单元五 工业机器人搬运工作站的系统设计
搬运工作站外围控制系统的设计
知识准备
一、光电传感器的选型
2．光电传感器的分类 距离设定型光电传感器的特点： 1) 可对微小的段差进行检测； 2) 不易受检测物体的颜色影响； 3) 不易受背景物体的影响； 4) 有时会受检测物体的斑点影响； 距离设定型光电传感器的应用如图所示。
知识准备
一、光电传感器的选型
3．光电传感器的技术参数 (1) 检测距离：指被检测物体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（ 光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。 (2) 额定动作距离：指接近开关动作距离的标称值。 (3) 回差距离：指动作距离与复位距离之间的绝对值。 (4) 响应频率：指在规定的ls的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。 (5) 输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负 载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作；当检测到物体时，晶体管导 通，负载得电工作。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
知识准备
一、光电传感器的选型
2．光电传感器的分类 (3) 扩散反射型 扩散反射型光电传感器的特点： 1) 检测距离为数cm～数m； 2) 便于安装调整； 3) 在检测物体的表面状态（颜色、凹凸）中光的反射光量会变化，检测稳定性也 变化； 扩散反射型光电传感器的应用如图所示。
知识准备
一、光电传感器的选型
2．光电传感器的分类 (4) 限定反射型 限定反射型光电传感器与扩散反射型一样，投光器和受光器置于一体。由发射器 发出光信号，并在限定范围内由接收器接受被检物反射的光，并引起光电传感器 动作，输出开关控制信号。如图所示，呈正反射光结构,检测距离限定于某个范 围，不易受到背景物体的干扰。
知识准备
一、光电传感器的选型
a） 光电传感器外形
b） 调节面板
第五章搬运机器人系统工作站(搬运工作站工业机器人的选型2)优质教学课件PPT
MESSI
外部设备控制机器人信号时序
MESSI
MESSI
5.3.4 安川MH6机器人的认识
(2)外部设备控制机器人伺服电源接通
MESSI
只有伺服接通信号的上升沿有效,所以在机器人伺服电 源接通后,必须取消伺服接通信号,为下一次重新接通伺服电 源做准各。
MESSI
CPU单元(JZNC-YRK01-1E)
MESSI
MESSI
5.3.4 安川MH6机器人的认识
MESSI
② CPU单元内的单元基板
a)控制基板(JANCD-YCPO1-E)。控制基板用于控制 整个系统、示教编程器上的屏幕显示、操作键的管理、操 作控制、插补运算等。它具有RS-232C串行接口和LAN接 口(100BASE-TX/10BASE-T)。
MESSI
CPS单元(JZNC-YRS01-E)
MESSI
MESSI
CPS单元(JZNC-YRS01-E)技术参数
MESSI
MESSI
5.3.4 安川MH6机器人的认识
MESSI
5) 断游叫器基板 (JANCD-YBK01-□E)。 断路器基板是根据从基本轴控制基板(SRDA-EAXA01□) 的指令信号,对机器人轴以及外部轴共计9个轴的断路器进行控 制,如下图所示。 6) I/O单元 (JZNC-YIU01-E)。 I/O单元 (JZNC-YIU01-E) 用于通用型数字输入输出,有4 个插头CN306~CN309,如下图所示。I/O单元共有输入/输出 点数40/40点,根据用途不同,有专用输人输出和通用输入输出 两种类型。
MESSI
5.3.4 安川MH6机器人的认识
基于工业机器人物件搬运系统设计与制作--毕业论文
摘要本次毕业设计为工业机器人物件搬运系统的设计与制作。
利用工业机器人技术来改善生产线上的搬运作业，从而替代工人重复性手动操作。
该设计需要自己画出夹具--吸盘，然后通过三维建模软件CATIA设计出符合设计需要的夹具。
目前工业机器人已经拥有成熟的控制系统，通过编程与示教，对IRB120机器人的运动轨迹做出理想的路径规划，并对机器人运动范围进行完全的控制。
根据程序的编写来设定对工业机器人的运动路径进行物件搬运。
应用Smart组件创建动态输送链，包含设定输送链产品源，输送链运动属性，输送链限位传感器等等，从而实现对机器人的物件搬运控制，最后利用robot studio软件对整个工作站的工作过程进行仿真。
均在设计思路、设计方法、设计过程、设计特点方面做了详细的分析与说明。
关键词：物件搬运、CATIA建模、Smart组件、robot studio仿真AbstractThe graduation design for the industrial robot handling system design and production. The use of industrial robot technology to improve the production line of the transport operations, thus replacing the manual repetitive manual operation. The design needs to draw the fixture - sucker, and then through the three-dimensional modeling software CATIA designed to meet the design needs of the fixture. At present, industrial robots already have mature control system, through programming