机器人节拍分析表
机器人冲压自动线的生产节拍优化
欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息E I C Vo l .15 2008 No.6 75 神经网络可以任意精度逼近任何连续函数。
从结构外表看,P I D 神经网络的隐含层神经元的个数过少,但实际上,其中的积分元等价k 个一般神经元,这些一般神经元的输入分别为1,2,…,k -1,k 时刻的输入层神经元输出值的总和值,如图2所示。
由式(1)到式(8)可知,P I D 神经网络中的比例元、积分元和微分元的稳态输入输出特性都属于广义sigm oid 函数,因此它也具有任意连续函数逼近能力。
4 P I D 神经网络进行变桨控制系统的辨识4.1 风机模型以直驱电机为辨识系统,由于风力机与发电机采用直接驱动方式连接,这是一个典型的非线性模型,但这个模型能够反映变速风力发电机组的基本动态特性:J r dωr d t=T a -T e(9)式中:J r ———为风轮的转动惯量;ωr ———为风轮转动的角速度;T a ———为风轮的气动转距;T e ———为发电机获得的转距。
其中,气动力转距T a 由下式表示:T a =12ρC T (λ,β)RS v2(10)风机的转距T e 由下式表示:T e =12ρC P (λ,β)SR 3ω2(11)由式(9)、(10)和(11)得:J r d ωr d t =12ρC T (λ,β)R 3S ω2-12ρC P (λ,β)SR 3ω2(12)令k 1=12ρC T (λ,β)R 3S 1J r ,k 2=12ρC P (λ,β)SR 31J r可得:d ωr d t=(k 1-k 2)ω2离散化后为:ωr (k )-ωr (k -1)=(k 1-k 2)ω2(k )4.2 系统辨识辨识结构图如图3所示,网络采用批学习方法,每隔200个采样点学习一次,目标函数为:E =1200∑200k =1e 2(k )=1200∑200k =1[y (k )-y ′(k )]2图3辨识系统的结构图 图4系统辨识的衰减曲线其中,y (k )为对象的输出,y ′(k )为P I D 神经网络的输出。
机器人冲压生产线节拍仿真评估研究
机器人冲压生产线节拍仿真评估研究山东唐骏欧铃汽车制造有限公司摘要：冲压生产线一般是指两台或两台以上压力机串联组成的生产线。
对于汽车主机厂而言，冲压生产线一般包含四台或五台压力机+相应自动化搬运设备组成。
冲压生产线一般包含垛料台车、拆垛设备、输送设备、搬运设备、压力机、压机间搬运设备、下料设备、成型料输送设备等组成，以实现整线自动化生产的目的。
关键词：冲压线；机器人；仿真评估引言为解决招工难、用工贵等问题，制造业企业逐渐开始转型升级。
对于冲压行业，企业基数大，中小型企业占比高，大部分企业还采用人工手动上下料的生产模式，这种方式效率低、精度不高，且环境较差，易对人体造成损伤。
为此使用机器人代替人工作业，实现产业自动化升级，是中小型冲压加工企业智能化改造的必经之路。
1智能制造时代的意义智能制造时代，是结合现代科学技术的发展，将5G通信技术、工业4.0技术、人工AI技术、电子计算机技术、物联网技术、云技术、大数据等一系列技术进行融合和创新。
一方面，能够将传统制造领域的设计和产业进行优化和升级，能够最大程度降低人工的参与和影响，同时还能够实现产能和产品质量的提升；另一方面，结合多种创新技术，实现智能化机械设计、机械制造等技术目标，能够借助人工AI，对机械产业链进行系统化的分析、设计、制造、加工等一系列流程，提升产业的技术特性和发展潜力，能够利用智能AI系统替代传统人工模式，实现机械制造领域发展的革新和蜕变。
以机械人为例，现代机械人产业能够产生对创新自主意识的思维和想法，能够满足社会多种领域的服务需求，能够最大程度提升产品的智能化水平，能够借助时代的发展进行革新和升级。
2机器人冲压生产线仿真评估2.1机器人轨迹规划机器人轨迹规划的基本思路如图1所示，采用特殊点标准设置方法，其中0点为机器人安装位置或长时间静置时的HOME位置。
正常循环启动时，机器人由0位走到1位，在1位形成此套模具的HOME位；当前一序压力机完成一次冲压，打开一定安全距离后，机器人携带端拾器进入前一序压力机模区的2号点；其中2号点到3号点是竖直下降的过程，这主要是为了机器人携带的端拾器可以更好地与板料贴合，并躲避下模的干涉点；到达3号点时，真空发生器动作，端拾器吸盘建立真空，完成端拾器对于板料的吸附；然后执行3号点到4号点，此区间内，机器人保持竖直方向动作，这是为避免在板料脱离模腔过程中，与下模产生干涉；之后执行4号点到5号点的动作，后序动作与前述相似，不作详细介绍。
机加工节拍计算表
加工区域和加工类别,加工内容和要求 Machining Area/Type Machining Contents/Requirements 顶门关闭 卡盘打开 推杆顶紧 卡盘关闭 车小端面 粗车外圆 精车外圆 精车大端面 粗车内孔 精车内孔 割外圆槽 顶门打开
进给量 进给速度 fr Vf (mm/r) (mm/min)
加工区域和加工类别,加工内容和要求 Machining Area/Type Machining Contents/Requirements 顶门关闭 卡盘打开 推杆顶紧 卡盘关闭 车小端面 粗车内孔 精车内孔 卡盘停转，尾座顶尖 车外圆D143.5 粗车外圆D36.5,D33.5 精车外圆D36.5,D33.5 车大端面 顶门打开，退顶尖
进给量 进给速度 fr Vf (mm/r) (mm/min)
cutting Indexing Position Tool time time time change
