第九章 物流系统自动化

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2) 工作范围
是指机器人正常工作 时手臂末端或手腕中心能 在空间活动的最大范围 。
机器人工作空间
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3) 最大工作速度
通常是指机器人手臂末端的最大速度
4) 承载能力
是指机器人在工作范围内，任何位姿上所能承受的最大重量。 承载能力是指高速运行时的承载能力。除考虑负载外，还要考 虑机器人末端件的质量。
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（一）分类
从当前的应用和研制水平看，自动搬运小车 分为有轨自动小车和自动导引小车两大类。
有轨自动小车依靠埋设在地面上的轨道进行导向搬运 物料，是搬运小车发展初期普遍采用的一 种方式。 无固定路线型小车是最理想的方式，即自动路径引导 小车，这种小车的自动路径导引有下列几 种方式：
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辊子回转台
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滚珠回转台
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具有特殊构造的辊子转运机构
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摆动式叉道
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辊道式升降台
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辊道式转运台
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5.不带挠性牵引件的输送设备
不带挠性牵引件的输送设备除上面讲的辊子 输送设备外，还有螺旋输送机、振动输送机、 以及气力输送机等均属此类。其工作特点是 使物品与推动件分别运动。推动件作旋转运 动或往返运动时，靠物品与承载件的摩擦力 或惯性力，使物品向前运动，而推动件自身 仍保持或恢复到原来位置。
生产率高，设备简单，操作方便。 一定类型的连续输送机只适合输送一定的物品，只能沿着一定路线 定向输送，在使用上有一定的局限性。
按结构形式的分类方法分，连续输送机分为三大类：
具有挠性牵引构件的连续输送机 不具有挠性牵引构件的连续输送机 液体输送装置（管道输送）。
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（一）带式输送装置
普通交、直流电动机驱动
交、直流伺服电机驱动
步进电动机驱动
同步式交流伺服电动机驱动器
直流伺服电动机驱动器
步进电动机驱动器
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②液压驱动方式
驱动力或驱动力矩大
实现直接驱动，结构简单 速度调节方便易控，实现平稳的无级调速和换向。
实现自我润滑，过载保护方便，使用寿命长。
需配置液压系统，易产生泄漏、易发热，维修困难。
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第二节 物料搬运、输送设备
物料的搬运是指在同一场所范围内的、以改变物料的存
放（支撑）状态（及狭义的装卸）和空间位置（既狭义 的搬运）为主要目的的活动，即对物料、产品、零部件 或其他物品进行搬上、卸下、移动的活动。
输送设备是在一定的线路上，沿同一方向连续不断地输
送物料的一种搬运设备。常见的输送设备有辊式、链式、 轮式、带式、悬挂式等多种形式。 物料输送、搬运在生产领域各个生产环节中起着相互连 接与转换作用，使生产能连续正常进行。
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悬挂输送机
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悬挂输送机的自动装载
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提式滑架
1—架空导轨；2—滑架；3—牵引链；4—挂吊具
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推式滑架
1—车体；2—推头；3—框板；4—牵引轨道；5—牵引链； 6—挡块；7—承重轨道；8—滚轮；9—导向轮。
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螺旋输送机总体结构 1—驱动装置； 2—出料口； 3—旋转螺旋轴； 4—中间吊挂轴承； 5—壳体； 6—进料口
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偏心连杆式振动输送机
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吸送式悬浮系统图
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第三节 搬运自动化
一、搬运机器人 1. 物料搬运的概念、作用及目的
要求高 一般
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（3）控制系统 内传感器模块 外传感器模块 控制 通常采用伺服控制
检测
例：美国生产的PUMA560关节机器人关节伺服控制系统
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PUMA560机器人控制系统
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4 工业机器人主要技术参数
