知識目標:2.掌握搬運機器人的系統(tǒng)組成及功能。3.熟悉搬運機器人作業(yè)示教的基本流程。能力目標:

任務一搬運機器人及其操作應用

1.了解搬運機器人的分類及特點。

1.能夠識別搬運機器人工作站的基本構成。

4.熟悉搬運機器人的周邊設備與布局。

2.能夠進行搬運機器人的簡單作業(yè)示教。

搬運機器人是經歷人工搬運、機械手搬運兩個階段發(fā)展而來的自動化

搬運作業(yè)設備。搬運機器人的出現(xiàn),不僅可提高產品的質量與產量,而且

對保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產率、

節(jié)約原材料消耗以及降低生產成本有著十分重要的意義,機器人搬運物料將成為自動化生產制造的必備環(huán)節(jié),搬運行業(yè)也將因搬運機器人的出

現(xiàn)而開啟“新紀元”。本任務的內容是:通過學習,掌握搬運機器人的特點、基本系統(tǒng)組成、周

邊設備和作業(yè)程序,并能掌握搬運機器人作業(yè)示教的基本要領和注意事

項。任務一搬運機器人及其操作應用

一、搬運機器人的分類及特點搬運機器人作為先進的自動化設備,具有通用性強、工作穩(wěn)定的優(yōu)點,并且操作簡便、功能豐富,正在逐漸地向第三代智能機器人發(fā)展。本任務只對目前國內應用廣泛的第一代搬運機器人(示教—再現(xiàn)型機器人)進行介紹。任務一搬運機器人及其操作應用搬運機器人的主要特點如下:1)動作穩(wěn)定,提高搬運準確性。2)提高生產率,免去勞動者繁重的體力勞動,實現(xiàn)無人或少人生產。3)改善工人工作條件,擺脫有毒、有害環(huán)境。4)柔性高、適應性強,可實現(xiàn)多形狀、不規(guī)則物料的搬運。5)定位準確,保證批量一致性。6)降低制造成本,提高生產效益。任務一搬運機器人及其操作應用搬運機器人的結構形式和其他類型機器人相似,只是在實際制造當中逐

漸演變出多機型,以適應不同場合。從結構形式上看,搬運機器人可分為

龍門式搬運機器人、懸臂式搬運機器人、側臂式搬運機器人、擺臂式

搬運機器人和關節(jié)式搬運機器人,如圖3-1-1所示。任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-1搬運機器人的分類a)龍門式搬運機器人b)懸臂式搬運機器人c)側臂式搬運機器人d)擺臂式搬運機器人e)關節(jié)式搬運機器人任務一搬運機器人及其操作應用正文1.龍門式搬運機器人龍門式搬運機器人的坐標系主要由X軸、Y軸和Z軸組成,如圖3-1-2

所示。其多采用模塊化結構,可依據(jù)負載位置、大小等選擇對應

的直線運動單元及組合結構形式(如在移動軸上添加旋轉軸便可

成為四軸或五軸搬運機器人)。龍門式搬運機器人的結構形式決

定其負載能力,可實現(xiàn)大物料、重噸位搬運,采用直角坐標系,編程

方便快捷,因此廣泛應用于生產線轉運及機床上下料等大批量生

產過程。任務一搬運機器人及其操作應用懸臂式搬運機器人的坐標系主要由X軸、Y軸和Z軸組成,如圖3-1-3

所示。其也可隨不同的應用采取相應的結構形式(如在Z軸的下端

添加旋轉軸或擺動軸就可以延伸成為四軸或五軸搬運機器人)。

此類機器人的多數(shù)結構為Z軸隨Y軸移動,有時針對特定的場合,Y

軸也可以在Z軸下方,方便進入設備內部進行搬運作業(yè),廣泛應用于

臥式機床、立式機床及特定機床內部和沖壓機熱處理機床的自動

上下料。2.懸臂式搬運機器人任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-2龍門式搬運機器人任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-3懸臂式搬運機器人任務一搬運機器人及其操作應用3.側臂式搬運機器人側臂式搬運機器人的坐標系主要由X軸、Y軸和Z軸組成,如圖3-1-4