2.00 T1001 T1004 T1005 T1001 T1001 T1003 T1001 PWLNL 2525M-08X E16R SCLCL-09 E16R SDUCL-07 PWLNL PWLNL PDJNL PWLNL 2525M-08X 2525M-08X 2525M-11 2525M-08X WNMX 120708-M4PW IC8250 CCMT 09T308-SM IC8250 DCMT 070204-SM IC8250 WNMX 120708-M4PW WNMX 120708-M4PW DNMG 110404-NF WNMX 120708-M4PW IC8250 IC8250 IC8250 IC8250 26.00 23.55 23.55 143.50 36.50 36.50 143.50 15.00 23.55 23.55 143.50 33.50 33.50 36.50 0.50 0.75 0.20 0.50 0.75 0.20 0.50 18.00 85.00 85.00 8.00 115.00 115.00 54.00 200 180 180 200 240 240 200 2000 2635 2635 444 2300 2450 708 0.12 0.30 0.18 0.35 0.25 0.18 0.28 240 791 474 155 575 441 198 4.50 6.45 10.75 3.09 12.00 15.65 16.35 68.79 0.00 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 9.00
工业机器人操作与示教_专项职业能力_工作任务分析表0930
3. 能文成工业机器人点位示教； 3.工业机器人坐标点记录方法；
4. 能完成工业机器人手动程序 4.工业机器人坐标点示教方法；
调试； 5.工业机器人HOME点设置方法；
5. 能设置工业机器人HOME点； 6.工业机器人数组/寄存器功能
6. 能使用工业机器人数组/寄存 使用方法； 器功能；
程序； 3. 工业机器人程序恢复的方法；
3. 能恢复已有工业机器人程序； 4. 工业机器人程序导入的方法；
4. 能导入相同工业机器人程序； 5. 工业机器人程序加密的方法；
5. 能对工业机器人程序进行加
密；
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上海市职业培训研究发展中心
《工业机器人操作与示教》工作任务分析表
二 、 工 业 机 器 人 示 教 操 作
三、工业机器人 基础编程
（一）工业机 器人示教器 操作与认知
（二）工业机 器人手动示 教操作
(一)工业机 器人基础编 程
1. 能正确将工业机器人示教器 1.工业机器人示教单元的构成；
与工业机器人控制器连接； 2.工业机器人示教器的认知；
2. 能正确使用功能键按钮； 3.工业机器人示教器菜单的分
3. 能正确使用菜单键按钮
20
技
能 二、工业机器人在线示教
30
要
求
三、工业机器人简单编程
50
合计
100
第 3页 共 3页
类；
4. 能选择工业机器人示教器操 4.工业机器人示教器功能键定
作语言；
义和作用；
5. 能设定工业机器人系统时间； 5.工业机器人校准参数的输入；
6. 能正确操作工业机器人示教 6.工业机器人程序的创建
锻造机器人节拍校验.
锻造机器人节拍校验基本的技术参数：伺服电机：1FL6064-1AC61-0AG1额定功率：1.5KW额定扭矩：7.16Nm额定速度：2000rpm减速机：AF120-5-S2-P2减速比：i=5斜齿轮：2m 64z单边行程：1mX轴移动滑台：78kg（包含机械手臂）两个工件：10kg分析锻造机器人设备动作：1：定义动作符号：Y轴机械手臂伸出Y轴机械手臂缩回Z轴提升Z轴下降机械手爪闭合机械手爪张开移动滑台右移移动滑台左移2：动作分析① 设定 机械手臂处于提升 状态，机械手臂处于缩回 状态，气爪处于张开 状态右机械爪：左机械爪：② 机械爪已经抓到锻件，并做好左移至2工位的准备料台右机械手爪左机械手爪1工位2工位1状态2状态3状态1状态1状态动作 2状态动作 右机械爪： 左机械爪： 轴承重复2状态 进入第二轮循环移动滑台：③ 机械爪已经将工件送至2工位和料台，并做好右移至1工位重新取料准备④ 机械爪回到1工位，机械手臂处于提升状态，机械手臂处于缩回 状态，气爪处于张开状态，与我们之前设定的状态重合，即完成一个周期的动作。
由此可知一个周期包含3个状态，从示意图可知一个周期可以工件从一个工位移动到另一个工位。
算出一个周期所用的时间，就可以知道一个工件从1工位到2工位所用的时间。
以此类推可以计算出整条线的生产节拍。
综上分析可知一个周期内包含4次Y 轴伸出 ，4次Y 轴缩回 4次Z 轴下降 、4次Z 轴提升 2次气爪闭合、2次气爪张开、1次移动滑台左移 1次移动滑台右移 ，综合统计气缸动作20次（含气缸并行动作）3：锻造机器人各动作所用时间计算3状态移动滑台：Y 轴用时计算：采用MAL_25×150型气缸（由气缸推出力表可知在0.5Mpa 的压力下，推出力为245N 缩回拉力为206N ）。
