工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 項(xiàng)目八工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

8.1工業(yè)機(jī)器人食品生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用8.1工業(yè)機(jī)器人食品生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)理解并掌握包裝工業(yè)機(jī)器人（重點(diǎn)）12

熟知揀選工業(yè)機(jī)器人8.1工業(yè)機(jī)器人食品生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用隨著食品工業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)器智能化應(yīng)用越來越廣，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用就是最好的體現(xiàn)。其中，包裝是目前食品產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最為廣泛的領(lǐng)域。目前，工業(yè)機(jī)器人在食品中的應(yīng)用主要集中于幾種類型：包裝工業(yè)機(jī)器人、揀選工業(yè)機(jī)器人、碼垛工業(yè)機(jī)器人、加工工業(yè)機(jī)器人。在食品行業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人之所以受歡迎，主要是因?yàn)樗鼈兙哂徐`活性。包裝商需要滿足消費(fèi)者各種不同的要求，工業(yè)機(jī)器人比傳統(tǒng)的包裝設(shè)備更能適應(yīng)不同尺寸和形狀的包裝物。食品趨向精致化和多元化方向發(fā)展，單品種大批量的產(chǎn)品越來越少，而多品種小批量的產(chǎn)品日益成為主流。8.1.1包裝工業(yè)機(jī)器人國內(nèi)食品生產(chǎn)的大部分包裝工作，特別是較復(fù)雜的包裝物品的排雷、裝配等工作基本上是人工操作難以保證包裝的統(tǒng)一和穩(wěn)定，還可能造成對包裝產(chǎn)品的污染。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用能夠有效避免這些問題，真正實(shí)現(xiàn)智能化控制。8.1.1包裝工業(yè)機(jī)器人8.1.1包裝工業(yè)機(jī)器人包裝工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時(shí)間等。具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機(jī)交互界面、在線操作提示和使用方便等特點(diǎn)。開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：采用分布式CPU計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，分為機(jī)器人控制器（RC），運(yùn)動控制器（MC），光電隔離I/O控制板、傳感器處理板和編程示教盒等。模塊化層次化的控制器軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)建立在基于開源的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)Linux上，采用分層和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的開放性。機(jī)器人的故障診斷與安全維護(hù)技術(shù)：通過各種信息，對機(jī)器人故障進(jìn)行診斷，并進(jìn)行相應(yīng)維護(hù)，是保證機(jī)器人安全性的關(guān)鍵技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人控制器技術(shù)：當(dāng)前機(jī)器人的應(yīng)用工程由單臺機(jī)器人工作站向機(jī)器人生產(chǎn)線發(fā)展，機(jī)器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來越重要。1.包裝機(jī)器人技術(shù)原理工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)是包裝機(jī)器人的大腦，是決定包裝機(jī)器人功能和性能的主要因素。8.1.1包裝工業(yè)機(jī)器人包裝工業(yè)機(jī)器人技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應(yīng)用開發(fā)等先進(jìn)制造技術(shù)于一體，通過對過程實(shí)施檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，實(shí)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)。技術(shù)升級包裝工業(yè)機(jī)器人與自動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、自動化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的重要手段。