知識(shí)目標(biāo):

2.掌握裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成及功能。

3.熟悉裝配機(jī)器人作業(yè)示教的基本流程。能力目標(biāo):

1.了解裝配機(jī)器人的特點(diǎn)及分類。

1.能夠識(shí)別裝配機(jī)器人工作站的基本構(gòu)成。

4.熟悉裝配機(jī)器人的周邊設(shè)備與布局。

2.能夠進(jìn)行裝配機(jī)器人的簡(jiǎn)單作業(yè)示教。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用

解放生產(chǎn)力、提高生產(chǎn)率、解決“用工荒”的問(wèn)題,各大生產(chǎn)制造企業(yè)都在為更好地謀求發(fā)展而絞盡腦汁。裝配機(jī)器人的出現(xiàn),可大幅度提高生產(chǎn)率,保證裝配精度,減輕勞動(dòng)者生產(chǎn)強(qiáng)度。目前裝配機(jī)器人在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域中的占有量相對(duì)較少,其主要原因是裝配機(jī)器人本體要比搬運(yùn)機(jī)器人、涂裝機(jī)器人、焊接機(jī)器人本體復(fù)雜,且機(jī)器人裝配技術(shù)目前仍有一些需要解決的問(wèn)題,如缺乏感知和自適應(yīng)控制能力,難以完成變化環(huán)境中的復(fù)雜裝配等。盡管裝配機(jī)器人存在一定的局限性,但是其對(duì)裝配具有重要的意義。裝配領(lǐng)域成為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn),也成為未來(lái)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)之一。本任務(wù)的內(nèi)容是:通過(guò)學(xué)習(xí),掌握裝配機(jī)器人的特點(diǎn)、分類、基本系統(tǒng)組成和典型周邊設(shè)備,并能掌握裝配機(jī)器人作業(yè)示教的基本要領(lǐng)和注意事項(xiàng)。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用

一、裝配機(jī)器人的特點(diǎn)及分類1.裝配機(jī)器人的特點(diǎn)裝配機(jī)器人是工業(yè)生產(chǎn)中用于裝配生產(chǎn)線上對(duì)零件或部件進(jìn)行裝配的一類工業(yè)機(jī)器人。目前,四大工業(yè)機(jī)器人公司都已經(jīng)成功研制出相應(yīng)的裝配機(jī)器人產(chǎn)品,如ABB公司的IRB360系列和IRB140系列,KUKA公司的KR5SCARAR350系列、KR10SCARAR600KR16-2系列,FANUC公司的M系列、LR系列和R系列,以及YASKAWA公司的MH系列、SIA系列、SDA系列、MPP3系列。作為柔性自動(dòng)化裝配的核心設(shè)備,裝配機(jī)器人具有精度高、工作穩(wěn)定、柔性好、動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用裝配機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)如下:1)操作速度快,加速性能好,縮短工作循環(huán)時(shí)間。2)精度高,具有極高的重復(fù)定位精度,保證裝配精度。3)提高生產(chǎn)率,使勞動(dòng)者擺脫單一、繁重的體力勞動(dòng)。4)改善工人勞動(dòng)條件,擺脫有毒、有輻射的裝配環(huán)境。5)可靠性好,適應(yīng)性強(qiáng),穩(wěn)定性高。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2.裝配機(jī)器人的分類裝配機(jī)器人在不同裝配生產(chǎn)線上發(fā)揮著強(qiáng)大的裝配作用,它們大

多由4~6個(gè)軸組成,目前市場(chǎng)上常見的裝配機(jī)器人按臂部運(yùn)動(dòng)形式

可分為直角式裝配機(jī)器人和關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人。其中,關(guān)節(jié)式裝

配機(jī)器人又可分為水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人、垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人和并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人,如圖3-3-1所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-1裝配機(jī)器人a)直角式裝配b)水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配c)垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配d)并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-2直角式裝配機(jī)器人的應(yīng)用——裝配缸體任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文(1)直角式裝配機(jī)器人直角式裝配機(jī)器人又稱單軸機(jī)械手,以X、Y、Z

直角坐標(biāo)系為基本教學(xué)模型,整體結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計(jì)。直角式裝配機(jī)器

