知識目標:

2.掌握裝配機器人的系統(tǒng)組成及功能。

3.熟悉裝配機器人作業(yè)示教的基本流程。能力目標:

1.了解裝配機器人的特點及分類。

1.能夠識別裝配機器人工作站的基本構(gòu)成。

4.熟悉裝配機器人的周邊設(shè)備與布局。

2.能夠進行裝配機器人的簡單作業(yè)示教。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用

解放生產(chǎn)力、提高生產(chǎn)率、解決“用工荒”的問題,各大生產(chǎn)制造企業(yè)都在為更好地謀求發(fā)展而絞盡腦汁。裝配機器人的出現(xiàn),可大幅度提高生產(chǎn)率,保證裝配精度,減輕勞動者生產(chǎn)強度。目前裝配機器人在工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域中的占有量相對較少,其主要原因是裝配機器人本體要比搬運機器人、涂裝機器人、焊接機器人本體復(fù)雜,且機器人裝配技術(shù)目前仍有一些需要解決的問題,如缺乏感知和自適應(yīng)控制能力,難以完成變化環(huán)境中的復(fù)雜裝配等。盡管裝配機器人存在一定的局限性,但是其對裝配具有重要的意義。裝配領(lǐng)域成為機器人技術(shù)發(fā)展的難點,也成為未來機器人技術(shù)發(fā)展的焦點之一。本任務(wù)的內(nèi)容是:通過學(xué)習(xí),掌握裝配機器人的特點、分類、基本系統(tǒng)組成和典型周邊設(shè)備,并能掌握裝配機器人作業(yè)示教的基本要領(lǐng)和注意事項。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用

一、裝配機器人的特點及分類1.裝配機器人的特點裝配機器人是工業(yè)生產(chǎn)中用于裝配生產(chǎn)線上對零件或部件進行裝配的一類工業(yè)機器人。目前,四大工業(yè)機器人公司都已經(jīng)成功研制出相應(yīng)的裝配機器人產(chǎn)品,如ABB公司的IRB360系列和IRB140系列,KUKA公司的KR5SCARAR350系列、KR10SCARAR600KR16-2系列,FANUC公司的M系列、LR系列和R系列,以及YASKAWA公司的MH系列、SIA系列、SDA系列、MPP3系列。作為柔性自動化裝配的核心設(shè)備,裝配機器人具有精度高、工作穩(wěn)定、柔性好、動作迅速等優(yōu)點任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用裝配機器人的主要優(yōu)點如下:1)操作速度快,加速性能好,縮短工作循環(huán)時間。2)精度高,具有極高的重復(fù)定位精度,保證裝配精度。3)提高生產(chǎn)率,使勞動者擺脫單一、繁重的體力勞動。4)改善工人勞動條件,擺脫有毒、有輻射的裝配環(huán)境。5)可靠性好,適應(yīng)性強,穩(wěn)定性高。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2.裝配機器人的分類裝配機器人在不同裝配生產(chǎn)線上發(fā)揮著強大的裝配作用,它們大

多由4~6個軸組成,目前市場上常見的裝配機器人按臂部運動形式

可分為直角式裝配機器人和關(guān)節(jié)式裝配機器人。其中,關(guān)節(jié)式裝

配機器人又可分為水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人、垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人和并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人,如圖3-3-1所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-1裝配機器人a)直角式裝配b)水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配c)垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配d)并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-2直角式裝配機器人的應(yīng)用——裝配缸體任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文(1)直角式裝配機器人直角式裝配機器人又稱單軸機械手,以X、Y、Z

直角坐標系為基本教學(xué)模型,整體結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計。直角式裝配機器

人是目前工業(yè)機器人中最簡單的一類,它具有操作方便、編程簡單等優(yōu)

點,可用于零部件移送、簡單插入、旋擰等作業(yè),機構(gòu)上多裝備球形螺釘

和伺服電動機,具有速度快、精度高等特點。直角式裝配機器人多為龍

門式和懸臂式結(jié)構(gòu)(可參考搬運機器人相應(yīng)部分),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于節(jié)能燈

