基于RobotStudio的機(jī)器人寫字流水線設(shè)計(jì)

第頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)設(shè)計(jì)(論文)題目:基于RobotStudio的機(jī)器人寫字流水線設(shè)計(jì)專業(yè):班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)教師:2021年7月18日

摘要機(jī)器人技術(shù)是綜合了許多學(xué)科的知識(shí)，例如計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)今研究領(lǐng)域十分重視的課題，機(jī)器人在很多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。文章闡述了基于RobotStudio軟件運(yùn)用Smart組件實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人寫字流水線仿真研究，主要用Smart組件創(chuàng)建動(dòng)態(tài)輸送鏈、動(dòng)態(tài)夾具，設(shè)定工作站邏輯等項(xiàng)目。關(guān)鍵技術(shù)是Smart組件的應(yīng)用。在RobotStudio中創(chuàng)建碼垛工作站進(jìn)行仿真，利用Smart組件實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。案例應(yīng)用調(diào)試結(jié)果說(shuō)明，基于RobotStudio仿真工業(yè)機(jī)器人寫字流水線可以獲取高效、直觀的結(jié)果。關(guān)鍵字：工業(yè)機(jī)器人;RobotStudio；自動(dòng)化生產(chǎn)線；仿真

目錄摘要 2目錄 3第一章緒論 51.1工業(yè)機(jī)器人概述 51.2工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式 51.3工業(yè)機(jī)器人的分類 61.4緒論概括 7第二章設(shè)計(jì)思路及方案的選擇 82.1設(shè)計(jì)思路 82.2基本要求 82.3Robotstudio的簡(jiǎn)介 82.3.1Robotsudio仿真軟件的安裝 9第三章硬件的設(shè)計(jì) 113.1機(jī)器人的創(chuàng)建 113.2寫字筆和吸盤的創(chuàng)建 123.3倉(cāng)儲(chǔ)及物料的建立 153.4傳送帶傳動(dòng)及調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 163.4.1傳送帶的介紹 163.4.2傳送帶的特點(diǎn) 163.4.3傳送帶的工作原理 173.4.4傳送帶的選取 173.5傳感器的介紹 19第四章軟件的設(shè)計(jì) 224.1仿真的流程 224.2仿真運(yùn)行I/O信號(hào) 224.3動(dòng)態(tài)組件設(shè)計(jì) 234.4仿真軟件的認(rèn)識(shí)和建立空工作站 244.5示教器的編程 25第五章仿真的演示 296.1總仿真 29第六章結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32