人是目前工業(yè)機(jī)器人中最簡(jiǎn)單的一類,它具有操作方便、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)

點(diǎn),可用于零部件移送、簡(jiǎn)單插入、旋擰等作業(yè),機(jī)構(gòu)上多裝備球形螺釘

和伺服電動(dòng)機(jī),具有速度快、精度高等特點(diǎn)。直角式裝配機(jī)器人多為龍

門式和懸臂式結(jié)構(gòu)(可參考搬運(yùn)機(jī)器人相應(yīng)部分),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于節(jié)能燈

、液晶屏等電子類產(chǎn)品的裝配等,如圖3-3-2所示。(2)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人是目前裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用最

廣泛的一類機(jī)器人,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、相對(duì)工作空間大、

自由度高、適合幾乎任何軌跡或角度工作、編程自由、動(dòng)作靈活、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文1)水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人。水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人也稱為平面

多關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人或SCARA機(jī)器人,是目前裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用數(shù)量最多

的一類裝配機(jī)器人,它屬于精密型裝配機(jī)器人,具有速度快、精度高、柔

性好等特點(diǎn),驅(qū)動(dòng)多為交流伺服電動(dòng)機(jī),保證其較高的重復(fù)定位精度,可廣

泛應(yīng)用于電子、機(jī)械和輕工業(yè)等產(chǎn)品的裝配,適合于工廠柔性化生產(chǎn)需

求,如圖3-3-3所示。2)垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人。垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人多為6個(gè)自

由度,可在空間任意位置確定任意位姿,面向三維空間的任意位置和姿勢(shì)

的作業(yè)。圖3-3-4所示為垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人進(jìn)行摩托車零部件的裝配。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-3水平串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人的應(yīng)用——拾放超薄硅片任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-4垂直串聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人進(jìn)行摩托車零部件的裝配任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文3)并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人。并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人也稱拳頭機(jī)器人、蜘

蛛機(jī)器人或Delta機(jī)器人,是一種輕型、結(jié)構(gòu)緊湊的高速裝配機(jī)器人,可安

裝在任意傾斜角度上,其獨(dú)特的并聯(lián)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)快速、敏捷的動(dòng)作,且減

少了非積累定位誤差。目前在裝配領(lǐng)域,并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人有兩種

形式可供選擇,即三軸手腕(合計(jì)六軸)和一軸手腕(合計(jì)四軸),具有小巧高

效、安裝方便、精度靈敏等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于IT、電子裝配等領(lǐng)域。圖3-

3-5所示為并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人進(jìn)行鍵盤裝配。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-5并聯(lián)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人進(jìn)行鍵盤裝配任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文精度制造上有一定的差別,原因在于機(jī)器人在完成焊接、涂裝作業(yè)時(shí),沒(méi)

有與作業(yè)對(duì)象接觸,只需示教機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡即可,而裝配機(jī)器人需與作

業(yè)對(duì)象直接接觸,并進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作;搬運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人在移動(dòng)物料

時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡多為開放性,而裝配作業(yè)是一種約束運(yùn)動(dòng)類操作,即裝配機(jī)

器人的精度要高于搬運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、焊接機(jī)器人和涂裝機(jī)器

人。盡管裝配機(jī)器人在本體上與其他類型機(jī)器人有所區(qū)別,但在實(shí)際應(yīng)

用中無(wú)論是直角式裝配機(jī)器人還是關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人都有如下特性:1)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)生產(chǎn)節(jié)拍和末端執(zhí)行器的動(dòng)作狀態(tài)。2)可更換不同的末端執(zhí)行器,以適應(yīng)裝配任務(wù)的變化,方便、快捷。通常裝配機(jī)器人本體與搬運(yùn)機(jī)器人、焊接機(jī)器人、涂裝機(jī)器人本體在任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用3)能夠與零件供給器、輸送裝置等輔助設(shè)備集成,實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。4)多帶有傳感器,如視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器、力傳感器等,以保證裝配

任務(wù)的精確性。二、裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成裝配機(jī)器人的裝配系統(tǒng)主要由操作機(jī)、控制系統(tǒng)(包括控制