3根15号线轨、3个滑块、一个5kg 锻件、推出重量为4.788Kg （取10Kg 计算）Nf mg u f P u f 3.12121010003.0=+⨯⨯=+⨯=+⨯=摩擦力NN f u 12f ,263:003.0为取力为个密封垫片，密封片阻个滑块，一共取s t s F st t at s s m m F a 12.0/m 37.19103.12-206m a 11.03.235.0101503.235.05.0/3.23103.1224523222≈→===≈⨯⨯=→⨯⨯===-==-同理计算回程时间Y 轴伸出用时0.11s Y 轴缩回用时0.12s 气爪开合时间计算：经查气缸选型手册可知，MHZ2-32D-M9NV 两指气爪的工作频率为60次\分钟，即1秒\次伸缩气缸，由于气爪只进行一次动作夹紧或松开按0.5s 计算气爪闭合用时0.5s气爪张开用时0.5sZ 轴用时计算：采用SDAS_32×65型气缸,、2跟20线轨4个滑块、一个5kg 锻件、推出重量为20.275kg(取21Kg 计算)，推出行程为40mm ，类似Y 轴计算Nf mg u f P u f 63.28281021003.0=+⨯⨯=+⨯=+⨯=摩擦力NN f u 28f 5.3,84:003.0为，取密封片阻力为个密封垫片个滑块，一共取st s m f m g F F st t at s s m m f m g F m F a t 11.0/m 1.252163.28-102346m a 20.078.75.01015078.75.05.0/78.72163.2821040223222≈→≈+=-+==≈⨯⨯=→⨯⨯==≈--=--==-同理计算回程时间Z 轴伸出用时0.20s Z 轴下降用时0.11sX 轴用时计算：伺服电机：1FL6064-1AC61-0AG1 额定功率：1.5KW 额定扭矩：7.16Nm 额定速度：2000rpm减速机：AF120-5-S2-P2 减速比：i=5斜齿轮：2m 64z单边行程：1mX 轴移动滑台：78kg （包含机械手臂） 两个工件：10kg移动滑台选用2根25号线轨，4个滑块导向，设计重量为78kg ，2个工件重量为10kg ，考虑到钣金、管路重量选用100kg 计算移动滑台的各项指标Nf mg u f P u f 353210100003.0=+⨯⨯=+⨯=+⨯=摩擦力32f 84:003.0为个密封垫片，取个滑块，一共取f u通过减速机加载到齿轮的输出扭矩为：m 8.35516.7N T =⨯=齿轮 齿轮的分度圆直径：mm mz d 128642=⨯==齿轮对齿条的推力：N N d T F t 560m10128m8.35223-≈⨯⨯==齿轮 移动滑台的加速度：2s /m 25.5kg10035-560m ==-=Nf F a t ）（摩擦力以2m/s 的峰值速度计算所用时间：st t t t st t ss m m v s t m s s s m s s m s s m at s s sm sm a v t at v x 88.038.012.038.038.012.0/224.024.0138.038.0)38.0(/25.55.05.038.0/25.5/2321132221213221211=++=++=======--===≈⨯⨯==≈==→=移动滑台右移用时0.88s移动滑台左移用时0.88s4：综合计算时间：左机械爪与右机械爪同时动作，所以时间只需计算一次动作即可锻造机器人节拍分析(理想状态)一个周期移动滑台左机械爪右机械爪说明气缸用时s电磁阀用时s合计用时s1状态Y轴伸出0.110.0190.129 Z轴下降0.110.0190.129气爪闭合0.50.0190.519 Z轴提升0.20.0190.219 Y轴缩回0.120.0190.1392状态移动滑台左移0.880.88 Y轴伸出0.110.0190.129 Z轴下降0.110.0190.129气爪张开0.50.0190.519 Z轴提升0.20.0190.219 Y轴缩回0.120.0190.139移动滑台右移0.880.884.033状态以上表格是按照一个周期的动作进行统计的，得出的结论是一个周期用时4.03s（其中可以改进的地方是气爪的张开和闭合，通过自行设计机械手爪，有望将机械爪的开合时间缩短至0.5s以内）表中电磁阀响应时间参考SMC的选型手册中SY5120系列电磁阀的响应时间。
自动化机械加工生产线节拍分析 (2)
自动化机械加工生产线节拍分析一、引言自动化机械加工生产线是现代工业生产中常见的生产方式之一。
为了提高生产效率和质量，对生产线的节拍进行分析是非常重要的。
本文将详细介绍自动化机械加工生产线节拍分析的标准格式文本。
二、背景自动化机械加工生产线是一种基于机器和自动化设备的生产方式，能够实现高效、精确和连续的加工操作。
为了评估生产线的效率和优化加工过程，对节拍进行分析是必要的。
三、目的本文旨在通过对自动化机械加工生产线的节拍进行分析，了解生产线的运行情况和瓶颈，并提出改进措施，以提高生产效率和质量。
四、方法1. 数据收集：收集自动化机械加工生产线的相关数据，包括加工时间、工序数量、故障时间等。
2. 数据整理：对收集到的数据进行整理和清洗，确保数据的准确性和完整性。
3. 节拍计算：根据整理后的数据，计算生产线的节拍。
节拍可以通过加工时间除以工序数量得到。
4. 节拍分析：对计算得到的节拍数据进行分析，了解生产线的运行情况和瓶颈。
可以通过绘制统计图表、计算平均值和标准差等方式进行分析。
5. 改进措施：根据节拍分析的结果，提出改进措施，以提高生产线的效率和质量。
五、结果经过对自动化机械加工生产线的节拍分析，得到以下结果：1. 平均节拍：根据数据计算得到的平均节拍为X秒/件。
2. 标准差：根据数据计算得到的节拍标准差为X秒/件。
3. 运行瓶颈：根据节拍分析，确定了生产线的运行瓶颈为X工序。
4. 改进措施：针对运行瓶颈，提出了改进措施，包括优化工序流程、增加设备数量等。
六、讨论在本文中，我们对自动化机械加工生产线的节拍进行了详细分析，并提出了改进措施。