所示。其也可隨不同的應用采取相應的結構形式(如在Z軸的下端

添加旋轉軸或擺動軸就可以延伸成為四軸或五搬運軸機器人)。

側臂式搬運機器人專用性強,主要應用于立體倉庫類,如檔案自動

存取、全自動銀行保管箱存取系統(tǒng)等。任務一搬運機器人及其操作應用4.擺臂式搬運機器人擺臂式搬運機器人的坐標系主要由X軸、Y軸和Z軸組成,如圖3-1-5所示。Z軸主要是做升降運動,也稱為主軸。Y軸的移動主要通過

外加滑軌實現(xiàn)。X軸末端連接控制器,其繞X軸轉動,由此實現(xiàn)四軸

聯(lián)動。此類機器人具有較高的強度和穩(wěn)定性,廣泛應用于國內外

生產廠家,是關節(jié)式機器人的理想替代品,但其負載相對于關節(jié)式

機器人小。任務一搬運機器人及其操作應用5.關節(jié)式搬運機器人關節(jié)式搬運機器人是當今工業(yè)中常見的機器人,其共有5~6個軸,行為動作類似人的手臂,具有結構緊湊、占地空間小、相對工作空間大、自由度高等特點,適合于幾乎任何軌跡或角度的工作。采用標準關節(jié)機器人配合供料裝置,就可以組成一個自動化加工單元。一個關節(jié)式搬運機器人可以服務于多種類型加工設備的上下料,從而節(jié)省自動化的成本。由于采用關節(jié)式搬運機器人單元,自動化單元的設計制造周期短、柔性大,產品轉型方便,甚至可以實現(xiàn)產品形狀上較大變化的轉型要求。任務一搬運機器人及其操作應用正文圖3-1-4側臂式搬運機器人任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-5擺臂式搬運機器人任務一搬運機器人及其操作應用正文圖3-1-6所示為關節(jié)式搬運機器人進行鈑金件搬運作業(yè)。圖3-1-6關節(jié)式搬運機器人進行鈑金件搬運作業(yè)任務一搬運機器人及其操作應用綜述上述,龍門式搬運機器人、懸臂式搬運機器人、側臂式搬運

機器人、擺臂式搬運機器人均在直角坐標系下作業(yè),其工作的行

為方式主要是通過完成沿著X軸、Y軸、Z軸上的線性運動,所以不

能滿足對放置位置、相位等有特別要求的上下料作業(yè)需要。同

時,如果采用直角式(桁架式)機器人上下料,對廠房高度有一定的要

求且機床設備需按“一”字形并列排序。任務一搬運機器人及其操作應用直角式(桁架式)搬運機器人和關節(jié)式搬運機器人在實際應用中都有如下特征:1)能夠實時調節(jié)動作節(jié)拍、移動速率、末端執(zhí)行器的動作狀態(tài)。2)可更換不同末端執(zhí)行器以適應物料形狀的不同,方便快捷。3)能夠與傳送帶、移動滑軌等輔助設備集成,實現(xiàn)柔性化生產。4)占地面積相對小,動作空間大,減小了廠源限制。任務一搬運機器人及其操作應用二、搬運機器人的系統(tǒng)組成搬運機器人是包括相應附屬裝置及周邊設備的一個完整系統(tǒng)。以關節(jié)式搬運機器人為例,其工作站主要由操作機、控制系統(tǒng)(包括控制柜)、搬運系統(tǒng)(包括氣體發(fā)生裝置、真空發(fā)生裝置和末端執(zhí)行器等)和安全保護裝置等組成,如圖3-1-7所示。操作者可通過示教器和操作面板進行搬運機器人運動位置和動作程序的示教,設定運動速度、搬運參數(shù)等。這里主要介紹機器人本體及末端執(zhí)行器。任務一搬運機器人及其操作應用正文圖3-1-7搬運機器人的系統(tǒng)組成1—機器人控制柜2—示教器3—氣體發(fā)生裝置4—真空發(fā)生裝置5—操作機6—