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛工業(yè)機(jī)器人與自動化成套裝備是生產(chǎn)過程的關(guān)鍵設(shè)備，可用于包裝，制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車整車及汽車零部件、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。技術(shù)綜合性強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人與自動化成套技術(shù)，集中并融合了多項(xiàng)學(xué)科，涉及多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，包括工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)、機(jī)器人動力學(xué)及仿真、機(jī)器人構(gòu)建有限元分析、激光加工技術(shù)、模塊化程序設(shè)計(jì)、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細(xì)物流等先進(jìn)制造技術(shù)，技術(shù)綜合性強(qiáng)。8.1.2揀選工業(yè)機(jī)器人揀選工業(yè)機(jī)器人是指能根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，按照一定的原則將無規(guī)則堆放和散放在一起的一種或多種物品挑選，揀取、放置的工業(yè)機(jī)器人。原來依靠人工進(jìn)行的揀選及配置到指定位置的作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化之后，有望節(jié)省勞力并減少作業(yè)錯(cuò)誤。由于還可移動比較重的對象物體，因此有助于減輕作業(yè)者的負(fù)擔(dān)。食品產(chǎn)業(yè)的揀選工業(yè)機(jī)器人技術(shù)難點(diǎn)與其他行業(yè)的同類工業(yè)機(jī)器人類似，在于必須利用工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)進(jìn)行對象識別從而實(shí)現(xiàn)智能揀選并進(jìn)行相應(yīng)操作。8.1.2揀選工業(yè)機(jī)器人總結(jié)工業(yè)機(jī)器人在食品中的應(yīng)用主要集中于幾種類型：包裝工業(yè)機(jī)器人、揀選工業(yè)機(jī)器人、碼垛工業(yè)機(jī)器人、加工工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)是包裝機(jī)器人的大腦，是決定包裝機(jī)器人功能和性能的主要因素。包裝工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時(shí)間等。揀選工業(yè)機(jī)器人是指能根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，按照一定的原則將無規(guī)則堆放和散放在一起的一種或多種物品挑選，揀取、放置的工業(yè)機(jī)器人。8.1工業(yè)機(jī)器人食品生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用8.2工業(yè)機(jī)器人物流運(yùn)輸中的應(yīng)用了解碼垛工業(yè)機(jī)器人在物流運(yùn)輸中的應(yīng)用了解搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人在物流運(yùn)輸中的應(yīng)用1學(xué)習(xí)目標(biāo)28.2工業(yè)機(jī)器人物流運(yùn)輸中的應(yīng)用8.2.1碼垛工業(yè)機(jī)器人碼垛工業(yè)機(jī)器人在歐美等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用廣泛，具有速度快、精度高、質(zhì)量好等特點(diǎn)，可以負(fù)荷人類所承受不了的重量。特別是近年來，隨著我國勞動力成本的不斷上升，物流行業(yè)對碼垛工業(yè)機(jī)器人的需求快速提升。碼垛機(jī)器人具有占地面積大、替換體系，費(fèi)電等缺點(diǎn)；要是人工轉(zhuǎn)移的話，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還有即是無法確保碼垛質(zhì)量，影響商品順暢進(jìn)入貨倉，還需要重新整理。從出產(chǎn)功率上說，碼垛機(jī)器人不只能轉(zhuǎn)移較重的商品，并且轉(zhuǎn)移速度和碼垛質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工。8.2.1碼垛工業(yè)機(jī)器人藥品碼垛飲料碼垛化肥碼垛建材碼垛碼垛機(jī)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(yùn)工作，比如用吸盤吸住紙箱進(jìn)行碼垛，大大降低了人類繁重的體力勞動。目前世界上使用的碼垛機(jī)器人約10萬臺，被廣泛用于機(jī)床上下、沖壓機(jī)自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、集裝箱等的自動碼垛。部分發(fā)達(dá)國家已制定出人工碼垛的最大限度，超出部分必須由碼垛機(jī)器人完成。碼垛機(jī)器人可以承擔(dān)藥品、化肥、啤酒、飲料、牛奶、建材等各項(xiàng)碼垛任務(wù)。