然而，由于数据的限制和生产环境的差异，分析结果可能存在一定的误差。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化。
七、结论通过对自动化机械加工生产线的节拍分析，我们可以了解生产线的运行情况和瓶颈，并提出改进措施，以提高生产效率和质量。
这对于优化生产线的运行和提升企业竞争力具有重要意义。
机器人生产节拍优化的途径
机器人生产节拍优化的途径
1. 优化机器人路径规划：通过优化机器人的路径规划，可以减少机器人在生产过程中的移动时间，从而提高生产节拍。
可以使用路径规划算法，如 A*算法、遗传算法等，来寻找最优路径。
2. 提高机器人运动速度：提高机器人的运动速度可以直接减少生产节拍。
可以通过优化机器人的控制系统、提高电机功率等方式来提高机器人的运动速度。
3. 减少机器人等待时间：在生产过程中，机器人可能会因为等待其他设备或操作而浪费时间。
可以通过优化生产流程、减少不必要的等待时间来提高生产节拍。
4. 增加机器人工作时间：增加机器人的工作时间可以提高生产效率。
可以通过增加机器人的数量、延长工作时间等方式来增加机器人的工作时间。
5. 优化机器人的动作：优化机器人的动作可以减少机器人的动作时间，从而提高生产节拍。
可以通过优化机器人的轨迹、减少不必要的动作等方式来优化机器人的动作。
6. 采用多机器人协同工作：采用多机器人协同工作可以提高生产效率。
可以通过合理分配机器人的任务、协同工作等方式来提高多机器人的工作效率。
7. 加强设备维护：加强设备维护可以减少设备故障和停机时间，从而提高生产节拍。
可以通过定期维护、及时修理等方式来加强设备维护。
总之，机器人生产节拍优化需要综合考虑多种因素，并采取相应的措施。
通过不断优化和改进，可以提高机器人的生产效率和降低生产成本。
人机分析表
编号：
工作名称：
部门别：
日期：年月日
□现况□改善
作业员
机器
时间
百分比%
时间
百分比%
单独
共同
等待
总计
作业员
类别
时间刻度
（）
类别
机器
作业
时间
时间
作业
人机程序图第页，共页
编号：MM-181
工作名称：把大树枝锯掉
部门别：
日期：年月日
□现况□改善
作业员
机器
时间
百分比%
时间
百分比%
单独
12
25
9
18.7
共同
27
56.3
27
56.3
等待
9
18.7
12
25
总计
48
100
48
100
作业员（老叶）
类别
时间刻度
（）
类别
机器（老白）
作业
时间
时间
作业
等待
4
4
拿绳子
拿锯子
4
4
等待
拿梯子并架好
8ห้องสมุดไป่ตู้
8
拿梯子并架好
拿绳子上楼梯、绑住树枝尾端
4
4
等待
拿锯子上楼梯，准备锯树枝
4
4
等待
锯树枝
8
8
抓住绳子
下楼梯
2
2
将绳子拿下
等待
5
5
将树枝拿到庭院外
将梯子放回原位
4
4
将梯子放回原位
将锯子放回原位
5
5
将绳子放回原位
焊装车间机器人的节拍分析及优化设计
2021年第2期2021No.2汽车工艺与材料Automobile Technology &Material焊装车间机器人的节拍分析及优化设计陈志雅1宋和平1马怀振2李延静1（1.宁波吉利汽车研究开发有限公司长兴分公司，湖州313100；2.凯悦汽车大部件制造（张家口）有限公司，张家口076150）摘要：为了实现焊装车间降本增效的目标，对焊装车间自动生产线上机器人的生产节拍进行优化。
通过分析机器人的工作时序逻辑，查找机器人不合理的工作时序，进而分析机器人的底层程序，修改程序上的问题，优化工作时序，消除机器人工作时序逻辑不合理产生的等待浪费，提升生产线的生产节拍，从而提高车间的生产效率，最终实现降本增效的目标。
关键词：降本增效生产节拍时序逻辑中图分类号：U466文献标识码：BDOI:10.19710/ki.1003-8817.20200221Beat Analysis and Optimization Design of Robot in WeldingWorkshopCheng Zhiya 1,Song Heping 1,Ma Huaizhen 2,Li Yanjing 1（1.Changxing Branch of Ningbo Geely Automobile Research and Development Co.,Ltd.,Huzhou 313100；2.Hyatt Auto Parts Manufacturing (Zhangjiakou)Co.,Ltd.,Zhangjiakou 076150）Abstract ：In order to reduce costs and increase efficiency in the welding workshop,optimize the production beat of the robot on the automatic production line of the welding workshop is optimized.By analyzing the robot's work sequence logic,the robot's unreasonable work sequence is searched,then the robot's underlying program is analyzed,the program's problems,optimize the work sequence,eliminate the waiting waste caused by the robot's unreasonable work sequence logic is modified,and the production beat of the production line is improved,thus the production efficiency of the workshop is improved,and finally achieve the goal of reducing costs and increasing efficiency is achieved.Key words:Reduce costs and increase efficiency,Production beat,Sequential logic基金项目：航空超薄壁管高性能精确弯曲成形工艺主动设计方法及应用研究（5180050016）。
