自动送料工业机器人设计

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基于PLC的自动上下料机械手设计

基于PLC的自动上下料机械手设计

中图分类号:TP241
文献标识码:B
机械手是工业生产发展中的必然产物,它能按照规定要 求输送工件或握持工具进行操作,可为企业生产降低成本的 同时提高生产效率。随着科技的发展,机械手的应用领域越来 越广泛,特别是在工业自动化生产线上应用尤为突出。例如在 单机自动化的基础上,采用自动机械手装置输送工件,可使一 些单机连接成自动生产线。本文所阐述的自动上下料机械手, 是根据苏州奥普康科技有限公司的生产线实际情况,将注射 机和老化烘箱通过该设备连接成自动生产线。
经现场运行调试,该自动上下料机械手运行良好,达到了 设计要求。客户使用后反映,该设备运行稳定性好,可靠性高, 投入生产线后,大大减少了企业劳动力成本,提高了生产效率。
参考文献:
[1] 吴鸿平.基于 PLC 的清花生产 线 自 动 控 制 系 统 [J]. 机 电 设 备 ,
2004,(6):34-36
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[6] 张慧鹏,刘小琴,等. 基于 PLC 控制的工业机械手[J]. 机械管理开
发,2009,24(4):45-46.
(下转第 74 页)
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Equipment Manufactring Technology No.9,2010
在准确测量出铂电阻的阻值后,最后一步就是将铂电阻 的阻值转换为对应的温度值,可以很容易地采用查表法和线 性查值法相结合的方法,实现铂电阻的阻值与对应的温度值 的变换。
4 实验结果
采用本文的铂电阻测量方法,用在热量表的温度测量中 (PT1000 铂电阻)进行实验。对热量表用标准电阻箱在 0℃和 100℃进行高低点校准后,接 PT1000 铂电阻对实际的恒温槽 进行多个温度点的测量。根据对多块表的实测统计,25℃时, 在测量范围内(0~95 ℃),热量表温度测量的总体误差为 ± 0.15 ℃。

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。

毕业设计--送料机械手设计

毕业设计--送料机械手设计

第一章机械手的简介机器人概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。

特别适合于多品种、变批量的柔性生产。

它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。

机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。

生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。

因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。

机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。

随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。

由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

工业机器人(英语:industrial robot。

冲床自动送料装置设计

冲床自动送料装置设计

冲床自动送料装置设计介绍冲床自动送料装置在工业生产中扮演着重要的角色,它可以实现自动送料和自动生产,大大提高了生产效率和精度。

本文将探讨冲床自动送料装置的设计,包括设计原理、组成部分和实现方法,让读者了解自动送料装置的基本工作原理和设计要点。

设计原理冲床自动送料装置的设计原理是利用机器人或其他自动装置将工件送入冲床。

在实际生产中,主要采用两种设计方案:方案一:气缸设计这种设计方案主要是通过使用气缸来完成送料装置的自动化。

具体来说,气缸可以通过压缩空气来快速移动操作臂,将工件送入冲床中进行加工。

该方案成本低廉,易于维护,但是其移动速度受到了气源压力和工件重量的限制。

方案二:电机设计该方案则主要通过电机的转动来完成自动送料装置的设计。

电机驱动送料装置移动,将工件送入冲床进行加工。

相对于气缸设计方案,它可以实现快速移动和精准定位,也可以根据需要进行各种精细的控制。

但其成本较高,需要较为复杂的控制系统进行配合,维护难度也相对较大。

组成部分冲床自动送料装置由多个组成部分构成,包括:操作臂操作臂是送料装置的核心传动装置。

它负责将工件送入冲床中进行加工。

根据不同的设计方案,操作臂可以使用气缸或电机控制。

控制器控制器是自动送料装置的关键部分,负责控制送料装置的运动和维护其正常工作。

控制器需要根据业务需要,针对不同的工件进行编程,并完成项目调试、维护和升级等一系列工作。

传感器传感器可以通过检测工件尺寸和位置,快速反馈信息给控制器,控制器再利用反馈的信息进行对走位进行修正,从而保证了送料装置的精度。

其他配件冲床自动送料装置还需要配备一些其他配件,如支架、传动装置、线缆等,来帮助实现正常工作。

实现方法在实际的设计中,我们可以采用以下步骤来完成冲床自动送料装置的设计:步骤一:确定设计方案根据业务和生产需要,我们需要确定适合自己的设计方案。

如何选择方案,需要从成本、效率、精度等不同方面进行评估,并进行一个比较。

步骤二:确定操作臂的类型具体操作臂的选择则要根据自动送料装置的设计方案和工作环境选择。

畜牧业自动化机器人机械结构设计

畜牧业自动化机器人机械结构设计

畜牧业自动化机器人机械结构设计奶牛的喂养,棚舍的清理、消毒是奶牛养殖场最需要人力的几个工作。

畜牧业自动化机器人能够代替人工完成这些工作,大大节省人力物力,提高工作效率。

产品具有半自主奶牛饲养功能。

能够实现饲料的粉碎,搅拌混合,饲料的填充,剩余饲料的清理,牧场棚舍清理等功能。

标签:自动化;粉碎;清理1 现状分析目前传统的养殖形势多为家庭小规模生产。

产品相对单一,只能实现单一功能,存在以下问题:(1)产品单一化,价格昂贵。

(2)产品噪音较大。

(3)技术不成熟,难以推广。

2 总体思路通过对畜牧业养殖地进行实地考察,产品具有半自主奶牛饲养功能。

能够实现饲料的粉碎,搅拌混合,饲料的填充,剩余饲料的清理,牧场棚舍清理等功能,并且能对这能对整个养殖场实行实时监控,在设计中,通过设计简单可靠的弓片悬挂、框架式底盘作为载体,电力驱动,加设搅拌机构、送料机构、消毒挂载平台、清理铲平台,软件系统采用arduino进行控制,硬件系统采用模块化电路设计;模型采用循迹自行方式进行工作,配备安全开关满足生产安全要求。

