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搬運機器人期末考試論文-全文預(yù)覽

2024-12-03 16:37 上一頁面

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【正文】 [12] 王田苗 .走向產(chǎn)業(yè)化的先進機器人技術(shù)中國制造信息化, 2020( 10) :24~ 25 世界工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展動向 .今日科技 ,2020 。 最后并著眼于現(xiàn)實,展望未來,對未來搬運機器人的發(fā)展趨勢作出探究,并作理論上的研究推測。 第五章 總結(jié) 為了改善勞動環(huán)境,提高生產(chǎn)效率,快速實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動化,搬運機器人受到很多國家的重視,并被廣泛運用。 8.微型和微小機器人 技術(shù)( micro/miniature robotics) :這是機器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。 5.機器人遙控及監(jiān)控技術(shù),機器人半自主和自主技術(shù),多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制,通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng),在有時延的情況下,建立預(yù)先顯示進行遙控等。 3.多傳感系統(tǒng):為進一步提高機器人的智能和適應(yīng)性,多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。主要研究內(nèi)容集中在以下 10個方面: 1.工業(yè)機器人操作機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù):探索新的高強度輕質(zhì)材料,進一步提高負(fù)載 /自重比,同時機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。定位位移是由 PLC 的輸出端子(Y2~ Y0)控制 SPC200 輸入端子 (~ )的狀態(tài)來決定的,如附表所示,從而實現(xiàn)了 PLC 對氣動伺服定位的控制。 31 PLC 的按以下方式選擇: 1. I/O 點數(shù)的估算 根據(jù)分析的結(jié)果,進行統(tǒng)計估算, F140 系列選擇主機 I/O 點數(shù)為 13/10。它使用可編程存儲器存儲用戶設(shè)計的程序指令,這些指令用來實現(xiàn)邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)及算術(shù)運算和通過數(shù)字或模擬輸入,輸出來控制各種機電一體化,程序可變、抗干擾能力強、可靠性高、功能強、體積小、耗電低,特別是易于、價格便宜等特點,具有廣泛的應(yīng)用前景。同時, PLC 還29 不斷從 1PG 的 “BFM28” 、 “BFM27” 和 “BFM26” 緩存中讀入步進電機的運行狀態(tài)和當(dāng)前位置值,以便在邏輯控制中通過對這些輸入值的處理來進一步控制機械手的動作。通過這些傳感器的信號,并結(jié)合步進電機和氣動伺服的啟停信號,在 PLC 的控制下,就能夠?qū)瑝K氣缸和氣爪對應(yīng)的電磁閥進行控制,進而實現(xiàn)氣缸的動作。在圖 2的控制系統(tǒng)硬件接線中,主要涉及其中 SPC200 的 DIO 數(shù)字量 I/O 模塊的接線 [3]。在調(diào)試時,當(dāng)步進電機接近原點位置時,應(yīng)通過此端對應(yīng)的按鈕接通 24V 電源,從而使步進電機開始以原點返回速度 (爬行速度 )轉(zhuǎn)動,以便在到達設(shè)定的原 點位置時方便于 PG0 端的控制。為了確保步進電機控制的穩(wěn)定性、可靠性以及便于日后維護,我們選擇與 FX2N 系列 PLC配套的脈沖發(fā)生單元 FX2N1PG作為步進電機驅(qū)動器的控制單元 [2]。保持轉(zhuǎn)矩 :。其中,機械手水平手臂氣缸的伺服控制采用氣動比例伺服控制系統(tǒng) 。 液壓驅(qū)動壓力高,可獲得大的輸出力,反應(yīng)靈敏,可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制,維修方便,但是,液壓元件成本高,油路比較復(fù)雜 [3]。臂部的運動越多,機身的結(jié)構(gòu)和受力越復(fù)雜。 機座是機身機器人的基礎(chǔ)部分,起支撐作用。本次設(shè)計實現(xiàn)臂部的上下移動、前后伸縮、以及臂部的回轉(zhuǎn)運動。