柜)、裝配系統(tǒng)(包括氣動(dòng)手爪、氣體發(fā)生裝置、真空發(fā)生裝

置或電動(dòng)裝置)、傳感系統(tǒng)(視覺(jué)傳感器)和安全保護(hù)裝置等

組成,如圖3-3-6所示。操作者可通過(guò)示教器和操作面板進(jìn)行任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文裝配機(jī)器人運(yùn)動(dòng)位置和動(dòng)作程序的示教,設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度、裝

配動(dòng)作及參數(shù)等。圖3-3-6裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成1—機(jī)器人控制柜2—示教器3—?dú)怏w發(fā)生裝置4—真空發(fā)生裝置5—操作機(jī)6—視覺(jué)傳感器7—?dú)鈩?dòng)手爪任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-7主流裝配機(jī)器人本體a)KUKAKR10SCARAR600b)FANUCM-2iAc)ABBIRB360d)YASKAWAMYS

850L圖3-3-7所示為KUKA公司、FANUC公司、ABB公司、YASKAWA公司所生產(chǎn)的主流裝配機(jī)器人本體。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文1.裝配機(jī)器人的末端執(zhí)行器裝配機(jī)器人的末端執(zhí)行器是夾持工件移動(dòng)的一種夾具,類似于搬

運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器,常見的裝配機(jī)器人末端執(zhí)

行器有吸附式、夾鉗式、專用式和組合式四種結(jié)構(gòu)。(1)吸附式末端執(zhí)行器吸附式末端執(zhí)行器在裝配中僅占一小部分,廣泛

應(yīng)用于電視機(jī)、錄音機(jī)、鼠標(biāo)等輕小工件的裝配場(chǎng)合。其原理、特點(diǎn)

可參考搬運(yùn)機(jī)器人的有關(guān)部分內(nèi)容,不再贅述。(2)夾鉗式手爪夾鉗式手爪(圖3-3-8)是裝配過(guò)程中最常用的一類手爪,

多采用氣動(dòng)或伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。采用閉環(huán)控制,配備傳感器后可實(shí)現(xiàn)手任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用爪啟動(dòng)、停止及其轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確控制,并對(duì)外部信號(hào)做出準(zhǔn)確反映。夾鉗

式手爪具有重量輕、出力大、速度高、慣性小、靈敏度高、轉(zhuǎn)動(dòng)平滑

、力矩穩(wěn)定等特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)類似于搬運(yùn)作業(yè)的夾鉗式手爪,但又比搬運(yùn)作

業(yè)夾鉗式手爪精度高、柔性高,如圖3-3-8所示。(3)專用式手爪專用式手爪(圖3-3-9)是在裝配中針對(duì)某一類裝配場(chǎng)合單

獨(dú)設(shè)計(jì)的末端執(zhí)行器,且部分帶有磁力,常見的主要是用于螺釘、螺栓裝

配的專用式手爪,同樣也多采用氣動(dòng)或伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。(4)組合式手爪組合式手爪(圖3-3-10)是通過(guò)組合獲得各單組手爪優(yōu)勢(shì)

的一類手爪,其靈活性較大,多用于機(jī)器人需要相互配合的裝配場(chǎng)合,可節(jié)

約時(shí)間、提高效率。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-8夾鉗式手爪任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-9專用式手爪任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-10組合式手爪任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2.傳感系統(tǒng)帶有傳感系統(tǒng)的裝配機(jī)器人可更好地完成銷、軸、螺釘、螺栓等

柔性化裝配作業(yè),這些作業(yè)中常用到的傳感系統(tǒng)有視覺(jué)傳感系統(tǒng)

和觸覺(jué)傳感系統(tǒng)。(1)視覺(jué)傳感系統(tǒng)配備視覺(jué)傳感系統(tǒng)的裝配機(jī)器人可依據(jù)需要選擇合

適的裝配零件,并進(jìn)行粗定位和位置補(bǔ)償,完成零件平面測(cè)量、現(xiàn)狀識(shí)別

等檢測(cè),其原理如圖3-3-11所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-11視覺(jué)傳感系統(tǒng)原理任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用與被裝配物件之間的配合。機(jī)器人觸覺(jué)傳感器有接觸覺(jué)傳感器、接近