模型配合minecraft沙盘进行演示,能够完整的演示拌料、巡线、监控、喂养等工作流程。

如图1所示3 结构设计车体结构主要由底盘,减震,后波箱,前转向,传动轴构成。

承载机构采用常用载重车辆底盘设计,梯式底盘,钢片弹簧减震,桥式悬挂,前拉杆式转向,电机中置后轮驱动。

该结构制造装配工艺简单,制造成本低。

产品的维修维护方便。

绞龙式搅拌结构。

搅拌等功能机构也均选用标准件和标准型材进行加工装配。

针对奶牛养殖的周期长,机械需要长年用于奶牛养殖场,所以各结构采用模块设计。

承载机构可以选择现有农牧机械挂载安装的形式生产使用,也可以采用整体加工设计,推出专业机械交付养殖场使用。

这样不同规模的养殖厂可以根据自己的实际生产情况选择不同形式的机械用于生产。

提高了机械的利用率。

解决了大型畜牧机械运输困难,运输成本高的问题。

车体结构如图2所示。

基于Smart组件的工业机器人给料产线仿真设计

基于Smart组件的工业机器人给料产线仿真设计

基金项目:2020年陕西省教育厅科研专项(自然科学类)(20JK0740)ꎻ西安交通大学城市学院2019年度课题项目(2019Y01)第一作者简介:樊琛(1983 )ꎬ女ꎬ副教授ꎬ博士研究生ꎬ研究方向为生机电一体化与智能机器人ꎮDOI:10.19344/j.cnki.issn1671-5276.2022.06.028基于Smart组件的工业机器人给料产线仿真设计樊琛1aꎬ1bꎬ李濛1aꎬ颜远远2(1.西安交通大学a.城市学院机械工程系ꎻb.机器人与智能制造陕西省高校工程研究中心ꎬ陕西西安710018ꎻ2.西安交通大学电气工程学院ꎬ陕西西安710049)摘㊀要:工业机器人离线编程技术可以基于模型快速生成机器人轨迹规划程序ꎬ并对机器人与产线的工作站进行布局与验证ꎬ对运行过程进行仿真与调试ꎬ已成为工业机器人应用领域不可或缺的软件工具ꎮ基于工业机器人机床上㊁下料的工作环境和仿真需求ꎬ研究设计工作站整体布局并进行充分论证ꎻ对动态夹具进行工具导入与创建ꎻ运用Smart组件创建输送装置与机床运动ꎻ对工作站进行逻辑设定与编程调试ꎬ得到满足需求的工业机器人机床给料工作站仿真系统ꎮ关键词:Smart组件ꎻ工业机器人ꎻ给料工作站ꎻ程序设计仿真中图分类号:TP242.2㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1671 ̄5276(2022)06 ̄0115 ̄04SimulationDesignofIndustrialRobotFeedingProductionLineBasedonSmartComponentsFANChen1aꎬ1bꎬLIMeng1aꎬYANYuanyuan2(1.a.DepartmentofMechanicalEngineeringofCityCollegeꎻb.EngineeringResearchCenterofRobotandIntelligentManufacturingofShaanxiProvinceꎬXi'anJiaotongUniversityꎬXi'an710018ꎬChinaꎻ2.SchoolofElectricalEngineeringꎬXi'anJiaotongUniversityꎬXi'an710049ꎬChina)Abstract:Offlineprogrammingtechnologyofindustrialrobotcanquicklygeneraterobottrajectoryplanningprogrambasedonmodelꎬandcarryoutlayoutandverificationofrobotandworkstationofproductionlineꎬsimulationanddebuggingofrunningprocessꎬwhichhasbecomeanindispensablesoftwaretoolintheapplicationfieldofindustrialrobot.Basedontheindustrialrobotmachineworkingenvironmentandsimulationrequirementsꎬtheoveralllayoutofworkstationsisdesignedandfullydemonstrated.ImportandcreatetoolsfordynamicfixtureꎻUsingSmartcomponentstocreateconveyorandmachinemovementꎻFinallyꎬthelogicsettingandprogrammingdebuggingoftheworkstationarecarriedoutꎬandthesimulationsystemofindustrialrobotmachinetoolfeedingworkstationisobtained.Keywords:Smartcomponentsꎻindustrialrobotꎻfeedingstationꎻprogrammingsimulation0㊀引言随着机器人技术的不断发展ꎬ工业机器人已被广泛应用在我国的制造业中ꎬ其中更是以搬运机器人的使用最为广泛[1]ꎮ但在实际应用中ꎬ搬运机器人的路径设计大多依赖经验ꎬ较少进行路径的分析比较ꎬ难以得到较优的机器人运动路径来提高机器人工作效率[2]ꎮ因此虚拟仿真技术成为机器人+生产线路径规划的应用已成趋势ꎮRobotStudio软件是ABB公司专门开发的工业机器人离线编程软件ꎬ具有CAD模型导入㊁离线编程㊁碰撞测试㊁仿真调试㊁路径自动规划等功能[3]ꎮ使用机器人仿真软件进行离线编程与动态仿真ꎬ模拟机器人运行状态并实时显示ꎬ反映潜在的问题ꎬ且不占用或消耗任何实际资源如机床设备㊁加工物料等ꎬ从而更合理地配置规划生产资源㊁降低设计成本㊁提高设计效率[4]ꎮ本次研究主要基于工业机器人机床上下料的工作环境和仿真需求展开ꎮ首先ꎬ对机器人给料产线进行分析ꎬ设计整体布局ꎬ使用RobotStudio软件对机床㊁夹具等建模ꎬ建立工业机器人上下料工作站ꎮ然后ꎬ设计机器人给料产线结构与组成并建模ꎬ将模型导入到工作站中ꎮ另外ꎬ设计机器人给料产线工艺流程ꎬ调用Smart组件ꎬ配置I/O端口ꎬ进行I/O信号的逻辑连接ꎬ编写程序以完成动态仿真工作[5]ꎮ最后ꎬ对机器人给料产线进行仿真与调试ꎬ检查运行结构是否达到指定目标ꎬ对出现的问题给予优化与调整ꎬ最终提出机器人与给料产线配合完成上下料解决方法ꎮ1㊀机器人给料产线的整体设计本文机器人给料产线仿真工作站缘于对35m2老旧实验室改造项目ꎮ该实验室长为7mꎬ宽为5mꎮ该工作站由工业机器人手臂㊁上下料输送链㊁数控机床和可编程控制器构成[6]ꎮ工作站以PLC为控制核心ꎬ将机器人手臂㊁数控机床等装置进行通信连接与管理ꎬ实现了机器人与其他设备的协同工作ꎬ完成上下料产线仿真ꎮ工作站布局如图1所示ꎮDEJDEJ6图1㊀上下料工作站流程图送料装置将待加工件毛胚料输送至输送链1的左端ꎬ机器人运动到上料位置吸住加工件毛胚料后到达数控机床门前ꎬ机床防护门打开ꎬ将加工件毛胚料放到指定加工地点后退出机床加工区域ꎬ机器人手臂停在机床防护门外等待加工件完毕后ꎬ机床防护门打开ꎬ机器人手臂将加工件取出后放到左侧输送链2ꎬ将加工件运输到末端ꎬ由末端的传感器进行送出处理ꎬ机器人返回进行第二次上下料ꎮ2㊀机器人给料产线设计2.1㊀机器人给料产线工作流程启动程序ꎬ机器人手臂回到初始化位置ꎬ上料传动带传送毛胚ꎬ机械手对准毛胚ꎬ下降夹起ꎬ转到机床方向ꎻ传感器感知信号ꎬ由程序驱动机床门打开ꎬ机械手将毛胚放于机床内ꎬ机床门关闭ꎬ主轴转动进行加工ꎻ加工结束ꎬ机床门再次打开ꎬ机械手将已加工好的零件取出ꎬ转向下料成品零件传动带ꎬ下降放置带上ꎬ同时ꎬ机床门再次关闭ꎮ整个给料过程结束后ꎬ所有设备复位ꎬ为下一次操作做好准备ꎬ该工作流程如图2所示ꎮ图2㊀给料产线流程图2.2㊀非标件建模1)机床零件建模与组装机床在工作站中负责加工毛胚物料ꎬ是工作站中必不可少的设备ꎮ但在RobotStudio中没有可供选择导入的机床ꎬ因此需通过SolidWorks根据实际模型进行建模ꎮ首先ꎬ建立标准零件的图形库ꎬ运用SolidWorks提供的基于特征实体的建模功能ꎬ设计标准零件的三维模型ꎬ并按其形状㊁尺寸分别建立参数化模型库ꎮ根据具体的设计需要ꎬ对模型库零件的形状和尺寸参数做出相应的修改ꎬ可以获得所需标准件三维实体模型ꎬ如图3所示ꎮU