第一章緒論1.1工業(yè)機(jī)器人概述機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動(dòng)化裝置。機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢(shì)，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前我國(guó)常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)器人稱為專用機(jī)器人，而把工業(yè)機(jī)械人稱為通用機(jī)器人。簡(jiǎn)而言之，機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個(gè)地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工。工業(yè)機(jī)器人，一般指的是在工廠車間環(huán)境中，配合自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，代替人來(lái)完成材料或零件的搬運(yùn)、加工、裝配等操作的一種機(jī)器人。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在對(duì)工業(yè)機(jī)器人所下的定義是“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能借助于可編程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專用設(shè)備，以執(zhí)行種種任務(wù)”。1.2工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式（1）氣動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人這類工業(yè)機(jī)器人以壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是空氣來(lái)源方便，動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低，無(wú)污染，缺點(diǎn)是空氣具有可壓縮性，導(dǎo)致工作速度的穩(wěn)定性較差，又因氣源壓力一般只有6kPa左右，所以這類工業(yè)機(jī)器人抓舉力較小，一般只有幾十牛頓，最大百余牛頓。（2）液壓式工業(yè)機(jī)器人液壓壓力比氣壓壓力高得多，一般為70kPa左右，故液壓傳動(dòng)工業(yè)機(jī)器人具有較大的抓舉能力，可達(dá)上千牛頓。這類工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏，但對(duì)密封要求較高，且不宜在高溫或低溫環(huán)境下工作。（3）電動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人這是目前用得最多的一類工業(yè)機(jī)器人，不僅因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)品種眾多，為工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)提供了多種選擇，也因?yàn)樗鼈兛梢赃\(yùn)用多種靈活控制的方法。早期多采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，后來(lái)發(fā)展了直流伺服驅(qū)動(dòng)單元，目前交流伺服驅(qū)動(dòng)單元也在迅速發(fā)展。這些驅(qū)動(dòng)單元或是直接驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，或是通過(guò)諸如諧波減速器的裝置來(lái)減速后驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)十分緊湊、簡(jiǎn)單。1.3工業(yè)機(jī)器人的分類工業(yè)機(jī)器人按操作機(jī)坐標(biāo)形式分以下幾類（坐標(biāo)形式是指操作機(jī)的手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所取的參考坐標(biāo)系的形式）：（1）直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人其運(yùn)動(dòng)部分由三個(gè)相互垂直的直線移動(dòng)（即PPP）組成，其工作空間圖形為長(zhǎng)方形。它在各個(gè)軸向的移動(dòng)距離，可在各個(gè)坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)，易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)算，定位精度高，控制無(wú)耦合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)體所占空間體積大，動(dòng)作范圍小，靈活性差，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。（2）圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人其運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)移動(dòng)組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其工作空間圖形為圓柱，與直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人相比，在相同的工作空間條件下，機(jī)體所占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大，其位置精度僅次于直角坐標(biāo)型機(jī)器人，難與其它工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。（3）球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人又稱極坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，其手臂的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)直線移動(dòng)（即RRP,一個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)俯仰和一個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)）所組成，其工作空間為一球體，它可以作上下俯仰動(dòng)作并能抓取地面上或較低位置的協(xié)調(diào)工件，其位置精度高，位置誤差與臂長(zhǎng)成正比。（4）多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，這種工業(yè)機(jī)器人的手臂與人體上肢類似，其前三個(gè)關(guān)節(jié)是回轉(zhuǎn)副（即RRR），該工業(yè)機(jī)器人一般由立柱和大小臂組成，立柱與大臂形成肩關(guān)節(jié)，大臂和小臂間形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和俯仰擺動(dòng)，小臂做仰俯擺動(dòng)。其結(jié)構(gòu)最緊湊，靈活性大，占地面積最小，能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作，但位置精度較低，有平衡問(wèn)題，控制耦合，這種工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用越來(lái)越廣泛。（5）平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人它采用一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（即PRR），移動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，而兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)則控制前后、左右運(yùn)動(dòng)。這種形式的工業(yè)機(jī)器人又稱SCARA(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm)裝配機(jī)器人。在水平方向則具有柔順性，而在垂直方向則有較大的剛性。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)的插接、裝配中應(yīng)用廣泛。1.4緒論概括工業(yè)機(jī)器人作為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一，廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥包裝等行業(yè)。碼垛機(jī)器人作為包裝線的后續(xù)設(shè)備，將包裝袋按照預(yù)定的編組方式、逐個(gè)逐層碼放在托盤或箱體內(nèi)，能極大地提高生產(chǎn)能力和轉(zhuǎn)運(yùn)能力。隨著物流自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的擴(kuò)大，碼垛機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合也逐漸在擴(kuò)大[刂。當(dāng)前，應(yīng)用于生產(chǎn)的機(jī)器人系統(tǒng)大多采用示教再現(xiàn)編程方式，而示教再現(xiàn)編程在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中存在精度靠目測(cè)、效率低等問(wèn)題[2刪。為提高編程效率，使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的工作環(huán)境，改善編程環(huán)境，可采用機(jī)器人虛擬離線編程[5]。其基本思想是利用離線仿真技術(shù)，構(gòu)造虛擬機(jī)器人及其工作環(huán)境；在虛擬模型中引入機(jī)器人和場(chǎng)景，同時(shí)操作者能夠操縱機(jī)器人在場(chǎng)景中移動(dòng)，可以選擇不同的觀察角度，從不同的側(cè)面觀察機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)情況：可以在計(jì)算機(jī)屏幕上引導(dǎo)虛擬機(jī)器人末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行虛擬在線示教，產(chǎn)生機(jī)器人作業(yè)軌跡，由此生成機(jī)器人語(yǔ)言程序，將編輯好的程序保存在pc機(jī)上，并傳送給機(jī)器人控制器。本文以六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人為研宄對(duì)象，運(yùn)用SolidWorks軟件建立碼垛工作站的三維實(shí)體模型，導(dǎo)入Ro加山0中，并進(jìn)行仿真，為機(jī)器人編程和調(diào)試提供安全靈活的環(huán)境，提高編程效率，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，在一定程度上提高了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的安全性，減輕了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量。