、液晶屏等電子類產(chǎn)品的裝配等,如圖3-3-2所示。(2)關(guān)節(jié)式裝配機器人關(guān)節(jié)式裝配機器人是目前裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用最

廣泛的一類機器人,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、相對工作空間大、

自由度高、適合幾乎任何軌跡或角度工作、編程自由、動作靈活、易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)等特點。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文1)水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人。水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人也稱為平面

多關(guān)節(jié)裝配機器人或SCARA機器人,是目前裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用數(shù)量最多

的一類裝配機器人,它屬于精密型裝配機器人,具有速度快、精度高、柔

性好等特點,驅(qū)動多為交流伺服電動機,保證其較高的重復(fù)定位精度,可廣

泛應(yīng)用于電子、機械和輕工業(yè)等產(chǎn)品的裝配,適合于工廠柔性化生產(chǎn)需

求,如圖3-3-3所示。2)垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人。垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人多為6個自

由度,可在空間任意位置確定任意位姿,面向三維空間的任意位置和姿勢

的作業(yè)。圖3-3-4所示為垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人進行摩托車零部件的裝配。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-3水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人的應(yīng)用——拾放超薄硅片任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-4垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人進行摩托車零部件的裝配任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文3)并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人。并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人也稱拳頭機器人、蜘

蛛機器人或Delta機器人,是一種輕型、結(jié)構(gòu)緊湊的高速裝配機器人,可安

裝在任意傾斜角度上,其獨特的并聯(lián)機構(gòu)可實現(xiàn)快速、敏捷的動作,且減

少了非積累定位誤差。目前在裝配領(lǐng)域,并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人有兩種

形式可供選擇,即三軸手腕(合計六軸)和一軸手腕(合計四軸),具有小巧高

效、安裝方便、精度靈敏等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于IT、電子裝配等領(lǐng)域。圖3-

3-5所示為并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人進行鍵盤裝配。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-5并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機器人進行鍵盤裝配任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文精度制造上有一定的差別,原因在于機器人在完成焊接、涂裝作業(yè)時,沒

有與作業(yè)對象接觸,只需示教機器人運動軌跡即可,而裝配機器人需與作

業(yè)對象直接接觸,并進行相應(yīng)動作;搬運機器人、碼垛機器人在移動物料

時其運動軌跡多為開放性,而裝配作業(yè)是一種約束運動類操作,即裝配機

器人的精度要高于搬運機器人、碼垛機器人、焊接機器人和涂裝機器

人。盡管裝配機器人在本體上與其他類型機器人有所區(qū)別,但在實際應(yīng)

用中無論是直角式裝配機器人還是關(guān)節(jié)式裝配機器人都有如下特性:1)能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)生產(chǎn)節(jié)拍和末端執(zhí)行器的動作狀態(tài)。2)可更換不同的末端執(zhí)行器,以適應(yīng)裝配任務(wù)的變化,方便、快捷。通常裝配機器人本體與搬運機器人、焊接機器人、涂裝機器人本體在任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用3)能夠與零件供給器、輸送裝置等輔助設(shè)備集成,實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。4)多帶有傳感器,如視覺傳感器、觸覺傳感器、力傳感器等,以保證裝配

任務(wù)的精確性。二、裝配機器人的系統(tǒng)組成裝配機器人的裝配系統(tǒng)主要由操作機、控制系統(tǒng)(包括控制

柜)、裝配系統(tǒng)(包括氣動手爪、氣體發(fā)生裝置、真空發(fā)生裝

置或電動裝置)、傳感系統(tǒng)(視覺傳感器)和安全保護裝置等

組成,如圖3-3-6所示。操作者可通過示教器和操作面板進行任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文裝配機器人運動位置和動作程序的示教,設(shè)定運動速度、裝

