机器人装配工作站仿真设计毕业设计

1.绪论

1.1引言

进入到新世纪以来，我国的现代工业也得到了十分快速的发展，自动化生产线是能实现产品生产过程自动化的一种机器体系，通过采用一套能自动进行检测、上下料、视觉分拣、装卸、运输的设备，组成高度连续的、完全自动化的生产线，来实现产品的生产。自动化生产线实现了无需人工操作，生产过程几乎无差错，节省了劳力，财力，大大降低了危险系数。装配生产线中人工装配占用的手工劳动量大，装配费用高，装配的生产率低。而机器人的自动装配可以完成大量且复杂的装配操作，实现机器人自动化装配，能够大大提高生产效率，降低成本，保障安全。为了进一步安全且低成本的了解自动装配过程，我们可以将自动化装配生产线工作站模型导入到虚拟仿真软件中，进行一系列的编程，将生产过程完美的呈现在软件中。

自动化生产线实现了无需人工操作，提高了生产效率、安全系数、降低了成本。已然成为工业发展的必经之路。人工装配往往在长时间内重复单纯、强度比较大的工作，而机器人自动化装配能够保证产品质量，提高生产率，降低成本，改善劳动条件。基于DELMIA的机器人装配工作站仿真设计，将生产过程在软件中呈现，可以大大减少设备的损坏，降低操作者的风险，使操作者可以更放心的模拟生产过程，找出其中的错误。在教学上也会更加方便，更加安全。

1.2国内外研究现状

国内：自动生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统，简称自动线。目前，我国能够生产完整的自动化生产线产品企业数量很少，天奇物流系统工程股份有限公司、三丰智能输送装备股份有限公司等是我国自动化生产线产品龙头企业。我国自动装配技术起步的比较晚，现在已经取得了一定的成果。在现在制造业中，20%的工作量是装配，有些产品的装配工作量甚至可以占到整个生产过程的70%左右，同时，在现实的机械制造过程中，有些企业仍然采用手工劳动的方式来完成产品的装配。近年来，国内外许多大中型企业都装备了自动化加工设备和计算机辅助设备与系统。比如：RobotArt、RobotMaster、Robotworks、ROBCAD、DELMIA、RobotStudio、Robomove。这些设备与系统为计算机编程技术的推广提供了基本的条件，使离线编程的实用化成为研究的重点。

国外：目前，国外已大量应用机器人技术，机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业（企业级）等已大量使用机器人自动化生产线，从而保证了其产品的质量和生产的高效。当前，国外将机器人自动化生产线成套装备的共性技术作为重点开发内容。国外从20世纪50年代开始发展装配自动化，现在技术已经相当成熟，国外已将自动化装配应用到

各个行业中，实现了高效率。国外的虚拟仿真软件相对于我国来说起步比较早，下面是国外的各个软件：Robotworks是来自以色列的机器人离线编程仿真软件，ROBCAD 是西门子旗下的软件,DELMIA是达索旗下的CAM软件,Robomove来自意大利。

2.自动化生产线功能介绍

自动化生产线是能实现产品生产过程自动化的一种机器体系，通过采用一套能自动进行检测、上下料、视觉分拣、装卸、运输的设备，组成高度连续的、完全自动化的生产线，来实现产品的生产。自动化生产线在大批量生产中更能突显出它的作用，提高劳动生产率，提高产品质量，提高安全系数，改善劳动条件，减少生产成本，缩小生产占地面积，有显著的经济效益。自动化生产线在没有人干预的工作环境下，按照人工编程的程序进行一系列的工作，其目标是“快”，“准”，“稳”。自动化生产线应用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、医疗等领域。已经成为了社会发展的必经之路。

图1 自动化生产线

我们可以用流程图来了解整个生产线的运行：

工件在自动上下料工件进入视觉分拣工件进入自动化装配工作站进行加工工作站进行分拣工作站进行装配

3.自动化装配工作站功能介绍

自动化装配生产线由传送带、机器人、给料盘、控制柜组成。装配工作站的功能：将给料盘内的工件装配到已经加工的工件上。传统人工装配占用的手工劳动量大，装配费用高，装配的生产率低。而自动化装配可以完成大量且复杂的装配操作，实现机器人自动化装配，够大大提高生产效率，降低成本，保障安全。如图2：

图2 装配站示意图

工件进入传送带扫码器扫描记录工件到达指定位置工件进入下一道工序机器人从给料盘抓取工件进行装配

第一步：工件进入传送带，在工件经过传感器时，传感器发出信号，装配机器人接收到信号，做好装配准备。

第二步：工件到达扫码器的扫描位置，扫码器自动进行扫描，将工件的信息记录在数据控制器。

第三步：工件即将到达指定装配位置，经过传感器，传感器发出信号，装配机器人和气缸接受到信号，气缸打开，将工件阻拦在指定装配位置。

第四步：机器人接受到传感器传出的信号，随后机器人抓取旁边料盘的工件，料盘上的传感器接收到工件被抓取的信号，料盘顺时针旋转30°，同时机器人将在料盘抓取的工件与传

送带上的工件进行装配。装配完成后，传感器发出信号，气缸关闭，工件进入到下一道工序。

4.自动化装配站结构组成

自动化装配站主要由机器人、给料盘、控制柜、传送带四大部分组成，要想实现工作站的自动装配，还需要末端执行器、传感器、气缸、电机等。

5.传送带的分析

5.1 传送带的选型

传送带根据工作原理不同分为摩擦型和啮合型两种类型，啮合型一般也称为同步带。摩擦型根据挠性带界面形状的不同，可以分为平带传动、V带传动、多楔带传动、圆带传动等形式。

平带传动：截面形状为矩形，与带轮轮面接触的内表面为工作面，平带的挠性较好，制造也比较方便，适用于两轴平行、转向相同的较远距离的传动。广泛应用于高速传动，或中心距较大等场合。

考虑到生产成本和各方面的因素，我们选择了平带传动。

5.2 传送带受力分析

我们可以定重物的重量为M=30kg，在主动轮未工作之前，传动带的任何一个截面上受一个相同的初拉力F0

图3 拉力示意图

在工作时，主动轮转动，在带与带轮接触面产生出摩擦力，带的两边不再受相同的初拉力，一边被拉紧伸长，拉力由F0增大为F1，称为紧边拉力。一边被放松，拉力由F0减小为F2，称为松边拉力。