and teaching, the IRB120 robot trajectory to make the ideal path planning, and the robot range of full control. According to the preparation of the program to set the industrial robot movement path for object handling. Application of Smart components to create a dynamic conveyor chain, including the set of conveyor chain product source, conveyor chain motion properties, conveyor chain limit sensor, etc., in order to achieve the robot object handling control, and finally the use of robot studio software work on the entire workstation simulation. Are in the design ideas, design methods, design process, design features to do a detailed analysis and description.Key words: Object handling、CATIA modeling Design、Smart components、Robot studio simulation目录第一章序言 (1)1.1 机器人未来的发展趋势 (1)1.2 对IRB6400和IRB120型两类机器人进行简介 (2)1.2.1 IRB6400型机器人 (2)1.2.2 IRB120型机器人 (3)第二章操作机器人 (4)2.1 示教器 (4)2.1.1 示教器简介 (4)2.1.2 注意事项与故障处理 (4)2.2 机器人数据的备份与恢复 (5)2.2.1 机器人的手动操作 (5)2.2.2 单轴运动 (5)2.2.3 线性运动与重定位运动 (5)2.3 机器人操作 (6)2.3.1 TCP的设定 (6)2.4 机器人使用及注意事项 (6)第三章CATIA建模 (7)3.1 用CATIA创建支架模型 (7)3.1.1 新建三维模型 (7)3.1.2 创建支架的基础特征 (7)3.1.3 创建吸盘的基础特征 (9)3.1.4 装配设计 (9)3.1.5 装配中的“相合”与“接触”约束 (10)3.2 用CATIA创建托盘模型 (10)3.2.1 新建三维模型 (10)3.2.2 创建托盘的零部件 (11)3.2.3 托盘零部件的装配设计 (11)3.2.4 使用“接触”约束多个零部件 (12)3.3 用CATIA创建托盘座模型 (13)3.3.1 新建三维模型 (13)3.3.2 创建托盘座的零部件 (13)3.3.3 托盘座零部件的装配设计 (15)3.4 用CATIA创建挡风玻璃模型 (17)3.4.1 新建三维模型 (17)3.4.2 创建挡风玻璃的草图 (17)3.4.3 “桥接”命令制作 (17)3.5 用CATIA创建底座模型 (17)3.5.1 新建三维模型 (17)3.5.2 创建底座草图 (18)3.5.3 创建底座斜面凸台 (19)3.6 创建凹槽与Y型凸台 (20)3.6.1 凹槽草图 (20)第四章用Smart组件创建动态输送链 (22)4.1 Smart组件输送链动态效果 (22)4.2 应用Smart组件设定输送链的产品源 (22)4.2.1 设定输送链的产品源 (22)4.2.2 Source组件的属性设置 (22)4.3 应用Smart组件设定输送链的运动属性 (22)4.3.1 设定输送链的运动属性 (22)4.3.2 Linear Mover 属性设置 (23)4.4 应用Smart组件设定输送链限位传感器 (23)4.4.1 设定输送链限位传感器 (23)4.4.2 Logic Gale 属性设置 (25)4.5 创建Smart组件属性与连结 (25)4.5.1 设定属性连结 (25)4.6 创建Smart组件的信号与连接 (26)4.6.1 设定信号连接 (26)4.6.2 仿真运行 (29)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)独创性声明 (33)关于论文使用授权的说明 (33)第一章序言20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人。
工业机器人搬运工作站系统设计任务评价标准
工业机器人搬运工作站系统设计任务评价标准工业机器人搬运工作站系统设计任务评价标准是指对工业机器人搬运工作站系统设计任务的质量和有效性进行评估的一套标准。
它是为了确保工业机器人搬运工作站系统能够有效地完成搬运任务，提高生产效率，减少人力成本，保障工人安全，促进工厂自动化生产而制定的。
1. 搬运工作站的任务需求分析在进行工业机器人搬运工作站系统设计之前，首先需要对搬运工作站的任务需求进行分析。
这包括对搬运物品的重量、尺寸、形状等进行评估，以确定所需要的工业机器人搬运工作站的类型和规格。
2. 工业机器人的选型根据搬运工作站的任务需求分析，选择适合的工业机器人型号。
考虑到搬运物品的特点，选择能够稳定搬运、操作灵活的工业机器人，并根据需要配备对应的传感器和控制系统。
3. 工作站布局设计合理的工作站布局设计对于工业机器人搬运工作站系统的运行效率至关重要。
优化的工作站布局可以减少机器人运动路径，提高搬运效率，减少能源消耗。
4. 安全防护设计安全是工业机器人搬运工作站系统设计中的重要考虑因素。
需要对工作站周围的环境进行评估，并设置有效的安全防护装置，确保在机器人搬运工作时不会造成人员伤害或设备损坏。