【doc】彩管搬运机器人的节拍协调计算
彩管搬运机器人的节拍协调计算第7巷第2期~1993年12月衫色曼§懈童靓器人彳插船捐应用数学与计算数学COIVIM.0NAPPL.MATH.ANDCOMPUTV1.7N0.2Dec..1993(彩管搬运机器人的节拍协调计算一77一一堕张连生一～～～～丁件』-Z.海科技太学)TheWorkMeterC00rdinati0nfortheTrRnsfer? RobotoftheColourPictureTubeChertShouchunZhangLianshengr5尬'r&4孙10l.AbstractInthispaper,tileworknleterCoordinationandthemetercalculationforthe transferrobotofthemultijointmacllinehandandthemulti-machinehdofthe movingcoordinatearediscussedThec~eflaredescribed.本文阐述了多关节机械手搬运机器人和导轨移动式多机械手搬运机器人的节拍协调问题孜计算方弦,并用实际例子加以说明.一,概述彩管生产中,从一道工序到另一道工序都用传输带输送,若用人工把形管从传齄带送到生产主帆,则随着彩管尺寸的增大,劳动强度愈来斑大.工人已不能胜任这一工作,从而用搬运机器人来代l荇_已是当务之急.用于彩管工序中搬运机器人有多种形式.常见的一种是多关节式单手机器人,另一种是坐标导轨式单手或多手机器人.为了保证彩管生产中最后一道工序的产量指标,各道工序的生产率不相同,通常是前道工序的生产率比后道工序的生产率高,因此经常出现传输带的节拍与后道工序的节拍不同的情况.如何保证后道工序满负荷生产.就成为搬运机器人设计中的主要问题之一.下面对多关节式手机器人和坐标式直线移动多手机器人两种情况进行分析.二,多关节式单手机器人的节拍计算图1为多关节式手机{}}}人机械手手爪运动轨迹圈.图中且为链式传输带,以本文i993年6月4日收到一80一应用数掌与计算歙掌T巷c嚣蓉竿_转嚣篱姜尸为封口机上料工位.相隔(秒)转过一个:[位,中精明uJJIIJ,光鬲.目州0t.(秒),允许上料的停戢时为t(秒),0点为机械手等待位置?工作过程如下囝l尸下当彩色显象管到达点u处在0点位置的机械手即开始同步跟踪,到达n点时.机.槭手与传输带达到问步,并对准彩管.此时机械手以速度进人膨管上方.以速度下降,吸住彩管后,以速度一升.以速度退出.这时同步跟踪停止,而以速度送到封口机上料丁二位上方,以速度下降.放下彩管后,以建度上升,以速度回到0点位置等待下一工作循环开始.这里,实现封口机满负荷(不阐断)工作条件分下述两种情况.1.当ztv==ruf,这埘传输带上每骶秒传送一只彩管,而封口机每聪秒转过一个工位,也就是说传输带与封口机工作节拍相等.设机械手从0点开始,完成所有动作后,再回到0点所用的总时间周期为,则乃=±++￡+￡+}÷十+t十t+吒o+tI.式中=0a一机械手同步跟踪时间(秒)=ab/H一机械手进^彩管上方所需时间1秒)i'鸭:,一机械手下降所需I】间(秒);t一机械手抓住彩管所需时间(秒】;,嚏=d/v3一机械手上升所需时间(秒)t=e/一机械手退出吊架所需Ⅱ于间(秒);畴=IQ/一机械手把彩管送蓟封口机上料工位上方所需时间(秒】t§=Qp/v~一机械手下降放彩管所需时间(秒】;一机械手放卞彩管所需时间1秒);tIo=P口/一机械手上升所需u,j问{秒】;2期髫营搬运机器^的节拍协调计算til=QO1一机械手回到跟踪等待位置所需时间(秒).在这种情况下,只要使<T就可以做到使机械手对封口机连续供料.从而封口机是满负荷(不问断)工作.因为T=t1+如+t3,t3是允许上料时间.中有许多动作所需时间可以与tI,b重复进行.2.当llV;<T时,这时传输带传送彩管与封口机工作节拍不一致,应采取何种策略.使封口机的工作是满负荷的.为此需作如下计算.设第一只上料彩营正好处于位置开始工作.且!『第一只彩管经同步跟踪取出送到口位置时.需等持一7"1=△时间.才能把彩管放下,持机械手回到0点时,传抽带上的另一只彩管已超过点位置.距离为?△.此时要求机械手以>的建度遍上吊架上的彩管,然后开嫡以的建度同步跟踪.为了不使问题复杂化.设IQ/~~为常散.从而第二只彩管上料时间为lI一2;V-AT+;同理可得第三只彩管上料时闻.….第只彩管上料时间.分别为:轧=+Ts:!!=j垒!:一2则不必再去追赶超过点的彩管,而等待处卡,粤左粤警'y处的彩管,因为这时等持时间将小于追赶的时间.为了保证封口机连续满负荷工作,J必须{菏扈下列零件,即每:^i—~(k-Z)aT+<(2)由(1)式得k-l=[iT~而(V o-V)1】这里lI表示取整,当选取适当时.可使孚恰好是正整数,从而=T~而(vo-v)1+1_【3]把(3)式代人(2】式得一82一应用数学与计算披学f奄t一[T,(V o-ViiAT.