a U U b U图3㊀机床三维建模图将标准件与非标准件导入装配体中ꎬ然后根据图样对零件进行组装ꎬ最后组合成为机床的装配体ꎮ装配体效果如图4所示ꎮ图4㊀机床装配图2)夹具的建摸该工作站在上下料时采用真空吸盘式夹具搬运物料ꎮ真空吸盘主要针对材质易碎㊁柔软或体型不规则等难以夹起的物料ꎬ如薄壁曲面的物件等[7]ꎮ本次仿真加工件尺寸为300mmˑ300mmˑ200mm的毛坯料ꎮ使用SolidWorks软件进行建模ꎬ模型如图5所示ꎮ图5㊀吸盘式夹具模型图2.3㊀机器人及其他模型导入在建好非标件模型后ꎬ将非标与标准模型导入工作站中ꎮ首先ꎬ打开RobotStudio软件ꎬ从 ABB模型库 中选取IRB4600型机器人ꎬ导入至工作站中心位置ꎮ将制作的夹具模型导入RobotStudio软件中ꎬ并改变为工具ꎬ将创建好的夹具导入工作站中ꎬ选择安装到IRB4600ꎮ导入机床门模型与机床装配体模型ꎬ使用创建机械装置功能来实现机床开关门的操作[8]ꎮ从软件的 ABB模型库 中选择Conveyorguide400型号传送带ꎬ然后根据机器人工作范围选定上料传送带和下料传送带位置ꎬ并在上料传送带末端添加一个毛胚料作为机床加工原料ꎬ传送带位置示意图如图6所示ꎮ图6㊀传送带放置示意图3㊀Smart组件与程序设计3.1㊀工作站Smart组件建立1)夹具Smart组件进行夹具的Smart组件建立ꎬ首先选择 Attacher 将物体连接使其一起行动以达到夹取目的ꎬ选择 Detacher 将连接拆除以达到松开物体的作用ꎬ选择 LineSensor 来检测物体之间是否有体积碰撞来实现链接物体的作用ꎬ最后选择 LogicGate[NOT] 来实现数字信号的逻辑运算[9]ꎮ对夹具添加传感器ꎬ来检测是否有物体存在ꎬ添加位置如图7所示ꎮ然后进行逻辑连接ꎮC.图7㊀夹具传感器2)机床Smart组件创建名为 机床 的Smart组件ꎬ为到达自定义的位姿ꎬ添加两个 PoseMover ꎬ然后将开门与关门时的位姿分别添加至两个组件中ꎬ选择 LogicGate[NOT] 实现数字信号的逻辑运算ꎮ对Smart组件进行逻辑连接时ꎬ首先选择输入信号DI_KGM1来控制开关门的输入信号ꎬ在输出端选择输出信号DO_KMOK1来控制开门动作ꎬ最后在输出端选择输出信号DO_GMOK1来控制关门动作ꎬ控制流程如图8所示ꎬ然后进行逻辑连接ꎮ图8㊀车床控制流程图3)上料输送链Smart组件创建名为 输送链1 的Smart组件ꎬ首先选择 Source 创建指定图形的拷贝ꎬ来实现加工件的产生ꎻ再添加 LinearMover 移动目标对象ꎬ来保证运输带的传输功能ꎻ选择 Queue 表示对象的队列ꎬ来控制传输的运输方向和运输速度ꎬ然后选择 PlaneSensor 建立传感器的平面ꎻ最后选择 LogicGate[NOT] 实现数字信号的逻辑运算ꎮ对上料输送链I/O信号连接解释如表1所示ꎮ表1㊀上料输送链I/O信号源对象源信号目标对象目标信号或属性含义SourceExecutedQueueEnqueue复制原件PlaneSensorSensorOutQueueDequeue面传感器检测到物体ꎬ触发并退出QueuePlaneSensorSensorOut输送链1DO_Daowei当加工件到达面传感器时发输出DO_DaoweiPlaneSensorSensorOutLinearMover_2[NOT]InputA当加工件输送到面传感器位置时进行检测输送链1DI_StateSourceExecute发出开始仿真对的信号LinearMover_2[NOT]OutputSourceExecute逻辑非门与㊀㊀4)下料输送链Smart组件创建名为 输送链2 的Smart组件ꎬ选择两个 PlaneSensor 建立两个传感器的平面ꎬ分别建立在加工件放置位置以及传送带末端ꎻ再添加 LinearMover 移动目标对象ꎬ实现加工件在输送带上移动ꎻ然后选择 Queue 表示对象的队列ꎬ控制传输的运输方向[10]ꎮ对Smart组件进行逻辑连接ꎬ由于这一过程只有传感器参与使用ꎬ所以无需输出端与输入端ꎬ直接进行逻辑连接[11]ꎮ3.2㊀给料系统I/O信号的连接将Smart组件导入工作站逻辑中ꎬ将I/O信号添加至控制器中ꎬ进行整体给料产线的逻辑连接ꎮ首先发出DO_start信号ꎬ输送链1接收到信号执行传输加工件ꎬ当加工件到达传感器位置后输出DO_Daowei信号传送至传感器ꎬ传感器输出DO_XIPAN信号ꎬ吸盘接收到夹取信号夹取加工件ꎮ在运输过程中传感器发送DO_KGM1信号控制机床的开关ꎬ根据输出DO_KGOK1和DO_GMOK1指令控制机床的开关门信号ꎬ机器人给料产线的I/O信号参考表2ꎮ表2㊀机器人给料产线I/O信号3.3㊀机器人给料程序设计a)路径点的选择通过示教器程序数据中的robtarget来确定路径点目标ꎬ包括初始目标点Jpos10㊁夹取处目标点p10㊁机床前等待处目标点p20㊁机床加工处目标点p30及下料处目标点p40ꎮb)给料程序编写给料程序包括初始化模块㊁上料模块㊁机床门动作模块㊁下料模块ꎮ1)初始化程序包括设定初始输出的指令和工作站初始状态ꎮ选择MainModule程序模块中的chushihua()模块编写工作站初始状态的程序ꎮ初始状态时控制器输出DO_KGM1与DO_XIPAN信号来控制初始状态时的机床位姿与夹具夹取状态ꎬ设定初始目标点jpos10ꎬ编写运动控制㊁加速度控制以及速度控制ꎮ2)工作站上料程序的编写按以下流程:首先需要等待初始信号发出后ꎬ加工件开始传送ꎬ到达上料传送带传感器处ꎬ即目标点p10ꎻ传感器输出DO_Daowei信号ꎬ控制器收到信号后ꎬ机器人手臂到达加工件所处p10目标点处ꎬ然后控制器输出信号DO_XIPANꎬ吸盘夹具将加工件吸住ꎬ将加工件夹取到机床门前p20目标点处ꎬ在吸盘夹具运输到p20目标点处时ꎬ控制器输入开门信号ꎮ3)工作站机床门动作程序的编写流程为:等到上料程序完成ꎬ机器人到达p20目标点后ꎬ在机床门打开后等待一段时间再将加工件放入指定加工点ꎬ即目标点p30ꎬ控制器输出DO_XIPAN指令放下加工件ꎬ返回p20目标点ꎬ等待加工完毕ꎬ然后开门ꎬ机器人返回p30目标点ꎬ将加工件夹取出再次返回到p20目标点ꎮ4)工作站下料程序的编写流程为:等待机器人手臂到达p20后ꎬ控制器输出DO_KGM1信号控制机床门关闭ꎬ机器人手臂将加工件放置到目标点p40ꎬ控制器输出DO_XIPAN指令放下加工件ꎬ传感器控制使加工件运出工作站ꎻ之后先将机器人手臂返回p20目标点处ꎬ再返回初始目标点jpos10ꎬ程序结束ꎮ最后通过初始指令中的WHILE循环ꎬ来进行下一次给料ꎮ4㊀仿真与调试4.1㊀机器人给料产线仿真机器人程序通过调用不同功能的子程序控制其完成相应的动作ꎬ主要包括初始化程序㊁拾取放置程序㊁载荷测定服务例行程序等ꎬ同时为防止CPU超负荷还需编制循环检测等待程序ꎬ编写的机器人程序可同步至实际生产中ꎮ上料过程仿真结果如图9所示ꎮ4.2㊀结果调试与分析在仿真调试过程中出现机器人手臂中途停止动作以及夹具无法夹取物料的问题ꎮ经过程序分析与排查ꎬ通过优化机器人运输路径及扩大夹具传感器范围的方法解决了上述问题ꎮ实现了基于Smart组件的机器人给料产线工作站的设计与仿真ꎬ完成了机器人与机床配合完成从输送物料㊁上料㊁加工等待㊁下料到下级输送的整个仿真过程ꎮ图9㊀上料仿真图5㊀结语本文介绍了机器人给料产线的设计方案ꎬ根据加工实例的要求ꎬ构建了仿真生产线的布局ꎬ实现了ABB机器人自动上下料㊁搬运的路径规划㊁离线编程和仿真调试ꎮ为生产线设计提供了可行性的依据ꎬ将大大缩短生产线的设计制造㊁调试周期ꎬ节约成本ꎬ对深入研究和应用机器人离线仿真技术起到一定作用ꎮ参考文献:[1]高茂源ꎬ王好臣ꎬ丛志文ꎬ等.基于RobotStudio的机器人上下料工作站仿真分析与优化[J].组合机床与自动化加工技术ꎬ2020(8):60 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智能物料搬运机器人的设计与实现