第二章設(shè)計(jì)思路及方案的選擇2.1設(shè)計(jì)思路（1）三維模型的導(dǎo)入（2）仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）系統(tǒng)工作流程布置2）I/O配置3）Smart組件設(shè)計(jì)（3）編程與仿真1）機(jī)器人編程2）系統(tǒng)仿真分析（4）完成寫字流水線說(shuō)明書的撰寫，主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)背景、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方案說(shuō)明、信號(hào)配置說(shuō)明，程序說(shuō)明等。2.2基本要求設(shè)計(jì)的步驟：1、完成ABB機(jī)器人Robotstudio的設(shè)定，完整程序一份；2、完成寫字流水線工作流程仿真，答辯時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示；3、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（即畢業(yè)論文），按畢業(yè)論文格式要求，主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)背景、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方案說(shuō)明等。本次設(shè)計(jì)是基于傳送帶寫字流水線設(shè)備控制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中取件機(jī)器人把物件取起，傳送帶運(yùn)行，當(dāng)物件放置在傳送帶上，傳送到快要接近寫字機(jī)器人的時(shí)候時(shí)，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速并前停止在寫字機(jī)器人的正下方，寫字機(jī)器人在物件上寫一個(gè)川字，然后傳送帶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。2.3Robotstudio的簡(jiǎn)介Robotstudio軟件具有CAD模型導(dǎo)入、路徑自動(dòng)規(guī)劃、離線編程、仿真調(diào)試、到達(dá)性檢測(cè)、碰撞檢測(cè)、程序的直接下載和載入、二次開(kāi)發(fā)等功能刀。其仿真示教器、控制器、機(jī)器人本體與實(shí)際機(jī)器人一樣，仿真信號(hào)、程序等與實(shí)際機(jī)器人生產(chǎn)線運(yùn)行過(guò)程中的信號(hào)及程序也是一致的，還可以進(jìn)行干涉檢查以及運(yùn)行情況的報(bào)警。但是該軟件的造型功能有限，多數(shù)情況下需要其他三維CAD軟件進(jìn)行建模等操作后再由接口導(dǎo)入。RobotStudio是為ABB工業(yè)機(jī)器人配套開(kāi)發(fā)的軟件，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)機(jī)器人軟件調(diào)試編程，所以，基于RobotStudio軟件能夠十分形象的模擬工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)工作過(guò)程，設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人程序代碼和運(yùn)行文件，都可以移植到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)可查詢到的文獻(xiàn)資料，都有RobotStudio軟件設(shè)計(jì)虛擬工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線的方案，而基于RobotStudio軟件具體進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)線仿真的技術(shù)要求不是很清晰。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線中，工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)作業(yè)周期和任務(wù)要求等指標(biāo)，是設(shè)計(jì)自動(dòng)化生產(chǎn)線仿真環(huán)節(jié)必須考慮到的。

