工業(yè)機(jī)器人快換裝置的設(shè)計與調(diào)試學(xué)習(xí)資料

1、工業(yè)機(jī)器人快換裝置的設(shè)計與調(diào)試精品資料南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文作者胡曉東 學(xué)號 21414D11系部 機(jī)電學(xué)院專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù)題目工業(yè)機(jī)器人快換裝置的設(shè)計與調(diào)試指導(dǎo)教師»評閱教師業(yè)完成時間：2017 年4 月1日僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝11畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要（題目）：工業(yè)機(jī)器人快換裝置的設(shè)計與調(diào)試摘要：進(jìn)入21世紀(jì)后，工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入到快速發(fā)展時期。工業(yè)機(jī)器人是一種通用 性較強(qiáng)的自動化設(shè)備，末端執(zhí)行器則是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置，大多數(shù)末端執(zhí) 行器的結(jié)構(gòu)和尺寸都是根據(jù)其不同的作業(yè)任務(wù)要求來設(shè)計，從而形成了多種多樣 的結(jié)構(gòu)形式。通過對工業(yè)機(jī)器人運行程序的

2、編輯，快換裝置能快速有效更換末端 執(zhí)行器，提高工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的柔性，為工業(yè)機(jī)器人在不同作業(yè)的應(yīng)用提供了有 利條件。關(guān)鍵詞：快換裝置；機(jī)器人；工業(yè)；畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要Title : Design and debugging of quick change device for industrial robotAbstract: After entering in twenty-first Century, the industrial robot into a period of rapid development.Industrial robot is a kind ofgeneral

3、automation equipment, the end effector is a device for performing the task directly, the structure and size of most end effector are designed according to their different task requirements, thus forming a variety of structural forms.By editing the running program of industrial robot,quick change dev

4、ice can quickly and effectively replace the end effector,improve the flexibility of industrial robots,it provides a favorable condition for the application of industrial robots in different jobs.Keywords: Quick change device; robot; industry;目錄1引言12工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀12.1 我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 12.2 國外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀13工業(yè)機(jī)器

5、人快換裝置的工作原理及其基本組成 24工業(yè)機(jī)器人快換裝置的電路氣路整體結(jié)構(gòu) 35工業(yè)機(jī)器人的運行程序 55.1 運行環(huán)境55.2 動作流程65.3 指令65.4 程序編輯與調(diào)試76快換裝置的應(yīng)用106.1 軸孔裝配機(jī)器人工作站運行程序 106.2 獎牌包裝機(jī)器人工作站運行程序11結(jié)論14致謝14參考文獻(xiàn)141引言自從美國研制出第一臺可以使用的示教型工業(yè)機(jī)器人以來，國際上對工業(yè) 機(jī)器人的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)有50年的歷程。工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動控制功能 的機(jī)器，通過對其運行程序的編輯，工業(yè)機(jī)器人能夠完成各種作業(yè)，末端執(zhí)行 器則是一種直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置。通常末端執(zhí)行器是為特定的用途而專門 設(shè)計的。

6、如今已開發(fā)出噴漆、裝配、焊接、搬運、注塑、碼垛等工業(yè)機(jī)器人。 學(xué)校Estun工業(yè)機(jī)器人學(xué)院中的工業(yè)機(jī)器人需要夾持器安裝末端執(zhí)行器，如果 能夠設(shè)計相關(guān)的快換裝置，則可為工業(yè)機(jī)器人多種作業(yè)提供較好的展示平臺。2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀2.1 我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀我國在“七五”科技攻關(guān)計劃中開始嘗試發(fā)展工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，由于當(dāng)時經(jīng) 濟(jì)實力的制約，發(fā)展緩慢，研究和應(yīng)用水平也比較低。為了實現(xiàn)高技術(shù)發(fā)展與 我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)相連接，863計劃國家對機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展做出了重要戰(zhàn)略調(diào)整， 明確把特種機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人及其應(yīng)用工程并重，通過工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用帶 動關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展。從機(jī)器人的銷售量上來看，國內(nèi)機(jī)器