【|】我们用下述具体例子来说明.例l设=lllg(~1秒),=21m(~1秒),=10(秒),T=20【秒).由(3)式得[19t.面2一,,--】+t=[萼】+t=.+=to.由,式得死T一=2O-型;.一.:秒,..ih此知,当搬运机器人的工作周期死<11秒时,才能对it"i-i机连续不饲断供料,从而使封Ill机满负荷工作.在实际生产过程中,当oQ距离较长时.搬运机器人的手臂显得太长.占用空间太多,且其周期<11秒难以实现,故生产中实际使用直线坐标式多机械手的搬运机器人,其手爪运动轨迹如图2所示.下面对它作进一步分析.图22舶彩首搬运机器人曲节拍谰计算一83—.三,坐标式直线移动搬运机器人从图2可知,机髫I}人有二只机械手,同步跟踪取出机械手的运动轨迹为0一口一b—c—d—c一,一g一日一9—0,0为等待位置;上料机械手运动轨迹为m一日一m一0一P一口一m,m为等待位置.同样分两种情况.I.当qv=Tz=T时,这时对上料机械手来说,满足连续供料的条件为这里t3为封口机允许上科时间C秒】<t3.++乓+t+t+-l-,其中吒一m耳/一机械手下降所1ls时间(秒);屿一机械手抓住彩臂所需时伺(秒);砖:日m/Ho一机械手上升所需对闻(秒);矗一m口/nl一机械手到达封口机上料工位所需时间(秒);t=QP/n3一机槭手下降所需时间(秒);t一机械手放下彩管所需时间(秒);t;=PQ/nt一机械手上升所需时间(秒);丽m口/v12=蝠可以与封口机的虹时间重叠,故在上料周期中可以不必计算在内面对同步跟踪取出机械手来说,必须满足这里<T2:t+t答+t+t:+t+t+t+t+tg+~Io+t.其中t一0n/一机械手跟踪所需时间(秒);t:口6,一机铖手进A所需时间1秒);tg=6c/v2一机械手下降所需时间(秒);t:一机械手抓住彩管所需时间(秒);=dc/一机械手上升所需时间(秒);t;c=c,,一机械手退出所需时间(秒);t:,/一机械手送彩管劐校正台所需时间(秒);tg=g一机城手下降所需时间(秒l;tg一机械手拔下彩管所需时闻(秒】;‰:g,一机械手上升所需时间(秒);tl=g0/一机械手回到等待位置所需时间(秒).2.当qv=<T时,令AT=T—,At3=t3一.这里T一封口机王位节拍,表示经过时间需要提供一只彩管;一传送带节拍,表示经过时间能提供一只彩管;一上料机械手工作节拍;b一封口机允许上料时间.一84一应用散学与计算散举7巷设第一只彩管从传送带进入跟踪位置,山同步跟踪取出机械手取出.送到校正台,然后由另外一只机械手一上料机城手送到封口机的上料工位(见图3上P0点).这时正好是封口机允许上料的极限时间.第二只彩管经同样过程送到上料工位时.提前了△时间,见图3中Pl点.糟位克毒L熹器J:盯五lI.图3.第只彩管亦经同样过程送到上料工位Ⅱ于,提前了(k一1}AT时间.rh圈3可知一Z)AT=(f3+tI)一.设此时正好封口机完成一个工位工作,开始转位,发出信号.使上料机城手启动送料(上料机械手没有得到封口机起动转位的信号,不允许送料),经马时间送蓟封口机上料工位.在第+1只及其后来的彩管.经同步跟踪取出机城手取出送到校正台,都要等待封口机发出允许上料指令后.才能向封口机送料.其等待时间依次为:AT—AT'.2AT一2AT'',…,n.AT—tl4.这里△=A T.V2.△表示跟踪追赶所费时问.AT—AT'表示把一只彩管从鼹踪取出送到封口机上料工位的实际的节拍时间差.当nAT—nAT'=7"1/2时.同步跟踪取出机械手,不必妄迫赶传送带上的彩管,而应等待传送带上下一只彩管.因这时追赶的时间将大于/2.而等待间小于等于/2.从而山(5)式得'nAT(一)=≥n=[n/z△r(一)】.现例举如下:1?设',1/19(~/秒),=3/l9(米/秒).AT=l(秒),;l9(秒lt刚2期彩管搬运机器^的节拍调计算n=[-.2(-一)]=+o.,这表示这时系统保持动态平衡一2.设=it19(~t秒).K:tt19(~1秒),AT=l(秒),ti一3(秒),t3=12(f/~):=10【秒)?从而我们有n=【TI/2AT(-一)]=[-./?(卜,41(圳=[卜[19∞,2]=[28I=s.(k-1)△=(t.+t)一.=[垒]+l,一l:l5一l.,=6,从而+n28+6=34(只】.这表明当追赶(空程)速度=4Vu,i,经过34只后,空放过一只彩管?仍回复到开始时的状态.3.若=20(秒),V=112o(~t秒).=4/2o(~/秒).T=28【秒),t-=4(秒),t3(秒),.(秒),则=II+l=【(18+4—1o}tsl+l=1+l=2,n=[./×s(:一)]=[可丁:i7i『]=[萼]=s.从而^+"5,这表明经过5只后.必须放弃一只彩管,即在传送带吊架上连续放置5只彩管后,要有一只空位(即在此吊架上不放置彩智)..4.若=2o(秒),V=1110(米t秒),=4t10(米/秒).T=28(秒),t-=4(秒),t3=l8(秒).=l0(秒)?则.:从商n+膏3+2=5.这一结粜与(3)问?四,数学模型讨论事实上.从效学上看,上述彩管封口上料机器人的两种模型都可看作为最简单的排队模型.对第一种模型而青,其输人为定长输人,即视传送带上的彩管为顾客流.它从传送带上按固定时间隔到达,其排队规则为先到先服务;其服务机构只有一个.即封口机;服务时问即为封口机上料时间,它亦为定值,而队长n则按顾客等待时问STl/2的顾客数(即彩管效)作为队长,经计算得一86一应用数学与计算数学7暑『(—).,l一【i面J'这是在7"1<T时,出现服务时间大于顾客到达时间的时间差时,如何使服务机构一封口机不空闲,即效率最高.