本文以ABB工業(yè)機(jī)器人的IRB460_110_240_01型號(hào)為例，介紹利用RobotStudio軟件的Smart組件操作和指令進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線仿真2.3.1Robotsudio仿真軟件的安裝雙擊打開(kāi)Lunch.exe出現(xiàn)圖2-1所示語(yǔ)言選擇窗口，選擇中文（簡(jiǎn)體，中國(guó)）點(diǎn)擊確定，在跳出的新窗口中（圖2-2）選擇“安裝產(chǎn)品”，出現(xiàn)如圖2-3所示窗口，點(diǎn)擊“Robotsudio”進(jìn)入圖2-4所示的安裝窗口，一直點(diǎn)“下一步”，等待十幾分鐘最后點(diǎn)擊出現(xiàn)“完成”（圖2-1e）即可。然后回到圖2-1c窗口點(diǎn)擊“RobotWare”，進(jìn)入圖2-1f所示窗口，點(diǎn)擊“下一步”，最后在出現(xiàn)的圖2-1d窗口中點(diǎn)擊“完成”。如此Robotsudio仿真軟件就安裝完成了。在電腦桌面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)軟件圖標(biāo)，雙擊即可打開(kāi)Robotsudio仿真軟件。注意：Robotsudio仿真軟件需在連接網(wǎng)絡(luò)的情況下才能正常安裝。圖2-1語(yǔ)言的選擇圖2-2安裝步驟1圖2-3安裝步驟2圖2-4安裝步驟3圖2-5安裝步驟4圖2-6安裝步驟5圖2-7安裝步驟6

第三章硬件的設(shè)計(jì)3.1機(jī)器人的創(chuàng)建（1）在建模中建立如圖3-1示的兩個(gè)機(jī)器人部件圖3-1機(jī)器人部件的創(chuàng)建建完后如圖3-2示圖3-2寫字機(jī)器人圖3-3搬運(yùn)物料機(jī)器人3.2寫字筆和吸盤的創(chuàng)建（1）在導(dǎo)入模型庫(kù)里導(dǎo)入和建立寫字筆和吸盤，如圖3-4示圖3-4寫字筆寫字的步驟：第一步：再SW/ug里面做好字體模型第二步：導(dǎo)入模型到robotstudio，沿字體模型自動(dòng)生成路徑第三步：調(diào)整路徑和工具姿態(tài)，寫好仿真程序第四步：用smart組件啟用關(guān)閉tcp跟蹤（編輯好信號(hào)，在字體路徑開(kāi)始前啟動(dòng)tcp跟蹤，再路徑結(jié)束處關(guān)閉tcp跟蹤）第五步：仿真寫字的編程操作：（1）選定一個(gè)末端執(zhí)行器，并采用5點(diǎn)法或者6點(diǎn)法校準(zhǔn)末端執(zhí)行器的TCP參數(shù)；（2）選定一個(gè)坐標(biāo)系或者創(chuàng)建一個(gè)用戶坐標(biāo)系；（3）同樣需要計(jì)算好漢字的每一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。只不過(guò)這個(gè)“計(jì)算”是示教了，一點(diǎn)一點(diǎn)操作示教器，引導(dǎo)ABB機(jī)器人到達(dá)每一個(gè)筆劃的關(guān)鍵點(diǎn)（起點(diǎn)、書寫字過(guò)程中關(guān)鍵的點(diǎn)和終點(diǎn)），并記錄每一個(gè)點(diǎn)保存至示教文件中。最后運(yùn)行整個(gè)程序文件，就可以書寫設(shè)定的漢字了。圖3-5吸盤機(jī)器人吸盤的建立：1.先導(dǎo)入吸盤工具數(shù)模，然后把工具數(shù)模的安裝法蘭修改為本地原點(diǎn)位置，便于工具安裝到機(jī)器人時(shí)與機(jī)器人六軸法蘭安裝對(duì)接。再在吸盤上創(chuàng)建一個(gè)坐標(biāo)軸框架，作為工具TCP參考。2.建模菜單中有定義工具按鈕，按照定義向?qū)б徊揭徊蕉x工具。3.工具安裝到機(jī)器人上，可以使用時(shí)間管理器里的“附加”、“拆除”功能分別定義吸取工件與放下工件。也可以使用Smart組件中的“安裝”、“拆除”子對(duì)象組件定義工件安裝與拆除。當(dāng)然，如果要實(shí)現(xiàn)吸取不同的工件，還要定義傳感器、邏輯信號(hào)等組件。4.最后，工作站邏輯設(shè)定，把機(jī)器人信號(hào)與Smart組件信號(hào)連接起來(lái)，就可以仿真運(yùn)行了（事件管理器可以不設(shè)定工作站邏輯）。