7、人市場增長非常迅速。我國的智能機(jī) 器人發(fā)展也取得了不少成果：相繼開發(fā)出了點焊機(jī)器人、摘果機(jī)器人、下棋機(jī) 器人、伐根機(jī)器人等機(jī)種；在基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上有了很大的突破。通過科 技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)，但是在多傳感器信 息融合控制技術(shù)、機(jī)器人化機(jī)械等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用方面才剛剛起步， 需要在原有的基礎(chǔ)上攻堅克難，才能形成與系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品。如今工業(yè)機(jī)器人在社會生活的各個方面的應(yīng)用范圍越來越廣，如迎賓業(yè)務(wù) 推廣、前臺問詢機(jī)器人、營業(yè)大廳的機(jī)器人導(dǎo)購宣傳員、畫像機(jī)器人、跳舞機(jī) 器人等，因此對機(jī)器人的需求也越來越大。所以要加快攻克工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵 技術(shù)，對產(chǎn)品

8、進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進(jìn)機(jī) 器人產(chǎn)業(yè)快速化發(fā)展。2.2 國外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備，它囊括了電子、計算機(jī)、機(jī) 械、傳感器、人工智能等先進(jìn)技術(shù)。目前，國際上具有影響力的，著名的工業(yè) 機(jī)器人供應(yīng)商有安川、松下、 American Robot、KUKA CLOOS瑞典AB爵公 司。美國是世界上機(jī)器人強(qiáng)國之一，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。上世紀(jì) 80年代美國 制定和采取了相應(yīng)的政策和措施，一方面鼓勵工業(yè)界發(fā)展和應(yīng)用機(jī)器人，另一 方面制定計劃、提高投資，增加研究經(jīng)費，把機(jī)器人看成美國再次工業(yè)化的特 征，使美國的機(jī)器人迅速發(fā)展。隨著各大廠家應(yīng)用機(jī)器

9、人的技術(shù)成熟，很快占 領(lǐng)了機(jī)器人市場。德國，不得不提它的支柱產(chǎn)業(yè)汽車，德國作為工業(yè)強(qiáng)國，工業(yè)自動化水平 都久負(fù)盛譽，強(qiáng)大的工業(yè)實力為其工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展夯實了基礎(chǔ)。庫卡公司是 德國最為知名的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)商，是全球頂級工業(yè)機(jī)器人制造商之一。其產(chǎn) 品主要應(yīng)用于汽車、物流、食品、醫(yī)藥、鑄造等方面。近幾年德國的工業(yè)機(jī)器 人在人機(jī)交互、機(jī)器視覺、機(jī)器互聯(lián)、服務(wù)機(jī)器人等方面發(fā)展迅速。近些年國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展趨勢：工業(yè)機(jī)器人的性能不斷提高主要表現(xiàn)在 三個方面即高速度、高精度、高可靠性；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；精品資料工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)從單一系統(tǒng)開始向基于 PCM的控制器方向發(fā)展；機(jī)器人語 言研究發(fā)展

10、較快，語言類型多，應(yīng)用廣。3工業(yè)機(jī)器人快換裝置的工作原理及其基本組成工業(yè)機(jī)器人有點焊、弧焊、裝配、噴漆等機(jī)器人，主要用于現(xiàn)代化的工廠 和柔性加工系統(tǒng)中。下面簡單的介紹一下碼垛機(jī)器人是怎么工作的：首先把托 盤從托盤庫中調(diào)出，放到預(yù)先設(shè)置好的位置，只要貨物輸送機(jī)旁的傳感器感應(yīng) 到貨物，碼垛機(jī)器人就會根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的程序把堆放好的貨物抓起，并依次按 照一定的順序排列在托盤上，不斷的重復(fù)上述過程，直到把托盤裝滿，貨物裝 滿后，托盤輸送機(jī)就會把托盤運送到下一個需要工作的地方。工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的可 編程操作機(jī)器，通過快換裝置可以更換不同的末端執(zhí)行器，提高工業(yè)機(jī)器人

11、的 工作效率。如圖2所示為末端執(zhí)行器的自動換接系統(tǒng)，快換裝置通常由主盤和工 具盤組成，主盤安裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上，工具盤與末端操作器連接?？鞊Q裝 置的釋放和夾緊可以由主盤和工具盤通過氣動的形式來實現(xiàn)。當(dāng)操作器處于釋放狀態(tài)時，主盤上的釋放口開始供氣，產(chǎn)生的推力使活塞 桿處于下壓狀態(tài)。鋼球收于內(nèi)側(cè)。當(dāng)操作器需要夾緊時，主盤上的夾緊口開始 供氣，主盤內(nèi)活塞拉力和內(nèi)部彈簧使活塞桿回拉，并由鋼球?qū)⒐ぞ邆?cè)定位夾緊 套按壓在著座面上。排氣口在需要時，可進(jìn)行氣體的排放，保證氣路的暢通。 而檢測口，則與壓力開關(guān)相接，檢測快換裝置的連接情況。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝3精品資料圖1快換裝置的工作