覺(jué)傳感器、壓覺(jué)傳感器、滑覺(jué)傳感器和力覺(jué)傳感器等五種。在裝配機(jī)

器人進(jìn)行簡(jiǎn)單的工作過(guò)程中,常用到的有接觸覺(jué)傳感器、接近覺(jué)傳感器

和力覺(jué)傳感器等。1)接觸覺(jué)傳感器。接觸覺(jué)傳感器一般固定在末端執(zhí)行器的頂端,只有末

端執(zhí)行器與被裝配物件相互接觸時(shí)才起作用。接觸覺(jué)傳感器由微動(dòng)開

關(guān)組成,如圖3-3-12所示。其用途不同,配置也不同,可用于探測(cè)物體位置

、路徑和安全保護(hù),屬于分散裝置,即需要將傳感器單個(gè)安裝到末端執(zhí)行

器的敏感部位。(2)觸覺(jué)傳感系統(tǒng)裝配機(jī)器人的觸覺(jué)傳感系統(tǒng)主要是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-12接觸覺(jué)傳感器a)點(diǎn)式接觸覺(jué)傳感器b)棒式接觸覺(jué)傳感器c)緩沖器式接觸覺(jué)傳感器d)平板式接觸覺(jué)傳感器e)環(huán)式接觸覺(jué)傳感器2)接近覺(jué)傳感器。接近覺(jué)傳感器同樣固定在末端執(zhí)行器的頂端,其在末端執(zhí)行器與被裝配物件接觸前起作用,能測(cè)出末端執(zhí)行器與被裝配物件之間的距離、相對(duì)角度甚至表面性質(zhì)等,屬于非接觸式傳感器。常見的接近覺(jué)傳感器如圖3-3-13所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-13常見的接近覺(jué)傳感器任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用3)力覺(jué)傳感器。力覺(jué)傳感器普遍用于各類機(jī)器人中,在裝配機(jī)器人中力

覺(jué)傳感器不僅用于測(cè)量末端執(zhí)行器與環(huán)境作用過(guò)程中的力,而且用于測(cè)

量裝配機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)控制和末端執(zhí)行器夾持物體的夾持力等。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-14所示為幾種常見的腕力傳感器。圖3-3-14常見的腕力傳感器a)DraperWaston腕力傳感器b)SRI六維腕力傳感器c)林頓腕力傳感器d)非徑向中

心對(duì)稱三梁腕力傳感器三、裝配機(jī)器人的作業(yè)示教裝配機(jī)器人作業(yè)示教與其他工業(yè)機(jī)器人作業(yè)示教一樣,需要

確定運(yùn)動(dòng)軌跡,即確定各程序點(diǎn)處工具中心點(diǎn)(TCP)的位姿。

對(duì)于裝配機(jī)器人,末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)不同,TCP設(shè)置也不同,對(duì)吸

附式手爪和夾鉗式手爪,可參考搬運(yùn)機(jī)器人的TCP設(shè)置;對(duì)專用式手爪(擰螺栓手爪)TCP一般設(shè)在法蘭中心線與手爪前端

平面交點(diǎn)處,如圖3-3-15a所示,生產(chǎn)再現(xiàn)如圖3-3-15b所示。組

合式手爪的TCP設(shè)定位姿需依據(jù)起主要作用的單組手爪來(lái)確

定。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-15專用式手爪的TCP及生產(chǎn)再現(xiàn)a)擰螺栓手爪的TCPb)生產(chǎn)再現(xiàn)任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-16螺栓緊固機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用1.螺栓緊固作業(yè)示教在裝配生產(chǎn)線中的裝配機(jī)器人有直角式、關(guān)節(jié)式兩種結(jié)構(gòu),具體選擇哪種結(jié)構(gòu)需要依據(jù)生產(chǎn)需求及企業(yè)實(shí)際情況來(lái)確定。同理,對(duì)末端執(zhí)行器也需依據(jù)產(chǎn)品特性進(jìn)行靈活選擇?，F(xiàn)以圖3-3-16中的工件裝配為例,選擇直角式裝配機(jī)器人(或SCARA機(jī)器人),末端執(zhí)行器為專用式擰螺栓手爪;采用在線示教方式為機(jī)器人輸入裝配作業(yè)程序。以A螺紋孔緊固為例闡述裝配作業(yè)編程,B螺紋孔、C螺紋孔、D螺紋孔緊固可參照A螺紋孔操作進(jìn)行。此程序由編號(hào)