ABB機(jī)器人吸盤工作原理：

吸盤是利用氣動(dòng)閥門控制排空吸盤內(nèi)氣體來(lái)吸附物體，然后通過(guò)變向排氣來(lái)使得吸盤松開(kāi)吸附。

每個(gè)吸盤的皺褶在吸緊之前都有一段行程，

要確認(rèn)行程走到盡頭才能保證吸盤吸緊玻璃，在操作過(guò)程中要注意觀察。圖3-6機(jī)器人吸盤的建立3.3倉(cāng)儲(chǔ)及物料的建立（1）打開(kāi)建模，建立一個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)平臺(tái)，如圖3-8所示圖3-7倉(cāng)儲(chǔ)（2）打開(kāi)建模，從SW中導(dǎo)入一個(gè)寫了川字的矩形體。圖3-8物料3.4傳送帶傳動(dòng)及調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.4.1傳送帶的介紹1、具有牽引件的傳送帶傳送帶設(shè)備種類繁多，主要有：帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。2、沒(méi)有牽引件的傳送帶設(shè)備常見(jiàn)的有輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、螺旋輸送機(jī)。傳送帶指裝配在傳送機(jī)上用作傳送物件的帶織物。通常分為棉傳送帶、橡膠傳送帶、塑料傳送帶。棉傳送帶一般為4層平紋織物。后來(lái)傳送帶輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的傳送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。3.4.2傳送帶的特點(diǎn)1、具有牽引件的傳送帶設(shè)備構(gòu)成和特點(diǎn)具有牽引件的傳送帶傳送帶一般包括：牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動(dòng)裝置給輸送機(jī)以動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟?，以保證傳送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過(guò)各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無(wú)載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送物料。2、沒(méi)有牽引件的傳送帶設(shè)備構(gòu)成和特點(diǎn)沒(méi)有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來(lái)輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)?，輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以沿料槽推送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置于其中的物料等。3.4.3傳送帶的工作原理傳送帶傳動(dòng)及調(diào)速系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)將物件傳送至相應(yīng)位置并在需要的時(shí)候能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速、停止功能的系統(tǒng)。由電動(dòng)機(jī)，信號(hào)采集器，調(diào)速控制器、傳送帶4個(gè)部件構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)提供傳送帶傳送的源動(dòng)力，信號(hào)采集器采用光傳感器進(jìn)行信號(hào)采集，調(diào)速控制器采用變頻器調(diào)速方式。在指定的位置安裝光傳感器后，物件傳送到相應(yīng)位置被傳感器檢測(cè)到后，由傳感器將此信息傳送給中央處理器件：PLC，再由PLC發(fā)出指令給變頻器，由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到實(shí)現(xiàn)傳送帶減速、停止的功能。3.4.4傳送帶的選?。?）在設(shè)備庫(kù)里找到輸送鏈，再導(dǎo)入圖3-9傳送帶圖3-10傳送帶模型圖3-11傳送帶工作時(shí)傳送帶的優(yōu)點(diǎn)和作用：傳送帶這款產(chǎn)品種類有很多，包括大傾角輸送帶以及環(huán)形輸送帶、尼龍輸送帶等產(chǎn)品，種類多樣，一般起到運(yùn)輸貨物的作用，可在狹窄的場(chǎng)所進(jìn)行作業(yè)，操作簡(jiǎn)單，可搬運(yùn)各種距離的物料，便于控制貨物，也可采取其他的產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)輸，種類多，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用維護(hù)方便、有良好的撓性和彈性、過(guò)載打滑。等產(chǎn)品也是不錯(cuò)的產(chǎn)品。