12、狀態(tài)4工業(yè)機(jī)器人快換裝置的電路氣路整體結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人快換裝置由主盤和工具盤組成，主盤安裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上，工具盤與末端執(zhí)行器通過氣動的方式實現(xiàn)連接?？鞊Q裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較 復(fù)雜，通常有彈簧、鋼球，保證其連接的精度，主盤和工具盤也通過氣動的形 式相連接。主盤上有釋放口、夾緊口、排氣口和檢測口以及氣爪氣口，通過給 不同的氣口通氣，可使其發(fā)生相應(yīng)的動作。根據(jù)圖 2安裝相應(yīng)的氣閥，安裝氣路 之前關(guān)閉氣泵，選擇正確尺寸的氣動接口。電磁閥的氣管通過安裝板內(nèi)層氣源 及執(zhí)行器相連，使系統(tǒng)氣管整齊。其氣管不要交叉扭曲，防止管路受阻。不僅要對其工裝進(jìn)行設(shè)計還要對其氣路、電路進(jìn)行設(shè)計和連接。根據(jù)氣路動作的觸發(fā)信號

13、，選用電磁閥，電磁閥的信號來自于工業(yè)機(jī)器人的控制器，將 此類I/O信號寫入示教器中，進(jìn)行后續(xù)程序編輯的變量。其中輸入信號有：壓力 開關(guān)、氣爪上的磁性開關(guān)，輸出信號有：4個電磁閥位置信號，電機(jī)觸發(fā)信號， 如圖3所示。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝11精品資料連接后，氣路和電路運行良好，可進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)器人程序調(diào)試運行壓力升關(guān)吹氣，釋放匕而 I_F主盤氣爪氣口 I夾需工具盤氣爪氣口check loDout(12) rK? b-1 cw ?aDout (14；P rel eass Io3ot)t(15)Qr<1lock IoDoui (13)ja IoDaut(10) lock To

14、Dovt(lS)僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝5圖2快換裝置的氣路電磁閥上的電磁信號來源于機(jī)器人控制器，信號電壓24V。期識I/O模塊24V和0Vs口，注意電磁閥信號的正負(fù)極及在示教器中信號的變量?？趞二？52dVI。加uHlM T Pqut (11) Id Dnurt CL2) to Dourl U3) lo Doui(lD 口 口duMIS) Id DinC6)圖3輸入控制器模塊IO信號注意事項：1) 安全操作，在連接電路或氣路前，保證關(guān)閉電源和氣源。2) 緊固器件時，選用合適的工具，使用力不能過小，也不可過大。3) 安裝系列閥前，理清安裝順序。精品資料5工業(yè)機(jī)器人的運行程序

15、5.1 運行環(huán)境1 .軸孔裝配機(jī)器人工作站這組工業(yè)機(jī)器人由一臺六軸機(jī)器人本體，伺服箱，工作臺和工具架組成。 我們機(jī)器人需要將小型圓柱體放到工具臺上的小型料盤里，然后更換末端執(zhí)行 器，使用帶有電動式的打磨機(jī)打磨小圓柱體。首先，啟動機(jī)器人伺服，將機(jī)器人首先運行到工具架上夾持末端執(zhí)行器的 正上方，并緩緩下降，連接夾持式末端執(zhí)行器，行走到小圓柱體的上方，開始 夾持小圓柱體，接著運行到料盤 Ah方，釋放小圓柱體到料槽里。然后，機(jī)器人 運行到工具架上夾持式末端執(zhí)行器的上方，緩緩下降，并且釋放末端執(zhí)行器。 然后運行到電動式末端執(zhí)行器的上方，連接電動式末端執(zhí)行器，運行到料盤上 方小圓柱體處，開始打磨小圓柱體的