為1~9的9個(gè)程序點(diǎn)組成,程序點(diǎn)說(shuō)明見表3-3-1。具體作業(yè)編程可參照?qǐng)D3-3-17所示螺栓緊固機(jī)器人作業(yè)示教流程開展。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文表3-3-1程序點(diǎn)說(shuō)明任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-17螺栓緊固機(jī)器人作業(yè)示教流程任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用1)給料器準(zhǔn)備就緒。2)確認(rèn)操作者與機(jī)器人之間保持安全距離。3)確認(rèn)機(jī)器人原點(diǎn)。通過(guò)機(jī)器人機(jī)械臂各關(guān)節(jié)處的標(biāo)記或調(diào)用原點(diǎn)程序

復(fù)位機(jī)器人。(2)新建作業(yè)程序選擇示教器的相關(guān)菜單命令或單擊相關(guān)按鍵,新建一

個(gè)作業(yè)程序,如“Assembly_bolt”。(3)程序點(diǎn)的輸入在示教模式下,手動(dòng)操作直角式裝配機(jī)器人(或

SCARA機(jī)器人),按圖3-3-16所示的軌跡設(shè)定程序點(diǎn)1~9移動(dòng)。為提高機(jī)

器人的運(yùn)行效率,程序點(diǎn)1和程序點(diǎn)9需設(shè)置在同一點(diǎn),且程序點(diǎn)1~9應(yīng)處于與工件、夾具互不干涉的位置。(1)示教前的準(zhǔn)備示教前,應(yīng)做好如下準(zhǔn)備工作:任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文螺栓緊固作業(yè)示教方法見表3-3-2。表3-3-2螺栓緊固作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文表3-3-2螺栓緊固作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文(4)設(shè)定作業(yè)條件裝配作業(yè)條件的輸入主要涉及以下幾個(gè)方面:1)在作業(yè)開始命令中設(shè)定裝配開始規(guī)范及裝配開始動(dòng)作次序。2)在作業(yè)結(jié)束命令中設(shè)定裝配結(jié)束規(guī)范及裝配結(jié)束動(dòng)作次序。3)依據(jù)實(shí)際情況,在編輯模式下合理選擇配置裝配工藝參數(shù),以及選擇合

理的末端執(zhí)行器。(5)檢查試運(yùn)行確認(rèn)裝配機(jī)器人周圍安全,按如下操作進(jìn)行跟蹤測(cè)試作

業(yè)程序:任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2)移動(dòng)光標(biāo)到程序開始位置。3)持續(xù)按住示教器上的有關(guān)跟蹤功能鍵,實(shí)現(xiàn)裝配機(jī)器人單步或連續(xù)運(yùn)

轉(zhuǎn)。(6)再現(xiàn)裝配1)打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序,將光標(biāo)移動(dòng)到程序開始位置,將示教器上的模

式旋鈕設(shè)定到“再現(xiàn)/自動(dòng)“狀態(tài)。2)單擊示教器上的“伺服ON”按鍵,接通伺服電源。3)單擊“啟動(dòng)”按鍵,裝配機(jī)器人開始運(yùn)行。1)打開要測(cè)試的程序文件。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2.鼠標(biāo)裝配作業(yè)示教在垂直方向上進(jìn)行裝配作業(yè)時(shí),采用直角式裝配機(jī)器人和水平串

聯(lián)式裝配機(jī)器人具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),但在裝配作業(yè)中,垂直串聯(lián)

式裝配機(jī)器人和垂直并聯(lián)式裝配機(jī)器人仍具有重要的地位?，F(xiàn)以

簡(jiǎn)化后的鼠標(biāo)裝配作業(yè)為例,采用移動(dòng)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人示范裝

配作業(yè)方法,末端執(zhí)行器選擇組合式手爪,鼠標(biāo)裝配機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)