5. 控制系统设计控制系统是工业机器人搬运工作站系统设计中的核心。
需要根据搬运任务的复杂度和要求，设计可靠的控制系统，实现工业机器人的精准搬运、定位和操作。
6. 系统集成与测试在设计完成后，需要进行系统集成和测试。
通过对工业机器人搬运工作站系统的集成与测试，可以评估系统的稳定性和可靠性，以确保其在实际生产中能够正常运行。
7. 效果评估与优化运行一段时间后，对工业机器人搬运工作站系统的效果进行评估。
根据评估结果，对系统进行优化，进一步提高搬运效率和精度，降低运行成本。
针对工业机器人搬运工作站系统设计任务评价标准，我个人的观点和理解是，设计任务评价标准的其中一个关键点是确保工业机器人能够稳定、高效地完成搬运工作。
在评价标准中需要充分考虑工业机器人的选型、工作站布局设计和控制系统设计等方面的要求，在实际的设计过程中，还需要综合考虑安全性、可靠性和实用性等因素，以保证工业机器人搬运工作站系统能够有效地服务于生产任务。
单元六-工业机器人自动生产线工作站的系统设计模板
05
工作站性能测试与评估
测试方案与流程
1 2
测试目的
验证工业机器人自动生产线工作站的性能是否达 到设计要求，确保工作站能够高效、稳定地完成 生产任务。
测试环境
模拟实际生产环境，包括机器人、传感器、传送 装置等设备，以及相应的软件系统。
3
测试方法
采用自动化测试工具，按照预设的测试用例进行 测试，记录测试数据并生成测试报告。
工业机器人自动生产线工作站的定义
工业机器人自动生产线工作站是指将工业机器人、相关设备 和控制系统集成在一个工作区域内，实现自动化生产、加工 、装配等功能的工作单元。
它是一种高效、灵活、可定制的自动化生产方式，能够提高 生产效率、降低成本、减少人工干预，广泛应用于汽车制造 、电子制造、食品包装等领域。
02
工作站系统设计
硬件设计
机器人本体
选择合适的机器人型号，根据 工作需求确定机器人的负载、 臂展、重复定位精度等参数。
夹具与工具
根据生产工艺需求，设计或选 择适合的夹具和工具，确保能 够高效地完成物料搬运、加工 等任务。
传感器与安全装置
配置适当的传感器和安全装置 ，如光电传感器、接近传感器 、安全门等，以确保工作站的 安全运行。
06
案例分析
案例一：汽车制造行业应用
总结词
汽车制造行业是工业机器人自动生产线工作站应用的重要领域，具有自动化程度高、生 产效率高、产品质量稳定等特点。
详细描述
在汽车制造行业中，工业机器人自动生产线工作站主要用于装配、焊接、涂装和检测等 环节。通过高精度的定位和动作控制，工业机器人能够快速、准确地完成各种复杂操作， 提高生产效率，降低人工成本，并保证产品质量。同时，工业机器人自动生产线工作站
单元工业机器人搬运工作站的认识
车身焊接：机器人可以完成车 身焊接，提高焊接质量和效率
喷涂：机器人可以完成汽车喷 涂，提高喷涂质量和效率
装配：机器人可以完成汽车装 配，提高装配质量和效率
电子制造行业
电子元器件的搬运和装配 电子产品的包装和运输 电子产品的检测和维修 电子产品的仓储和物流
医药制造行业
药品存储：用于药品的存储、 搬运、盘点等环节
成本降低
技术进步：机器 人技术的不断进 步，使得机器人 成本逐渐降低
规模效应：随着机 器人市场的不断扩 大，规模效应使得 机器人成本逐渐降 低
竞争加剧：市场竞 争的加剧，使得机 器人厂商不断降低 成本以获取竞争优 势
政府支持：政府 对机器人产业的 支持，使得机器 人成本逐渐降低
智能化发展
机器人技术： 智能化、自动其他行业应用案例汽车制造：用于 汽车零部件的搬
运和装配
电子制造：用于 电子元器件的搬
运和装配
食品加工：用于 食品的搬运和包
装
物流仓储：用于 货物的搬运和分
拣
医疗行业：用于 医疗设备的搬运
和装配
航空航天：用于 航天器的搬运和
装配
单元工业机器人搬 运工作站的发展趋
势
技术创新
智能化：机器人具备自主决策、 学习能力，提高工作效率
机器人在电子制造行业的应用广泛，包括组装、焊接、检测等环节 机器人可以提高生产效率，降低人工成本 机器人可以保证产品质量，减少人为错误 机器人可以适应不同的生产环境，提高生产灵活性
医药制造行业应用案例
药品包装：机器人搬运工作站用于药品包装，提高生产效率 药品分拣：机器人搬运工作站用于药品分拣，提高分拣准确性 药品运输：机器人搬运工作站用于药品运输，减少人工成本 药品存储：机器人搬运工作站用于药品存储，提高存储效率
工业机器人搬运工作站PLC系统的设计
知识准备
一、PLC的应用领域
2) 用于闭环过程控制 现代的大型PLC都配有PID子程序，也有的厂家把PID功 能独立出来，如GE公司的PROLOOP过程控制器，可执行单回路PID控制、比例 控制和串级控制。PLC的PID回路调节控制，已经广泛用于锅炉、冷冻、反应堆 、水处理、酿酒等，它还可用于闭环的位置控制和速度控制中。
知识准备
二、PLC控制系统的设计过程
3．系统设计 (1) 硬件设计 在硬件设计中，要进行输入设备的选择（如操作按钮、转换开关及计量保护的输 入信号等）、执行元件（如接触器、电磁阀、信号灯等），以及控制台、柜的设 计等。应根据PLC使用手册的说明，对PLC进行输入/输出通道分配及外部接线设 计。在进行I/O通道分配时应做出I/O通道分配表，表中应包含I/O编号、设备代号 、名称及功能，且应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以 便于施工。对于较大的控制系统，为便于软件设计，可根据工艺流程，将所需的 计数器、定时器及内部辅助继电器也进行相应的分配。这些工作完成之后，就可 以进行软件设计了。
知识准备
二、PLC控制系统的设计过程
2．PLC的选择 (3) 被控对象对响应速度的要求 各种型号的PLC的指令执行速度差异很大，其响应时间也各不相同。一般来讲， 不论哪种PLC，其最大响应时间都等于输入、输出延迟时间及2倍的扫描时间三 者之和。对于大多数被控对象来说，PLC的响应时间都是能满足要求的，但对于 某些要求快速响应的系统，则必须考虑PLC的最大响应时间是否满足要求。
知识准备
二、PLC控制系统的设计过程
