工业机器人工作站系统与应用版课件第1章.ppt
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1、章节目录章节目录第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述工业机器人工作站的分类及应用工业机器人工作站的分类及应用1.31.1.1工业机器人的定义工业机器人的定义1.1.2工业机器人的动力工业机器人的动力1.1.3工业机器人的机械传动机构工业机器人的机械传动机构工业机器人概述工业机器人概述1.1工业机器人性能评工业机器人性能评判指标判指标1.4工业机器人工作站的发展工业机器人工作站的发展1.51.1.4工业机器人的特点工业机器人的特点1.2.1工业机器人工作站工业机器人工作站1.2.2工业机器人生产线工业机器人生产线工业机器人工作站及生产线工业机器人工作站及生产线1.2学习目标学习目
2、标 了解什么是工业机了解什么是工业机器人工作站器人工作站 了解什么是工业机了解什么是工业机器人生产线器人生产线 熟悉工业机器人工熟悉工业机器人工作站的分类作站的分类 掌握机器人工作站掌握机器人工作站的应用的应用能力目标知识目标第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述 工业机器人工业机器人指能在人的控制下工作,并能替代人力在生产线上工作的多关节机械手或多自由度的机器装置。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。工业机器人程序输入方式有离线编程输入型和示教编程输工业机器人程序输入方式有离线编程输入型和示教
3、编程输入型两类。入型两类。1.1.1 工业机器人的定义工业机器人的定义第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述 工业机器人的驱动系统是带动操作机各运动副的动力源。工业机器人的驱动系统是带动操作机各运动副的动力源。常用的驱动方式:常用的驱动方式:电动机驱动方式电动机驱动方式 液压驱动方式液压驱动方式 电气电气驱动方式驱动方式1.1.2 工业机器人的动力工业机器人的动力第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述 机器人操作机是有若干个构件和关节组成的多自由度空间机器人操作机是有若干个构件和关节组成的多自由度空间机构,其运动都
4、是由驱动器经各种机械传动装置减速后驱动负机构,其运动都是由驱动器经各种机械传动装置减速后驱动负载。机器人中常用的机械传动机构有:齿轮传动、蜗杆传动、载。机器人中常用的机械传动机构有:齿轮传动、蜗杆传动、滚珠丝杠传动、同步齿形带传动、链传动、行星齿轮传动。滚珠丝杠传动、同步齿形带传动、链传动、行星齿轮传动。1.1.3 工业机器人的工业机器人的机械传动机构机械传动机构1.1.齿轮齿条:齿轮齿条:旋转运动变为直线运动旋转运动变为直线运动图图1-1 齿轮齿条装置齿轮齿条装置1-拖板拖板 2-导向杆导向杆 3-齿轮齿轮 4-齿条齿条第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述2.普通丝杆(丝杠螺
5、母副)及滚珠丝杠传动普通丝杆(丝杠螺母副)及滚珠丝杠传动1.1.3 工业机器人的工业机器人的机械传动机构机械传动机构图图1-2 滚珠丝杠的基本组成滚珠丝杠的基本组成1-1-滚珠循环返回装置滚珠循环返回装置 2-螺母螺母 3-丝杠丝杠 4-滚珠滚珠第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述3.3.谐波传动谐波传动一般电机是高转速、低力矩的驱动器,在机器人中要用减速一般电机是高转速、低力矩的驱动器,在机器人中要用减速器变成低转速、高力矩的驱动器,如图器变成低转速、高力矩的驱动器,如图1-3,1-4所示。所示。1.1.3 工业机器人的工业机器人的机械传动机构机械传动机构图图1-3 行星齿轮