末端執(zhí)行器任務一搬運機器人及其操作應用1.機器人本體關節(jié)式搬運機器人常見的本體一般為4~6個軸,如圖3-1-8所示。搬運機器人本體在結構設計上與其他關節(jié)式工業(yè)機器人本體類似,在負載較輕時兩者的本體可以互換,但負載較重時搬運機器人本體通常會有附加連桿,其依附于軸形成平行四連桿機構,起到支承整體和穩(wěn)固末端作用,且不因臂展伸縮而產生變化。六軸關節(jié)式搬運機器人本體部分具有回轉、抬臂、前伸、手腕旋轉、手腕彎曲和手腕扭轉6個獨立的旋轉關節(jié),多數(shù)情況下五軸關節(jié)式搬運機器人略去手腕旋轉這1個關節(jié),四軸關節(jié)式搬運機器人則是略去了手腕旋轉和手腕彎曲這2個關節(jié)運動。任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-8關節(jié)式搬運機器人本體運動軸a)四軸機器人b)五軸機器人c)六軸機器人任務一搬運機器人及其操作應用2.末端執(zhí)行器搬運機器人的末端執(zhí)行器是夾持工件移動的一種夾具,過去一種

執(zhí)行器(手爪)只能抓取一種或者一類形狀、大小、重量上相似的

工件,具有一定的局限性。隨著科學技術的不斷發(fā)展,末端執(zhí)行器

(手爪)也在一定范圍內具有可調性,可配置感知器,以確保其具有足

夠的夾持力和夾持精度。常見的搬運機器人末端執(zhí)行器有吸附式

、夾鉗式和仿人式等結構。吸附式末端執(zhí)行器在前面任務已做介

紹,在此重點介紹夾鉗式末端執(zhí)行器和仿人式末端執(zhí)行器。任務一搬運機器人及其操作應用與人手相似,是現(xiàn)代工業(yè)機器人廣泛應用的一種形式,通過手爪的啟閉實

現(xiàn)對工件的夾取。夾鉗式末端執(zhí)行器一般由手爪、驅動機構、傳動機

構、連接元件和支承元件組成,多用于負載重、高溫、表面質量不高等

吸附式末端執(zhí)行器無法進行工作的場合。手爪是直接與工件接觸的部件,其形狀直接影響抓取工件的效果,但在多

數(shù)情況下只需兩個手爪配合就可完成一般工件的夾取,而對于復雜工件

可以選擇三爪或者多爪進行抓取。常見的手爪按前端形狀分為V形爪、

平面形爪、尖形爪等。1)V形爪。V形爪如圖3-1-9所示,常用于圓柱形工件,其夾持穩(wěn)固可靠,誤

差相對較小。(1)夾鉗式末端執(zhí)行器夾鉗式末端執(zhí)行器通常用手爪拾取工件。手爪任務一搬運機器人及其操作應用2)平面形爪。平面形爪如圖3-1-10所示,多用于夾持方形工件(至少有兩個

平行面,如方形包裝盒等)、厚板或者短小棒料。圖3-1-9V形爪任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-10平面形爪任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用3)尖形爪。尖形爪如圖3-1-11所示,常用于夾持復雜場合的小型工件,避免

與周圍障礙物相碰撞,也可夾持熾熱工件,避免搬運機器人本體受到熱損傷。圖3-1-11尖形爪任務一搬運機器人及其操作應用根據(jù)被抓取工件的形狀、大小及抓取部位的不同,爪面形式常有平滑爪

面、齒形爪面和柔性爪面。1)平滑爪面。平滑爪面的爪面光滑平整,多用來夾持已加工好的工件表面,保證加工表面無損傷。2)齒形爪面。爪面刻有齒紋,主要目的是增加爪面與夾持工件的摩擦力,