8.2.1碼垛工業(yè)機(jī)器人8.2.2搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人在物流行業(yè)中起到重要的作用，具有快捷、高效、靈活、安全性好、可控性強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了物流行業(yè)的精細(xì)化、信息化，能夠縮短物流時(shí)間、降低物料損耗。AGV的主要運(yùn)用領(lǐng)域是倉儲業(yè)，目前全世界約有2萬臺各種各樣的AGV，運(yùn)行在2100座大大小小的倉庫中。海爾集團(tuán)于2000年投產(chǎn)運(yùn)行的開發(fā)區(qū)立體倉庫中，9臺AGV組成一個(gè)柔性的庫內(nèi)自動搬運(yùn)系統(tǒng)，成功地完成了每天23400的出入庫貨物和零部件的搬運(yùn)任務(wù)。AGV可以承擔(dān)顯示屏、工件、太陽能電子板、顯像管等各種電子產(chǎn)品的安裝任務(wù)。搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人在物流運(yùn)輸中的優(yōu)勢1.節(jié)約人力資源2.高效率搬運(yùn)節(jié)約成本這一點(diǎn)毋庸置疑。不管是需要人工操作，還是人工搬運(yùn)，都需要大量的人力資源。有的企業(yè)僅僅搬運(yùn)工每年就要花費(fèi)50多萬元，大企業(yè)則更多。有了全自動碼垛機(jī)器人，這項(xiàng)費(fèi)用就全部省掉了。人工搬運(yùn)，每個(gè)人一個(gè)小時(shí)搬運(yùn)的貨物并不多，尤其是在碼垛到高處時(shí)，效率就更低了。一天下來，倉庫里的貨物可能也沒碼垛完畢。全自動搬運(yùn)機(jī)器人在倉庫里碼垛，基本上不會受高度的影響。而且，無論碼垛高低，效率都非常高。8.2.2搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展趨勢機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展控制系統(tǒng)向基于PC的開放型控制器方向發(fā)展多傳感器融合配置技術(shù)數(shù)字伺服驅(qū)動技術(shù)視覺技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)8.2.2搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人總結(jié)碼垛工業(yè)機(jī)器人具有速度快、精度高、質(zhì)量好等特點(diǎn)，可以負(fù)荷人類所承受不了的重量。碼垛機(jī)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(yùn)工作，比如用吸盤吸住紙箱進(jìn)行碼垛，大大降低了人類繁重的體力勞動。搬運(yùn)在物流行業(yè)中起到重要的作用，具有快捷、高效、靈活、安全性好、可控性強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了物流行業(yè)的精細(xì)化、信息化，能夠縮短物流時(shí)間、降低物料損耗。8.2工業(yè)機(jī)器人物流運(yùn)輸中的應(yīng)用8.3工業(yè)機(jī)器人機(jī)械加工行業(yè)的應(yīng)用8.3工業(yè)機(jī)器人機(jī)械加工行業(yè)的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)熟知工業(yè)機(jī)器人噴涂應(yīng)用了解工業(yè)機(jī)器人裝配應(yīng)用1 理解并掌握工業(yè)機(jī)器人焊接應(yīng)用（重點(diǎn)）238.3工業(yè)機(jī)器人機(jī)械加工行業(yè)的應(yīng)用機(jī)械加工工業(yè)機(jī)器人主要從事應(yīng)用的領(lǐng)域包括零件鑄造、激光切割以及水射流切割。在極端的工作環(huán)境下進(jìn)行多班作業(yè)，鑄造等領(lǐng)域的作業(yè)使工人和機(jī)器遭受沉重負(fù)擔(dān)。工業(yè)機(jī)器人以其模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、靈活的控制系統(tǒng)、專用的應(yīng)用軟件能夠滿足鑄造等行業(yè)整個(gè)自動化應(yīng)用領(lǐng)域的最高要求。它不僅防水，而且耐臟、抗熱。甚至可以直接在注塑機(jī)旁、內(nèi)部和上方用于取出工件。此外它還可以可靠地將工藝單元和生產(chǎn)單元連接起來。另外在去毛邊、磨削或鉆孔等精加工作業(yè)以及進(jìn)行質(zhì)量檢測方面，工業(yè)機(jī)器人表現(xiàn)非凡。8.3.1工業(yè)機(jī)器人焊接應(yīng)用焊接機(jī)器人是能將焊接工具按要求送到預(yù)定空間位置，按要求軌跡及速度移動焊接工具的工業(yè)機(jī)器人。由于靈活性需要，大多數(shù)的焊接機(jī)器人都是關(guān)節(jié)機(jī)器人，多數(shù)的焊接機(jī)器人是6軸的通用機(jī)器人加裝焊接設(shè)備構(gòu)成。8.3.1工業(yè)機(jī)器人焊接應(yīng)用變位機(jī)能將被焊接工件旋轉(zhuǎn)（平移）到最佳的焊接位置。在焊接作業(yè)前和焊接過程中，變位機(jī)通過夾具來裝卡和定位被焊工件，對工件的不同要求決定了變位機(jī)的負(fù)載能力及其運(yùn)行方式。為了使機(jī)械手充分發(fā)揮效能，焊接機(jī)器人系統(tǒng)通常采用兩臺變位機(jī)，當(dāng)其中一臺進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，另一臺則完成工件的裝卸，從而提高整個(gè)系統(tǒng)效率。8.3.1工業(yè)機(jī)器人焊接應(yīng)用顯示器示教盒工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟驅(qū)鍵盤硬盤輸入輸出接口伺服驅(qū)動控制接口網(wǎng)絡(luò)控制接口焊接系統(tǒng)周邊設(shè)備機(jī)器人驅(qū)動 變位機(jī)驅(qū)動單元