軌跡如圖3-3-18所示.任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用此程序由編號(hào)1~8的8個(gè)程序點(diǎn)組成,程序點(diǎn)說(shuō)明見表3-3-3。具體作業(yè)編程可參照?qǐng)D3-3-19所示的鼠標(biāo)裝配作業(yè)機(jī)器人示教流程開展。圖3-3-18鼠標(biāo)裝配機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文表3-3-3程序點(diǎn)說(shuō)明(鼠標(biāo)裝配)任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文圖3-3-19鼠標(biāo)裝配機(jī)器人作業(yè)示教流程任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用1)給料器準(zhǔn)備就緒。2)確認(rèn)操作者與機(jī)器人之間保持安全距離。3)確認(rèn)機(jī)器人原點(diǎn)。通過(guò)機(jī)器人機(jī)械臂各關(guān)節(jié)處的標(biāo)記或調(diào)用原點(diǎn)程序

復(fù)位機(jī)器人。(2)新建作業(yè)程序選擇示教器的相關(guān)菜單命令或單擊相關(guān)按鍵,新建一

個(gè)作業(yè)程序,如“Assembly_mouse”。(3)程序點(diǎn)的輸入在示教模式下,手動(dòng)操作移動(dòng)關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人按圖3

-3-18所示軌跡設(shè)定程序點(diǎn)1~8。鼠標(biāo)裝配作業(yè)示教方法見表3-3-4。(1)示教前的準(zhǔn)備示教前,應(yīng)做好如下準(zhǔn)備工作:任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-4鼠標(biāo)裝配作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-4鼠標(biāo)裝配作業(yè)示教方法任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-20鼠標(biāo)裝配按壓動(dòng)作運(yùn)動(dòng)軌跡任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用四、裝配機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局1.周邊設(shè)備常見的裝配機(jī)器人輔助裝置有零件供給器、輸送裝置等。(1)零件供給器零件供給器的主要作用是提供機(jī)器人裝配作業(yè)所需零

部件,確保裝配作業(yè)的正常進(jìn)行。目前應(yīng)用最多的零件供給器主要是給

料器和托盤,可通過(guò)控制器編程控制。1)給料器。給料器是用振動(dòng)或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將零件排齊,并逐個(gè)送到指定位

置,通常給料器以輸送小零件為主,如圖3-3-21所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2)托盤。裝配結(jié)束后,大零件或易損壞劃傷的零件應(yīng)放入托盤中進(jìn)行運(yùn)

輸。托盤(圖3-3-22)能按一定精度要求將零件送到指定位置。由于托盤

容量有限,故在實(shí)際生產(chǎn)裝配中往往帶有托盤自動(dòng)更換機(jī)構(gòu),以滿足生產(chǎn)

需求。圖3-3-21振動(dòng)式給料器任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-22托盤(2)輸送裝置在機(jī)器人裝配生產(chǎn)線上,輸送裝置將工件輸送到各作業(yè)點(diǎn)通常以傳送帶為主,零件隨傳送帶一起運(yùn)動(dòng),借助傳感器或限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)

傳送帶和托盤同步運(yùn)行,方便裝配。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2.工位布局由裝配機(jī)器人組成的柔性化裝配單元,可實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)裝配,其合

理的工位布局將直接影響生產(chǎn)效率。在實(shí)際生產(chǎn)中,常見的裝配

工作站采用回轉(zhuǎn)式和線式布局。(1)回轉(zhuǎn)式布局回轉(zhuǎn)式工作站(圖3-2-23)可將裝配機(jī)器人聚集在一起進(jìn)

行配合裝配,也可進(jìn)行單工位裝配,其靈活性較大,可針對(duì)一條或兩條生產(chǎn)

線,具有較小的輸送線成本,并且可減小占地面積,廣泛應(yīng)用于大、中型裝配作業(yè)。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用(2)線式布局線式裝配機(jī)器人(圖3-3-24)依附于生產(chǎn)線,排布于生產(chǎn)線的

一側(cè)或兩側(cè),具有生產(chǎn)率高、節(jié)省裝配資源、節(jié)約人員維護(hù)、一人便可

監(jiān)視全線裝配等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于小物件裝配場(chǎng)合。圖3-3-23回轉(zhuǎn)式工作站任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-24線式裝配機(jī)器人任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用