1．控制任务的评估
(3) 可靠性要求 虽然有些系统不太复杂，但对可靠性、抗干扰能力要求较高时，也需采用PLC控 制。在70年代，一般认为I/O总数在70点左右时，可考虑PLC控制；到了80年代 ，一般认为I/O总数在40点左右就可以采用PLC控制；目前，由于PLC性能价格比 的进一步提高，当I/O点总数在20点甚至更少时，就趋向于选择PLC控制了。
搬运机器人工作站系统设计
搬运机器人工作站系统设计搬运机器人工作站系统是一种自动化设备，用于在工业生产线上搬运和处理物料。
该系统由搬运机器人、工作站和控制系统组成，能够实现高效的物料搬运和加工操作。
一、搬运机器人搬运机器人是系统的核心部分，它具有高度的灵活性和精准的定位能力。
搬运机器人通常采用多轴关节式结构，可以在三维空间内自由移动和旋转，实现物料的准确定位和抓取。
机器人配备有传感器和视觉系统，可以实时感知周围环境，并根据预设的路径和任务进行自主操作。
二、工作站工作站是机器人进行物料搬运和加工的场所，通常由输送带、传感器和加工设备组成。
输送带用于将物料从生产线上输送到工作站，并将加工后的物料送回生产线。
传感器用于检测物料的位置和状态，以便机器人进行准确的抓取和放置操作。
加工设备可以根据需要进行各种物料加工，如装配、焊接、打磨等。
三、控制系统控制系统是整个搬运机器人工作站系统的大脑，负责调度和控制机器人的运动和操作。
控制系统由计算机和各种传感器组成，可以实时获取机器人和工作站的状态信息，并根据预设的任务和优先级进行任务调度。
控制系统还可以与其他生产线的控制系统进行通信，实现物料的无缝衔接和协同操作。
四、系统设计考虑因素在设计搬运机器人工作站系统时，需要考虑以下因素：1. 安全性：系统应具备安全保护机制，如防撞装置、急停按钮等，以确保操作人员和设备的安全。
2. 灵活性：系统应具备灵活的配置和布局能力，可以适应不同的生产线和工艺要求。
3. 效率性：系统应具备高效的物料搬运和加工能力，以提高生产效率和降低人力成本。
4. 可扩展性：系统应具备可扩展的设计和接口，方便后续的功能扩展和升级。
5. 可靠性：系统应具备稳定可靠的性能，能够长时间稳定运行，减少故障和维修次数。
五、应用场景搬运机器人工作站系统广泛应用于各种生产线，如汽车制造、电子制造、食品加工等行业。
在汽车制造业中，搬运机器人工作站系统可以实现汽车零部件的搬运和装配操作；在电子制造业中，系统可以实现电子产品的组装和测试操作；在食品加工业中，系统可以实现食品的包装和质检操作。
机器人工作站电气系统设计方法
机器人工作站电气系统设计方法随着科技的发展和智能制造的兴起，机器人工作站在工业领域中扮演着越来越重要的角色。
机器人工作站的电气系统设计是其核心部分之一，良好的电气系统设计不仅能够保障机器人工作站的正常运行，还能提高其工作效率和安全性。
本文将从机器人工作站电气系统设计的方法入手，探讨其设计原则和技术要点，以期为相关领域的从业者提供一些参考。
一、机器人工作站电气系统设计的原则1.1 安全性原则机器人工作站的电气系统设计首先要保证其安全性，包括电气设备的选型和布局、接地保护、过载保护、漏电保护等各方面的考虑。
在设计过程中，需要遵循国家和行业相关的安全标准和规范，保证机器人工作站的电气系统符合安全要求。
1.2 可靠性原则机器人工作站的电气系统设计还需保证其可靠性，即在正常工作条件下能够稳定可靠地运行。
这需要从电气元件的选用、电路的布局设计、电气连接的可靠性等方面进行综合考虑，确保机器人工作站在长时间运行中不会因电气故障而停机或影响生产。
1.3 高效性原则机器人工作站的电气系统设计还应当追求高效性，即在满足安全和可靠性要求的前提下，尽可能减小设备的能耗、提高设备的能效。
这需要充分考虑电气设备的选型和布局、电路的优化设计等方面，以提高机器人工作站的整体生产效率。
1.4 综合性原则机器人工作站的电气系统设计还应当是综合性原则，即需要综合考虑机器人工作站的生产要求、环境条件、运行维护成本等因素，以实现对机器人工作站电气系统的全面优化。
二、机器人工作站电气系统设计的技术要点2.1 电气元件的选型在机器人工作站的电气系统设计中，首先需要进行电气元件的选型。
这包括电动机、开关、断路器、接触器、继电器、接线端子等设备的选用，需要根据机器人工作站的生产需求和环境条件进行选择，保证其在运行中能够稳定可靠地工作。
2.2 电路的布局设计机器人工作站的电气系统设计还需要进行电路的布局设计。
这包括电气设备在工作站中的布置位置、设备之间的布线连接、电气线路的敷设路径等。
单元五工业机器人搬运工作站的系统设计
YV4，用于抓取或释放工件。
CN307 B8 OUT17A8 OUT17+ B9 OUT18A9 OUT18+ B10 OUT19A10 OUT19+ B11 OUT20A11 OUT20+ B16 024VU A16 024VU B17 024VU A17 024VU B18 +24VU
YV1
YV2
0V +24V
CN308
CN306
《工业机器人工作站系统集成》
常州机电
知识准备
二、搬运工作站硬件系统
2．硬件电路 (4) 机器人专用输入接口MXT电路如图所示。继电器KA2双回路控制机器人急停
、KA1控制机器人伺服使能、KA3控制机器人暂停。
KA2
KA2
KA1
KA3
19 EXESP1+
20 EXESP1-
插头 信号地址 EXESP1+ （19）/ 定义的内容 继电器
EXESP1- （20） EXESP2+ （21）/
EXESP2- （22） MXT EXSVON+（29）/ EXSVON- （30） EXHOLD+ （31）/ EXHOLD- （32）
机器人双回路急停
KA2
机器人外部伺服ON
KA1
机器人外部暂停
《工业机器人工作站系统集成》
常州机电
知识准备
二、搬运工作站硬件系统
1．接口配置 PLC选用OMRON CP1L-M40DR-D型，机器人本体选用安川MH6型，机器人控制
器选用DX100。根据控制要求，机器人与PLC的I/O接口分配见表。
