工业机器人技术及应用(教案)5-搬运机器人及其操作应用

1、.第五章搬运机器人及其操作应用5.1搬运机器人的分类和特征5.2搬运机器人的系统构成5.3搬运机器人的作业示教5.3.1冷加工搬运机器人5.3.2热加工搬运机器人学习目标导入案例班认知扩展和本章的总结提高思考练习5.4搬运机器人的外围设备5.4.1外围设备5.4.1外围设备上课前回头看怎么用在线示教方式进行工业用机器人任务的编程呢？如何进行工业机器人离线作业的示范再现？学习目标认知目标理解搬运机器人的分类和特征掌握搬运机器人的系统构成及其功能熟悉搬运机器人作业示范的基本流程精通搬运机器人的外围设备和布局能力目标能够认识到输送机器人站的基本结构可以进行搬运机器人的简单的作业指示案例分析成功开发出

2、了机器人辅助机床的上下材料、国产高效智能压铸设备智能压铸岛是以压铸机为核心设备构成的智能生产单元，用无人化生产管理方式自动完成从原材料到合格铸件产品的工艺生产流程，实现压铸生产的程序化、数字化和远程控制。 高效智能压铸岛以压铸机为中心，配备3-10个机器人和多个AGV小车，集成多种控制系统、伺服系统、检测系统，铝液智能熔融系统、伺服定量浇注系统、炉材回收系统、智能熔融含气真空压铸系统自动压铸机，自动三维伺服涂装机器人，耐高温耐腐蚀性的零件采集机器人，插件自动快速加热和均温装置，自动型芯冷却系统，自动削渣去除和去毛刺装置，大型精密压铸模具，输送机，冷却装置，在线智能检测系统，激光刻印机、智能运输

3、小车、压铸生产信息化管理系统、嵌入式专用控制器、压铸专家系统等设备和系统。上课的认知5.1搬运机器人的分类和特征搬运机器人具有通用性强、工作稳定的优点，且操作简单、功能丰富，逐渐发展成第三代智能机器人，具有其主要优点。动作稳定，输送的正确性提高。提高生产效率，解放繁重劳动，实现“无人”或“少人数”的生产。改善工人的工作条件，摆脱有毒、有害的环境。灵活性强，适应性强，形状多样，可不规则搬运。定位准确，保证批次的一致性。降低制造成本，提高生产效率。从结构上看，搬运机器人可分为龙门型搬运机器人、悬臂型搬运机器人、侧壁型搬运机器人、摇臂型搬运机器人和关节型搬运机器人。龙门式搬运机器人坐标系主要由x轴、

4、y轴、z轴构成。 其中多采用模块结构，可根据负荷位置、大小等选择直线运动单元和组合结构形式，实现大材料、重量吨输送，采用直角坐标系，编程简单快捷，广泛应用于生产线输送和机床上下材料等大量生产流程中。悬臂式搬运机器人的坐标系主要由x轴、y轴、z轴构成。 也可以为每个应用程序采取适当的结构形式。广泛应用于卧式机床、立式机床及特定机床内部和冲压机热处理机床的自动上下材料。龙门式搬运机器人臂式搬运机器人侧壁式搬运机器人坐标系主要由x轴、y轴、z轴构成。 也可以为每个应用程序采取适当的结构形式。 主要应用于立体库类，如文件自动存取、全自动银行保管库存取系统等。摇臂式搬运机器人坐标系主要由x轴、y轴、z轴

5、构成。 z轴主要升降，也称为主轴。 y轴的移动主要是外置滑轨，在x轴的末端连接控制器，绕x轴的旋转，实现4轴连动。 广泛应用于国内外厂家，是关节型机器人的理想替代品，但其负荷程度比关节型机器人小。侧壁式搬运机器人摇臂式搬运机器人关节式搬运机器人关节式搬运机器人是当今工业产业中常见的机型之一，其轴为56根，动作与人的手臂相似，具有结构紧凑、设置空间小、相对工作空间大、自由度高等特征，几乎适合任何轨迹和角度的工作。关节式搬运机器人龙门式、悬臂式、侧壁式和摇臂式运输机械每个人都在直角式坐标系中工作，其适应范围相对狭窄，对称性强，适合定制专用机满足特定需求。直角式(桁架式)搬运机器人和关节式机器人在实