配動作及參數(shù)等。圖3-3-6裝配機器人的系統(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—視覺傳感器7—氣動手爪任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-7主流裝配機器人本體a)KUKAKR10SCARAR600b)FANUCM-2iAc)ABBIRB360d)YASKAWAMYS

850L圖3-3-7所示為KUKA公司、FANUC公司、ABB公司、YASKAWA公司所生產(chǎn)的主流裝配機器人本體。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文1.裝配機器人的末端執(zhí)行器裝配機器人的末端執(zhí)行器是夾持工件移動的一種夾具,類似于搬

運機器人、碼垛機器人的末端執(zhí)行器,常見的裝配機器人末端執(zhí)

行器有吸附式、夾鉗式、專用式和組合式四種結(jié)構(gòu)。(1)吸附式末端執(zhí)行器吸附式末端執(zhí)行器在裝配中僅占一小部分,廣泛

應(yīng)用于電視機、錄音機、鼠標等輕小工件的裝配場合。其原理、特點

可參考搬運機器人的有關(guān)部分內(nèi)容,不再贅述。(2)夾鉗式手爪夾鉗式手爪(圖3-3-8)是裝配過程中最常用的一類手爪,

多采用氣動或伺服電動機驅(qū)動。采用閉環(huán)控制,配備傳感器后可實現(xiàn)手任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用爪啟動、停止及其轉(zhuǎn)速的準確控制,并對外部信號做出準確反映。夾鉗

式手爪具有重量輕、出力大、速度高、慣性小、靈敏度高、轉(zhuǎn)動平滑

、力矩穩(wěn)定等特點,其結(jié)構(gòu)類似于搬運作業(yè)的夾鉗式手爪,但又比搬運作

業(yè)夾鉗式手爪精度高、柔性高,如圖3-3-8所示。(3)專用式手爪專用式手爪(圖3-3-9)是在裝配中針對某一類裝配場合單

獨設(shè)計的末端執(zhí)行器,且部分帶有磁力,常見的主要是用于螺釘、螺栓裝

配的專用式手爪,同樣也多采用氣動或伺服電動機驅(qū)動。(4)組合式手爪組合式手爪(圖3-3-10)是通過組合獲得各單組手爪優(yōu)勢

的一類手爪,其靈活性較大,多用于機器人需要相互配合的裝配場合,可節(jié)

約時間、提高效率。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-8夾鉗式手爪任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-9專用式手爪任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-10組合式手爪任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2.傳感系統(tǒng)帶有傳感系統(tǒng)的裝配機器人可更好地完成銷、軸、螺釘、螺栓等

柔性化裝配作業(yè),這些作業(yè)中常用到的傳感系統(tǒng)有視覺傳感系統(tǒng)

和觸覺傳感系統(tǒng)。(1)視覺傳感系統(tǒng)配備視覺傳感系統(tǒng)的裝配機器人可依據(jù)需要選擇合

適的裝配零件,并進行粗定位和位置補償,完成零件平面測量、現(xiàn)狀識別

等檢測,其原理如圖3-3-11所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-11視覺傳感系統(tǒng)原理任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用與被裝配物件之間的配合。機器人觸覺傳感器有接觸覺傳感器、接近

