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工业机器人在颗粒包装机中的应用摘要机械手是机器人的手臂,它使机器人能弯屈、延伸和旋转,提供这些运动的是机械手的轴,亦是所谓的机械人的自由度机械手的轴使机械手在某一区域内执行任务,我们将这个区域为机器人的工作单元,该区域的大小与机械手的尺寸相对应,。由链、齿轮和滚珠丝杠组成的机械传动链驱动着机器人的各轴。机器人控制器是工作单元的核心。用于大多数机器人系统中的控制器代表现代电子学的水平,是更复杂的装置,即它们可以使得微处理器操纵的。动力源是给机器人和机械手提供动力的单元。例如,如果机器人的机械手是由液压和气压驱动的,控制信号便传送到这些装置。关键词工业机器人,包装机工业机器人是在生产环境中用以提高生产效率的工具,它能做常规乏味的装配线工作,或能做那些对于工人说是危险的工作,例如,第一代工业机器人是用来在核电站中更换核燃料棒,如果人去做这项工作,将会遭受有害放射线的辐射。工业机器人亦能工作在装配线上将小元件装配到一起,如将电子元件安放在电路印制板,这样,工人就能从这项乏味的常规工作中解放出来。机器人也能按程序要求用来拆除炸弹,辅助残疾人,在社会的很多应用场合下履行职能。机器人可以认为是将手臂末端的工具、传感器和手爪移到程序指定位置的一种机器。当机器人到达位置后,它将执行某种任务。这些任务可以是焊接、密封、机器装料、拆卸以及装配工作。除了编程以及系统的开停之外,一般来说这些工作可以在无人干预下完成。如下叙述的是机器人系统基本术语1。机器人是一个可编程、多功能的机器手,通过给要完成的不同任务编制各种动作,它可以移动零件、材料、工具以及特殊装置。这个基本定义引导出后续断落的其他定义,从而描绘出一个完整的机器人系统。2。预编程位置点是机器人为完成工作而必须跟踪的轨迹。在某些位置点上机器人将停下来做某些操作,如装配零件、喷涂油漆或焊接。这些预编程点贮存再机器人的贮存器中,并为后续的连续操作所调用,而且这些预编程点像其他程序数据一样,可在日后随工作需要而变化。因而,这正是这种可编程序的特点,一个工业机器人很像一台计算机,数据可在这里储存、后续调用与编辑。3。机械手是机器人的手臂,它使机器人能弯屈、延伸和旋转,提供这些运动的是机械手的轴,亦是所谓的机械人的自由度。一个机械人能有316轴,自由度一词总是与机器人轴数相关。4。工具和手爪不是机器人自身组成部分,但它们是安装再机器人手臂末端的附件。这些连在机器人手臂末端的附件可使机器人抬起工件、点焊、刷漆、电弧焊、钻孔、打毛刺以及根据机器人的要求去做各种各样的工作。5。机器人系统还可以控制机器人的工作单元,工作单元是机器人执行任务所处的整体环境,该单元包括控制器、机械手、工作平台、安全保护装置或者传输装置。所有这些为保证机器人完成自己任务而必须的装置都包括在这一工作单元中。另外,来自外设的信号与机器人通讯,通知机器人何时装配工件、取工件或放工件到传输装置上。机器人系统有三个基本部件机械手、控制器和动力源。A机械手机械手做机器人系统中粗重工作。它包括两个部分机构和附件,机械手也有联结附件基座,表示一机器人基座与附件之间的连接情况。机械手基座通常固定在工作区域的地基上,有时基座也可以移动,在这种情况下安装在导轨或轨道上,允许机械手从一个位置移到另外一个位置。正如前面所提到的那样,附件从机器人基座上延伸出来,附件就是机器人的手臂,它可以是直动型,也可以是轴节型手臂,轴节型手臂也是大家所知的关节型手臂。机械臂使机械手产生各轴的运动。这些轴连在一个安装基座上,然后再连到托架上,托架确保机械手停留在某一位置。在手臂的末端上,连接着手腕,手腕由辅助轴和手腕凸缘组成,手腕是让机器人用户在手腕凸缘上安装不同工具来做不同种工作。机械手的轴使机械手在某一区域内执行任务,我们将这个区域为机器人的工作单元,该区域的大小与机械手的尺寸相对应,。随着机器人机械结构尺寸的增加,工作单元的范围也必须相应增加。机械手的运动由执行元件或驱动系统来控制。执行元件或驱动系统允许各轴在工作单元内运动。驱动系统可用电气、液压和气压动力,驱动系统所产生的动力经机构转变为机械能,驱动系统与机械传动链相匹配。由链、齿轮和滚珠丝杠组成的机械传动链驱动着机器人的各轴。B控制器机器人控制器是工作单元的核心。控制器储存着预编程序供后续调用、控制外设,及于厂内计算机进行通讯以满足产品经常更新的需要。控制器用于控制机械手运动和在工作单元内控制机械人外设。用户可通过手持的示教盒将机械手运动的程序编入控制器。这些信息储存在控制器的储存器中以备后续调用,控制器存储了机器人系统的所有编程数据,它能存储几个不同的程序,并且所有这些程序均能编辑。控制器要求能够在工作单元内与外设进行通信。例如控制器有一个输入端,它能标识某个机加工操作何时完成。