起初，这种带存储的机器人只能实现点到点之间的示教再现运动。直到 60 年代，美国 AMF 公司成功设计并且制造出了一种圆柱坐标形式的机器人，它标志着世界上最早的工业机器人的问世。随着工业生产的需要，工业机器人被逐渐运用到汽车、摩托车、电机、电子等各个行业。同时，这些行业也极大的促进了机器人产业的发展。我国目前机器人产业尚未成形，机器人可靠性以及标准化程度不及国外产品。但在国家政策的促进下，我国正在慢慢接近国际化轨道。现在，很多工业机器人都选用 SCARA 设计方案，SCARA 机器人不但结构紧凑、工作空间大、操作灵活，还具有高性价比和高重复定位精度的特色。1.2 工业机器人定义机器人可以理解为仿人的机器也可以理解为仿动物的机器，它本身就有一定的模糊性，故其定义是多样性的。1987 年国际标准化组织(ISO)对工业机器人定义为：“是一种可以自动控制，能够重复编程，具有多功能、多自由度的操作机。它能够搬运工件、材料或者操持工具，来完成各种作业”。机器人技术结合了很多学科的发展成果，它代表了现代化高技术的发展前沿。1.3 SCARA 机器人“Selective Compliance Assembly Robot Arm”简称 SCARA 机器人，它的全称为“选择柔顺性的装配机械手”。SCARA 机器人在垂直方向上具有良好的刚度，水平方向上具有良好的柔顺性。SCARA 机器人依靠较高的重复定位精度，在装配行业得到普遍运用。它通过一对旋转关节在 X-Y 平面内实现快速定位和一个旋转关节、一个移动关节在 Z 方向上做旋转以及伸缩运动。在自动装配生产线上 SCARA 机器人拥有自己的定位抓取、快速安放的优点。图 1.1 为 SCARA 机器人的主体结构简图，它由各关节、手臂、执行器、装订线毕业设计（论文）报告纸第 2 / 35 页 共 35 页基座、机架及驱动装置等组成。它的手臂工作区域可看似为一扇形。1-机架 2-机座升降臂关节驱动装置 3-升降臂及关节 4-大臂关节5-大臂关节驱动装置 6-大臂 7-小臂关节 8-小臂关节驱动装置9-小臂 10-末端执行器 11-末端执行器关节及驱动装置图 1.1 SCARA 机器人主体结构简图1.4 SCARA 机器人的发展SCARA 工业机器人凭借轻巧方便的构造，能够完成高定位精度和高速度的工作步骤，正逐渐运用于电子电机、电子产品、包装、金属制品业等产业当中。可与外围控制单元相配合，迅速生成机器人工作站，在生产线上完成锁螺丝、组装、移载、焊锡、搬运、包装等重要工作程序，甚至能够在复杂精密的产线制程当中也能轻易的达到需求规范。目前 4 轴和 6 轴工业机器人在市场上占主流地位，其 4 轴水平多关节 SCARA机器人在电子制造业中具备更多优势，轻量化的结构设计能减少安装空间的占用，为用户节约更多成本。SCARA 机器人可以被制造成各种大小，最常见的工作半径在 100 毫米至 1000 毫米之间，此类的 SCARA 机器人的净载重量在 1 千克至 200 千克之间。装订线毕业设计（论文）报告纸第 3 / 35 页 共 35 页1.5 我国 SCARA 机器人的现状和前景我国虽然研究机器人起步较晚，但是政府十分重视这块领域，特别是政府实行了八六三计划后，机器人的研究与发展有了极大的进步。目前，我国工业机器人已在汽车、机械生产制造、电子电器、石油化工等领域有普遍的运用。根据我国现有的经济发展状况，我国将在智能化机器人、机器人化机械、开放式机器人控制器领域投入巨大研究成本。在工业生产推进、政府部门支持下，我国的工业机器人正在逐渐形成产业化。 1.6 本论文的研究意义及内容SCARA 机器人的广泛应用能够带动我国的工业化水平，不但在生产效率上得到改善，而且能够促进我国科学技术的发展。在市场的极大需求下，SCARA机器人正逐渐趋于高定位精度、高速度的发展方向。本论文是关于水平多关节机器人小型机型 YK400XH 的调试以及故障消除，该类机型机械手臂长 400mm，最大载重 3kg。YK400XH 机型结构简单、占地面积小、灵活性高，它通过 RCX240 控制器在 VIP的编程环境下对该类型机器人进行调试。本论文有利于人们对 SCARA 机器人有更好的了解和学习。如下图所示，图 1.2 为 YK400XH 实体图，图 1.3 为 RCX240 控制器主体。图 1.2 YK400XH 实体 图 1.3 RCX240 控制器主体RCX240 控制器能够同步控制最大轴数为四轴，可控制的机器人有单轴机装订线毕业设计（论文）报告纸第 4 / 35 页 共 35 页器人 FLIP-X、线性单轴机器人 PHASER、直交机器人 XY-X、水平多关节机器人YK-XG、拾放型机器人 YP-X。该控制器的驱动方式为 AC 全数字伺服驱动，外部插槽 4 个，外部输入输出类型有:可选输入输出（NPN/PNP）、CC-LINK、DEVICENET、PROFIBUS、ETHERNET、IVY、跟踪、照明控制，它们的特点如表 1.1 所示。RCX240 控制器所采用的程序语言为雅马哈 BASIC（JIS B8439(SLIM 语言)标准），能够最多有 8 个任务，当执行任务时，优先执行高级任务。提示方式为手动数据输入（坐标值输入）、直接示教、示教再现。表 1.1 外部输入输出类型可选输入输出（NPN/PNP）CC-LINK DEVICENETPROFIBUSETHERNETIVY 跟踪 照明控制通用输入24 点专用输入16 点，通用输入96 点 专用输入16 点，通用输入96 点 专用输入16 点，通用输入 96点 IEEE802.3 标准照相机输入（2ch）、照相机触发器输入、PC 连接用输入AB 相输入、照明触发器输入照明触发器输入通用输出16 点专用输出16 点，通用输出96 点专用输出16 点，通用输出96 点专用输出16 点，通用输出 96点10Mbps（10BASE-T）照明电源输出照明电源输出装订线毕业设计（论文）报告纸第 5 / 35 页 共 35 页第二章 RCX240 控制器操作规范2.1 功能概要YAMAHA 机器人控制器 RCX 系列是根据多年实践经验开发的机器人专用控制器。RCX 系列外形小巧，是配备了丰富功能的多轴控制器。其主要功能如下：1多任务功能可指定最多 8 个任务的优先级并同时执行。但是，正在执行优先级较高任务时，优先级较低任务将停止执行。也可进行 I/O 并行处理和中断处理。从而极大提高包含周边装置在内机器人总体系统的工作效率。2机器人语言本系列机器人使用依据 JIS B 8439（工业机器人程序语言 SLIM）类似BASIC 语言的高级机器人语言。也可对多任务等复杂动作进行简单地编程。此外，还采用了执行速度很快的编译方式。（SLIM 是 Standard Language for Industrial Manipulators 的缩写）（编译方式指的是在执行机器人语言前进行语法检查等操作，然后转换为中间代码并制作执行文件（对象文件）的方式。）3动作命令圆弧插补移动可根据作业环境任意设置拾放作业的空中动作。可有效缩短周期时间。4维护通过软件伺服实现了装置的标准化。可连接 YAMAHA 机器人的大多数机型。2.2 RCX240 外观及各部分装订线毕业设计（论文）报告纸第 6 / 35 页 共 35 页图 2.1 RCX240 平面图表 2.1 RCX240 各个部分名称及功能序号 名称 功能1 XM/YM/ZM/RM 伺服马达驱动用连接器。2 ROB I/O XY/ZR 用于伺服马达的反馈及传感器信号的连接器。3 SAFETY 用于紧急停止等安全上使用的输入输出连接器。4 RPB 用于连接手持编程器