【正文】 ............................................. 14 3． 1 自動(dòng)柔性機(jī)床上下料搬運(yùn)機(jī)器人 ...................................................................... 14 3． 1． 1 現(xiàn)場布局 .................................................................................................. 14 3． 1． 2 功能描述 .................................................................................................. 14 3． 1． 3 3DL 視覺支架 ........................................................................................... 16 3． 2 物料搬運(yùn)機(jī)器人 ................................................................................................ 22 3． 2． 1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) .................................................................................................. 22 3． 2． 2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) .................................................................................................. 26 3． 2． 3 控制系統(tǒng) .................................................................................................. 26 第四章 搬運(yùn)機(jī)器人的未來發(fā)展趨勢 ........................................................................... 34 第五章 總結(jié) ................................................................................................................ 36 致謝： ........................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 37 4 第一章 緒論 1． 1 引言 當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)之一就是機(jī)械技術(shù)，電子技術(shù)和信息技術(shù)的結(jié)合，機(jī)器人就是這種結(jié)合的產(chǎn)物之一。 21 世紀(jì)是敏捷制造的時(shí)代，搬運(yùn)機(jī)器人在敏捷制造系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在 1960 年的美國， Versatran 和 Unimate 兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)。 技術(shù)升級工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化成套裝備具備精細(xì)制造、精細(xì)加工以及柔性生產(chǎn)等技術(shù)特點(diǎn)，是繼動(dòng)力機(jī)械、計(jì)算機(jī)之后，出現(xiàn)的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的重要手段。然而，機(jī)器人的樣子不一定必須像人，只要能獨(dú)立完成一些人類的技能或有一定危險(xiǎn)性的工作，就屬于機(jī)器人大家族的成員。 在德國幾乎所有批量加工都采用機(jī)器人自動(dòng)上下料。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)。 1990 年 10 月，國際機(jī)器人工業(yè)人士在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_了9 一次工業(yè)機(jī)器人國際標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)，并在這次大會(huì)上通過了一個(gè)文件，把工業(yè)機(jī)器人分為四類：⑴順序型。我國工業(yè)機(jī)器人起步于 70 年代初，其發(fā)展過程大致可分為三個(gè)階段： 70 年代的萌芽期； 80 年代的開發(fā)期； 90 年代的實(shí)用化期。刺激日本發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的根本動(dòng)力就在于要解決勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的問題。此外采用先進(jìn)的 RV 減速器及交流伺服電機(jī)，使機(jī)器人操作機(jī)幾乎成為免維護(hù)系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本 YASKAWA 和德國 KUKA 公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與 Canbus、 Profibus 總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè) 備發(fā)展。國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人目前主要以國內(nèi)市場應(yīng)用為主，年出口量為 100 臺左右，年出口額為 億元以上。 1986 年國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（ 863計(jì)劃）開始實(shí)施，智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機(jī)器人。 