覺傳感器、壓覺傳感器、滑覺傳感器和力覺傳感器等五種。在裝配機

器人進行簡單的工作過程中,常用到的有接觸覺傳感器、接近覺傳感器

和力覺傳感器等。1)接觸覺傳感器。接觸覺傳感器一般固定在末端執(zhí)行器的頂端,只有末

端執(zhí)行器與被裝配物件相互接觸時才起作用。接觸覺傳感器由微動開

關(guān)組成,如圖3-3-12所示。其用途不同,配置也不同,可用于探測物體位置

、路徑和安全保護,屬于分散裝置,即需要將傳感器單個安裝到末端執(zhí)行

器的敏感部位。(2)觸覺傳感系統(tǒng)裝配機器人的觸覺傳感系統(tǒng)主要是實時檢測機器人任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-12接觸覺傳感器a)點式接觸覺傳感器b)棒式接觸覺傳感器c)緩沖器式接觸覺傳感器d)平板式接觸覺傳感器e)環(huán)式接觸覺傳感器2)接近覺傳感器。接近覺傳感器同樣固定在末端執(zhí)行器的頂端,其在末端執(zhí)行器與被裝配物件接觸前起作用,能測出末端執(zhí)行器與被裝配物件之間的距離、相對角度甚至表面性質(zhì)等,屬于非接觸式傳感器。常見的接近覺傳感器如圖3-3-13所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-13常見的接近覺傳感器任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用3)力覺傳感器。力覺傳感器普遍用于各類機器人中,在裝配機器人中力

覺傳感器不僅用于測量末端執(zhí)行器與環(huán)境作用過程中的力,而且用于測

量裝配機器人自身運動控制和末端執(zhí)行器夾持物體的夾持力等。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-14所示為幾種常見的腕力傳感器。圖3-3-14常見的腕力傳感器a)DraperWaston腕力傳感器b)SRI六維腕力傳感器c)林頓腕力傳感器d)非徑向中

心對稱三梁腕力傳感器三、裝配機器人的作業(yè)示教裝配機器人作業(yè)示教與其他工業(yè)機器人作業(yè)示教一樣,需要

確定運動軌跡,即確定各程序點處工具中心點(TCP)的位姿。

對于裝配機器人,末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)不同,TCP設(shè)置也不同,對吸

附式手爪和夾鉗式手爪,可參考搬運機器人的TCP設(shè)置;對專用式手爪(擰螺栓手爪)TCP一般設(shè)在法蘭中心線與手爪前端

平面交點處,如圖3-3-15a所示,生產(chǎn)再現(xiàn)如圖3-3-15b所示。組

合式手爪的TCP設(shè)定位姿需依據(jù)起主要作用的單組手爪來確

定。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-15專用式手爪的TCP及生產(chǎn)再現(xiàn)a)擰螺栓手爪的TCPb)生產(chǎn)再現(xiàn)任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-16螺栓緊固機器人運動軌跡任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用1.螺栓緊固作業(yè)示教在裝配生產(chǎn)線中的裝配機器人有直角式、關(guān)節(jié)式兩種結(jié)構(gòu),具體選擇哪種結(jié)構(gòu)需要依據(jù)生產(chǎn)需求及企業(yè)實際情況來確定。同理,對末端執(zhí)行器也需依據(jù)產(chǎn)品特性進行靈活選擇?，F(xiàn)以圖3-3-16中的工件裝配為例,選擇直角式裝配機器人(或SCARA機器人),末端執(zhí)行器為專用式擰螺栓手爪;采用在線示教方式為機器人輸入裝配作業(yè)程序。以A螺紋孔緊固為例闡述裝配作業(yè)編程,B螺紋孔、C螺紋孔、D螺紋孔緊固可參照A螺紋孔操作進行。此程序由編號

為1~9的9個程序點組成,程序點說明見表3-3-1。具體作業(yè)編程可參照圖3-3-17所示螺栓緊固機器人作業(yè)示教流程開展。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文表3-3-1程序點說明任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-17螺栓緊固機器人作業(yè)示教流程任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用1)給料器準備就緒。2)確認操作者與機器人之間保持安全距離。3)確認機器人原點。通過機器人機械臂各關(guān)節(jié)處的標記或調(diào)用原點程序

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

個作業(yè)程序,如“Assembly_bolt”。(3)程序點的輸入在示教模式下,手動操作直角式裝配機器人(或

SCARA機器人),按圖3-3-16所示的軌跡設(shè)定程序點1~9移動。為提高機

器人的運行效率,程序點1和程序點9需設(shè)置在同一點,且程序點1~9應(yīng)處于與工件、夾具互不干涉的位置。(1)示教前的準備示教前,應(yīng)做好如下準備工作:任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文螺栓緊固作業(yè)示教方法見表3-3-2。表3-3-2螺栓緊固作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文表3-3-2螺栓緊固作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文(4)設(shè)定作業(yè)條件裝配作業(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(shè)定裝配開始規(guī)范及裝配開始動作次序。2)在作業(yè)結(jié)束命令中設(shè)定裝配結(jié)束規(guī)范及裝配結(jié)束動作次序。3)依據(jù)實際情況,在編輯模式下合理選擇配置裝配工藝參數(shù),以及選擇合