智能物料搬运机器人的设计与实现

目录1.绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2智能物料搬运机器人国内外研究现状 (1)1.2.1智能物料搬运机器人国外研究现状 (1)1.2.2智能物料搬运机器人国内研究现状 (2)1.3研究意义 (3)1.4研究内容 (4)2.智能物料搬运机器人是的方案设计 (5)2.1 AGV小车的定义 (5)2.2 AGV小车的功能 (6)2.3 AGV小车的组成 (6)2.4 AGV小车的部件 (7)2.4.1车体 (7)2.4.2 AGV小车电源 (7)2.4.3驱动装置 (7)2.4.4物料搬运机构 (8)2.4.5导引装置 (9)2.4.6测距保护模块 (10)2.4.7小车的摄像头和无线通信装置 (10)3. AGV小车的本体设计 (11)3.1 AGV小车的车体 (11)3.2选定电机 (11)3.2.1选定电机种类 (11)3.2.2选定电机型号 (11)3.3确定驱动模块 (12)3.4蓄电池的选择 (13)I3.5 微控制器模块 (13)3.6 红外线避障模块 (15)3.7导航模块设计 (16)3.8 液晶显示屏 (18)3.9 设计无线通信模块 (18)3.10 小车的底架 (19)4. 设计AGV小车路径 (21)4.1 路径规划 (21)4.2 寻迹原理 (21)4.3 AGV小车的驱动状态 (22)4.3.1 直线运行状态 (23)4.3.2 转弯运行状态 (23)4.3.3 岔路运行状态 (24)4.4 避障设计 (24)4.4.1确定缓冲距离 (25)4.4.2 确定制动距离 (25)4.4.3.确定转弯半径和安全距离 (26)5. AGV小车的运动仿真 (27)5.1 小车本体的仿真 (27)5.1.1 小车进行运动学分析 (27)5.1.2 小车直线的运动仿真 (28)5.1.3 小车转弯的运动仿真 (29)5.2 升降平台的仿真 (30)6. 结论 (33)6.1 全文总结 (33)6.2 研究展望 (33)参考文献 (34)致谢 (36)Ⅱ智能物料搬运机器人的设计与实现摘要:现在这个世界我们的生活节奏越来越快,我们所需要的越来越多。

智能物料搬运机器人的设计与研究

智能物料搬运机器人的设计与研究

智能物料搬运机器人的设计与研究一、综述随着科技的飞速发展,智能物料搬运机器人在工业生产中的应用越来越广泛。

智能物料搬运机器人是一种能够自动完成物料搬运任务的机器人,它可以根据预先设定的路径和目标点,实现对物料的精确搬运。

本文将对智能物料搬运机器人的设计与研究进行综述,以期为相关领域的研究者提供一些有益的参考。

智能物料搬运机器人的研究始于20世纪70年代,当时主要关注于机器人的运动学、动力学和控制技术。

随着计算机技术、传感器技术和人工智能技术的发展,智能物料搬运机器人的研究逐渐涉及到机器人视觉、路径规划、人机交互等多个方面。

目前智能物料搬运机器人已经广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等行业,大大提高了生产效率和产品质量。