16、上方。打磨結(jié)束后，將機(jī)器人運行到工具 架的電動式末端執(zhí)行器的上方，緩緩下降，釋放電動式末端執(zhí)行器。然后，在 更換夾持式末端執(zhí)行器，將小圓柱體夾持到料盤 B中。在我們這個軸孔裝配的工作站中，我們在進(jìn)行對物料小圓柱體的搬運和加 工這一步驟中變化使用了末端執(zhí)行器，首先使用夾持式末端執(zhí)行器，夾持式末 端執(zhí)行器對圓柱體，方形塊等等能夠很好的進(jìn)行移動，然后，我們在其運行的 過程當(dāng)中，變換末端執(zhí)行器，使用了帶電動式的小磨頭，從而對小圓柱體進(jìn)行 打磨的作業(yè)，這其中，就用到了我們的快換裝置，從而可以是機(jī)器人在很短的 時間內(nèi)完成多功能作業(yè)。2 .獎盤包裝機(jī)器人工作站這組是一整套工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線，由四組六軸工業(yè)機(jī)器

17、人，一組四軸機(jī)器人，三個工具架，兩個工作臺，AGM、車組成。首先由機(jī)器人A將金牌吸附運行 到工作臺1上進(jìn)行掃碼，然后再將金牌吸附到流水線上，啟用升降臺將金牌移到 左側(cè)拍照，然后再由機(jī)器人E#用單吸附式末端執(zhí)行器將獎盤吸附到攝像頭處， 再運行到工作臺2上，此時啟用四軸機(jī)器人進(jìn)行涂膠，接著更換末端執(zhí)行器，在 這里，尤其注意兩個末端執(zhí)行器的更換口。六軸機(jī)器人 限用四吸附式末端執(zhí)行 器將金牌吸附到工作臺B上，然后六軸機(jī)器人B等獎盤吸附到工具架a上，六軸機(jī) 器人C等獎盤吸附到料盤b上，并由六軸機(jī)器人C等獎盤吸附到料盤b上，此時六 軸機(jī)器人D0料盤e取出上頂蓋，機(jī)器人D®住頂蓋到攝像機(jī)拍照定位，

18、取完照片 后再由機(jī)器人C®附到工具架b上，然后經(jīng)由AGM、車吸上獎盤送到展架上。在我們這個獎盤包裝的工作站中，我們在其中需要將金牌放到獎盤里，需 要使用到不同的末端執(zhí)行器，這樣，我們設(shè)計的快換裝置就在其中起到至關(guān)重 要的作用，在工作過程當(dāng)中，首先我們需要四吸式吸盤將獎盤移到工作臺上， 然后使用單吸式吸盤將獎牌移動到獎盤里，這套動作里用到了兩個不同結(jié)構(gòu)特 征的物料，所以，我們使用兩個不同的末端執(zhí)行器進(jìn)行操作。5.2 動作運行流程機(jī)器人快換器的動作，可分解成為“移到工具架”、“卸下末端執(zhí)行器”、“移 動到另一個末端執(zhí)行器的上方”、“連接末端執(zhí)行器”、“抓取工件”等一系列任 務(wù)。5.3 指

19、令5.3.1 運動指令僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝11精品資料運動指令用來實現(xiàn)以指定速度、特定路線模式等將工具從一個位置移動到另一個指定位置。以下列舉了一些常用的指令：如可以使末端執(zhí)行器實現(xiàn)點到點運動的 PTP旨令，使末端執(zhí)行器實現(xiàn)線性運 動的Lin指令，使機(jī)器人末端做圓弧運動的Circ指令，還有可以實現(xiàn)位移運動的 Movj指令。起給點OCIRC圖4 TC端圓弧運動簡圖5.3.2 系統(tǒng)功能指令系統(tǒng)功能指令通常有賦值指令（=）、注解指令（）、設(shè)置機(jī)器人等待時 間的waittime指令，還有用于停止所有程序執(zhí)行的stop指令。賦值指令主要是為了在程序運行中為各種變量進(jìn)行賦值操作,就是