当该加工循环完成后,输入端接通,告诉控制器定位机械手以便能抓取以加工工件,随后,机械手抓取一未加工件,将其放置在机床上。接着,控制器给机床发出开始加工的信号。控制器可以由根据事件顺序而步进的机械式轮鼓组成,这种类型的控制器可用在非常简单的机械系统中。用于大多数机器人系统中的控制器代表现代电子学的水平,是更复杂的装置,即它们可以使得微处理器操纵的。这些微处理器可以是8位,16位或32位处理器。它们可以使得控制器在操作过程中显得非常柔性。控制器能通过通信线发送电信号,使它能于机械手各轴交流信息,在机器人的机械手和控制器之间的双向交流信息可以保持系统操作和位置经常更新,控制器也能控制安装在机器人手腕上的任何工具。控制器也有与厂内各计算机进行通信的任务,这种通信联系使机器人成为计算机辅助制造系统的一个组成部分。存储器。基于微处理器的系统运行时要与固态的存储装置相连,这些存储装置可以是磁泡,随机存储器、软盘、磁带等。每种记忆存储装置均能贮存、编辑信息以备后续调用和编辑。C动力源动力源是给机器人和机械手提供动力的单元。传给机器人系统的动力源有两种,一种是用于控制器的交流电,另一种是用于驱动机械手各轴的动力源。例如,如果机器人的机械手是由液压和气压驱动的,控制信号便传送到这些装置THEFUNCTIONOFINDUSTRIALROBOTINTHEAUTOMATICGRANULARPACKAGINGMACHINEABSTRACTTHEINDUSTRIALROBOTISAUSEDINTHEMANUFACTURINGENVIRONMENTTOINCREASEPRODUCTIVITYITCANBEUSEDTODOROUTINEANDTESIOUSASSEMBLYLINEJOBS,ORITCANPERFORMJOBSTHATMIGHTBEHAZARDOUSTOTHEHUMANWORKERFOREXAMPLE,ONEOFTHEINDUSTRIALROBOTSWASUSEDTOREPLACETHENUCLEARFUELRODSINNUCLEARPOWERPLANTSTHEBASICTERMINOLOGYOFROBOTICSYSTEMSISINTRODUCEDINTHEFOLLOWINGTHEROBOTICSYSTEMHASTHREEBASICCOMPONENTSTHEMANIPULATOR,THECONTROLLER,ANDTHEPOWERSOURCEAMANIPULATORTHECONTROLLERINTHEROBOTICSYSTEMISTHEHEARTOFTHEOPERATIONTHECONTROLLERCANBEMADEFROMMECHANICALLYOPERATEDDRUMSTHATSTEPTHROUGHASEQUENCEOFEVENTSTHECONTROLLERISALSOREQUIREDTOCOMMUNICATEWITHPERIPHRALEQUIPMENTWITHINTHEWORKCELLFOREXAMPLE,THECONTROLLERHASANINPUTLINETHATIDENTIFIESWHENAMACHININGOPERATIONISCOMPLETEDKEYWORDSINDUSTRIALROBOT,PACKAGINGMACHINETHEINDUSTRIALROBOTISAUSEDINTHEMANUFACTURINGENVIRONMENTTOINCREASEPRODUCTIVITYITCANBEUSEDTODOROUTINEANDTESIOUSASSEMBLYLINEJOBS,ORITCANPERFORMJOBSTHATMIGHTBEHAZARDOUSTOTHEHUMANWORKERFOREXAMPLE,ONEOFTHEINDUSTRIALROBOTSWASUSEDTOREPLACETHENUCLEARFUELRODSINNUCLEARPOWERPLANTSAHUMSNDOINGTHISJOBMIGHTBEEXPOSEDTOHARMFULAMOUNTSOFRADIATIONTHEINDUSTRIALROBOTCANALSOOPERATEONTHEASSEMBLYLINE,PUTTINGTOGETHERSMALLCOMPONENTS,SUCHASPLACINGELECTRONICCOMPONENTSONAPRINTEDCIRCUITBOARDTHUS,THEHUMANWORKERCANBERELIEVEDOFTHEROUTINEOPERATIONOFTHISTEDIOUSTASKROBOTSCANALSOBEPROGRAMMEDTODEFUSEBOMBS,TOSERVETHEHANDICAPPED,ANDTOPERFORMFUNCTIONSINNUMEROUSINNUMEROUSAPPLICATIONSINOURSOCIETYTHEROBOTCANBETHOUGHTOFASAMACHINETHATWILLMOVEANENDOFARMTOOL,SENSOR,AND/ORGRIPPERTOAPREPROGRAMMEDLOCATIONWHENTHEROBOTARRIVESATTHISLOCATION,ITWILLPERFORMSOMESORTOFTASKTHISTASKCOULDBEWELDING,SEALING,MACHINELOADING,MACHINEUNLOADING,ORAHOSTODASSEMBLYJOBSGENERALLY,THISWORKCANBEACCOMPLISHEDWITHOUTTHEINVOLVEMENTOFAHUMANBEING,EXCEPTFORPROGRAMMINGANDFORTURNINGTHESYSTEMONANDOFFTHEBASICTERMINOLOGYOFROBOTICSYSTEMSISINTRODUCEDINTHEFOLLOWING1AROBOTISAREPROGRAMMABLE,MULTIFUNCTIONALMANIPULATORDESIGNEDTOMOVEPARTS,MATERIALS,TOOLS,ORSPECIALDEVICESTHROUGHVARIABLEPROGRAMMEDMOTIONSFORTHEPERFORMANCEOFAVARIETYOFDIFFERENTTASKTHISBASICDEFINITIONLEADSTOOTHERDEFINITIONS,PRESENTEDINTHEFOLLOWINGPARAGRAPHS,THATGIVEACOMPLETEPICTUREOFAROBOTICSYSTEM2PREPROGRAMMEDLOCATIONSAREPATHSTHATTHEROBOTMUSTFOLLOWTOACCOMPLISHWORKATSOMEOFTHESELOCATIONS,THEROBOTWILLSTOPANDPERFORMSOMEOPERTION,SUCHASASSEMBLYOFPARTS,SPRAYPAINTING,ORWELDINGTHESEPREPROGRAMMEDLOCATIONSARESTOREDINTHEROBOT’SMEMORYANDARERECALLEDLATERFORCONTINUOUSPOERATIONFURTHERMORE,THESEPREPROGRAMMEDLOCATIONS,ASWELLASOTHERPROGRAMDATA,CANBECHANGEDLATERASTHEWORKREQUIREMENTSCHANGETHUS,WITHREGARDTOTHISPROGRAMMINGFEATURE,ANINDUSTRIALROBOTISVERYMUCHLIKEACOMPUTER,WHEREDATACANBESTOREDANDLATERRECALLEDANDEDITED3THEMANIPULATORISTHEARMOFTHEROBOTITALLOWSTHEROBOTTOBEND,ANDTWISTTHISMOVEMENTISPROVIDEDBYTHEMANIPULATOR’SAXES,ALSOCALLEDTHEDEGREESOFFREEDOMOFTHEROBOTAROBOTCANHAVE3TO16AXESTHETERMDEGREESOFFREEDOMWILLALWAYSRELATETOTHENUMBEROFAXESFOUNDONROBOT4THETOOLINGANDGRIPPERSARENOTPARTOFTHEROBOTICSYSTEMITSELF;RATHER,THEYAREATTACHMENTSTHATFITONTHEENDOFTHEROBOT’SARMTHESEATTACHMENTSCONNECTEDTOTHEENDOFTHEROBOT’SARMALLOWTHEROBOTTOLIFTPARTS,SPOTWELD,PAINTARCWELD,DRILL,DEBURR,ANDDOAVARIETYOFTASKS,DEPENDINGONWHATISREQUIREDOFTHEROBOT5THEROBOTICSYSTEMCANALSOCONTROLTHEWORKCELLOFTHEOPERATINGROBOTTHEWORKCELLOFTHEROBOTISTHETOTALENVIRONMENTINWHICHTHEROBOTMUSTPERFORMITSTASKINCLUDEDWITHINTHISCELLMAYBETHECONTROLLER,THEROBOTMANIPULATOR,AWORKTABLE,SAFETYFEATURES,ORACONVEYORALLTHEEQUIPMENTTHATISREQUIREDINORDERFORTHEROBOTTODOITSJOBISINCLUDEDINTHEWORKCELLINADDITION,SIGNALSFROMOUTSIDEDEVICESCANCOMMUNICATEWITHTHEROBOTINORDERTOTELLTHEROBOTWHENITSHOULDASSEMBLEPARTS,PICKUPPARTS,ORUNLOADPARTSTOACONVEYORTHEROBOTICSYSTEMHASTHREEBASICCOMPONENTSTHEMANIPULATOR,THECONTROLLER,ANDTHEPOWERSOURCEAMANIPULATORTHEMANIPULATOR,WHICHDOESTHEPHYSICALWORKOFTHEROBOTICSYSTEM,CONSISTSOFTWOSECTIONSTHEMECHANICALSECTIONANDTHEATTACHEDAPPENDAGETHEMANIPULATORALSOHASABASETOWHICHTHEAPPENDAGESAREATTACHEDTHEBASEOFTHEMANIPULATORISUSUALLYFIXEDTOTHEWORKAREASOMETIMES,THOUGH,THEBASEMAYBEMOVABLEINTHISCASE,THEBASEATTACHEDTOEITHERARAILORATRACK,ALLOWINGTHEMANIPULATORTOBEMOVEDFROMONELOCATIONTOANTHERAS,MENTIONEDPREVIOUSLY,THEAPPENDAGEEXTENDSFROMTHEBASEOFTHEROBOTTHEAPPENDAGEISTHEARMOFTHEROBOTITCANBEEITHERASTRAIGHT,MOVABLEARMORAJOINTEDARMTHEJOINTEDARMISALSOKNOWNASANARTICULATEDARMTHEAPPENDAGESOFTHEROBOTMANIPULATORGIVETHEMANIPULATORITSVARIOUSAXESOFMOTIONTHESEAXESAREATTACHEDTOAFIXEDBASE,WHICH,INTURN,ISSECUREDTOAMOUNTINGTHISMOUNTINGENSURESTHATTHEMANIPULATORWILLREMAININONELOCATIONATTHEENDOFTHEARM,AWRISTISCONNECTEDTHEWRISTISMADEUPOFADDITIONALAXESANDAWRISTFLANGETHEWRISTFLANGEALLOWSTHEROBOTUSERTOCONNECTDIFFERENTTOOLINGTOTHEWRISTFORDIFFERENTJOBSTHEMANIPULATOR’SAXESALLOWITTOPERFORMWORKWITHINACERTAINAREATHISAREAISCALLEDTHEWORKCELLOFTHEROBOT,ANDITSSIZECORRESPONDSTOTHESIZEOFTHEMANIPULATORFIG212ILLUSTRATESTHEWORKCELLOFATYPICALASSEMBLYROBOTASTHEROBOT’SPHYSICALSIZEINCREASES,THESIZEOFTHEWORKCELLMUSTALSOINCREASETHEMOVEMENTOFTHEMANIPULATORISCONTROLLEDBYACTUATORS,ORDRIVESYSTEMTHEACTUATORS,ORDRIVESYSTEM,ALLOWSTHEVARIOUSAXESTOMOVEWITHINTHEWORKCELLTHEDRIVESYSTEMCANUSEELECTRIC,HYDRAULIC,RPNEUMATICPOWERTHEENERGYDEVELOPEDBYTHEDRIVESYSTEMISCONVERTEDTOMECHANICALPOWERBYVARIOUSMECHANICALDRIVESYSTEMSTHEDRIVESYSTEMSARECOUPLEDTHROUGHMECHANICALLINKAGESTHESELINKAGES,INTURN,DRIVETHEDIFFERENTAXESOFTHEROBOTTHEMECHANICALLINKAGESMAYBECOMPOSEDOFCHAINS,GEARS,ANDBALLSCREWSBCONTROLLERTHECONTROLLERINTHEROBOTICSYSTEMISTHEHEARTOFTHEOPERATIONTHECONTROLLERSTORESPREPROGRAMMEDINFORMATIONFORLATERRECALL,CONTROLSPERIPHERALDEVICES,ANDCOMMUNICATESWITHCOMPUTERSWITHINTHEPLANTFOR
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