在智能物料搬运机器人的设计中,首先要考虑的是机器人的运动学和动力学模型。

运动学模型主要描述机器人末端执行器的运动轨迹,而动力学模型则描述机器人关节的运动特性和力矩传递关系。

通过对运动学和动力学模型的建模,可以为机器人的运动控制提供理论依据。

其次要设计合适的路径规划算法,路径规划算法是智能物料搬运机器人的关键部分,它需要根据任务需求、环境信息和机器人性能等因素,为机器人规划出一条最优的搬运路径。

目前常用的路径规划算法有A算法、Dijkstra算法、遗传算法等。

这些算法在实际应用中都有各自的优缺点,因此需要根据具体情况选择合适的算法。

此外智能物料搬运机器人的人机交互也是一个重要的研究方向。

良好的人机交互可以提高操作人员的工作效率,降低操作难度。

目前常见的人机交互方式有触摸屏、语音识别、手势识别等。

通过这些交互方式,操作人员可以直接与机器人进行通信,实现对机器人的遥控和监控。

智能物料搬运机器人的安全性和可靠性也是研究的重要内容,由于智能物料搬运机器人在工业环境中的使用,其安全性和可靠性对于保证生产过程的顺利进行至关重要。

因此研究者需要考虑如何在保证安全的前提下,提高智能物料搬运机器人的可靠性和稳定性。

送料机械手设计_附机械手装配图.dwg,外观图.dwg_等

送料机械手设计_附机械手装配图.dwg,外观图.dwg_等

送料机械手设计及Solidworks运动仿真课题名: 送料机械手设计及Solidworks运动仿真说明书.doc(37页12000字)机械手动作仿真(4个短片)机械手造型设计(三维图70张)A3 活塞.dwga0机械手机身装配图.dwgA0机械手外观图.dwgA0机械手爪装配图.dwgA1手臂部装配体.dwgA2手腕部装配体.dwgA2液压系统图.dwg目录摘要 1第一章机械手设计任务书 11.1毕业设计目的 11.2本课题的内容和要求 2第二章抓取机构设计 42.1手部设计计算 42.2腕部设计计算 72.3臂伸缩机构设计 8第三章液压系统原理设计及草图 113.1手部抓取缸 113.2腕部摆动液压回路 123.3小臂伸缩缸液压回路 133.4总体系统图 14第四章机身机座的结构设计 154.1电机的选择 164.2减速器的选择 174.3螺柱的设计与校核 17第五章机械手的定位与平稳性 195.1常用的定位方式 195.2影响平稳性和定位精度的因素 195.3机械手运动的缓冲装置 20第六章机械手的控制 21第七章机械手的组成与分类 227.1机械手组成 227.2机械手分类 24第八章机械手Solidworks三维造型 258.1上手爪造型 268.2螺栓的绘制 30毕业设计感想 35参考资料 36摘要本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。

工业机械手是工业生产的必然产物,它是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备,对实现工业生产自动化,推动工业生产的进一步发展起着重要作用。

因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。

实践证明,工业机械手可以代替人手的繁重劳动,显著减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率和自动化水平。

工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作,采用机械手是有效的。

此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,更显示其优越性,有着广阔的发展前途。

自动上下料机械手设计

自动上下料机械手设计

自动上下料机械手的设计摘要随着机电一体化技术和计算机技术的应用,机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域,特别是工业机械手在生产加工中的应用。

机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备,它能模仿人体上肢某些动作,在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作,已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。

本次设计主要设计自动上下料的机械手,该系统采用液压驱动,传动平稳,且易于控制,控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。

关键词:机械手,液压驱动,控制系统目录1绪论 (1)2 工业机械手的设计方案 (2)2.1 工业机械手的组成 (2)2.2 上下料机械手的工作原理 (3)2.3 规格参数的选择 (3)2.4 设计路线与方案 (4)2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)2.4.2 设计步骤 (4)2.4.3 研究方法和措施 (4)3 机械手各部分的计算与分析 (5)3.1 手部计算与分析 (5)3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)3.1.2 手部的计算和分析 (5)3.2 腕部计算与分析 (12)3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4 选键并校核强度 (18)3.3 臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)4 液压系统设计 (29)4.1 液压系统总体设计 (29)4.2 液压元件的选择 (29)4.2.1 液压缸 (29)4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)5 液压元件的保养与维修 (37)5.1 液压元件的安装 (37)5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)5.3 一般技术安全事项 (37)6 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)1绪论工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的。

基于AT89S52 单片机控制的运料机器人设计

基于AT89S52 单片机控制的运料机器人设计

图1 总体设计方案功能图 图2 总体方案设计图3 模块设计3.1 行走方案确定小车的行走可以采用履带式小车、轮子式小车或支腿式小车。

考虑设计原则和功能,采用轮子式小车为行走方案比较合理。

既可以有很好的转向,其结构也相对简单。

根据环境特点,需要采用3轮结构,一个万向轮做从动轮,其余两个并排的轮做驱动轮,以实现灵活转向。

3.2 电机的设计电机可以采用直流电机,也可以采用同步交流电。

根据电源配置,选用普通直流电机较为合适直流电机能实现直流电能和机械能互相转换,具备良好的调速性能,利于运料机器人的启动和制动[4]。

3.3 电机驱动方案的选择电机驱动采用桥式电路。

单片机很好控制晶体管的截止和导通,以选择接通电机电路,实现电机运转和停止。

步进电机控制电路如图3所示。

3.4 供电电源方案的确定供电电源可以采用两个电源,一路是给电机直接供电,另一路是给控制电路供电。

也可以用一个电源分为两路分别给电机和控制电路供电。

为了减轻智能机器人的质量,本设计采用一个电源。

3.5 路面情况检测方案的确定路面的检测可以采用两种传感器。

一种是声波传感器,采用雷达系统,实现声波信息的形成、传输、接收图4 四连杆翻斗机构图图5 运斗机构在小车上的布置图图6 Multiwatt15引脚图和封装图表1 L298控制表输入功能V cc=H C=H;D=L正转C=L;D=H反转C=D制动V cc=L C=XD=X停止5 软件设计迷宫避障设计的控制如图7所示,黑白寻迹控制如图8所示。

按照设计思路,经过任务设计、方案设计、模块系统硬件设计、软件设计以及购买零部件组装等一系列工序,完成了AT89S52单片机控制的智能式机器人的制作。

对智能机器人的功能进行测试,均能改变程序中的电阻值大小,可以改变小车运行速度,实现运料机器人在正确路线上的运输行驶和翻斗卸料作业。

当前使用机器人代替人力已成为生产趋势人力,机器人能提高生产效率,运料机器人将在制造业的生产线中大显身手,高效、准确、灵活地完成物料的搬运。

自动送料工业机器人设计 毕业论文

自动送料工业机器人设计 毕业论文

题目:自动送料工业机器人设计专业:机械设计制造及其自动化学号:*********名:**指导教师:***学习中心:如皋学习中心西南交通大学网络教育学院2012年4月28日院系机械工程专业机械设计制造及其自动化年级机制及其自动化2010-6班(专本)学号10820775姓名蔡峰学习中心如皋学习中心指导教师谢延敏题目自动送料工业机器人设计指导教师评语是否同意答辩过程分(满分20)指导教师(签章) 评阅人评语评阅人(签章) 成绩答辩组组长(签章)年月日毕业论文任务书班级机制及其自动化2010-6班(专本)学生姓名蔡峰学号10820775开题日期:2012年 2 月 20 日完成日期:2012年 4 月 28 日题目自动送料工业机器人设计1、本论文的目的、意义现代大规模制造业中,为提高生产效率,保障产品质量,许多企业普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人逐步被企业所认同并采用。