20、將某一 數(shù)值賦給某個變量，其左側(cè)為變量，右側(cè)為表達(dá)式。注解指令主要是為了說明這個程序是執(zhí)行什么樣的操作，便于理解。WaitTime指令主要用于設(shè)置機(jī)器人的等待時間,單位為 ms5.3.3 流程控制指令在本文軸孔裝配機(jī)器人工作站和獎牌包裝機(jī)器人工作站調(diào)試中用到了調(diào)用指令（CALI）和等待指令（WAIT ，他們都屬于流程控制指令。調(diào)用指令能夠調(diào)用項目中已經(jīng)編輯好的程序，還能夠?qū)⑵渌绦蜃鳛樽映?序在需要的時候調(diào)出來使用。等待指令，只有當(dāng)其表達(dá)式的值為TRU的，機(jī)器人下一步工作指令才會執(zhí) 行。5.4 程序編輯與調(diào)試5.4.1 新建、編輯和加載程序在示教界面中點擊“程序新建”按鈕，在彈出的對話框中輸入

21、程序名，可新 建一個空的程序。打開程序?qū)υ捒蚩刹榭聪到y(tǒng)中所有的程序文件及其屬性，點擊“示教界面” 中的“打開程序”，可顯示程序文件列表，選擇一個現(xiàn)有的程序文件并點擊“確認(rèn)” 后可加載選中的該程序文件。如圖5所示程序只有在加載的情況下，編輯界面背 景為白色，但是在打開的情況下，背景就會變?yōu)榛疑?。圖5程序界面5.4.2 工業(yè)機(jī)器人快換器運行程序1 .工業(yè)機(jī)器人快換裝置的工作流程使用工業(yè)機(jī)器人完成工作，主要經(jīng)過以下幾個工作環(huán)節(jié)，包括運動分析、 運動規(guī)劃、示教前的準(zhǔn)備、示教編程。2 .工業(yè)機(jī)器人快換裝置的運動分析工業(yè)機(jī)器人快換器的運動可以分解為“移到工具架”、“卸下末端執(zhí)行器”、“移 動到另一個末端執(zhí)

22、行器的上方”、“連接末端執(zhí)行器”、“抓取工件”等一系列任 務(wù)。3 .工業(yè)機(jī)器人快換器運動規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備1) I/O配置使用氣動吸盤來抓取工件，氣動吸盤的打開與關(guān)閉需通過I/O信號控制。Estun機(jī)器人控制系統(tǒng)提供了完備的I/O通信接口，可以方便地與周邊設(shè)備進(jìn)行 通信。本系統(tǒng)的I/O板提供的常用信號處理有輸入信號 x和輸出信號y。輸入/輸 出主要是對這些輸入/輸出狀態(tài)進(jìn)行管理和設(shè)置。2)工具坐標(biāo)系設(shè)定如圖所示僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝10精品資料圖6位置界面4.工業(yè)機(jī)器人快換器的運行程序為了使機(jī)器人能夠運動完成各種任務(wù)，就必須把機(jī)器人運動命令編成程序。利用工業(yè)機(jī)器人快換裝置

23、可以更換不同的末端執(zhí)行器實現(xiàn)不同的操作功能，快換裝置運行程序如下所示：Movj cp0/ 移動到cp0點Set. Suck stop. /suck stop變量設(shè)置電磁閥一控制快換裝置release 口的打開Wait time (500) 等待 500msMovj cp1 / 移動到cp1點Movj cp2 / 移動到cp2點Set suck start. /suck start變量設(shè)置電磁閥一控制快換裝置LOCK:打開僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝11精品資料6快換裝置的應(yīng)用6.1軸孔裝配機(jī)器人工作站運行程序1.示意圖CP2CP5CP1CP4圖7軸孔裝配機(jī)器人工作站示意圖表1 I

24、/O變量名對應(yīng)表變量I/O備注lockDout (13)吸附工具盤jawDout (10)夾取工件releaseDout (15)釋放工具盤本程序由主程序和子程序（快換器運行程序）組成，以工業(yè)機(jī)器人運動的起始點為cp0點，MainLin cp1Set lockLin cp2Set jaw trueLin cp3Set jaw falseLin cp1Set releaseCall()Lin cp4Set lockLin cp3Set motorCirc cp4Set releaseCall()Lin cp1Set lockLin cp3Set jaw trueLin cp5Set jaw false6.2獎牌包裝機(jī)器人工作站運行程序1 .示意圖圖8獎牌包裝機(jī)器人工作站示意圖表2 I/O變量名對應(yīng)表變量I/O備注lockDout (13)吸附工具盤releaseDout (15)釋放工具盤本程序由主程序和子程序（快換器運行程序）組成，以工業(yè)機(jī)器人運動的起始點為cp0點MainMo