如果改變手部的姿態(tài)(方位),則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。將夾緊活塞缸的外殼與擺動油缸的動片連接在一起;當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸中不同的油腔中進油時即可實現(xiàn)手腕不同方向的回轉(zhuǎn)。本次設(shè)計的搬運機器人的腕部是實現(xiàn)手部 ?180 的旋轉(zhuǎn)運動。有回轉(zhuǎn)運動、上下擺動、左右擺動。 本次設(shè)計的搬運機器人手部執(zhí)行部件如圖 22。 3. 2 物料搬運機器人 3. 2. 1 執(zhí)行機構(gòu) 23 手部既直接與工件接觸的部分,一般是回轉(zhuǎn)型或平動型(多為回轉(zhuǎn)型,因其結(jié)構(gòu)簡單)。手爪在抓取毛坯件時可以根據(jù)毛坯面改變姿態(tài),達到完全貼合,避免碰撞和摩擦。 軟浮動功能( Soft Float)應(yīng)用于工件抓取和機器人機床上、下料步驟。機器人把該偏差值存入位置寄存器 PR[]中。 原 理:選一個毛坯件作為初始工件,通過 3DL 視覺軟件對該工件在攝像頭中的畫面點位與機器人示教點位的關(guān)系進行標(biāo)定,同時完成初始工件的特征標(biāo)定。 攝像頭安裝位置:固定在 3DL 視覺支架上。此時機器人可以通過把偏差值 PR[]補償?shù)匠跏甲ト∥恢脕?實現(xiàn)工件的抓取。 原理:選一個待加工工件作為初始工件,通過 2DV 視覺軟件對該工件在攝像頭中的畫面點位與機器人示教點位的關(guān)系進行標(biāo)定,同時完成初始工件的特征標(biāo)定。該技術(shù)實現(xiàn)了機器人在無夾具定位工件情況下的自動柔性搬運。使用機器人自動柔性搬運系統(tǒng)就可以解決以上問題,該系統(tǒng)具有很高的效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性,柔性較高且可靠性高,結(jié)構(gòu)簡單更易于維護,可以滿足不同種類產(chǎn)品的生產(chǎn),對用戶來說,可以很快進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和擴大產(chǎn)能,并且可以大大降低產(chǎn)業(yè)工人的勞動強度。在各種機械加工行業(yè)中該系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。安全設(shè)備采用門開關(guān),作為機器人工作區(qū)域的安全防護,完全做到人機隔離,確保系統(tǒng)在自動運行中的人員安全。由于待加工工件為毛坯件,機器人抓取工件后,上料的定位孔位置會 發(fā)生變化,甚至工件上料時的平面度也有變化。 FANUC iR Vision 2DV 視覺系統(tǒng):該視覺系統(tǒng)由一個安裝于手爪上的 2D 攝像頭完成視覺數(shù)據(jù)采集。從而實現(xiàn)了 1 臺機器人服務(wù) 5 臺機床進務(wù)進行上下料作業(yè) 。國內(nèi)的機器人技術(shù)研發(fā)力量已達到國際同類產(chǎn)品的先進水平,而整體價格僅為國外同類產(chǎn)品的三分之二甚至一半,具有很好的性能價格比和市場競爭力。但這些元部件距批量化生產(chǎn)還有一段距離?!捌呶濉逼陂g,國家投入資金,對工業(yè)機器人及其零部件進行攻關(guān),完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā),研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬 運機器人。目前,由于機器人技術(shù)及研發(fā)的落后,工業(yè)機器人還主要應(yīng)用在制造業(yè),非制造業(yè)使用的較少。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,中國市場上工業(yè)機器人總共擁有量盡萬臺,占全球總量的 %,其中完全國產(chǎn)工業(yè)機器人 (行業(yè)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機器人企業(yè) )行業(yè)集中度占 30%左右,其余都是從日本、美國、瑞典、德國、意大利等 20 多個國家引進的。 2. 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國工業(yè)機器人是從 二十 世紀(jì) 八十 年代開始起步,經(jīng)過 二十 多年的努力,已經(jīng)形成了一些具有競爭力的工業(yè)機器人研究機構(gòu)和企業(yè)。日本 KAWASAKI、 YASKAWA、 FANUC 和瑞典 ABB、德國 KUKA、 REIS等公司皆推出了此類產(chǎn)品。 