目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,因而选择自动送料工业机器人设计作为毕业课题有着不同一般的实际生产意义。

2、学生应完成的任务完成论文开题,收集资料,完成论文大纲设计,完成论文初稿,审核后完成定稿任务,准备答辩。

3、论文各部分内容及时间分配:(共 25 周)第一部分开题阶段( 12 周) 第二部分设计阶段( 5 周) 第三部分定稿阶段( 4 周)评阅或答辩( 周)诚信承诺一、本论文是本人独立完成;二、本论文没有任何抄袭行为;三、若有不实,一经查出,请答辩委员会取消本人答辩(评阅)资格。

承诺人(钢笔填写):年月日目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 机器人概述 (1)1.2 机器人的历史、现状 (3)1.3 机器人的发展趋势 (5)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (5)2.1自由度及关节 (6)2.2 基座及连杆 (6)2.2.1 基座 (6)2.2.2 大臂 (6)2.2.3 小臂 (7)2.3 机械手的设计 (7)2.4 驱动方式 (10)2.5 传动方式 (12)2.6 制动器 (13)第3章控制系统硬件 (14)3.1 控制系统模式的选择 (14)3.2 控制系统的搭建 (14)3.2.1 工控机 (15)3.2.2 数据采集卡 (15)3.2.3 伺服放大器 (16)3.2.4 端子板 (17)3.2.5电位器及其标定 (18)3.2.6电源 (21)第4章控制系统软件 (21)4.1预期的功能 (21)4.2实现方法 (21)4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (22)4.2.2直流电机的伺服控制 (22)4.2.3电机的自锁 (22)4.2.4示教编程及在线修改程序 (25)4.2.5设置参考点及回参考点 (26)第5章误差与性能提升分析 (26)5.1 误差分析 (26)5.2 性能提升分析 (27)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)摘要在现今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。

自动上下料机械手毕业设计

自动上下料机械手毕业设计
2.工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
3.机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器,而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制;多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手,原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转,臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动,控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差可小于±1毫米。
第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听、想的能力。研究安装各种传感器,把感觉到的信息反馈,使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手(机械人)则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手,采用示教方法编制等。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后,大力研究机械手的研究。据报道,1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元,产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半,达222亿日元,是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元,比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元,为1978年的6倍。截止1979年,机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位,约占70%,并以每年50%~60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业,其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。

自动上下料工作站仿真系统设计

自动上下料工作站仿真系统设计

自动上下料工作站仿真系统设计摘要:由于生产效率低、劳动强度高、安全防护不足,传统机械加工行业正在逐步被灵活的制造系统所取代,该系统将材料处理、传输、加工和检测相结合。

柔性制造系统是指柔性制造系统(FMS),它由统一的信息控制系统、材料仓库和运输系统以及一组数字控制的加工设施组成,能够适应加工对象的改造。

它通过传输系统连接到一些设备,包括工业机器人、数控机床、传输链、三维轴承、RFID等。

该系统通过工业机器人将工件发送到各种加工设备,使工件加工准确、快速、自动。

工业机器人作为FMS系统的重要组成部分,是将传统制造业升级为智能制造业的不可替代的重要设备。

机床装卸机器人代替工作,与数控机床合作实现零件装卸、清洁、抛光、工件包络等加工过程中的工作,大大节约了人工成本,有效降低了生产过程中对人类安全的隐患,提高了生产效率。

随着工艺效率的不断提高,越来越多的制造商将工业机器人引入实际生产。

本文在此基础上研究了工业机器人自动装卸工作台仿真系统的设计,以供参考。

关键词:工业机器人;自动上下料工作站;仿真系统设计引言工业自动化生产中,随着工资生产成本的不断增加,工业机器人承担着越来越重要的任务。

工业机器人主要用于需要重复、重、复杂运动的情况下的自动生产,例如b .装配、装卸、处理等。

就在需要极大灵活性和高速的情况下,工业机器人技术正在得到广泛应用。

1工作站系统工业机器人的自动装卸工作台由工业机器人、数控机床、导轨、输送链、开关柜等设备组成。

工作站需要工业机器人取料输送链提供的坯件,自动装卸四台数控机床。

成品通过送料带运送,毛坯和成品按照4×4图案堆放。

在工作站运行期间,无需进行实时手动输入和填充。

2机器人的数控机床自动上下料应用的价值分析在信息技术与工业化技术不断融合的背景下,智能制造业的发展速度越来越快。

以机器人为核心和代表的智能产业发展非常迅速,甚至成为衡量一个国家现代化程度的重要标准。

据我们所知,发达国家工业机器人的自动化生产已进入流水线状态,甚至成为自动化设备的主要发展方向。

四自由度棒料搬运机械手设计全套图纸

四自由度棒料搬运机械手设计全套图纸

编号无锡太湖学院毕业设计(论文)题目:四自由度棒料搬运机械手设计信机系机械工程及其自动化专业学号:学生姓名:指导教师:(职称:讲师)(职称:)2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)《四自由度棒料搬运机械手设计》是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用、表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级:学号:作者姓名:2013 年5 月25 日无锡太湖学院信机系机械工程及其自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题:1、题目四自由度棒料搬运机械手设计2、专题二、课题来源及选题依据机器人工程是近二十多年迅速发展起来的,目前已应用与许多生产领域。

由目前的发展状况看,在可预见的将来它将在生产中扮演越来越重要的角色。

本机械手就是基于此并为提高劳动生产率、产品质量和经济效益,减轻工人劳动强度而设计的。

在某些劳动条件极其恶劣的条件下,工人难以用手工工作,可用本机械手代替人力劳动。

在社会不断发展的今天,机器人在工业现场中的应用也越来越广泛,用机器的力量代替人力,而将人类从繁重的体力劳动中解放出来是历史发展的趋势。

三、本设计(论文或其他)应达到的要求:1、机械手的总体设计,包括型式选择、基本参数确定、总体布置与主要结构设计。

并绘制整体装配图。

2、机械手传动机构的设计,包括滚珠丝杠的选择,谐波齿轮减速器参数的确定。

3、机械手各种电机的选择。

包括机械手手臂升降步进电机的选择,机械手底座回转驱动电动机的选择。

4、机械手各气动件的设计计算。

5、设计说明书一份。

6、所有非标零件需画出零件图。

四、接受任务学生:机械92 班姓名五、开始及完成日期:自2012 年11月12日至2013年5 月25日六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕签名系主任签名2013年5月25日摘要在社会不断发展的今天,机器人在工业现场中的应用也越来越广泛,用机器的力量代替人力,而将人类从繁重的体力劳动中解放出来是历史发展的趋势。