6、传动结构简图行星齿轮传动结构简图图图1-4 谐波齿轮传动机构谐波齿轮传动机构第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述3.3.谐波传动谐波传动谐波齿轮减速装置的工作原理:通常波发生器为主动件,柔轮和刚轮为谐波齿轮减速装置的工作原理:通常波发生器为主动件,柔轮和刚轮为从动件,另一个为固定件。柔轮产生的弹性变形成为椭圆,使两个长端的齿从动件,另一个为固定件。柔轮产生的弹性变形成为椭圆,使两个长端的齿与刚轮的齿啮合,短轴上的齿脱开,啮入与啮出实现传动,如图与刚轮的齿啮合,短轴上的齿脱开,啮入与啮出实现传动,如图1-5所示。所示。1.1.3 工业机器人的工业机器人的机械传动机构机械传动机构第
7、第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述 工业机器人一般具有以下四大特征:工业机器人一般具有以下四大特征:1.1.拟人功能。拟人功能。2.2.可重复编程。可重复编程。3.3.通用性。通用性。4.4.机电一体化。机电一体化。1.1.4 工业机器人的特点工业机器人的特点 工业机器人工作站工业机器人工作站是指使用一台或多台机器人,配有控制系统、辅助装置及周边设备,进行简单生产作业,从而达到完成特定工作任务的生产单元。工业机器人工作站一般由以下部分组成:(1)机器人本体(2)机器人末端执行器(3)夹具和变位机(4)机器人架座(5)配套及安全装置(6)动力源(7)工件储运设备(8)检查、监视和
8、控制系统1.2.1 工业机器人工作站工业机器人工作站图图1-6 工业焊接机器人工作站工业焊接机器人工作站1机器人机器人 2末端执行器末端执行器 3控制柜控制柜 4焊接工件焊接工件5变位机变位机 6焊机焊机 7送丝机送丝机 8焊枪清理装置焊枪清理装置第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述1.2.1 工业机器人工作站的定义工业机器人工作站的定义FD-B4L弧焊机器人工作站弧焊机器人工作站 工业机器人工作站工业机器人工作站是指使用一台或多台机器人,配有控制系统、是指使用一台或多台机器人,配有控制系统、辅助装置及周边设备,进行简单生产作业,从而达到完成特定工作任务的辅助装置及周边设备,进
9、行简单生产作业,从而达到完成特定工作任务的生产单元。工业机器人工作站一般由以下部分组成:生产单元。工业机器人工作站一般由以下部分组成:(1)机器人本体;)机器人本体;(2)机器人末端执行器;)机器人末端执行器;(3)夹具和变位机;)夹具和变位机;(4)机器人)机器人架座架座;(5)配套及安全装置;)配套及安全装置;(6)动力源;)动力源;(7)工件储运设备;)工件储运设备;(8)检查、监视和控制)检查、监视和控制系统;系统;第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述1.2.2 工业机器人生产线的定义及应用工业机器人生产线的定义及应用1.工业机器人生产线的定义工业机器人生产线的定义工业
10、机器人生产线工业机器人生产线是指使用了两台或多台机器人,配有物流系统及自动控制同步系统,组成进行工序内容多且复杂作业,同时完成几项工作任务的生产体系。一般包括以下几部分:(1)机器人工作站)机器人工作站(2)非机器人工作站)非机器人工作站(3)专用装置工作站、人工处理工作站、空设站)专用装置工作站、人工处理工作站、空设站(4)中转仓库)中转仓库(5)机器人子生产线)机器人子生产线(6)物流系统)物流系统(7)动力系统)动力系统(8)控制系统)控制系统(9)辅助设备及安全装置)辅助设备及安全装置第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述1.1.2 工业机器人生产线的定义及应用工业机器人
11、生产线的定义及应用图图1-7 一汽轿车厂一汽轿车厂HT-120工业机器人生产线工业机器人生产线第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述1.1.2 工业机器人生产线的定义及应用工业机器人生产线的定义及应用2.工业机器人生产线示例:工业机器人生产线示例:特斯拉的全自动化组装生产线超级工厂内一共有160台机器人,分属四大制造环节:冲压生产线、车身中心、烤漆中心和组装中心。图图1-8 车身组装中心车身组装中心第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述1.3 工业机器人工作站的设计原则工业机器人工作站的设计原则 工业机器人作为先进制造技术和自动化装备的典型代表,不仅对于工业机器人作