單元焊接操作器機(jī)器人 變位機(jī)碼盤反饋信號系統(tǒng)總線機(jī)器人控制器是整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些專用電路組成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機(jī)器人專用語言、機(jī)器人運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)軟件、機(jī)器人控制軟件、機(jī)器人自診斷及自保護(hù)軟件等?？刂破髫?fù)責(zé)處理焊接機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動作。8.3.1工業(yè)機(jī)器人焊接應(yīng)用焊接系統(tǒng)是焊接機(jī)器人完成作業(yè)的核心裝備，由焊鉗或焊槍、焊接控制器及水、電、氣等輔助部分組成。其中焊接控制器根據(jù)預(yù)定的焊接監(jiān)控程序完成焊接參數(shù)輸入、焊接程序控制及焊接系統(tǒng)故障自診斷，并實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人控制器的通信聯(lián)系。焊接傳感器實(shí)現(xiàn)工件坡口的定位、跟蹤以及焊縫熔透信息的獲取。8.3.1工業(yè)機(jī)器人焊接應(yīng)用安全設(shè)備是焊接機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障，主要包括驅(qū)動系統(tǒng)過熱自斷電保護(hù)、動作超限位自斷電保護(hù)、超速自斷電保護(hù)、機(jī)器人系統(tǒng)工作空間干涉自斷電保護(hù)及人工急停等。8.3.1工業(yè)機(jī)器人焊接應(yīng)用8.3.2工業(yè)機(jī)器人噴涂應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人噴涂主要是涂裝、點(diǎn)膠、噴漆等工作，噴涂中的主要問題是高度分散的漆霧和揮發(fā)出來的溶劑，既污染環(huán)境，不利于人體健康，又浪費(fèi)涂料，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，噴涂工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。噴涂工業(yè)機(jī)器人是可進(jìn)行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人。噴涂工業(yè)機(jī)器人的大量運(yùn)用極大地解放了在危險(xiǎn)環(huán)境下工作的勞動力，也極大提高了汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，并帶來穩(wěn)定的噴涂質(zhì)量，降低成品返修率，同時(shí)提高了油漆利用率，減少廢油漆、廢溶劑的排放，有助于構(gòu)建環(huán)保的綠色工廠。8.3.2工業(yè)機(jī)器人噴涂應(yīng)用1.噴涂機(jī)器人按照種類分類（1）有氣噴涂機(jī)器人有氣噴涂機(jī)器人也稱低壓有氣噴涂，噴涂機(jī)依靠低壓空氣使油漆在噴出槍口后形成霧化氣流作用于物體表面有氣噴涂相對于手刷而言無刷痕，而且平面相對均勻，單位工作時(shí)間短，可有效地縮短工期。但有氣噴涂有飛濺現(xiàn)象，存在漆料浪費(fèi)，在近距離查看時(shí)，可見極細(xì)微的顆粒狀。一般有氣噴涂采用裝修行業(yè)通用的空氣壓縮機(jī)，相對而言一機(jī)多用、投資成本低，市面上也有抽氣式有氣噴涂機(jī)、自落式有氣噴涂機(jī)等專用機(jī)械。（2）無氣噴涂機(jī)器人無氣噴涂機(jī)器人可用于高黏度油漆的施工，而且邊緣清晰，甚至可用于一些有邊界要求的噴涂項(xiàng)目。視機(jī)械類型，其可分為氣動式無氣噴涂機(jī)電動式無氣噴涂機(jī)、內(nèi)燃式無氣噴涂機(jī)、自動噴涂機(jī)等多種。另外要注意的是，如果對金屬表面進(jìn)行噴涂處理，最好是選用金屬漆（磁漆類）。8.3.2工業(yè)機(jī)器人噴涂應(yīng)用噴涂機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)柔性好活動半徑大柔性好可實(shí)現(xiàn)內(nèi)表面及外表面的噴涂?？蓪?shí)現(xiàn)多種車型的混線生產(chǎn)，如轎車、旅行車、皮卡車等車身混線生產(chǎn)。（2）提高噴涂質(zhì)量和材料使用率仿形噴涂軌跡精確，提高涂膜的均勻性等外觀噴涂質(zhì)量。降低過噴涂量和清洗溶劑的用量，提高材料利用率。（3）易操作和維護(hù)可離線編程，大大縮短現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間。可插件結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)快速安裝和更換元器件，極大的縮短維修時(shí)間。所有部件的維護(hù)可接近性好，便于維護(hù)保養(yǎng)。8.3.2工業(yè)機(jī)器人噴涂應(yīng)用8.3.3工業(yè)機(jī)器人裝配應(yīng)用裝配是產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)工序,在制造業(yè)中占有重要地位,在人力、