主要是起到承托物料并運(yùn)輸?shù)墓δ?，可以連續(xù)的進(jìn)行物料的運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效，它既可以輸送散裝物料，又可以輸送包裝物料。

傳送帶具有噪音低，摩擦力小等優(yōu)勢(shì)，傳送帶具有一定的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)運(yùn)輸?shù)那闆r來(lái)選擇傳送帶。

3.5傳感器的介紹傳感器是現(xiàn)在及將來(lái)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中最為重要的一個(gè)單元，其可以將外界模擬量的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的輸出，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)工作系統(tǒng)針對(duì)外界的變化而做出相應(yīng)控制動(dòng)作的功能。

在本次設(shè)計(jì)中，由于需要采集的信息是物體的移動(dòng)，所以采用的是光電傳感器，光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化。在傳送帶自動(dòng)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的信息采集作用。

2.2.1光電傳感器的分類

（1）漫反射型

影響檢測(cè)的因素：安裝角度；測(cè)量物體的顏色；

振動(dòng)

優(yōu)點(diǎn)：

安裝最簡(jiǎn)單，方便

缺點(diǎn)：

漫反射光電傳感器是檢測(cè)最不穩(wěn)定的。

（2）回歸反射型

影響檢測(cè)的因素：被測(cè)物的光主亮度；反光鏡的安裝角度

97年前，以上兩方面確實(shí)是回歸型傳感器存在的影響因素。

但后來(lái)該類型傳感器增加了P.R.O功能：即

該功能的一個(gè)重要特點(diǎn)就是：反光鏡可以把縱波轉(zhuǎn)換為橫波。發(fā)射器發(fā)射的是縱波，而接收器只能接收橫波。發(fā)射器發(fā)射的縱波經(jīng)過(guò)反光鏡把縱波轉(zhuǎn)變成橫波，由接收器接收。由于物體沒(méi)有把縱波轉(zhuǎn)變?yōu)闄M波的功能，因此，無(wú)論物體光亮度如何，只能把發(fā)射器發(fā)射的縱波返回，接收器不能接收到橫波信號(hào)，這樣，就可以準(zhǔn)確地檢測(cè)物體的有無(wú)。

優(yōu)點(diǎn)：可檢測(cè)透明物體和光亮度高的物體；檢測(cè)穩(wěn)定，安裝方便

缺點(diǎn)：

當(dāng)反光鏡或傳感器表面有灰塵時(shí)，檢測(cè)精度降低?？梢愿淖儼惭b方式，經(jīng)常擦拭灰塵來(lái)消除此影響。反光鏡角度影響檢測(cè)精度

(3)對(duì)射型

影響檢測(cè)的因素：

被測(cè)物的透光性；被測(cè)物的大小

優(yōu)點(diǎn)：

檢測(cè)精度最高

缺點(diǎn)：

安裝不方便，占用較大安裝空間；能檢測(cè)透明和體積小的物體

(4)距離型傳感器

原理：

該傳感器的檢測(cè)距離是一定的，因此，檢測(cè)的發(fā)射光和反射光間的角度也是一定值。當(dāng)傳感器檢測(cè)被測(cè)物時(shí)，檢測(cè)到發(fā)射光和由被檢測(cè)物返回的反射光之間的角度和設(shè)定的角度不同，此時(shí)，傳感器就認(rèn)為檢測(cè)到物體。