一、任務(wù)準(zhǔn)備實(shí)施本任務(wù)教學(xué)所使用的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料見表3-3-5。表3-3-5實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用二、認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人工件裝配單元工作站1.工業(yè)機(jī)器人工件裝配單元工作站的組成解,還回到排列支架上;完成拆解任務(wù)。其主要由機(jī)器人本體、機(jī)器人控

制器、工件裝配單元、抓手吸盤夾具、操作控制柜、模塊承載平臺(tái)、

透明安全護(hù)欄、光幕安全門、零件箱和工具墻、編程電腦桌等組成,如

圖3-3-25所示。其工件裝配軌跡訓(xùn)練模型結(jié)構(gòu)示意如圖3-3-26所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2.控制要求本任務(wù)采用示教編程方法,操作機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工件裝配單元運(yùn)動(dòng)軌

跡的示教。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-25工件裝配單元工作站的組成任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-26工件裝配軌跡訓(xùn)練模型結(jié)構(gòu)示意任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-27工件裝配單元整體布局任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用具體控制要求如下:1)單擊觸摸屏上的“上電”按鈕,機(jī)器人伺服上電;單擊觸摸屏上機(jī)器人

的“啟動(dòng)”按鈕,機(jī)器人進(jìn)入主程序;單擊觸摸屏上機(jī)器人的“復(fù)位”按

鈕,機(jī)器人回到home點(diǎn),系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài);單擊觸摸屏上工作站的“啟

動(dòng)”按鈕,系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài),工件裝配開始,直到工件裝配完成后停止。2)單擊觸摸屏上的“停止”按鈕,系統(tǒng)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài),所有氣動(dòng)機(jī)構(gòu)均保

持狀態(tài)不變。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-28抓手吸盤夾具的安裝任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用三、工件裝配單元的安裝在工件裝配單元的每個(gè)凹槽板中間有兩個(gè)用于安裝固定螺

釘?shù)穆菁y孔,把工件裝配單元放置到模塊承載平臺(tái)上,用M4

內(nèi)六角螺釘將其固定鎖緊,保證模型緊固牢靠,整體布局與固

定位置如圖3-3-27所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用四、抓手吸盤夾具的安裝本任務(wù)采用抓手吸盤夾具,它與機(jī)器人J6軸的連接法蘭上有4個(gè)螺紋安裝孔,把夾具調(diào)整到合適位置,然后用螺釘將其緊固到機(jī)器人J6軸上,如圖3-3-28所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文五、氣路檢查及氣路接法工件裝配模型的吸盤使用氣動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)工件裝配作業(yè)需要

檢查機(jī)器人背面底座的氣源處理裝置,確認(rèn)氣路有氣壓,保證

機(jī)器人能進(jìn)行氣動(dòng)驅(qū)動(dòng),建議氣壓壓力為0.4MPa。圖3-3-29

所示為機(jī)器人手臂上的氣管,其作用見表3-3-6。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-29機(jī)器人手臂上的氣管任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-6夾具氣管的作用六、控制柜的I/O線路原理圖控制柜的I/O線路原理圖如圖3-1-27所示,各元器件的作用見

表3-3-7。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-7控制柜中元器件的作用任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用七、機(jī)器人程序的設(shè)計(jì)與編寫根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡編寫機(jī)器人程序時(shí),首先根據(jù)控制要求

繪制機(jī)器人程序流程圖,然后編寫機(jī)器人主程序和子程序。

編寫子程序前要先設(shè)計(jì)好機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及定義好機(jī)器

人的程序點(diǎn)。1.機(jī)器人程序流程圖根據(jù)控制功能,設(shè)計(jì)機(jī)器人程序流程圖,如圖3-3-30所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-30機(jī)器人程序流程圖任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2.確定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)示教點(diǎn)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)行軌跡,并繪制出機(jī)器人的運(yùn)行軌跡圖,如圖3-3-31

所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-31機(jī)器人的運(yùn)行軌跡圖a)零件取料點(diǎn)b)零件1放置點(diǎn)c)零件2放置點(diǎn)d)零件3放置點(diǎn)根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)行軌跡可確定其運(yùn)動(dòng)所需的示教點(diǎn),見表3-3-8。3.機(jī)器人系統(tǒng)I/O與PLC的地址配置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)和PLC控制器的通信,需要配置相關(guān)的信號(hào)端口,