设计的依据，用户选择和使用机器人的重要资料。 1）自由度 是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包 括手爪的开合运动 。
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物流系统自动化
本章将较全面介绍物流装备的概念、分 类和特点，阐述各类装备的基本知识。对于 合理选用设备，充分发挥其效能，提高物流 系统的自动化程度具有一定的意义。
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第一节 概述
物流设备是指用于储存、装卸搬运、运输包装、 信息采集和处理等物流活动的设备总称。这些设备按 其功能可划分为输送设备、装卸搬运设备、包装设备、 储存分拣设备、信息采集与处理设备、集装单元设备 等。 现代物流的发展对物流装备提出新的要求：现代 物流需要有完善、健全的物流网络体系，网络上结点 和结点间的物流活动保持系统性、一致性，要求整个 物流网络配合协调，快速的运输，灵活的配送，最优 的库存，最快的商品周转，使物流服务快速化、现代 化和集成化。
巨型：作业负载1000kg 大型：作业负载100－1000kg 中型：作业负载10－100kg 小型：作业负载0.1－10kg 微型：作业负载0.1kg以下
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5) 精度 定位精度
是指机器人手部实际到达的位置与目标位置之间的差异
重复定位精度 是指如果动作重复多次，机器人手部到达同样位置的精确 程度。重复定位精度用标准偏差表示。
斗式提升机
1 进料口；2 张紧装置；3 牵引机构；4 料斗； 5 驱动平台；6 驱动装置；7 驱动轮；8 头部罩壳；9 卸料口；10 中间罩壳； 11张紧轮；12 底座
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3.悬挂输送机
悬挂输送系统更加节省空间，更容易与工艺 流程结合，因此广泛应用在各个工业部门的 流水生产线的各工序之间，如机器制造业、 汽车制造业、冶炼厂、建材工业、食品工业 及其他经济部门。
作业的工具。
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3 机器人的构成及分类
机械结构系统 驱动系统 控制系统
工业机器人系统组成
工业机器人运动功能图形符号
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（1） 机械结构系统（操作机）
PUMA机器人操作机
按机械结构类型分类
① 关节机器人
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电子板装配、打包机器人
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码垛机器人
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2 工业机器人的定义
是一种能够自动控制、可重复编程、多功能、多自由度
的操作机，能搬运材料、工件或挟持工件，用以完成各种作业。
是一种机电一体化的自动装置，其典型特征之一是受微机
控制，具有（重复）编程控制功能。是可以代替人类从事某种
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1.埋刮板式输送机
链式输送机的形式 有平板式输送机、 刮板式输送机、斗 式提升机、埋刮板 式输送机等。
埋刮板式输送机
a)水平型 b）z型 c）刮板链条 1—张紧段；2—加料段；3—水平段；4—刮板链条；5—头部；6—弯曲段；7—垂直中间 段；8—上回转段。
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常用的链条类型 a） 模锻链 b） 套筒滚子链 c） 板链
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刮板的基本形状 a） T型 b） V型 c） U型 d） B型 e） O型 f） H型 g） L型
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2.斗式提升机
斗式提升机是用链条作为牵 引构件，在垂直方向或很大 倾斜角的输送方向连续提升 散粒物料的输送机，适用于 水泥、煤、化工材料、粮食 等粒状或碎快状物料。
双滑架示意图
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各种形式的吊具
a）通过型 b）导向型 c）转向型 d）旋转型 e）屏蔽型 f）装卸型 g）柔性两点吊具 h）刚性两点吊具i）多点吊具
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坠重式张紧装置
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4.辊子输送机
辊子输送机主要用来输送具有一定规则形状、 底部平直的成件物品。它结构简单、运行可 靠、维护方便、经济节能；近20年来，各种 通用的和专用的辊子输送机得到了迅速广泛 发展。
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③气压驱动方式
气源方便，系统简单，无污染；动作速度快； 系统体积大，运动平衡性差，位置精度低
几种驱动方式的性能比较 操作力 电气 液压 气动 中等 最大 中等 动作快 慢 快 较慢 较快
负载变化 的影响 几乎没有
无级调 速 良好 良好 较好
维护
要求较高
价格 稍贵 稍贵 便宜
有一些 较大