14 第三章 搬運(yùn)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)分析 3． 1 自動(dòng)柔性機(jī)床上下料搬運(yùn)機(jī)器人 3． 1． 1 現(xiàn)場布局 3． 1． 2 功能 描述 該系統(tǒng)使用 1 臺機(jī)器人完成服務(wù) 5 臺機(jī)床進(jìn)行上下料的作業(yè)，系統(tǒng)描述如下 1 臺 FANNUC R2020iiB/165F 機(jī)器人：安裝于行走軸上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的上下料動(dòng)作 1 個(gè) 機(jī)器人手爪：基于機(jī)器人專用手爪單元開發(fā)的手爪，非常適用于工件一致性不好的使用情況，并有較高的定位精度和抓持穩(wěn)定性，定位精度高、耐用性好 維護(hù)簡單的優(yōu)點(diǎn)。該視覺系統(tǒng)作為待加工工件準(zhǔn)確抓取的定位方式， 省去通常為滿足機(jī)器人的準(zhǔn)確抓取而必須采用的機(jī)械預(yù)定位夾具，具有很高的柔性，使得在加工中心上可以非常容易地實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)品混合生產(chǎn)。該套設(shè)備的應(yīng)用極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn) 定性，節(jié)省了大批人工，提高了企業(yè)的自動(dòng)化水平，減少了企業(yè)17 的勞動(dòng)力成本支出，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。在這種趨勢下，對機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)的需求會(huì)大量增加。示教完成的抓取程序?yàn)槌跏脊ぜ跏嘉恢玫淖ト∥恢?，此時(shí)工件抓取偏差值為零。 該技術(shù)解決了定位面有偏差的工件上料位置變化問題。此時(shí)機(jī)器人可以通過把偏差 PR[]補(bǔ)償?shù)匠跏忌狭衔恢脕韺?shí)現(xiàn)工件的上料。 補(bǔ)充：該項(xiàng)目中，工件定位孔與機(jī)床定位銷（錐形）之間的配合精度 達(dá)到 毫米。 圖 22 搬運(yùn)機(jī)器人手部執(zhí)行部件示意圖 Fig 22 handling robot hands actuating parts schemes 如圖 22 的機(jī)構(gòu)簡圖，手部執(zhí)行依靠桿的伸縮運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)其張合運(yùn)動(dòng)，桿的動(dòng)力源來自后續(xù)驅(qū)動(dòng)源的液壓缸，該液壓缸采用的是伸縮式液壓缸，該液壓缸能夠節(jié)省橫向的工作空間。 設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)器人的腕部的運(yùn)動(dòng)為一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)是實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)的角度控制在 ?180~0 范圍內(nèi)，其基本的結(jié)構(gòu)形式如圖 23 所示。因此，一般來說臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。對固定式機(jī)器人，直接聯(lián)接在地面上，對可移動(dòng)式機(jī)器人，則安裝在移動(dòng)結(jié)構(gòu)上。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)壓力低，輸出力較小如需要輸出力大時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸過大，阻尼效果差低速不易控制，但結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本低。額定電流 。 PG0+和 PG0為步進(jìn)電機(jī)到達(dá)原點(diǎn)位置時(shí)的停轉(zhuǎn)控制信號，需外加一個(gè) 5V 電源，正端接 PG0+，負(fù)端通過開關(guān) K 與 PG0相連。 PLC 程序設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)初始化控制程序 ， PLC 與 1PG 間通過 FROM/TO 指令進(jìn)行聯(lián)系。 30 正是基于 PLC 這些特點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿足該套工業(yè)機(jī)械手的要求。當(dāng)氣動(dòng)伺服定位結(jié)束后，氣爪動(dòng)作 ,夾緊工件。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。 致謝： 感謝趙老師在這學(xué)期對我們的幫助和諄諄教誨，讓我們學(xué)到了很多關(guān)于工業(yè)機(jī)器人方面的知識，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文 探 究了國內(nèi)外機(jī) 器人 發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí) 機(jī)器人 的工作原理，熟悉了搬運(yùn) 機(jī)器人 的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。 6．虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。 2．機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。 內(nèi)存容量指的是用戶程序的容量 。按設(shè)計(jì)要求，同類型工件每 4 個(gè)為一組放置，兩種工件各自的堆放順序不能互相干擾。從該圖中可見，一方面 PLC 通過輸出端 Y0Y3 控制 SPC200 的定位指令(RecordSelect 工作方式 )記錄號選取，并通過 Y6 啟動(dòng)伺服定位 。 PLC 通過擴(kuò)展電纜、控制信號以及 FROM/TO指令對 1PG 進(jìn)行控制，向 1PG 發(fā)出定位命令，然后由 1PG 通過向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出指定數(shù)量的脈沖 (最大 100KPPS)來具體執(zhí)行這個(gè)定位命令，從而最終實(shí)現(xiàn) PLC 對步進(jìn)電機(jī)的伺服定位控制，既提高了控制的靈活性和可靠性 ,又便于