理的末端執(zhí)行器。(5)檢查試運行確認裝配機器人周圍安全,按如下操作進行跟蹤測試作

業(yè)程序:任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2)移動光標到程序開始位置。3)持續(xù)按住示教器上的有關(guān)跟蹤功能鍵,實現(xiàn)裝配機器人單步或連續(xù)運

轉(zhuǎn)。(6)再現(xiàn)裝配1)打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序,將光標移動到程序開始位置,將示教器上的模

式旋鈕設(shè)定到“再現(xiàn)/自動“狀態(tài)。2)單擊示教器上的“伺服ON”按鍵,接通伺服電源。3)單擊“啟動”按鍵,裝配機器人開始運行。1)打開要測試的程序文件。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2.鼠標裝配作業(yè)示教在垂直方向上進行裝配作業(yè)時,采用直角式裝配機器人和水平串

聯(lián)式裝配機器人具有無可比擬的優(yōu)勢,但在裝配作業(yè)中,垂直串聯(lián)

式裝配機器人和垂直并聯(lián)式裝配機器人仍具有重要的地位。現(xiàn)以

簡化后的鼠標裝配作業(yè)為例,采用移動關(guān)節(jié)式裝配機器人示范裝

配作業(yè)方法,末端執(zhí)行器選擇組合式手爪,鼠標裝配機器人的運動

軌跡如圖3-3-18所示.任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用此程序由編號1~8的8個程序點組成,程序點說明見表3-3-3。具體作業(yè)編程可參照圖3-3-19所示的鼠標裝配作業(yè)機器人示教流程開展。圖3-3-18鼠標裝配機器人的運動軌跡任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文表3-3-3程序點說明(鼠標裝配)任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-19鼠標裝配機器人作業(yè)示教流程任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用1)給料器準備就緒。2)確認操作者與機器人之間保持安全距離。3)確認機器人原點。通過機器人機械臂各關(guān)節(jié)處的標記或調(diào)用原點程序

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

個作業(yè)程序,如“Assembly_mouse”。(3)程序點的輸入在示教模式下,手動操作移動關(guān)節(jié)式裝配機器人按圖3

-3-18所示軌跡設(shè)定程序點1~8。鼠標裝配作業(yè)示教方法見表3-3-4。(1)示教前的準備示教前,應(yīng)做好如下準備工作:任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-4鼠標裝配作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-4鼠標裝配作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-20鼠標裝配按壓動作運動軌跡任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用四、裝配機器人的周邊設(shè)備與工位布局1.周邊設(shè)備常見的裝配機器人輔助裝置有零件供給器、輸送裝置等。(1)零件供給器零件供給器的主要作用是提供機器人裝配作業(yè)所需零

部件,確保裝配作業(yè)的正常進行。目前應(yīng)用最多的零件供給器主要是給

料器和托盤,可通過控制器編程控制。1)給料器。給料器是用振動或回轉(zhuǎn)機構(gòu)將零件排齊,并逐個送到指定位

置,通常給料器以輸送小零件為主,如圖3-3-21所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2)托盤。裝配結(jié)束后,大零件或易損壞劃傷的零件應(yīng)放入托盤中進行運

輸。托盤(圖3-3-22)能按一定精度要求將零件送到指定位置。由于托盤

容量有限,故在實際生產(chǎn)裝配中往往帶有托盤自動更換機構(gòu),以滿足生產(chǎn)

需求。圖3-3-21振動式給料器任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-22托盤(2)輸送裝置在機器人裝配生產(chǎn)線上,輸送裝置將工件輸送到各作業(yè)點通常以傳送帶為主,零件隨傳送帶一起運動,借助傳感器或限位開關(guān)實現(xiàn)