且使顾客到达不违反排队原则.系统能正常运行而计算得到的.此外.由于,皆有可能出现工作误差和,r一般是服从正态分布的随机变量,其特征可由其均值方差所确定,这时顾客到达时间为+.服务时间为r+r.皆是随机变嚣,通常,的均值=0,Mr=0.令其方整D7"1=,D6T:,由于系统在实际运行中口}大于,从概率论的知识知I一I=一0Is3盯l,r一rl:I6T一0l3的概率大于等于gg.7%,故当<T,且使+3l≤T一3o成立,则系统运行是正常的,若,+3I>T一3成立,这就出现山于传送带彩管未送到而使封口机空闲的情况.虽然出现这种情况的概率很小,但仍需避免,这在系统设计时必须考虑的一种情况.对第二种模型也可看作一个排队系统.顾客流,服务机构,排队原则皆同上.但其服务时间较前一模型复杂些,从而队长决定亦不同于前一模型.服务机构封口机的工作节拍为时间,r由三部分组成:转位时间tI,夹紧时间虹,上料时间'3.而实际的服务时间为上料时间ta,它可以在封口机工作节拍r的任何时段中完成,其队长按由在可实际报务的时间段r中瓯客被实际服务数k.加上顾客等待时间/2的顾客数n而计算所得:.=[]+1+[/z△(一)】j这里假定<T.应该指出,与通常排队论中的不同特点是,在一般排队论中关注的是使趴长不要太长?服务机构不要太忙碌,我们这里关注的却是服务机构不要空闲.且使系统运行正常.经上面计算方法进行计算后.研制成的彩管封口上辩移载机器人,已安装在上海永新彩色显象管有限公司实际使用.按上述参数进行诃整,达到了节拍协调.经半年实际使用,证明上述计算方法是正确.有效的,保证了设备的前负荷运转.。
机器人运动分析
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机器人位姿矩阵： 机器人位姿矩阵： position and pose matrix
r11 r 21 A= r31 0
r12 r22 r32 0
r13 r23 r33 0
px py pz 1
矩阵A 与各关节运动有关， 矩阵 与各关节运动有关，A ? 机器人技术 中国石油大学机械设计系
0 − sin θ cosθ
R——当前坐标 以 当前坐标O1以 当前坐标 参考坐标O为参考旋 参考坐标 为参考旋 左乘R 转，左乘
y1 y
x1
机器人技术x
中国石油大学机械设计系
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例题： 例题：已知 x1=7, y1=3, z1=2, 求绕Z 轴旋转90° ① 求绕 轴旋转 °后x, y, z 坐标值 轴旋转90° 再绕Y 轴转90。 ② 绕Z 轴旋转 °后，再绕 轴转 。
0 a 0 b 1 0 0 1
− sin θ cos θ 0 0
y
y1
0 0 0 0 1 0 0 1
P(x1,y1) x1
动作顺序的结果是左乘矩阵 机器人技术
a
b
28
x
中国石油大学机械设计系
为参考平移a,b，再绕Z 轴旋转， 例：先以O为参考平移 ，再绕 轴旋转，则 先以 为参考平移 平移变换矩阵： 平移变换矩阵：
机器人技术
中国石油大学机械设计系
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r11 R = r21 r 31
r12 r22 r32
r13 r23 r33
一列：x n对X Y Z 的方向余弦 一列： 二列： 二列：y n对X Y Z 的方向余弦 三列： 三列：zn对X Y Z 的方向余弦
机器人技术
锻造机器人节拍校验
锻造机器人节拍校验基本的技术参数：伺服电机：1FL6064-1AC61-0AG1额定功率：1.5KW额定扭矩：7.16Nm额定速度：2000rpm减速机：AF120-5-S2-P2减速比：i=5斜齿轮：2m 64z单边行程：1mX轴移动滑台：78kg（包含机械手臂）两个工件：10kg分析锻造机器人设备动作：1：定义动作符号：Y轴机械手臂伸出Y轴机械手臂缩回Z轴提升Z轴下降机械手爪闭合机械手爪张开移动滑台右移移动滑台左移2：动作分析① 设定 机械手臂处于提升 状态，机械手臂处于缩回 状态，气爪处于张开 状态右机械爪：左机械爪：② 机械爪已经抓到锻件，并做好左移至2工位的准备料台右机械手爪左机械手爪1工位2工位1状态2状态3状态1状态1状态动作 2状态动作 右机械爪： 左机械爪： 轴承重复2状态 进入第二轮循环移动滑台：③ 机械爪已经将工件送至2工位和料台，并做好右移至1工位重新取料准备④ 机械爪回到1工位，机械手臂处于提升状态，机械手臂处于缩回 状态，气爪处于张开状态，与我们之前设定的状态重合，即完成一个周期的动作。
由此可知一个周期包含3个状态，从示意图可知一个周期可以工件从一个工位移动到另一个工位。
算出一个周期所用的时间，就可以知道一个工件从1工位到2工位所用的时间。
以此类推可以计算出整条线的生产节拍。
综上分析可知一个周期内包含4次Y 轴伸出 ，4次Y 轴缩回 4次Z 轴下降 、4次Z 轴提升 2次气爪闭合、2次气爪张开、1次移动滑台左移 1次移动滑台右移 ，综合统计气缸动作20次（含气缸并行动作）3：锻造机器人各动作所用时间计算3状态移动滑台：Y 轴用时计算：采用MAL_25×150型气缸（由气缸推出力表可知在0.5Mpa 的压力下，推出力为245N 缩回拉力为206N ）。