6、用上具有以下特性：1 )可以实时调节动作节拍、移动速度、末端执行器的动作状态。2 )更换不同的末端执行器，能适应材料形状差异，方便快捷。3 )与传送带、移动滑轨等辅助设备集成，实现灵活的生产。4 )占地面积相对较小，工作空间大，减少工厂制约。5.2搬运机器人的系统构成搬运机器人是完整的系统。 以关节式搬运机器人为例，其工作站主要由操作机、控制系统、搬运系统(气体产生装置、真空产生装置和手等)和安全保护装置构成。搬运机器人系统构成关节式搬运机器人常见的主体是46轴。 6轴输送机器人主体部分有旋转、抬起、前伸、手腕旋转、手腕弯曲和手腕扭曲这6个独立的旋转关节，大多数情况下，5轴输送机器人省略了手腕

7、旋转这一关节，4轴输送机器人省略了手腕旋转和手腕弯曲这两个关节运动。搬运机器人的运动轴常见的搬运机器人的末端执行器有吸附式、夹紧式、模拟式等。吸附式吸附式末端执行器，根据吸引力可以分为空气吸附和磁吸附。1 )空气吸附主要是利用吸盘内压力和大气压的压力差进行的，根据压力差分为真空吸盘吸附、气流负压空气吸附、挤出排气负压空气吸附等。通过连接真空发生装置和空气身体发生装置一抓住就实现解放工件、作业时，真空发生装置吸引吸盘和工件之间的空气形成真空状态，吸盘内的大气压比吸盘外的大气压小，工件被外部的压力把持。1-橡胶垫2-固定环3-垫片4-支撑杆5-螺母6-基板真空吸盘吸着利用流体力学的原理压缩空气(高

8、压)高速流启动吸盘内的气体(低压)使吸盘内成为负压，同样利用吸盘内外的压力差完成取出动作，隔断压缩空气，消除吸盘内的负压，完成释放工件的动作。1-橡胶垫2-心的位置3-通气螺钉4-托架5-喷嘴6-喷嘴盖气流负压气体吸附利用吸盘的变形和拉动用杠杆移动改变吸盘内通过外部压力完成工件吸取和释放动作。1-橡胶垫2-弹簧3-拉杆挤出排气负压气体吸附磁力线通路的连续性和磁场重叠地作用，永久磁铁吸附光盘的磁路是多个磁系统，通过控制磁系统之间的相互运动工作磁极面上磁场强度的根据强弱对工件的吸附和释放动作。2 )磁吸附利用磁力吸引工件，常见的磁吸盘分为永磁吸盘、电磁吸盘、电永磁吸盘等。1-非导电性磁铁； 2-永

9、久磁铁3-磁轭4-工件永久磁铁吸附通过内部励磁线圈通电通过直流电力产生磁力吸附磁性工件。1-直流电源2-励磁线圈3-工件电磁吸附电永久磁铁吸附利用永久磁铁产生的磁力，用励磁线圈测定吸引力的大小控制起“开、关”的作用。磁吸附只是吸附对磁感应的物体就能发挥作用，所以要求没有剩馀磁通的功能因为零件不能使用，磁力受到高温的影响很大，所以即使在高温下工作也无法选择磁吸附因此，在使用中有限度。 把持精度不高，适合要求常温下工作的工作。根据被把持的工件的形状、大小、把持部位的不同，爪面的形态总是光滑的爪面、齿形爪面、柔软的爪面。平滑爪面：通常用于保持爪面光滑平坦，加工后的工件的表面，保证加工表面没有损伤。齿

10、形爪面：在爪面上刻有齿纹，主要目的是通过增加与工件的摩擦力，确保稳定的稳定性，经常用于保持具有表面粗糙度的原材料或半成品的工件。柔软爪面：中埋入有橡胶、发泡、石棉等物质，起到增加摩擦、保护加工过的工件表面、隔热等作用。 经常被用于保持加工过的工件、热的工件、脆性或薄壁工件等。夹紧式：通过手的开闭实现工件的夹入，是手、驱动机构、传动机构、连结和支承由零件组成。 负荷重、高温、表面品质低等吸附式不动作的情况下经常使用。 常见的手前端形状是v型爪、平面型爪、尖型爪等。1) V型爪常用于圆柱形工件，可靠性稳定，误差较小。2 )平面型爪多用于保持方形工件(至少两个平行面，例如方形箱等)，是厚板形或短棒材