12、为先进制造技术和自动化装备的典型代表,不仅对于先进制造业的发展具有重要的作用,而且对于高科技产业和传统产业的先进制造业的发展具有重要的作用,而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。作为新兴的高新技术产业和智能化产业,工发展具有显著的促进作用。作为新兴的高新技术产业和智能化产业,工业机器人产业具有高新技术产业所表现的特征:高投入、高风险、高回业机器人产业具有高新技术产业所表现的特征:高投入、高风险、高回报、高技术、高难度、高潜能等。报、高技术、高难度、高潜能等。工业机器人工作站作为单一作业的生产单元,其一般设计原则:工业机器人工作站作为单一作业的生产单元,其一般设计原则:1.设计前
13、必须充分分析作业对象,拟定最合理的作业工艺;设计前必须充分分析作业对象,拟定最合理的作业工艺;2.必须满足作业的功能要求和环境条件;必须满足作业的功能要求和环境条件;3.必须满足生产节拍要求;必须满足生产节拍要求;4.整体及各组成部分必须全部满足安全规范及标准;整体及各组成部分必须全部满足安全规范及标准;5.各设备及控制系统应具有故障显示及报警装置;各设备及控制系统应具有故障显示及报警装置;6.便于维护修理;便于维护修理;7.操作系统应简单明了,便于操作和人工干预;操作系统应简单明了,便于操作和人工干预;8.操作系统便于联网控制;操作系统便于联网控制;9.工作站便于组装、布线和维护;工作站便于
14、组装、布线和维护;10.经济实惠,快速投产。经济实惠,快速投产。第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述工业机器人工作站,也称机器人工作单元。分类主要有以下几种。工业机器人工作站,也称机器人工作单元。分类主要有以下几种。1.焊接机器人工作站焊接机器人工作站 焊接机器人工作站,本身包括控制系统、驱动器、执行元器件如电机、机械机构、焊机系统。其可以独立完成焊机工作,也可以使用在自动化生产线上,作为焊接工序的一个工艺部分,成为生产线上一个具有焊接功能的一个“站”。机器人焊接工作站由机器人安装底座,全数字化焊接电源、送丝系统、水冷焊枪、清枪剪丝机构、变位机等组成。图图1-9 焊接机器人工作
15、站焊接机器人工作站第第1章章 工业机器人工作站概述工业机器人工作站概述2.搬运码垛机器人工作站搬运码垛机器人工作站 搬运码垛机器人工作站一般具有如下一些特点搬运码垛机器人工作站一般具有如下一些特点:应有物品的传送装置,应有物品的传送装置,其形式要根据物品的特点选用或设计;可使物品准确地定位,以便于机其形式要根据物品的特点选用或设计;可使物品准确地定位,以便于机器人抓取;多数情况下设有码垛的托板,或机动或自动地交换托板;有器人抓取;多数情况下设有码垛的托板,或机动或自动地交换托板;有些物品在传送过程中还要经整型装置整型,以此保证码垛质量;要根据些物品在传送过程中还要经整型装置整型,以此保证码垛质
16、量;要根据被报物品设计专用末端执行器;应选用适合于码垛作业的机器人;有时被报物品设计专用末端执行器;应选用适合于码垛作业的机器人;有时还设置有空托板库。还设置有空托板库。在码垛作业中,最常见的作业对象是袋装物品和箱装物品,一般来在码垛作业中,最常见的作业对象是袋装物品和箱装物品,一般来说箱装物品的外形整齐、变形小,其抓取的末端执行器多用真空吸盘和说箱装物品的外形整齐、变形小,其抓取的末端执行器多用真空吸盘和爪手;而袋装物品外形柔软,极易发生变形,因此在定位和抓取之前,爪手;而袋装物品外形柔软,极易发生变形,因此在定位和抓取之前,应经过应经过23次的整形处理,末端执行器也要根据物品特点专门设计,
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