3根15号线轨、3个滑块、一个5kg 锻件、推出重量为4.788Kg （取10Kg 计算）Nf mg u f P u f 3.12121010003.0=+⨯⨯=+⨯=+⨯=摩擦力NN f u 12f ,263:003.0为取力为个密封垫片，密封片阻个滑块，一共取s t s F st t at s s m m F a 12.0/m 37.19103.12-206m a 11.03.235.0101503.235.05.0/3.23103.1224523222≈→===≈⨯⨯=→⨯⨯===-==-同理计算回程时间Y 轴伸出用时0.11s Y 轴缩回用时0.12s 气爪开合时间计算：经查气缸选型手册可知，MHZ2-32D-M9NV 两指气爪的工作频率为60次\分钟，即1秒\次伸缩气缸，由于气爪只进行一次动作夹紧或松开按0.5s 计算气爪闭合用时0.5s气爪张开用时0.5sZ 轴用时计算：采用SDAS_32×65型气缸,、2跟20线轨4个滑块、一个5kg 锻件、推出重量为20.275kg(取21Kg 计算)，推出行程为40mm ，类似Y 轴计算Nf mg u f P u f 63.28281021003.0=+⨯⨯=+⨯=+⨯=摩擦力NN f u 28f 5.3,84:003.0为，取密封片阻力为个密封垫片个滑块，一共取st s m f m g F F st t at s s m m f m g F m F a t 11.0/m 1.252163.28-102346m a 20.078.75.01015078.75.05.0/78.72163.2821040223222≈→≈+=-+==≈⨯⨯=→⨯⨯==≈--=--==-同理计算回程时间Z 轴伸出用时0.20s Z 轴下降用时0.11sX 轴用时计算：伺服电机：1FL6064-1AC61-0AG1 额定功率：1.5KW 额定扭矩：7.16Nm 额定速度：2000rpm减速机：AF120-5-S2-P2 减速比：i=5斜齿轮：2m 64z单边行程：1mX 轴移动滑台：78kg （包含机械手臂） 两个工件：10kg移动滑台选用2根25号线轨，4个滑块导向，设计重量为78kg ，2个工件重量为10kg ，考虑到钣金、管路重量选用100kg 计算移动滑台的各项指标Nf mg u f P u f 353210100003.0=+⨯⨯=+⨯=+⨯=摩擦力32f 84:003.0为个密封垫片，取个滑块，一共取f u通过减速机加载到齿轮的输出扭矩为：m 8.35516.7N T =⨯=齿轮 齿轮的分度圆直径：mm mz d 128642=⨯==齿轮对齿条的推力：N N d T F t 560m10128m8.35223-≈⨯⨯==齿轮 移动滑台的加速度：2s /m 25.5kg10035-560m ==-=Nf F a t ）（摩擦力以2m/s 的峰值速度计算所用时间：st t t t st t ss m m v s t m s s s m s s m s s m at s s sm sm a v t at v x 88.038.012.038.038.012.0/224.024.0138.038.0)38.0(/25.55.05.038.0/25.5/2321132221213221211=++=++=======--===≈⨯⨯==≈==→=移动滑台右移用时0.88s移动滑台左移用时0.88s4：综合计算时间：左机械爪与右机械爪同时动作，所以时间只需计算一次动作即可锻造机器人节拍分析(理想状态)一个周期移动滑台左机械爪右机械爪说明气缸用时s电磁阀用时s合计用时s1状态Y轴伸出0.110.0190.129 Z轴下降0.110.0190.129气爪闭合0.50.0190.519 Z轴提升0.20.0190.219 Y轴缩回0.120.0190.1392状态移动滑台左移0.880.88 Y轴伸出0.110.0190.129 Z轴下降0.110.0190.129气爪张开0.50.0190.519 Z轴提升0.20.0190.219 Y轴缩回0.120.0190.139移动滑台右移0.880.884.033状态以上表格是按照一个周期的动作进行统计的，得出的结论是一个周期用时4.03s（其中可以改进的地方是气爪的张开和闭合，通过自行设计机械手爪，有望将机械爪的开合时间缩短至0.5s以内）表中电磁阀响应时间参考SMC的选型手册中SY5120系列电磁阀的响应时间。
机器人机械简图汇总
机器人机械简图汇总
根据前期与ABB、FUNAC、KUKA和MOTOMAN四家公司的提供的资料，对其典型产品进行了机械结构分析，具体情况罗列下表，供参阅。
按照活动度多少大体分为四类：
1.4活动度：KUKA公司的KR 5scara，结构简单三个转动关节、一个螺纹移动关节
2.6活动度：主流产品，ABB、FUNAC、KUKA的大多数产品均为6活动度机器人，MOTOMAN 也有６活动度产品，它们的关节分布比较类似：；多采用安川的交流驱动电机。
其中ABB公司生产的IRB 2400产品是全球销量最大的型号之一，已安装14000套。
3.7活动度：MOTOMAN提供IA20的产品是７关节产品。
4.15活动度：MOTOMAN提供DIA10的产品结构较为复杂，有15个关节。
节拍计算表
工件 视觉系统
节拍计算
节拍计算表 工艺工程（动作分解） 机器人从安全位置到开始拍照定位 机器人检测时间 机器人检测完成到安全位置 机器人从一端行走到另一端 总时间（秒）
注：以上为理论计算，只做参考
动作周期(S) 1 2 0.5 2 10
动作次数 1 3 2
2020/1/23
设计要求
1. 被测工件名称：冰箱内胆 2. 被测工件种类：1种 3. 被测工件检测点：3点 4. 被测工件典型零件图纸：具体尺寸以双方签字
确认的蓝图为准 5.链板输送线传输速度咱定为0.2m/s 6.每个点要求停顿2秒Fra bibliotek整体示意图
轴测图 伺服电机
丝杆
直线滑轨
底座
ABBIRB120 机器人
ABB控制 柜