插头 B1 IN A2 B8 A8 CN308 A9 机器人报警和错误 机器人电池报警 机器人已选择远程模式 机器人在作业原点 机器人搬运开始 机器人搬运完成 1.02 1.03 1.04 1.05 100.02 1.06 清除机器人报警和错误 机器人运行中 机器人伺服已接通 101.01 1.00 1.01 信号地址 机器人启动 定义的内容 100.00 与 PLC 的连接地址
工业机器人工作站系统集成单元三 搬运工作站PLC系统的设计
知识准备
三、欧姆龙CP1L系列PLC的硬件系统
1．CP1L CPU单元 以CP1L-M40DR-D型PLC为例，其主要规格参数见表。
输入输出点数 电源 程序容量 最大扩展输入/输出点数
输入输出点数
通用输入输出
输入/输出点数 输入点数 输入类别 中断输入/快速响应输入 输出点数 输出类别
40点 DC电源型：DC24V 10K 160点
2．PLC的选择
选择能满足控制要求的适当型号的PLC是应用设计中至关重要的一步。目前，国 内外PLC生产厂家生产的PLC品种已达数百个，其性能各有持点。所以，在设计 时，首先要尽可能考虑采用与单位正在使用的同系列的PLC，以便于学习和掌握 ；其次是备件的通用性，可减少编程器的投资。除上所述，还要充分考虑下面因 素，以便选择最佳型号的PLC。
知识准备
二、PLC控制系统的设计过程
3．系统设计 (2) 软件设计 软件设计的主要方法是先编写工艺流程图，将整个流程分解为若干步，确定每步 的转换条件，配合分支、循环、跳转及某些特殊功能便可很容易地转为梯形图了 。在编写梯形图时，经验法是非常重要的方法。因此，在平时要多注意积累经验 。 软件设计可以与现场施工同步进行，即在硬件设计完成以后，同时进行软件设计 和现场施工，以缩短施工周期。
工业机器人搬运工作站的整体控制是由PLC完成 的。
知识准备
一、PLC的应用领域
由于PLC不仅可代替继电器系统，使硬件软化，提高系统工作的可靠性以及系 统的灵活性，它还具有运算、计数、调节、通信、联网等功能，可以说它是控制 装置的一个飞跃。尤其是配合发展中的柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统 （FMS），PLC更显示出硬布线控制逻辑所不可比拟的优点。它的应用范围大致 介于继电器控制装置与过程控制的工业计算机之间，适用于控制功能要求比较复 杂，输入、输出点数较多的场合，PLC也可以在一个大型的集散控制系统中，作 为前置控制装置，在上级计算机的统—调度下工作。如果按应用类型来划分， PLC的应用可分为以下五种类型。
第五章搬运机器人系统工作站(搬运工作站外围控制系统的设计1)优质教学课件PPT
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纸箱的通过检测
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5.5.1 光敏传感器的选型
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(4)限定反射型 限定反射型光敏传感器与扩散反射型一 样,投光器和受光器置于一体。由发射器发出光信号,并在限 定范围内由接收器接受被检物反射的光,并引起光敏传感器 动作,输出开关控制信号。如下左图所示,呈正反射光结构, 检测距离限定于某个范围,不易受到背景物体的干扰。
对射型光敏传感器的特点: 1)动作的稳定度高,检测距离长(数厘米~数十米)。 2)即使检测物体的通过线路变化,检测状态也不变。 3)检测物体的光泽、颜色、倾斜等的影响很少。 对射型光敏传感器的应用如下图所示。
MESSI
车辆的通过检测
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5.5.1 光敏传感器的选型
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(2)回归反射型 回归反射型光敏传感器的投光器与受光器装 在同一个机壳里,通常投光器发出的光线将反射到相对设置的反 射板上,回到受光器。如果检测物体遮蔽光线,进人受光器的光量 将减少。根据这种光的变化,便可进行检测。
视觉传感器、旋转编码器和超声波传感器等,每种传感器都有自身的 特点和应用范围。
在工业机器人工作站中大量使用光敏传感器、光纤传感器,用于 工件有无的检测、设备运行中位置的检测等。光敏传感器、光纤传 感器以其无触点、无机械碰撞、响应速度快、控制精度高等特点在 工业控制装置和机器人中得到了广泛的应用。
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第五章 搬运机器人系统工作站
5.5 搬运工作站外围控制系统的设计 5.5.1 光敏传感器的选型 5.5.2 变频器的选型
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学习目标
▪ 目标一 ▪ 目标二 ▪ 目标三 ▪ 目标四 ▪ 目标五
《工业机器人系统集成》教学课件 项目二任务2工业机器人搬运工作站夹具设计
任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计
任务实施
二、 立体仓储搬运工作站夹具的设计
任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计
任务实施
二、 立体仓储搬运工作站夹具的设计
1. 手指 手指是夹具上直接与工件接触的部件，夹 具松开和夹紧工件是通过手指的张开与闭合来 实现的。夹具的结构形式主要是由被夹持工件 的形状确定的，本工作站夹具采用三根手指对 工件进行夹持，单个手指的结构如图2－2－ 12所示。为避免刮伤产品，一般会在手指的末 端做柔性处理。
目录
任务1 工业机器人搬运工作站的组成 任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计 任务3 工业机器人搬运工作站外围设备控制的连接 任务4 工业机器人码垛搬运工作站系统集成 任务5 工业机器人立体仓储工作站系统的集成