另外，該傳感器發(fā)射器是點(diǎn)發(fā)射，而接收器是面接收。這樣，就允許被測(cè)物有一個(gè)更大的偏轉(zhuǎn)角度。

優(yōu)點(diǎn)：

和物體的顏色無(wú)關(guān)；被測(cè)物可以偏轉(zhuǎn)更大的角度；有灰塵擋住時(shí)，自動(dòng)增強(qiáng)入射光和反射光的強(qiáng)度，保證檢測(cè)精度不受灰塵的影響；安裝方便

2.2.3常用參數(shù)

1、應(yīng)差距離

當(dāng)物體移到傳感器臨界檢測(cè)距離時(shí)，傳感器有輸出；而當(dāng)物體向右移動(dòng)時(shí)，傳感器并不隨之就沒(méi)有輸出了，而是移動(dòng)一段距離后，傳感器才沒(méi)有輸出。這段距離就是應(yīng)差距離。應(yīng)差距離越小越好，現(xiàn)在應(yīng)差距離一般在1mm～6mm間。

2、檢測(cè)距離

指?jìng)鞲衅髯畲髾z測(cè)的距離。對(duì)于漫反射型傳感器來(lái)說(shuō)，是可以檢測(cè)到物體的最大距離；回歸反射型傳感器是傳感器和反光鏡間的距離；對(duì)射型傳感器是發(fā)射器和接收器間距離。

3、IP等級(jí)

IP等級(jí)指?jìng)鞲衅鞯姆缐m防水的等級(jí)(前一數(shù)字是防塵等級(jí)，后一數(shù)字是防水等級(jí))。如：IP68：完全防塵，可以長(zhǎng)時(shí)間在水中工作；IP67：完全防塵，可以在水中工作90分鐘；IP65：完全防塵，防水噴濺。

4、

L(ight)-ON/D(ark)ON模式

L(ight)-ON：沒(méi)有檢測(cè)物時(shí)，傳感器有輸出

D(ark)-ON：有檢測(cè)物時(shí)，傳感器有輸出

2.2.4

光電傳感器選用原則：

1、能用對(duì)射，用對(duì)射。不能用對(duì)射時(shí)再考慮其它方式

2、光點(diǎn)直徑≈被測(cè)物的大小

由于生產(chǎn)線上的物件有外形上的不規(guī)則性，直反式的光電傳感器可能不能及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的信息，或者效果不明顯。并且由于自動(dòng)化流水線設(shè)備必須準(zhǔn)確抓握物件，防止物件的損傷，所以對(duì)時(shí)間反應(yīng)上要求較為嚴(yán)格。同時(shí)傳送帶寬度為1M，所以此次設(shè)計(jì)選用距離型傳感器。各種傳感器，如圖5-1所示