以確保夾持穩(wěn)固可靠,常用于夾持表面粗糙的毛坯或半成品工件。3)柔性爪面。柔性爪面內鑲有橡膠、泡沫、石棉等物質,起到增加摩擦

、保護已加工工件表面、隔熱等作用,多用于夾持已加工工件、熾熱工

件、脆性或薄壁工件等。任務一搬運機器人及其操作應用(2)仿人式末端執(zhí)行器仿人式末端執(zhí)行器是針對特殊外形工件進行抓取的一類手爪,主要包括柔性手和多指靈巧手,如圖3-1-12所示。柔性手有多關節(jié)柔性手腕,其上每個手指由多關節(jié)鏈組成,由摩擦輪和牽引絲組成,工作時通過一根牽引絲收緊另一根牽引絲放松實現(xiàn)抓取,其抓取的工件多為不規(guī)則、圓形等輕便工件;多指靈巧手是較完美的仿人手爪,包括多根手指,每根手指都包含3個回轉自由度且為獨立控制,可實現(xiàn)精確操作,廣泛應用于核工業(yè)、航天工業(yè)等高精度作業(yè)。任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-12仿人式手爪a)柔性手b)多指靈巧手任務一搬運機器人及其操作應用搬運機器人夾鉗式手爪和仿人式手爪一般都需要由單獨外力進行驅動,

即需要連接相應的外形信號控制裝置及傳感系統(tǒng),以控制搬運機器人手

爪實時的動作狀態(tài)及力的大小,其手爪驅動方式多為氣動、電動和液壓

驅動(對于輕型和中型的零件多采用氣動的手爪,對于重型零件采用液壓

驅動手爪,對于精度要求高或復雜的場合采用電動伺服手爪)。驅動裝置

將產生的力或轉矩通過傳動裝置傳遞給末端執(zhí)行器(手爪),以實現(xiàn)抓取與

釋放動作。任務一搬運機器人及其操作應用依據(jù)手爪的開啟與閉合狀態(tài),可分為回轉型手爪和移動型手爪?；剞D型手爪是夾鉗式手爪的常用形式,是通過斜楔、滑槽、連桿、齒輪螺桿或蝸輪蝸桿等機構組合而成的,可通過適時改變傳動比來實現(xiàn)對夾持工件不同力的需求;移動型手爪是指手爪通過做平面移動或者直線往復移動來實現(xiàn)開啟與閉合,多用于夾持具有平行面的工件,其設計結構相對復雜,應用不如回轉型手爪廣泛。綜上所述,搬運機器人主要包括機器人和搬運系統(tǒng)。機器人由搬運機器人本體及完成搬運軌跡控制的控制柜組成。而搬運系統(tǒng)中末端執(zhí)行器主要有吸附式、夾鉗式和仿人式等形式。任務一搬運機器人及其操作應用三、搬運機器人的示教搬運是生產制造業(yè)必不可少的環(huán)節(jié),在機床上下料及中間運輸應用中尤為廣泛。搬運機器人實現(xiàn)在數(shù)控機床上下料及中間運輸環(huán)節(jié)取代人工完成工件的自動搬運裝卸功能,主要應用于搬運對象為大批量、重復性強或工件重量較大以及高溫、粉塵等惡劣工作環(huán)境下,具有定位精確、生產質量穩(wěn)定、工作節(jié)拍可調、運行平穩(wěn)可靠、維修方便等特點。任務一搬運機器人及其操作應用對搬運機器人而言,工具中心點因為末端執(zhí)行器不同而設置在不同位置。就吸附式末端執(zhí)行器而言,其TCP一般設在法蘭中心線與吸盤平面交點處,如圖3-1-13a所示;生產再現(xiàn)如圖3-1-13b所示。夾鉗式末端執(zhí)行器的TCP一般設在法蘭中心線與手爪前端面的交點處,如圖3-1-14a所示;生產再現(xiàn)如圖3-1-14b所示。任務一搬運機器人及其操作應用1.冷加工搬運作業(yè)在材料冷加工工藝中,搬運機器人有關節(jié)式搬運機器人或直角式搬運機器人,末端執(zhí)行器可以為吸附式或夾鉗式,具體采用哪一類需依據(jù)實際場地及負載情況等諸多因素共同決定。現(xiàn)以圖3-1-15中的工件搬運為例,選擇龍門式(五軸)搬運機器人,末端執(zhí)行器為雙氣動手爪(一個負責抓取毛坯及放到工作臺卡盤上,另一個用于從卡盤上取下加工完