傳送帶和托盤同步運行,方便裝配。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2.工位布局由裝配機器人組成的柔性化裝配單元,可實現(xiàn)物料自動裝配,其合

理的工位布局將直接影響生產(chǎn)效率。在實際生產(chǎn)中,常見的裝配

工作站采用回轉(zhuǎn)式和線式布局。(1)回轉(zhuǎn)式布局回轉(zhuǎn)式工作站(圖3-2-23)可將裝配機器人聚集在一起進

行配合裝配,也可進行單工位裝配,其靈活性較大,可針對一條或兩條生產(chǎn)

線,具有較小的輸送線成本,并且可減小占地面積,廣泛應(yīng)用于大、中型裝配作業(yè)。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用(2)線式布局線式裝配機器人(圖3-3-24)依附于生產(chǎn)線,排布于生產(chǎn)線的

一側(cè)或兩側(cè),具有生產(chǎn)率高、節(jié)省裝配資源、節(jié)約人員維護、一人便可

監(jiān)視全線裝配等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于小物件裝配場合。圖3-3-23回轉(zhuǎn)式工作站任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-24線式裝配機器人任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用

一、任務(wù)準備實施本任務(wù)教學(xué)所使用的實訓(xùn)設(shè)備及工具材料見表3-3-5。表3-3-5實訓(xùn)設(shè)備及工具材料任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用二、認識工業(yè)機器人工件裝配單元工作站1.工業(yè)機器人工件裝配單元工作站的組成解,還回到排列支架上;完成拆解任務(wù)。其主要由機器人本體、機器人控

制器、工件裝配單元、抓手吸盤夾具、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3-3-25所示。其工件裝配軌跡訓(xùn)練模型結(jié)構(gòu)示意如圖3-3-26所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2.控制要求本任務(wù)采用示教編程方法,操作機器人實現(xiàn)工件裝配單元運動軌

跡的示教。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-25工件裝配單元工作站的組成任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-26工件裝配軌跡訓(xùn)練模型結(jié)構(gòu)示意任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-27工件裝配單元整體布局任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)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;單擊觸摸屏上機器人

的“啟動”按鈕,機器人進入主程序;單擊觸摸屏上機器人的“復(fù)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),工件裝配開始,直到工件裝配完成后停止。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(gòu)均保

持狀態(tài)不變。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-28抓手吸盤夾具的安裝任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用三、工件裝配單元的安裝在工件裝配單元的每個凹槽板中間有兩個用于安裝固定螺

釘?shù)穆菁y孔,把工件裝配單元放置到模塊承載平臺上,用M4

內(nèi)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3-3-27所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用四、抓手吸盤夾具的安裝本任務(wù)采用抓手吸盤夾具,它與機器人J6軸的連接法蘭上有4個螺紋安裝孔,把夾具調(diào)整到合適位置,然后用螺釘將其緊固到機器人J6軸上,如圖3-3-28所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文五、氣路檢查及氣路接法工件裝配模型的吸盤使用氣動控制,實現(xiàn)工件裝配作業(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

機器人能進行氣動驅(qū)動,建議氣壓壓力為0.4MPa。圖3-3-29

所示為機器人手臂上的氣管,其作用見表3-3-6。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-29機器人手臂上的氣管任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-6夾具氣管的作用六、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,各元器件的作用見

表3-3-7。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-7控制柜中元器件的作用任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用七、機器人程序的設(shè)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圖,然后編寫機器人主程序和子程序。

編寫子程序前要先設(shè)計好機器人的運行軌跡及定義好機器

人的程序點。1.機器人程序流程圖根據(jù)控制功能,設(shè)計機器人程序流程圖,如圖3-3-30所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-30機器人程序流程圖任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2.確定機器人運動示教點規(guī)劃機器人的運行軌跡,并繪制出機器人的運行軌跡圖,如圖3-3-31