機(jī)器人系統(tǒng)I/O與PLC的地址配置見表3-3-9。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-8機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需的示教點(diǎn)任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-9機(jī)器人系統(tǒng)I/O與PLC的地址配置任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-32程序建立任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用4.機(jī)器人程序的編寫(1)程序建立根據(jù)上述內(nèi)容,需要建立1個(gè)主程序及4個(gè)子程序。這4個(gè)子

程序包括1個(gè)復(fù)位程序“fuwei”,3個(gè)零件裝配子程序“zuzhuang_1”

“zuzhuang_2”“zuzhuang_3”,程序建立如圖3-3-32所示(僅供參考)。(2)主程序的編寫在“main”主程序中只需要調(diào)用各個(gè)例行程序即可,

參考程序如下:任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用(3)復(fù)位程序的編寫在“fuwei”程序中,要使機(jī)器人回到home點(diǎn)(初始

位置),所有信號(hào)復(fù)位。參考程序如下:任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用(4)零件1裝配程序的編寫“zuzhuang_1”程序中,先是吸取零件1,接著

將零件1提起到一個(gè)合適的高度,再移到組裝位置的上方,最后將零件放

置到組裝的位置,具體流程如圖3-3-33所示。參考程序如下:任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-33零件1的裝配流程a)吸取零件1b)抬升零件1c)移動(dòng)零件1到放置點(diǎn)上方d)放置零件1任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用(5)零件2裝配程序的編寫“zuzhuang_2”程序中,先是吸取零件2,接著

將零件2提起到一個(gè)合適的高度,再移到組裝位置的上方,最后將零件2放

置到組裝的位置,具體流程如圖3-3-34所示。圖3-3-34零件2的裝配流程a)抓手移到零件2上方b)吸取零件2c)抬起零件2d)移動(dòng)到零件2放置點(diǎn)上方e)零件2

放置任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用參考程序如下:任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-35零件裝配程序的調(diào)試(6)零件3裝配程序的編寫零件3的程序和零件2裝配程序類似,可參照零件2裝配程序編寫零件3裝配程序。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用5.機(jī)器人程序的調(diào)試參照繪圖模塊建立視覺(jué)搬運(yùn)操作單元的主程序“main”和子程

序,并確保所有指令的速度值不能超過(guò)150mm/s。程序編寫完成,

調(diào)試機(jī)器人程序。單擊“調(diào)試”按鈕,單擊“PP移至例行程序…

”按鈕,單擊“fuwei”按鈕,單擊“確定”按鈕,程序指針指在

“fuwei”程序的第一條語(yǔ)句,如圖3-3-35所示。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用八、PLC程序設(shè)計(jì)1.PLC的地址分配表PLC的I/O地址分配見表3-3-10,輔助繼電器M的地址配置見表3-3-11。表3-3-10PLC的I/O地址分配任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-11輔助繼電器M的地址配置表2.程序設(shè)計(jì)(1)程序段1:啟動(dòng)與停止程序程序段1:啟動(dòng)與停止程序如圖3-3-36所示,

用于空盒子系統(tǒng)狀態(tài)顯示和機(jī)器人啟動(dòng)或停止。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用圖3-3-36啟動(dòng)和停止程序任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用正文信號(hào)狀態(tài)顯示在觸摸屏上程序如圖3-3-37所示。機(jī)器人每完成一列搬運(yùn),

觸摸屏指示燈都會(huì)顯示。圖3-3-37水平搬運(yùn)信號(hào)狀態(tài)顯示在觸摸屏上程序(2)程序段2:水平搬運(yùn)信號(hào)狀態(tài)顯示在觸摸屏上程序程序段2:水平搬運(yùn)任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用九、觸摸屏程序的編寫1.觸摸屏界面的設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)觸摸屏界面,如圖3-3-38所示。圖3-3-38觸摸屏界面任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用2.觸摸屏變量的連接按照表3-3-12中的觸摸屏界面指示燈和按鈕配置連接變量,完成觸

摸屏的設(shè)計(jì)。任務(wù)三裝配機(jī)器人及其操作應(yīng)用表3-3-12觸摸屏