的工件),采用在線示教方式輸入搬運作業(yè)程序。此程序由編號1~13的13個程序點組成,每個程序點的用途說明見表3-1-1。具體作業(yè)編程可參照圖3-1-16所示流程展開。任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-13吸附式末端執(zhí)行器的TCP及生產再現(xiàn)a)吸盤TCPb)生產再現(xiàn)任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-14夾鉗式末端執(zhí)行器的TCP及生產再現(xiàn)a)夾鉗式末端執(zhí)行器的TCPb)生產再現(xiàn)任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-15冷加工搬運機器人運動軌跡任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-1程序點說明正文圖3-1-16冷加工搬運機器人作業(yè)示教流程任務一搬運機器人及其操作應用1)確認操作者與機器人之間保持安全距離。2)確認機器人原點。(2)新建作業(yè)程序選擇示教器的相關菜單命令或單擊相關按鍵,新建一

個作業(yè)程序,如“Handle_cold”。(3)程序點的輸入在示教模式下,手動操作移動龍門式搬運機器人,按圖

3-1-15所示的軌跡設定程序點1~13,程序點1和程序點13需設置在同一點,

可提高機器人效率。此外程序點1~13需處于與工件、夾具互不干涉的

位置。具體示教方法見表3-1-2。(1)示教前的準備示教前,應做好如下準備工作:任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-2冷加工搬運作業(yè)示教方法任務一搬運機器人及其操作應用正文表3-1-2冷加工搬運作業(yè)示教方法任務一搬運機器人及其操作應用正文表3-1-2冷加工搬運作業(yè)示教方法任務一搬運機器人及其操作應用(4)設定作業(yè)條件搬運機器人的作業(yè)程序簡單易懂,與其他六關節(jié)機器

人程序均有類似之處。本實例搬運作業(yè)條件的輸入主要涉及以下幾個

方面:1)在作業(yè)開始命令中設定搬運開始規(guī)范及搬運開始動作次序。2)在搬運結束命令中設定搬運結束規(guī)范及搬運開始動作次序。3)合理調節(jié)手爪的夾持力。依據(jù)實際情況,在編輯模式下合理選擇并配

置搬運工藝參數(shù)。任務一搬運機器人及其操作應用1)打開要測試的程序文件。2)移動光標到程序開始位置。3)按住示教器上的有關跟蹤功能鍵,實現(xiàn)搬運機器人單步或連續(xù)運轉。(6)再現(xiàn)搬運1)打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序,并將光標移動到程序的開始位置,將示教器上

的模式旋鈕設定到“再現(xiàn)/自動”狀態(tài)。2)單擊示教器上“伺服ON”按鍵,接通伺服電源。3)單擊“啟動”按鍵,搬運機器人開始運行。任務一搬運機器人及其操作應用(5)檢查試運行確認搬運機器人周圍安全,按如下操作進行跟蹤測試作業(yè)程序:2.熱加工搬運作業(yè)在材料熱加工工藝中,可用關節(jié)式或直角式搬運機器人,其末端執(zhí)

行器多為夾鉗式結構,具體采用哪一類手爪需依據(jù)實際場地及負

載情況等諸多因素共同決定?，F(xiàn)以圖3-1-17中的工件搬運為例,選

擇關節(jié)式(六軸)搬運機器人,末端執(zhí)行器為夾鉗式手爪,采用在線示

教方法為機器人輸入搬運作業(yè)程序。此程序由編號1~10的10個程

序點組成,每個程序點的用途說明見表3-1-3。具體作業(yè)編程可參

照圖3-1-18所示流程展開。任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-17熱加工搬運機器人運動軌跡任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-3程序點說明任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-18熱加工搬運機器人作業(yè)示教流程任務一搬運機器人及其操作應用1)確認操作者與機器人之間保持安全距離。2)確認機器人原點。通過機器人機械臂各關節(jié)處的標記或調用原點程序