任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计
任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计
任务描述
本任务通过介绍工业机器人平面搬运码垛工作站和立体仓储搬运工 作站夹具的设计步骤和原理，来学习常见搬运工作站夹具设计方法。
任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计
任务实施
一、 平面码垛搬运工作站夹具的设计
任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计
任务实施
一、 平面码垛搬运工作站夹具的设计
1. 手指 手指是夹具上直接与工件接触的部件，夹具 的松开和夹紧工件就是通过手指的张开与闭合来 实现的。本工作站夹具采用两指夹持的方式，单 个手指的结构如图2－2－7所示，这种结构形式 主要是由被夹持工件的形状确定的。为避免刮伤 产品，一般会在手指的末端做柔性处理。
任务2 工业机器人搬运工作站夹具设计
知识准备
二、 立体仓储搬运工作站机器人夹具
三指夹爪夹具的电磁阀在接 受电磁信号后通过真空控制夹爪 气缸开合，末端手指随着夹爪气 缸的开合完成夹取工件的任务， 完成效果如图2－2－5所示。
工业机器人搬运工作站的系统设计
重点：
1、工业机器人与PLC的接口信号配置 2、工业机器人程序的编写
难点:
1、工业机器人与PLC接口电路的连接 2、工业机器人外部控制的程序设计
知识准备
机器人搬运工作站系统在选择机器人、PLC及相 关控制设备后，应根据系统任务设计系统硬件电路、 PLC控制程序以及机器人运行程序。
知识准备
一、搬运工作站工作任务
定义的内容
机器人启动 清除机器人报警和错误 机器人运行中 机器人伺服已接通 机器人报警和错误 机器人电池报警 机器人已选择远程模式 机器人在作业原点 机器人搬运开始 机器人搬运完成
与PLC的连接地址
100.00 101.01 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 100.02 1.06
入，PLC的输出采用漏型接法。PLC输出信号包括“机器人启动”、“机器人搬
运开始”等控制机器人运行、停止的信号。
机器人 启动
清除机器人 报警与故障
机器人搬 运开始
机器人伺 机器人 机器人 服使能 急停 暂停
CP1L-M40DR-D 数字量输出部分100.00-100.07（100CH)、101.00-101.07（101CH)
知识准备
三、搬运工作站软件系统
2．搬运工作站机器人程序
序号
程序
16 MOVJ VJ=10.00 PL=3
17 MOVJ VJ=15.00 PL=3
18 MOVJ VJ=10.00 PL=1
19 MOVL V=250.0 PL=1
20 JUMP *L0 IF B000=0
21 JUMP *L1 IF B000=1
100.00 COM 100.01 COM 100.02 COM 101.00 101.01 101.02 COM
29-30第五章搬运机器人系统工作站(5.1工业机器人系统工作站概述;5.2搬运机器人系统工作站认识
MESSI
5.2.2 机器人末端执行器
2选用最主要的是满足功能上的要求,具体来
说要在下面几个方面进行考虑。
(1)被抓握的对象物 手爪设计和选用首先要考虑的是
什么样的工件要被抓握。因此，必须充分了解工件的几何
形状、机械特性。
(2)物料的馈送器或存储装置 与机器人配合工作的零
握持——确保工件在搬运过程中或零件在装配过程中 定义了的位置和姿态的准确性。
释放——在指定点上除去手爪和工件之间的约束关系。
MESSI
5.2.2 机器人末端执行器
MESSI
(2)按夹持原理分 下图所示为机械类、磁力类和真空类三种手爪的分类。
机械类手爪包括靠摩擦力夹持和吊钩承重两类,前者是有指 手爪,后者是无指手爪。产生夹紧力的驱动源可以有气动、 液动、电动和电磁四种；磁力类手爪主要是磁力吸盘,有电 磁吸盘和永磁吸盘两种；真空类手爪是真空式吸盘,根据形 成真空的原理可分为真空吸盘、气流负压吸盘和挤气负压 吸盘三种。磁力手爪及真空手爪是无指手爪。
搬运作业是指用一种设备握持工件,从一个加工位置移到另一 个加工位置的过程。如果采用工业机器人来完成这个任务,整个搬 运系统则构成了工业机器人搬运工作工作站。给搬运机器人安装 不同类型的末端执行器,可以完成不同形态和状态的工件搬运工作。
MESSI
5.1.3 工业机器人搬运工作站系统集成概述 MESSI
模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以
及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。
MESSI
5.1.3 工业机器人搬运工作站系统集成概述
MESSI
搬运机器人(transfer robot)是指可以进行自动化搬运作业的 工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国,Versatran 和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。
工业机器人-工作站设计
工业机器人工作站设计一、工业机器人技术发展历史1.国外从国外的技术发展历程来看，工业机器人技术的发展经历了三个阶段。
产生和初步发展阶段：1958年-1970年。
工业机器人领域的第一件专利由乔治·德沃尔在1958年申请，名为可编程的操作装置。
约瑟夫·恩格尔伯格对此专利很感兴趣，联合德沃尔在1959年共同制造了世界上第一台工业机器人，称之为Robot，其含义是“人手把着机械手，把应当完成的任务做一遍，机器人再按照事先教给它们的程序进行重复工作”，并主要用于工业生产的铸造、锻造、冲压、焊接等生产领域，特称为工业机器人。