圖3-12傳感器1圖3-13傳感器2圖3-14傳感器3第四章軟件的設(shè)計(jì)4.1仿真的流程Robots加山0仿真和離線編程的基本流程如圖4-1所示。圖4-1流程圖仿真系統(tǒng)創(chuàng)建步驟：1)利用SolidWorks軟件設(shè)計(jì)機(jī)器人末端執(zhí)行器、傳送帶、托盤等工作站的三維仿真模型，轉(zhuǎn)換為.STL格式，導(dǎo)入該文件完成建模布局工作；2）打開(kāi)軟件模型庫(kù)，導(dǎo)入IRB1410和IRB2400機(jī)器人；3）調(diào)整Rots加山0的可視化系統(tǒng)，將工作站調(diào)節(jié)在機(jī)器人的工作空間。4.2仿真運(yùn)行I/O信號(hào)仿真應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)10板提供的常用信號(hào)處理有數(shù)字輸入DI、數(shù)字輸出、模擬輸入、模擬輸出AO和輸送鏈跟蹤。I/O板是下掛在DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線下的設(shè)備，將smart組件的用信號(hào)與機(jī)器人的1/0信號(hào)關(guān)聯(lián)，即smart組件的輸出信號(hào)作為機(jī)器人端的輸入信號(hào)，機(jī)器人端的輸出信號(hào)作為smart組件的輸入信號(hào)，離線編寫生產(chǎn)線程序，就可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線整體仿真。本項(xiàng)I/O信號(hào)圖4-2所示。圖4-2I/O表4.3動(dòng)態(tài)組件設(shè)計(jì)傳送帶以及碼垛相關(guān)的外圍器件裝有虛擬傳感器。以傳送帶為例，當(dāng)傳送帶上的工件被搬運(yùn)走以后，需要產(chǎn)生一個(gè)新的工件供機(jī)器人搬運(yùn)。當(dāng)工件到達(dá)某個(gè)點(diǎn)時(shí)，傳感器要給機(jī)器人系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，表示有工件到達(dá)，這樣機(jī)器人就按照程序要求去指定點(diǎn)搬運(yùn)工件，搬運(yùn)后的工件放置在機(jī)器人系統(tǒng)中指定的亻立置。在Rob加0中創(chuàng)建機(jī)器人碼垛裝置的動(dòng)態(tài)效果對(duì)仿真起了極其重要的作用。其軟件中的smart組件能實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。以傳送帶smart組件為例，首先添加子組件，如本體子組件、動(dòng)作子組件，設(shè)定傳送帶的運(yùn)動(dòng)屬性，傳送帶限位傳感器；再設(shè)定各子組件的屬性連結(jié)；然后創(chuàng)建輸送鏈smart組件所需的VO信號(hào)，用于與各s灬子組件進(jìn)行信號(hào)交互；最后進(jìn)行機(jī)器人信號(hào)與smart組件信號(hào)間的關(guān)聯(lián)。smart組件的動(dòng)態(tài)仿真模擬了真實(shí)的生產(chǎn)線工件抓取、搬運(yùn)和碼垛的工作過(guò)程。碼垛工作站smart組件設(shè)計(jì)如圖4-3所示。機(jī)機(jī)器人系統(tǒng)SCfixtureSCInFeederI/O信號(hào)圖4-3smart組件4.4仿真軟件的認(rèn)識(shí)和建立空工作站雙擊打開(kāi)Robotsudio仿真軟件，跳出圖3-1a所示軟件界面，在“空工作站”點(diǎn)擊“新建”，出現(xiàn)圖3-4b所示窗口。圖3-4b中軟件界面菜單欄有“基本”、“建?！薄ⅰ胺抡妗?、“離線”等菜單和基本菜單的子菜單，而“建?！?、“仿真”、“離線”的子菜單如圖4-4所示。圖4-4工作站1圖4-5工作站2圖4-6建模仿真離線4.5示教器的編程總程序如下圖所示圖4-7示教器編程1圖4-8示教器編程2圖4-9示教器編程3圖4-10示教器編程4圖4-11示教器編程5圖4-12示教器編程6

第五章仿真的演示5.1總仿真（1）搭建好工作站，可以利用RobotStudio離線仿真軟件的基本功能實(shí)現(xiàn)程序編輯和整個(gè)工作站的仿真驗(yàn)證完成上述設(shè)定,進(jìn)行仿真運(yùn)行。完成后的設(shè)計(jì)如圖6-16-2所示圖6-1總仿真圖圖6-2總仿真圖

第六章結(jié)論在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，特別是工科類學(xué)校，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參與實(shí)際項(xiàng)目的規(guī)劃建設(shè)的一次極好的演示.學(xué)期處的課程設(shè)計(jì)是對(duì)這個(gè)學(xué)期的展望。課程設(shè)計(jì)也有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，它能反映出設(shè)計(jì)者所具有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和分析解決問(wèn)題的能力。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)器人控制是機(jī)器人的核心技術(shù)。本文利用RobotStudio軟件可識(shí)別各種CAD格式數(shù)據(jù)，結(jié)合SolidWorks的三維造型功能，使得組建機(jī)器人寫字流水線得更加方便和準(zhǔn)確。通過(guò)仿真直觀地檢查編程結(jié)果，并進(jìn)行人工修正。