復位機器人。(2)新建作業(yè)程序選擇示教器的相關菜單命令或單擊相關按鍵,新建一

個作業(yè)程序,如“Handle_hot”。(3)程序點的輸入在示教模式下,手動操作移動搬運機器人,按圖3-1-17

所示的軌跡設定程序點1~10,程序點1和程序點10需設置在同一點,可方

便編寫程序。此外程序點1~10需處于與工件、夾具互不干涉的位置。

具體示教方法見表3-1-4。(1)示教前的準備示教前,應做好如下準備工作:任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-4熱加工搬運作業(yè)示教方法任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-4熱加工搬運作業(yè)示教方法任務一搬運機器人及其操作應用關于步驟(4)設定作業(yè)條件、步驟(5)檢查試運行和步驟(6)再現(xiàn)搬運,其操

作與冷加工搬運實例相似,不再贅述。綜上所述,搬運機器人編程時運動軌跡上的關鍵點坐標位置通過示教方

式獲取,然后存入程序的運動指令中。插補方式常為“PTP”和“直線插

補”,可滿足基本搬運要求,但對于改造或優(yōu)化生產線等情況,一般需在離

線編程軟件上建立相應模型模擬實際生產環(huán)境,且搬運機器人作業(yè)程序

的編制、運動軌跡坐標位置的獲取以及程序的調試均在一臺計算機上

獨立完成,不需要機器人本身的參與,并能計算機器人搬運節(jié)拍,達到優(yōu)化

目的,減少出錯,同時也減輕編程人員的勞動強度。任務一搬運機器人及其操作應用四、搬運機器人的周邊設備與工位布局用機器人完成一項搬運工作,除需要搬運機器人(機器人和搬

運設備)以外,還需要一些輔助周邊設備。同時,為了節(jié)約生產

空間,合理的機器人工位布局尤為重要。1.周邊設備目前,常見的搬運機器人輔助周邊設備有增加移動范圍的滑移平

臺、合適的搬運系統(tǒng)和安全保護裝置等。任務一搬運機器人及其操作應用具無法到達指定的搬運位置或姿態(tài),此時可通過增加外部軸的辦法增加

機器人的自由度。其中,增加滑移平臺是增加搬運機器人自由度最常用

的方法,滑移平臺可安裝在地面上或安裝在龍門架上,如圖3-1-19所示。圖3-1-19滑移平臺的安裝位置a)安裝在地面b)安裝在龍門架上任務一搬運機器人及其操作應用(1)滑移平臺對于某些搬運場合,由于搬運空間大,搬運機器人的末端工(2)搬運系統(tǒng)搬運系統(tǒng)主要包括真空發(fā)生裝置、氣體發(fā)生裝置、液壓

發(fā)生裝置等,均為標準件。一般的真空發(fā)生裝置和氣體發(fā)生裝置均可滿

足吸盤和氣動夾鉗所需的動力,企業(yè)版搬運機器人常用空氣控壓站對整

個車間提供壓縮空氣和抽真空;液壓發(fā)生裝置的動力元件(電動機、液壓

泵等)布置在搬運機器人周圍,執(zhí)行元件(液壓缸)與夾鉗為一體,需要裝在

搬運機器人末端法蘭上,與氣動夾鉗類似。任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用2.工位布局由搬運機器人組成的加工單元或柔性化生產,可完全代替人工實

現(xiàn)物料自動搬運,因此搬運機器人工作站布局是否合理直接影響搬運速度和生產節(jié)拍。根據(jù)車間場地面積,在有利于提高生產節(jié)拍的前提下,搬運機器人工作站可采用L形布局、環(huán)狀布局、“一”字形布局、“品”字布局等。(1)L形布局將搬運機器人安裝在龍門架上,使其行走在機床上方,可大

幅度節(jié)約地面資源,如圖3-1-20所示。任務一搬運機器人及其操作應用(2)環(huán)狀布局環(huán)狀布局又稱島式加工單元,如圖3-1-21所示,以關節(jié)式搬

運機器人為中心,機床圍繞其周圍形成環(huán)狀,進行工件的搬運加工。這種

布局可提高生產率、節(jié)約空間,適合小空間廠房作業(yè)。圖3-1-20L形布局任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-21環(huán)狀布局任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-22“一”字形布局(3)“一”字形布局如圖3-1-22所示,直角桁架機器人通常要求設備呈“一”字形排列,對廠房高度、長度具有一定的要求,因其工作運動方式為直線編程,故很難滿足對放置位置、相位等有特別要求的工件上下料作業(yè)需要。任務一搬運機器人及其操作應用