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辊道式输送机 1—辊子；2—支架；3—支腿；4—物品；5—传动装置；6—驱动装置。
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辊子链轮传动示意图
单链条传动
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圆锥齿轮传动的辊子输送机 1—辊子轴；2—锥齿轮；3—传动轴；4—减速箱；5—电动机。
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压辊胶带传动
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定位精度：c最好，b其次，d最差 重复定位精度：b最好，d其次，c最差
机器人精度和重复精度典型情况
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二、自动搬运小车
自动搬运小车是生产系统中搬运物料的一种 重 要 工 具 。 又 称 自 动 导 引 小 车 AGV （Automatic Guided Vehicle）。AGV是 以电池为动力，装有非接触导向装置、独立 寻址系统的无人驾驶自动运输车，是物流系 统的重要搬运设备，随着工厂自动化、计算 机集成系统技术和物流业的发展，自动导向 搬运车得到了广泛的应用。
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波状档边输送带
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（二）链式输送机
链式输送机由链条、链轮，以及电动机、减 速器、联轴器等组成。长距离输送时，还应 附加张紧装置和链条支撑导轨，有关电动机、 减速器、联轴器的选用与带输送机相同。
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链式输送机结构原理图
1—电动机；2—平带；3—链轮；4—链条；5—锥齿轮；6—减速器。
PUMA562机器人
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② 球坐标型机器人
三个基本关节：移动关节1 个，转动关节2个。 运动图形：空心球体
优点：由于其具有俯仰自由 度，能完成从地面提取工件 的任务，工作范围扩大了。 缺点：运动直观性差，结构 较复杂，臂端的位置误差会 随臂的伸长而放大。
球坐标型机器人
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③ 圆柱坐标型机器人
圆柱坐标型机器人
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④直角坐标型机器人
直角坐标型机器人
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（2）驱动系统 由驱动装置（如电机、液压或气动装置）、减速器、和内部检测
元件等组成，为机器人提供动力和运动。
工业机器人的驱动方式：
① 电力驱动方式
通用带式输送机
主要由输送带、支撑托辊、张紧装置、驱动装置、改向装置、装料装置、卸料 装置、机架等装置组成。
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气垫槽式带式输送机
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带式输送机典型布置形式
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圆管带式输送机
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波状挡边带式输送机
1卸料漏斗； 2—头部护罩； 3—传动滚筒； 4—清扫器； 5—挡边带； 6—凸弧段机架；—7压带轮； 8—挡轮； 9—中间机架； 10—中间架支腿； 11—上托辊； 12—凹弧段机架； 13—改向滚筒； 14—下托辊； 15—导料槽； 16—空段清扫器； 17—尾部辊轮； 18—尾架； 19—拉紧装置。
货场物料搬运机器人
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柔性加工单元的机器人
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三台机器人分别负责柔性加工系统上下料工作
柔性加工系统中机器人 1—拉床 2—车床 3—插齿机 4—剃齿机 5—塔式存储架 6—机器人 7—去毛刺机
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焊接线上的搬运机器人
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物料搬运的一般原则有：
1.保持或提高物料的搬运活性。 2.减少环节，简化作业流程，实现物流合理化。 3.以满足生产工艺的需要为前提，充分发挥机 械设备的利用率。 4.实现机械化、自动化的原则。 5.贯彻系统化、标准化原则。
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一、连续输送设备
输送机是物流系统作业中重要的且必不可少的设备， 其特点在于：
在同一场所范围内、以改变物料的存放状态和空间位置为
主要目的的活动。 物料的输送、搬运在生产领域各个环节起着连接和转换作 用，使生产能够正常的进行。 正确的选择输送搬运设备，按一定的搬运原则对物料进行 搬 运，是提高搬运效率、降低成本的先决条件。
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搬运自动化设备 搬运机器人 自动搬运小车 搬运机器人类型、功能与应用 生产过程中的物料搬运机器人