技术快速进步与商业化规模运用阶段：1970年—1984年。
这一时期的技术相较于此前有很大进步，工业机器人开始具有一定的感知功能和自适应能力的离线编程，可以根据作业对象的状况改变作业内容。
伴随着技术的快速进步发展，这一时期的工业机器人还突出表现为商业化运用迅猛发展的特点，工业机器人的“四大家族”——库卡、ABB、安川、FANUC公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利的布局。
智能机器人阶段：1985年至今。
智能机器人带有多种传感器，可以将传感器得到的信息进行融合，有效地适应变化的环境，因而具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。
在2000年以后，美国、日本等国都开始了智能军用机器人研究，并在2002年由美国波士顿公司和日本公司共同申请了第一件“机械狗”(Boston Dynamics Big Dog)智能军用机器人专利，2004年在美国政府DARPA/SPAWAR计划支持下申请了智能军用机器人专利。
2.国内我国的工业机器人发展历程具有不同于国外的特点，起步相对较晚，大致可分为4个阶段。
理论研究阶段：20世纪70年代到80年代初。
由于当时国家经济条件等因素的制约，我国主要从事工业机器人基础理论的研究，在机器人造助学、机构学等方面取得了一定的进展，为后续工业机器人的研究奠定了基础。
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二、搬运工作站硬件系统
1．接口配置 PLC选用OMRON CP1L-M40DR-D型，机器人本体选用安川MH6型，机器人控制
器选用DX100。根据控制要求，机器人与PLC的I/O接口分配见表。
插头 B1 IN 信号地址 机器人启动 定义的内容 100.00 与 PLC 的连接地址
源，PLC输入信号包括“机器人运行中”、“机器人搬运完成”等机器人的反馈
信号。
0V +24V
+24V 1 0V 2 CN303 A8 CN308 CN306
B8
A9
B10
A10
B13
B8 OUT09
COM
1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05
CP1L-M40DR-D
1.06
数字量输入部分1.00-1.11（1CH) 机器人 搬运完 成
输入接口（IN9）定义为“机器人搬运开始”，当B1口为高电平时，机器人开始 搬运工件。（具体参见机器人程序）
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二、搬运工作站硬件系统
1．接口配置 CN307 也是机器人的通用 I/O 接口，每个接口的功能由用户定义，如将 CN307 的
B8、A8输出接口（OUT17）定义为吸盘1、2吸紧功能，当机器人程序使OUT17
能力目标:
1.能设计工业机器人与外围设备的接口电路； 2.能设计调试PLC程序及机器人程序； 3.能解决工业机器人工作站的常见故障；
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重点：
1、工业机器人与PLC的接口信号配置 2、工业机器人程序的编写
难点:
1、工业机器人与PLC接口电路的连接
2、工业机器人外部控制的程序设计
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机器人搬运工作站系统在选择机器人、PLC及相 关控制设备后，应根据系统任务设计系统硬件电路、 PLC控制程序以及机器人运行程序。
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一、搬运工作站工作任务
1．设备上电前，系统处于初始状态，即输送线上料位置处及落料台上无工件 、平面仓库里无工件；机器人选择远程模式、机器人在作业原点、无机器人 报警错误、无机器人电池报警。 2．按启动按钮，系统运行，机器人启动。 (1) 当输送线上料检测传感器检测到工件时启动变频器，将工件传送到落料台 上，工件到达落料台时变频器停止运行，并通知机器人搬运； (2) 机器人收到命令后将工件搬运到平面仓库，搬运完成后机器人回到作业原 点，等待下次的搬运请求；
2．硬件电路 (1) PLC开关量输入信号电路如图所示。由于传感器为NPN电极开路型，且机器
人的输出接口为漏型输出，故PLC的输入采用漏型接法，即COM端接+24V。输
入信号包括控制按钮和检测用传感器。
0V +24V
启动按钮 暂停按钮 复位按钮 急停按钮 上料检测 落料台工件检测 仓库料满检测
SB1
插头 信号地址 EXESP1+ （19）/ EXESP1- （20） 机器人双回路急停 KA2 定义的内容 继电器
EXESP2+ （21）/
EXESP2- （22） MXT EXSVON+ （29）/ EXSVON- （30） EXHOLD+ （31）/ EXHOLD- （32）
机器人外部伺服ON
KA1
(3) 当平面仓库码垛了7个工件，机器人停止搬运，输送线停止输送。清空仓库
后，按复位按钮，系统继续运行；
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一、搬运工作站工作任务
3．在搬运过程中，若按暂停按钮，机器人暂停运行，按复位按钮，机器人继续 运行。 4．在运行过程中急停按钮一旦动作，系统立即停止；急停按钮恢复后，按复位 按钮进行复位，选择示教器为“示教模式”，通过操作示教器使机器人回到作业 原点。只有使系统恢复到初始状态，按启动按钮，系统才可重新启动。
A2 B8运行中 机器人伺服已接通 机器人报警和错误
机器人电池报警 机器人已选择远程模式 机器人在作业原点 机器人搬运开始 机器人搬运完成
101.01 1.00 1.01 1.02
1.03 1.04 1.05 100.02 1.06
A9