自动上下料机械手设计毕业论文

自动上下料机械手设计毕业论文

中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)机械设计制造及其自动化方向——自动上下料机械手设计姓名:学号: 200808108461性别:男专业: 机械设计制造及其自动化批次: 0809层次:专升本电子邮箱: @联系方式:学习中心:指导教师:2011年4月22日目录第一章绪论 (4)1.1工业机械手概况 (4)1.2工业机械手的分类 (4)1.3工业机械手的发展趋势 (5)1.4本章小结 (6)第二章工业机械手的设计方案 (7)2.1工业机械手的组成 (7)2.2规格参数 (8)2.3设计路线与方案 (8)2.4本章小结 (9)第三章机械手各部分的计算与分析 (10)3.1手部计算与分析 (10)3.1.1 输入输出力的比率分析 (10)3.2 腕部计算与分析 (13)3.2.1腕部设计的基本要求 (13)3.2.2腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4选键并校核强度 (17)3.3臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)3.5 本章小结 (28)第四章液压系统 (29)4.1液压缸 (29)4.2计算和选择液压元件 (31)4.2.1液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.2选择液压控制阀的原则 (33)4.2.3选择液压辅助元件的要求 (33)4.2.4具体选择液压原件 (33)4.3本章小结 (34)第五章液压缸的保养与维修 (36)5.1液压元件的安装 (36)5.2 液压系统的一般使用与维护 (36)5.3 一般技术安全事项 (36)第六章机械手控制系统 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)第1章绪论1.1工业机械手概况工业机械手是人类创造的一种机器,机械手首先是从美国开始研制的,1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。

工业机械手是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工作或握持工具进行操作的自动化技术装备。

自动移动送料小车设计论文

自动移动送料小车设计论文

摘要本课题所设计的自动移动运送小车采用自动导引技术,应用于本校的模拟自动生产线上,主要功能是运送托盘。

自动移动运送小车属于柔性生产线系统中的新兴物流设备之一,即自动导引车,英文简称AGV。

因此,在本设计中将充分研究和应用当代的AGV技术。

AGV即自动导引小车,它集声、光、电、计算机技术于一体,综合了当今科技领域先进的理论和应用技术,属于移动式机器人的一个分支。

在柔性制造系统和自动化工厂中用来组成高效、快捷的物流系统,可极大的提高生产自动化程度和生产效率,是一种非常有发展前途的物流输送设备。

本文介绍AGV在国内外发展现状和应用情况,结合实验室实际条件,设计了光学导引式AGV样机。

其主要工作内容包括:小车机械本体设计、 89C51单片机控制系统硬件电路及检测电路设计、控制系统软件设计。

关键词:AGV;自动导引;光学导引; 89C51单片机AbstractThis topic is designed to automatically move the delivery of Automated Guided Vehicles using the technology for the simulation of our automatic production line, the main function is the delivery tray. Auto-mobile delivery of flexible production line car belonging to the emerging system of logistics equipment, that is, automated guided vehicle, the English referred to as AGV. Therefore, the design will be fully in the research and application of contemporary AGV technology.Automatic Guided Vehicle (AGV) covers the technologies of Optics, Electronics technologies Acoustics and Computer Science and other advanced theories and in the current scientific and technical fields, and it is one of the offshoots of mobile robot. AGV can greatly improve the degree of automatism and the efficiency of production when it is used to build an effective and speedy system of logistics in the flexible manufacturing system and automatic factory, and is a promising vehicle for the transportation of logistics.The paper studies the applications and developments of ALJV at home and abroad, and designs a laser guided AGV under actual conditions of the lab. The main work of the paper is as follows. The mechanical design of AIJV, the design of control system of hardware circuit and software based on 89C51 SCM.Key works: AGV; automatic guide; laser guide; AT89C51 SCM目录摘要 (I)ABSTRACT (1)目录 (I)1 绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2自动移动送料小车的关键技术——AGV发展现状 (2)1.2.1 国外AGV发展的历史及现状 (3)1.2.2 国内AGV发展的历史及现状 (5)1.3论文完成的主要工作 (6)2 自动移动送料小车AGV技术分析 (7)2.1AGV的类型 (7)2.2AGV的特点 (8)2.3AGV的导引方式 (9)2.3.1 导引方式分类 (10)2.3.2 AGV典型的导引方法 (10)2.4AGV系统的技术组成及调度方法 (14)2.4.1 AGV的技术组成 (14)2.4.2 AGV的调度方法 (16)3 自动移动送料小车总体结构 (18)3.1AGV技术指标及运行 (18)3.2总体结构设计方案 (18)3.3行走系统 (21)3.3.1 行走系统方案设计 (21)3.3.2 行走系统的技术设计 (22)3.4移载系统 (26)3.4.1 移载系统的方案设计 (26)3.4.2 移载系统技术设计 (27)3.5自动移动送料小车的导引方案 (29)4 AGV驱动控制系统电路设计 (32)4.1外围电路 (32)4.2传感器检测电路 (34)4.2.1 固定轨迹检测传感器 (34)4. 2. 2 障碍检测传感器 (35)5 控制系统软件设计 (36)结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1 课题背景及研究意义随着工厂自动化、计算机集成制造系统、柔性制造系统、现代物流、自动化立体仓库等系统的快速发展和广泛应用,自动移动送料小车作为AGV(英文Automatic Guided Vehicle 的缩写)的一种,即自动导引车。

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目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 机器人概述 (1)1.2 机器人的历史、现状 (3)1.3 机器人的发展趋势 (5)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (5)2.1自由度及关节 (6)2.2 基座及连杆 (6)2.2.1 基座 (6)2.2.2 大臂 (6)2.2.3 小臂 (7)2.3 机械手的设计 (7)2.4 驱动方式 (10)2.5 传动方式 (12)2.6 制动器 (13)第3章控制系统硬件 (14)3.1 控制系统模式的选择 (14)3.2 控制系统的搭建 (14)3.2.1 工控机 (15)3.2.2 数据采集卡 (15)3.2.3 伺服放大器 (16)3.2.4 端子板 (17)3.2.5电位器及其标定 (18)3.2.6电源 (21)第4章控制系统软件 (21)4.1预期的功能 (21)4.2实现方法 (21)4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (22)4.2.2直流电机的伺服控制 (22)4.2.3电机的自锁 (22)4.2.4示教编程及在线修改程序 (25)4.2.5设置参考点及回参考点 (26)第5章误差与性能提升分析 (26)5.1 误差分析 (26)5.2 性能提升分析 (27)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)摘要在现今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。