控制系統(tǒng):控制系統(tǒng)的性能進一步提高,已由過去控制標(biāo)準(zhǔn)的 611 軸機器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制 21 軸甚至 27 軸,并且實現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。以德國 KUKA 公司為代表的機器人公司,已將機器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu),拓展了機器人的工作范圍,加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用,大大提高了機器人的性能。我國正在努力發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè),引進國外技術(shù)和設(shè)備,培養(yǎng)人才,打開市場。和有著“機器人王國”之稱的日本相比,我國有著截然不同的基本國10 情,那就是人口多,勞動力過剩。一批國產(chǎn)工業(yè)機器人已服務(wù)于國內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上;一批機器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來。按照一個工業(yè)機器人等價于 10 個勞動力的標(biāo)準(zhǔn),百萬工業(yè)機器人相當(dāng)于千萬勞動力,是目前日本全部勞動人口的 15%。噴漆等;⑶遠(yuǎn)距作業(yè)型。國際電氣電子工程師協(xié)會 IEEE 的科學(xué)家在對未來科技發(fā)展方向進行預(yù)測中提出了4 個重點發(fā)展方向,機器人技術(shù)就是其中之一。 1. 4 研究意義與必要性 在發(fā)達國家中,工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流 機器人發(fā)展前景及未來的發(fā)展方向。在我國近幾年也有較快的發(fā)展,并且取得一定的效果 ,受到機械工業(yè)的重視。無論多臺機器人同步工作,還是單臺機器人獨立工作,但其本質(zhì)是相近的,由于直角坐標(biāo)機器人非常適合各種機床上下料應(yīng)用,它不僅比其它的機器人成本低,而且效率更高,必將被在更多的行業(yè)被更廣泛的應(yīng)用。立式加工中心上下料機器人在被加工零件形狀和重量不同時,所采用的手爪形狀及結(jié)構(gòu)也不同,手爪的類型及尺寸要根據(jù)具體的零件及加工工藝來定。這7 類加工件數(shù)量大,機床幾乎要 24 小時運行。實際上,機器人是利用機械傳動、現(xiàn)代微電子技術(shù)組合而成的一種能模仿人某種技能的機械電子設(shè)備,他是在電子、機械及信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。 機器人 是自動執(zhí)行工作的機器裝置。 1. 2 工業(yè) 機器人概述 技術(shù)先進工業(yè)機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應(yīng)用開發(fā)等先進制造技術(shù)于一體,通過對過程實施檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策,實現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染,是工業(yè)自動化水平的最高體現(xiàn)。目前世界上使用的搬運機器人愈 10 萬臺,被廣泛應(yīng)用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。 搬運機器人是可以進行自動化搬運作業(yè)的 工業(yè)機器人 。與傳統(tǒng)的機器的區(qū)別在于,機器人有計算機控制系統(tǒng),因而有一定的智能,人類可以編制動作程序,使它們完成各種不同的動作。 因此,搬運機器人是人體局部功能的延長和發(fā)展??梢?24 小時甚至更長時間連續(xù)重復(fù)運轉(zhuǎn),還可以承受各種惡劣環(huán)境進行物體搬運作業(yè), 超過限度的必須由搬運機器人來完成 。現(xiàn)代機器人都是由機械發(fā)展而來。機器人成了人類最忠實可靠的朋友,在生產(chǎn)建設(shè)和科研工作中發(fā) 揮著越來越大的作用。搬運機器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運工作,大大減輕了人類繁重的體力勞動。并詳細(xì)在機器人的機構(gòu),檢測,控制方面深入理解 并研究搬運機器人,最后并著眼于現(xiàn)實,展望未來,對未來搬運機器人的發(fā)展趨勢作出探究, 并作理論上的研究推測。 技術(shù)綜合性強工業(yè)機器人與自動化成套技術(shù),集中并融合了多項6 學(xué)
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