基于工業機器人技術應用探討

鐘 健

（廣西機電職業技術學院，廣西 南寧 530007）

基于工業機器人技術應用探討

鐘 健

（廣西機電職業技術學院，廣西 南寧 530007）

工業機器人是一種集機械與電子電工技術相結合的高科技產品。本課題的主要內容是采用機械手代替人來進行抓取零件即利用工業機器人上下料,是為了提高工作效率、降低生產勞動成本、減輕勞動強度和危險度，結合實際本技術設計應用過程中學會怎樣發現問題、研究問題、解決問題。

工業機器人;上下料;技術應用

1 工業機器人技術應用概念

隨著智能制造技術的高速發展，在工業方面廣泛地應用于焊接、切割、搬運、噴涂、裝配、碼垛、包裝、分揀、點膠、注塑機及機床上下料、金屬加工等方面為了適應不同的用途，機器人最后一個軸的機械接口，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執行器。在工業機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的，使之能進行焊接，切割或熱噴涂，就是焊接機器人、切割機器人、熱噴涂機器人，以此類推可以形成搬運機器人、噴涂機器人、裝配機器人、碼垛機器人、機床上下料機器人、包裝機器人、拋光機器人、除毛刺機器人等等。

2 工業機器人上下料設計結構組成

首先是系統集成從字面意思就是將一個個的部件，安裝成一個系統。工業機器人集成就是把標準機器人（本體）變為應用機器人。把工業機器人本體、機器人控制軟件、機器人應用軟件、機器人周邊設備結合起來，成為系統，應用于上下料、搬運、機加工等工業自動化。在實際應用中針對現場的集成開發，包括設備、工裝夾具、現場使用的抓手、吸盤等，完整的一個系統的調試開發，就是機器人的系統集成。

機床上下料機械集成通常有：加工機床（自動門）、工裝夾具（自動定位加緊）、工業機器人、手抓、供料倉（定位）、出料倉、等設計內容。

3 工業機器人上下料設計關鍵技術工藝分析

首先，是對工業機器人集成知識準備：要了解各種類型工業機器人性能特點，特別是針對要選用的具體機器人產品要有較深了解；要懂機械結構、工裝夾具設計。定位夾緊原理、方法，特別是能夠靈活結合氣動、液壓、電磁方面知識設計工裝夾具和非標零部件；學習了解各種傳感器、檢測儀器、視覺、聽覺、觸覺系統等等；學習電的常識；掌握電機性能特點（機械特性），信號采集、控制原理。

其次，是對機械加工上下料機器人系統集成：要懂機械造工藝。要了解1個零件從毛坯到合格成品的加工方法和工藝過程（包括材料、熱處理等等）；要了解過去現在的加工方法和將來發展趨勢；要懂刀具、切削原理。特別要關心刀具材料的發展應用；對機器人系統集成要有行業常識并向專業人采集關鍵數據；同理解決其它如搬運、噴涂、裝配、包裝等等。

再次是工業機器人與自動化的關系：自動化就是設計出的一種控制設備，可以取代人力操縱機械的動作，以達到各種機械自動、半自動運行的目的。自動化是指機器設備、系統或過程（生產、管理過程）在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現預期的目標的過程。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。

工業機器人的出現，給現代工業自動化和工業自動線帶來極大方便，簡直就是如虎添翼，帶來現代工業的飛速發展。工業機器人是一種比較標準的工業自動化設備，相當于成套設備中一個關鍵的標準件。但只是工業機器人很難完成客戶生產線上所需的工作，需要和周邊設備一起做成成套設備，來完成需要的工作，因而出現了工業機器人系統集成行業，解決生產線上自動化改造需求，和提供成套自動化設備。

在自動生產線上，工件或物料以一定的生產節拍、按照加工工藝順序逐一地經過各個工位，完成規定的生產工藝，最后形成符合要求的產品。人工不參與直接的生產工藝操作，只是全面觀察，分析生產系統的運轉情況，周期性地對產品質量抽樣檢查，及時排除設備故障，調整維修、更換刀具或易損零件，往料倉加料，使生產線得以繼續工作。

采用自動生產線，可以改進企業組織管理，有利于應用先進的科學技術，縮短產品的加工周期，增加產量，提高質量，降低成本，改善勞動條件。可以將自動生產線的組成要素歸納為基本工藝設備、運輸貯存裝置、控制系統三大部分。其中自動機是最基本的工藝設備，運輸貯存裝置是必要的輔助裝置，它們依靠控制系統聯系起來。

4 工業機器人的集成應用

如機床上下料程序流程圖（如圖1所示）程序開始——起始點P0——數據初始化——LAB1——LAB2——到工件上方點P2——工件上升定位工序——機械手抓1到夾緊位P2——爪1夾緊——機械手抬升到P1點——經過渡點P3——點P4——到達機床門外點P12——等待加工完成信號——打開機床門動作流程——機械手爪2打開——到達零件上方點P6——抓2到夾緊位P7——爪2夾緊——卡盤松開——爪2移到P6點——平移爪1到卡盤正上方P9點——爪1下降正對卡盤點P10——爪1松開——卡盤夾緊——機械手（如圖2所示）抬升到卡盤正上方P9點——機械手移到機床門外點P12——關閉機床門——機床啟動——加工流程——機械手往碼垛平臺中間點P13——平移指令開——移到放料位置上方點P14——下降到位置點P15——爪2松開——機械手回P14點——平移指令關——回到取料臺中間點P16

圖1 流程圖

圖2 機器人布局圖

5 結語

工業機器人技術應用設計，首先確定機器人要完成什么工作，其適應環境參數有哪些，技術指標如何，可行性評估怎么樣？有了這些數據（下達設計任務書），就建立模型分析，進行實現方案比較，然后確定路徑，開始設計。設計過程就要引進成熟的技術和產品，并開發更實用的非標產品。機器人技術應用會遇到各種各樣的問題，各種各樣的條件，設計出的方案也會多種多樣。哪種方案好？哪總方案會更切合實際會被用戶認可和采納？要看設計人的經驗積累，要有一定工藝基礎和現場技術采集經驗，要掌握足夠現代新技術，懂得多才能設計出符合實際的好方案！所以，作為一個機械設計人要懂得時代對我們的要求很高，不僅僅是要了解1個零件簡單的加工方法和工藝過程（過去）；更重要的是要了解現在發展到了什么程度和將來發展趨勢；不僅僅懂刀具切削原理，還要特別要關心刀具材料的發展應用；機器人上下料的關鍵點，怎么有效的找到夾具夾緊零件后的定位點，否則零件在夾具中定位不好造成加工不了，還有就是機器人在什么時候該走直線指令，在什么時候該走點到點指令，這就要求對具體零件的生產工藝流程非常清楚，又不然就會出事故。而且要不斷地學習，學習了解各種傳感器、檢測儀器、視覺、聽覺、觸覺系統等等方面知識,能夠靈活應用這些；不僅僅掌握電機性能特點（機械特性），還要深入體會更多電的知識。

［1］余達太，馬香峰.工業機械手應用工程［M］.北京:冶金工業出版社，2001.

鐘健（1964-），男，廣西玉林人，高級實驗師、高級數控技師，主要研究方向：機械電子工程。