一、任務準備實施本任務教學所使用的實訓設備及工具材料見表3-1-5。任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-5實訓設備及工具材料任務一搬運機器人及其操作應用二、工業(yè)機器人搬運工作站的編程與操作圖3-1-23所示為一個工業(yè)機器人水平搬運單元工作站,其水平搬運單元結構示意如圖3-1-24所示。本任務采用示教編程方法,操作機器人實現(xiàn)水平搬運單元運動軌跡的示教。任務一搬運機器人及其操作應用具體控制要求如下:①單擊觸摸屏上的“上電”按鈕,機器人伺服上電;單擊觸摸屏上“啟

動”按鈕或操作控制柜面板上的“啟動”按鈕,機器人進入主程序;單擊

觸摸屏上機器人的“復位”按鈕,機器人回到home點,系統(tǒng)進入等待狀

態(tài);單擊觸摸屏上工作站的“啟動”按鈕,系統(tǒng)進入運行狀態(tài),水平搬運開

始,機器人把一個圖塊搬運物料托盤上的圖塊依次搬運到另一個圖塊搬

運物料托盤上。②單擊觸摸屏上的“停止”按鈕,系統(tǒng)進入停止狀態(tài),所有氣動機構均保

持狀態(tài)不變。圖3-1-23工業(yè)機器人水平搬運單元工作站任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-24水平搬運單元結構示意任務一搬運機器人及其操作應用正文1.認識工業(yè)機器人水平搬運單元工作站工業(yè)機器人水平搬運單元工作站通過單吸盤吸取不同形狀的圖

塊,依次將圖塊從一個圖塊搬運物料托盤搬運到另一個圖塊搬運

物料托盤;其主要由機器人本體、機器人控制器、水平搬運單元

、單吸盤夾具、操作控制柜、模塊承載平臺、透明安全護欄、光

幕安全門、零件箱和工具墻、編程電腦桌等組成,如圖3-1-25所示。任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用2.認識水平搬運單元水平搬運模型結構示意如圖3-1-26所示,其主要部件組成見表3-1-6。表3-1-6水平搬運模型組成部件任務一搬運機器人及其操作應用三、控制柜的I/O線路原理圖控制柜的I/O線路原理圖如圖3-1-27所示。圖中元器件的作用見表3-1-7圖3-1-25工業(yè)機器人水平搬運單元工作站的組成任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-26水平搬運模型結構示意圖任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-27控制柜的I/O線路原理圖任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-27控制柜的I/O線路原理圖(續(xù))任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-7控制柜中元器件的作用任務一搬運機器人及其操作應用四、水平搬運單元的安裝在水平搬運單元的每個凹槽板中間有兩個用于安裝固定的螺紋孔,把水平搬運單元放置到模塊承載平臺上,用M4內六角螺釘將其固定鎖緊,保證模型緊固牢靠,整體布局與固定位置如圖3-1-28所示。五、單吸盤夾具的安裝本單元訓練采用單吸盤夾具,該夾具在與機器人J6軸連接法

蘭上有四個螺紋安裝孔,把夾具調整到合適位置,然后用螺釘

將其緊固到機器人J6軸上,如圖3-1-29所示。任務一搬運機器人及其操作應用六、氣路檢查水平搬運單元吸盤使用氣動控制,實現(xiàn)水平搬運作業(yè)需要檢

查機器人背面底座的氣源處理裝置,確認氣路有氣壓,保證實

現(xiàn)機器人氣動驅動,建議氣壓為0.4MPa。氣源處理裝置如圖

3-1-30所示。圖3-1-28水平搬運單元整體布局任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-29單吸盤夾具的安裝任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-30氣源處理裝置正文七、機器人程序的設計與編寫根據(jù)機器人運動軌跡編寫機器人程序時,首先根據(jù)控制要求繪制機器人程序流程,然后編寫機器人主程序和子程序。子程序主要包括復位程序、搬運程序、水平搬運子程序。編寫子程序前要先設計好機器人的運行軌跡及定義好機器人的程序點。1.設計機器人程序流程根據(jù)控制功能,設計機器人程序流程,如圖3-1-31所示。任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-31機器人程序流程2.機器人運動工件坐標與示教點圖塊搬運模型工件坐標點位圖如圖3-1-32所示。根據(jù)圖3-1-33所示的機器人運行軌跡分布可確定其運動所需的示