11、。3 )尖形爪在复杂的情况下保持小型工件，避免与周围的障碍物碰撞，保持高温的工件，不给搬运机器人本体带来热损伤。v型爪平面型爪尖型爪类人类末端执行器是抓住特殊外形工件的手爪，主要包括柔软的手和多指灵巧的手。1 )柔软的手的柔软的握手方法是多关节的柔软的手腕，每个手指有多个关节链，由摩擦轮和牵引线构成，在工作中用一个牵引线拉紧另一个牵引线，抓住方法不规则，抓住圆形等轻的工件。2 )多指灵巧手多指灵巧手包括多根手指，每只手指包含3个旋转自由度独立控制，实现精确操作，广泛应用于核工业、宇宙工业等高精度工作中。灵活的手是灵巧的手搬运机器人的夹紧式、模拟手需要连接对应的外部信号控制装置和传感器系统，控制

12、搬运机器人手的实时动作状态和力的大小，手驱动方式多为空气、电动和液压驱动，轻量和中型部件多为空气手，重部件根据手爪处于打开状态的传动装置，分为旋转型和移动型。夹紧式机械手的常用形式是由斜楔、滑道、连杆、齿轮螺杆、蜗杆等机构组合而成，可适时改变齿轮比来实现对工件夹持力的需求。机械手通过平面移动和直线往复移动实现开闭，多把持具有平行面的工件，设计结构比较复杂，应用比旋转式机械手广泛。搬运机器人主要由机器人和搬运系统构成。 机器人由输送机器人主体和完成输送路径控制的控制柜构成。 输送系统的末端执行器主要有吸附式、夹紧式、模拟式等形式。5.3搬运机器人的作业示教搬运机器人主要大量、再现性强，或者工件重

13、量大，适合工作环境有时高温、粉尘等条件差。特点：定位准确，生产质量稳定，工作节奏可调，运行稳定，容易维护。确定TCP积分：根据末端执行器而设置在不同位置，在吸附式的情况下，一般将该TCP设置在凸缘中心线与吸盘平面的交点上的夹紧式的TCP，一般设置在凸缘中心线与手前端面的交点上。盘式TCP生产再生确定TCP积分：根据末端执行器而设置在不同的位置，在吸附式的情况下，其TCP一般设置在凸缘中心线与吸盘平面的交点夹紧式的TCP一般设置在凸缘中心线与手前端面的交点上。夹紧式TCP生产再生5.3.1冷加工搬运作业以机械部件的输送为例，选择机架式(5轴)，将末端执行器作为空气吸附，通过在线示教方式向机器人输

14、入输送作业程序。输送运动轨迹图程序点的说明程序点说明吸附动作程序点说明吸附动作程序点1。机器人原点程序点8输送中间点吸食程序点2。移动中间点程序点9输送中间点吸取程序要点3。搬运的近点程序点10搬运作业点放置程序点4搬运作业点吸取程序点11搬运避免点程序点5。输送中间点吸食程序点12移动中间点程序点6。输送中间点吸食程序点13机器人原点程序点7输送中间点吸食冷加工搬运机器人作业示范流程5.3.1冷加工搬运作业(1)示教前的准备1 )确认自己和机器人的安全距离。2 )机器人原点确认。(2)新作业程序单击示教器的相关菜单或按钮，创建新的作业程序，如“Handle_cold”。(3)程序点的登记在示

15、范模式中，需要手动操作机架搬运机器人的轨迹设定程序点1到程序点13，将程序点1和程序点13设置在同一点，程序的制作容易，另外，从程序点1到程序点13必须位于不与工件和夹具干涉的位置冷加工搬运作业示范程序点示教方法程序点1(机器人原点)第3章按照手动操作机器人的要领，将机器人移动到输送原点。插值方式选择“PTP”。程序点2。(移动中间点)确认程序点1是输送机器人原点后保存。手动操作输送机器人到移动中间点，调整垫的姿势。用插值方式选择“PTP”。程序要点3。(输送附近点)确认程序点2是搬运机器人作业移动中间点并保存。手动操作搬运机器人到搬运作业的近点，调整垫的姿势。用插值方式选择“PTP”。程序点4(输送作业点)确认程序点3是搬运机器人作业的接近点并保存。手动操作搬运机器人，移动到搬运开始点，保持吸附垫的姿势。插值方式选择“直线插值”。重新确认程序点，保证成为工作的起点。您可以根据需要直接输入搬运工作