所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-31機器人的運行軌跡圖a)零件取料點b)零件1放置點c)零件2放置點d)零件3放置點根據(jù)機器人的運行軌跡可確定其運動所需的示教點,見表3-3-8。3.機器人系統(tǒng)I/O與PLC的地址配置實現(xiàn)機器人系統(tǒng)和PLC控制器的通信,需要配置相關(guān)的信號端口,

機器人系統(tǒng)I/O與PLC的地址配置見表3-3-9。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-8機器人運動所需的示教點任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-9機器人系統(tǒng)I/O與PLC的地址配置任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-32程序建立任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用4.機器人程序的編寫(1)程序建立根據(jù)上述內(nèi)容,需要建立1個主程序及4個子程序。這4個子

程序包括1個復(fù)位程序“fuwei”,3個零件裝配子程序“zuzhuang_1”

“zuzhuang_2”“zuzhuang_3”,程序建立如圖3-3-32所示(僅供參考)。(2)主程序的編寫在“main”主程序中只需要調(diào)用各個例行程序即可,

參考程序如下:任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用(3)復(fù)位程序的編寫在“fuwei”程序中,要使機器人回到home點(初始

位置),所有信號復(fù)位。參考程序如下:任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用(4)零件1裝配程序的編寫“zuzhuang_1”程序中,先是吸取零件1,接著

將零件1提起到一個合適的高度,再移到組裝位置的上方,最后將零件放

置到組裝的位置,具體流程如圖3-3-33所示。參考程序如下:任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-33零件1的裝配流程a)吸取零件1b)抬升零件1c)移動零件1到放置點上方d)放置零件1任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用(5)零件2裝配程序的編寫“zuzhuang_2”程序中,先是吸取零件2,接著

將零件2提起到一個合適的高度,再移到組裝位置的上方,最后將零件2放

置到組裝的位置,具體流程如圖3-3-34所示。圖3-3-34零件2的裝配流程a)抓手移到零件2上方b)吸取零件2c)抬起零件2d)移動到零件2放置點上方e)零件2

放置任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用參考程序如下:任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-35零件裝配程序的調(diào)試(6)零件3裝配程序的編寫零件3的程序和零件2裝配程序類似,可參照零件2裝配程序編寫零件3裝配程序。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用5.機器人程序的調(diào)試參照繪圖模塊建立視覺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(diào)試機器人程序。單擊“調(diào)試”按鈕,單擊“PP移至例行程序…

”按鈕,單擊“fuwei”按鈕,單擊“確定”按鈕,程序指針指在

“fuwei”程序的第一條語句,如圖3-3-35所示。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用八、PLC程序設(shè)計1.PLC的地址分配表PLC的I/O地址分配見表3-3-10,輔助繼電器M的地址配置見表3-3-11。表3-3-10PLC的I/O地址分配任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-11輔助繼電器M的地址配置表2.程序設(shè)計(1)程序段1:啟動與停止程序程序段1:啟動與停止程序如圖3-3-36所示,

用于空盒子系統(tǒng)狀態(tài)顯示和機器人啟動或停止。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用圖3-3-36啟動和停止程序任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用正文信號狀態(tài)顯示在觸摸屏上程序如圖3-3-37所示。機器人每完成一列搬運,

觸摸屏指示燈都會顯示。圖3-3-37水平搬運信號狀態(tài)顯示在觸摸屏上程序(2)程序段2:水平搬運信號狀態(tài)顯示在觸摸屏上程序程序段2:水平搬運任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用九、觸摸屏程序的編寫1.觸摸屏界面的設(shè)計根據(jù)控制要求設(shè)計觸摸屏界面,如圖3-3-38所示。圖3-3-38觸摸屏界面任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用2.觸摸屏變量的連接按照表3-3-12中的觸摸屏界面指示燈和按鈕配置連接變量,完成觸

摸屏的設(shè)計。任務(wù)三裝配機器人及其操作應(yīng)用表3-3-12觸摸屏