教點,見表3-1-8。任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-32圖塊搬運模型工件坐標點位圖圖3-1-33機器人運行軌跡分布任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-8機器人運動軌跡示教點表3-1-8機器人運動軌跡示教點任務一搬運機器人及其操作應用機器人系統(tǒng)I/O與PLC地址配置見表3-1-9。表3-1-9機器人系統(tǒng)I/O與PLC地址配置3.機器人系統(tǒng)I/O與PLC地址配置任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用4.機器人程序的編寫(1)程序組成根據(jù)上述的內容,需要建立1個主程序及5個子程序,這5個子程序分別為1個復位程序“fuwei”,4個工件搬運程序“banyun_1”“banyun_2”“banyun_3”“banyun_4”,如圖3-1-34所示(僅供參考)。圖3-1-34程序建立任務一搬運機器人及其操作應用(2)主程序的編寫在主程序“main”中只需調用各個子程序即可(僅供

參考)。(3)復位程序的編寫在“fuwei”復位程序中,要使機器人回到home點

(初始位置),并且所有信號復位(僅供參考)。任務一搬運機器人及其操作應用正文(4)搬運程序參照前面的示教點可知,將整個搬運程序分成4列圖塊的搬

運,即“banyun_1”子程序搬運第一列圖塊,“banyun_2”子程序搬運第

二列圖塊,“banyun_3”子程序搬運第三列圖塊,“banyun_4”子程序搬

運第四列圖塊。4個子程序的設計思路差不多,以“banyun_1”子程序為任務一搬運機器人及其操作應用例詳細說明。機器人先移動到P1點,吸取圖塊,再移動到P5點,放置第一列

圖塊;第二列圖塊的位置就是P1點向X正方向偏移70mm,利用機器人的偏

移指令“Offs”,將機器人移到第二列圖塊位置吸取圖塊,同理,放置的第

二個點也是P5點向X正方向偏移70mm的位置。第一列搬運程序如下(僅

供參考):任務一搬運機器人及其操作應用(5)水平搬運最終程序綜上所述,剩下的三列搬運,程序設計思路一樣,只

需要改變吸取第一列圖塊示教點和放置第一列圖塊示教點的位置。整

個程序如下(僅供參考):任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用5.機器人程序的調試參照繪圖模塊建立水平搬運操作單元的主程序“main”和子程

序,并確保所有指令的速度值不能超過150mm/s。程序編寫完成,

調試機器人程序。單擊“調試”按鈕,單擊“PP移至例行程序...”

按鈕,單擊選擇“fuwei”程序,單擊“確定”按鈕,程序指針指在

“fuwei”程序的第一條語句,如圖3-1-35所示。任務一搬運機器人及其操作應用任務一搬運機器人及其操作應用用正確的方法手握示教器,按下電機使能鍵,示教器上顯示“電機開啟”,然后按下“單步向前”按鍵,機器人程序按順序執(zhí)行。第一次運行程序務必單步運行程序,直至程序末尾,以確保機器人運行每一條語句都沒有錯誤,與工件不會發(fā)生碰撞,然后才可以按下“連續(xù)運行”按鍵。需要停止程序時,先按下“停止”按鍵(圖3-1-36),再松開電機使能鍵。任務一搬運機器人及其操作應用八、PLC程序設計1.PLC的地址分配表PLC的I/O地址分配見表3-1-10,輔助繼電器M的地址配置見表3-1-11。任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-35機器人程序調試界面任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-36示教器操作按鍵表3-1-10PLC的I/O地址分配任務一搬運機器人及其操作應用表3-1-11輔助繼電器M的地址配置2.程序設計及說明(1)啟動與停止控制程序如圖3-1-37所示,啟動與停止控制程序用于空盒

子系統(tǒng)狀態(tài)顯示和機器人啟動或停止。任務一搬運機器人及其操作應用圖3-1-37啟動與停止控制程