工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。

本文将设计一台四自由度的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。

首先,本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台;在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的目标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词:机器人,示教编程,伺服,制动自动送料工业机器人设计第1章绪论1.1 机器人概述在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。

化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。

但在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的。

专用机床是大批量生产自动化的有效办法;程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外,还有大量的装卸、搬运、装配等作业,有待于进一步实现机械化。

机器人的出现并得到应用,为这些作业的机械化奠定了良好的基础。

“工业机器人”(Industrial Robot):多数是指程序可变(编)的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置(国内称作工业机器人或通用机器人)。

机器人是一种具有人体上肢的部分功能,工作程序固定的自动化装置。

机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势,但功能较少,适应性较差。

目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人,而把工业机械人称为通用机器人。

简而言之,机器人就是用机器代替人手,把工件由某个地方移向指定的工作位置,或按照工作要求以操纵工件进行加工。

机器人一般分为三类。

第一类是不需要人工操作的通用机器人,也即本文所研究的对象。

它是一种独立的、不附属于某一主机的装置,可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定操作。

它是除具备普通机械的物理性能之外,还具备通用机械、记忆智能的三元机械。

第二类是需要人工操作的,称为操作机(Manipulator)。

它起源于原子、军事工业,先是通过操作机来完成特定的作业,后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。

工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。

第三类是专业机器人,主要附属于自动机床或自动生产线上,用以解决机床上下料和工件传送。

这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”,它是为主机服务的,由主机驱动。

除少数外,工作程序一般是固定的,因此是专用的。

机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型,其中关节型机器人以其结构紧凑,所占空间体积小,相对工作空间最大,甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点,成为机器人中使用最多的一种结构形式,世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。

要机器人像人一样拿取东西,最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构;像肌肉那样使手臂运动的驱动-传动系统;像大脑那样指挥手动作的控制系统。

这些系统的性能就决定了机器人的性能。

一般而言,机器人通常就是由执行机构、驱动-传动系统和控制系统这三部分组成,如图 1-1 所示。

图1-1机器人的一般组成对于现代智能机器人而言,还具有智能系统,主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。

目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”,使它能识别物体和躲避障碍物,以及机器人的触觉装置。

机器人的这些组成部分并不是各自独立的,或者说并不是简单的叠加在一起,从而构成一个机器人的。

要实现机器人所期望实现的功能,机器人的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。

它们之间的相互关系如图1-2 所示。

图1-2 机器人各组成部分之间的关系机器人的机械系统主要由执行机构和驱动-传动系统组成。

执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体,通常由连杆和关节组成,由驱动-传动系统提供动力,按控制系统的要求完成工作任务。

驱动-传动系统主要包括驱动机构和传动系统。

驱动机构提供机器人各关节所需要的动力,传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。

有的文献则把机器人分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。

其中的机械系统又叫操作机(Manipulator),相当于本文中的执行机构部分。

1.2 机器人的历史、现状机器人首先是从美国开始研制的。

1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。

它的结构特点是机体上安装一回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的。

日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。

自1969年从美国引进两种典型机器人后,大力从事机器人的研究。

目前工业机器人大部分还属于第一代,主要依靠人工进行控制;控制方式则为开环式,没有识别能力;改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机器人正在加紧研制。

它设有微型电子计算机控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听、想的能力。

研究安装各种传感器,把感觉到的信息进行反馈,使机器人具有感觉机能。

第三代机器人(机器人)则能独立地完成工作过程中的任务。

它与电子计算机和电视设备保持联系,并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System) 和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中的重要一环。

随着工业机器人研究制造和应用领域不断扩大,国际性学术交流活动十分活跃,欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。

国际工业机器人会议ISIR决定每年召开一次会议,讨论和研究机器人的发展及应用问题。

目前,工业机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面,无论数量、品种和性能方面还不能满足工业生产发展的需要。

使用工业机器人代替人工操作的,主要是在危险作业(广义的)、多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的环境。

在国外机械制造业中,工业机器人应用较多,发展较快。

目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料,以及点焊、喷漆等作业,它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作,但还不具备传感反馈能力,不能应付外界的变化。

如发生某些偏离时,就将引起零部件甚至机器人本身的损坏。

随着现代化科学技术的飞速发展和社会的进步,针对于上述各个领域的机器人系统的应用和研究对系统本身也提出越来越多的要求。

制造业要求机器人系统具有更大的柔性和更强大的编程环境,适应不同的应用场合和多品种、小批量的生产过程。

计算机集成制造(CIM)要求机器人系统能和车间中的其它自动化设备集成在一起。

研究人员为了提高机器人系统的性能和智能水平,要求机器人系统具有开放结构和集成各种外部传感器的能力。

然而,目前商品化的机器人系统多采用封闭结构的专用控制器,一般采用专用计算机作为上层主控计算机,使用专用机器人语言作为离线编程工具,采用专用微处理器,并将控制算法固化在EPROM中,这种专用系统很难(或不可能)集成外部硬件和软件。

修改封闭系统的代价是非常昂贵的,如果不进行重新设计,多数情况下技术上是不可能的。

解决这些问题的根本办法是研究和使用具有开放结构的机器人系统。

美国工业机器人技术的发展,大致经历了以下几个阶段:(1)1963-1967年为试验定型阶段。

1963-1966年,万能自动化公司制造的工业机器人供用户做工艺试验。

1967年,该公司生产的工业机器人定型为1900型。

(2)1968-1970年为实际应用阶段。

这一时期,工业机器人在美国进入应用阶段,例如,美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人;1969年该公司又自行研制出SAM新工业机器人,并用21组成电焊小汽车车身的焊接自动线;又如,美国克莱斯勒汽车公司32条冲压自动线上的448台冲床都用工业机器人传递工件。

(3)1970年至今一直处于推广应用和技术发展阶段。

1970-1972年,工业机器人处于技术发展阶段。

1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。

据当时统计,美国大约200台工业机器人,工作时间共达60万小时以上,与此同时,出现了所谓了高级机器人,例如:森德斯兰德公司(Sundstrand)发明了用小型计算机控制50台机器人的系统。

又如,万能自动公司制成了由25台机器人组成的汽车车轮生产自动线。

麻省理工学院研制了具有有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。

其他国家,如日本、苏联、西欧,大多是从1967,1968年开始以美国的“Versatran”和“Unimate”型机器人为蓝本开始进行研制的。

就日本来说,1967年,日本丰田织机公司引进美国的“Versatran”,川崎重工公司引进“Unimate”,并获得迅速发展。

通过引进技术、仿制、改造创新。

很快研制出国产化机器人,技术水平很快赶上美国并超过其他国家。

经过大约10年的实用化时期以后,从1980年开始进入广泛的普及时代。

我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年,但是由于种种原因,工业机器人技术的发展比较慢。

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