OUT B10 A10 B13 IN CN306 OUT B8 OUT#(9) B1 IN#(9)
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二、搬运工作站硬件系统
1．接口配置
CN308是机器人的专用I/O接口，每个接口的功能是固定的，如CN308的B1输入
接口，其功能为“机器人启动”，当B1口为高电平时，机器人启动运行，开始 执行机器人程序。
CN306是机器人的通用I/O接口，每个接口的功能由用户定义，如将CN306的B1
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三、搬运工作站软件系统
1．搬运工作站PLC程序
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三、搬运工作站软件系统
1．搬运工作站PLC程序
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三、搬运工作站软件系统
2．搬运工作站机器人程序
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 NOP *L10 CLEAR B000 1 DOUT OT#(9)=OFF PULSE OT#(18) T=2.00 PULSE OT#(20) T=2.00 *L9 WAIT IN#(9)=ON MOVJ VJ=10.00 PL=0 MOVJ VJ=15.00 PL=3 MOVJ VJ=50.00 PL=3 MOVL V=83.3 PL=0 PULSE OT#(17) T=2.00 PULSE OT#(19) T=2.00 MOVL V=166.7 PL=3 程序标号 置“ 搬运工件数 ”记忆存储器 B000为 0；初始化 清除 “机器人搬运完成 ”信号；初始化 YV2 得电2s ，吸盘 1 、 2 松开；初始化 YV4 得电2s ，吸盘 3 、 4 松开；初始化 程序标号 等待 PLC发出 “ 机器人搬运开始 ” 指令 机器人作业原点，关键示教点 中间移动点 中间移动点 吸盘接近工件，关键示教点 YV1 得电2s ，吸盘 1 、 2 吸紧 YV3 得电2s ，吸盘 3 、 4 吸紧 中间移动点 程序 注释
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单元五 工业机器人搬运工作站的系统设计
主讲教师：汪励
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工作任务描述:
设计工业机器人搬运工作站硬件控制系统和软件系 统，并进行系统调试
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知识目标:
1.掌握工业机器人与PLC的接口信号配置；
2.掌握工业机器人远程控制的电路设计和程序编写；
机器人 机器伺 机器人 机器人 机器人 机器人 运行中 服已接 报警/ 电池报 选择远 在作业 通 错误 警 程模式 原点
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二、搬运工作站硬件系统
2．硬件电路 (3) 机器人输入与PLC输出接口电路如图所示。由于机器人的输入接口为漏型输
入，PLC的输出采用漏型接法。PLC输出信号包括“机器人启动”、“机器人搬
输出为1时，YV1得电，吸盘1、2吸紧。CN307的接口功能定义见表。
插头 信号地址 A8（OUT17+ ）/B8 （OUT17- ） A9（OUT18+ ）/B9 （OUT18- ） CN307 A10（OUT19+ ）/B10 （OUT19- ） A11（OUT20+ ）/B11 （OUT20- ） 定义的内容 吸盘1、2吸紧 负载 YV1
COM
101.00
101.01
101.02
COM
IN09 B1 V+ CN303 2 0V 1 +24V KA1 KA2 KA3 A2 B1
0V +24V
CN308
CN306
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二、搬运工作站硬件系统
2．硬件电路 (4) 机器人专用输入接口MXT电路如图所示。继电器KA2双回路控制机器人急停
输出信号
PLC输出地址 100.00 100.01 100.02 100.03 100.04 101.00 101.01 101.02 信号名称 机器人程序启动 清除机器人报警与错误 机器人搬运开始 变频器启停控制 变频器故障复位 机器人伺服使能 机器人急停 机器人暂停
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二、搬运工作站硬件系统
机器人外部暂停
KA3
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二、搬运工作站硬件系统
1．接口配置 PLC I/O地址分配见表。
输入信号
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 PLC 输入地址 0.00 0.01 0.02 0.03 0.06 0.07 0.08 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 信号名称 启动按钮 暂停按钮 复位按钮 急停按钮 输送线上料检测 落料台工件检测 仓库工件满检测 机器人运行中 机器人伺服已接通 机器人报警 / 错误 机器人电池报警 机器人选择远程模式 机器人在作业原点 机器人搬运完成 《工业机器人工作站系统集成》 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
二、搬运工作站硬件系统
2．硬件电路 (5) 机器人输出控制电磁阀电路图如图所示。通过CN307接口控制电磁阀YV1～
YV4，用于抓取或释放工件。