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工业机器人技术及应用—搬运机器人及其操作应用讲授：王兴1章节目录5.1搬运机器人的分类及特点5.2搬运机器人的系统组成5.3搬运机器人的作业示教5.3.1冷加工搬运机器人5.3.2热加工搬运机器人思考练习学习目标导入案例扩展与提高本章小结课堂认知5.4搬运机器人的周边设备….5.4.1周边设备5.4.2工位布局返回目录1/522课前回顾所处位置————如何使用在线示教方式进行工业机器人任务编程？如何进行工业机器人离线作业示教再现？【课前回顾】返回目录2/523学习目标所处位置————了解搬运机器人的分类及能够识别搬运机器人工作特点站基本构成【学掌握搬运机器人的系统组能够进行搬运机器人的简习目成及其功能单作业示教标】熟悉搬运机器人作业示教的基本流程熟悉搬运机器人的周边设备与布局返回目录3/524导入案例所处机器人助力机床上下料，国产高效智能压铸装备研制成功位置————智能压铸岛是以压铸机为核心设备构成的一组智能化生产单元，以无人化生产管理方式自动完成从原材料到【合格铸件成品间的工艺生产流程，导入实现压铸生产的程序化、数字化案和远程控制。高效智能压铸岛以例】压铸机为核心，配备3-10个机器人和多部AGV小车，集成多个控制系统、伺服系统、检测系统于一体，包括铝液智能熔化系统、伺服定量浇注系统、炉料回收系统、智能熔体含气量检测系统、真空压铸系统自动模温机、自动三维伺服喷涂机械手、耐高温抗腐蚀的装件取件机器人、镶嵌自动快速加热和均温装置、自动型芯冷却系统、自动余料去除及飞边清理装置、大型精密压铸模具、输送带、冷却装置、在线智能检测系统、激光打标机、智能转运小车、压铸生产信息化管理系统、嵌入式专用控制器、压铸专返回家系统等设备和系统。目录4/5255.1搬运机器人的分类及特点搬运机器人具有通用性强、工作稳定的优点，且操作简便、功能丰富，逐渐所向第三代智能机器人发展，其主要优点有。处位置————动作稳定和提高搬运准确性。【提高生产效率，解放繁重体力劳动，课堂实现“无人”或“少人”生产。认知】改善工人劳作条件，摆脱有毒、有害环境。柔性高、适应性强，可实现多形状、不规则物料搬运。定位准确，保证批量一致性。降低制造成本，提高生产效益。返回目录5/5265.1搬运机器人的分类及特点从结构形式上看，搬运机器人可分为龙门式搬运机器人、悬臂式搬运机器所处人、侧壁式搬运机器人、摆臂式搬运机器人和关节式搬运机器人。位置————【课堂认知】悬臂式搬运机器人龙门式搬运机器人侧壁式搬运机器人返回摆臂式搬运机器人关节式搬运机器人搬运机器人分类目录6/5275.1搬运机器人的分类及特点龙门式搬运机器人所处其坐标系主要由X轴、Y轴和Z轴组成。其多采用模块化结构，可依据负位载位置、大小等选择对应直线运动单元及组合结构形式，可实现实现大物料、置————重吨位搬运，采用直角坐标系，编程方便快捷，广泛运用于生产线转运及机床上下料等大批量生产过程。悬臂式搬运机器人【课其坐标系主要由X轴、Y轴和Z轴组成。其也可随不同的应用采取相应堂认的结构形式。广泛运用于卧式机床、立式机床及特定机床内部和冲压机热知处理机床自动上下料。】XZYYZX返回悬臂式搬运机器人龙门式搬运机器人目录7/5285.1搬运机器人的分类及特点侧壁式搬运机器人所处其坐标系主要由X轴、Y轴和Z轴组成。其也可随不同的应用采取相应的结位构形式。主要运用于立体库类，如档案自动存取、全自动银行保管箱存取系统置————等。摆臂式搬运机器人【课其坐标系主要由X轴、Y轴和Z轴组成。Z轴主要是升降，也称为主轴。Y堂轴的移动主要通过外加滑轨，X轴末端连接控制器，其绕X轴的转动，实现4认知轴联动。广泛应用于国内外生产厂家，是关节式机器人的理想替代品，但其】负载程度相对于关节式机器人小。XZZYYX返回侧壁式搬运机器人摆臂式搬运机器人目录8/5295.1搬运机器人的分类及特点关节式搬运机器人所处关节式搬运机器人是当今工业产业中常见的机型之一，其拥有5~6个轴，行为位动作类似于人的手臂，具有结构紧凑、占地空间小、相对工作空间大、自由度高置————等特点，适合于几乎任何轨迹或角度的工作。【课堂认知】关节式搬运机器人龙门式、悬臂式、侧壁式和摆臂式搬运机器人均在直角式坐标系下作业，其适应范围相对较窄、针对性较强，适合定制专用机来满足特定需求。直角式（桁架式）搬运机器人和关节式机器人在实际运用中都有如下特性:1）能够实时调节动作节拍、移动速率、末端执行器动作状态。2）可更换不同末端执行器以适应物料形状的不同，方便、快捷。返回3）能够与传送带、移动滑轨等辅助设备集成，实现柔性化生产。目录4）占地面积相对小、动作空间大，减少厂源限制。9/52105.2搬运机器人的系统组成搬运机器人是一个完整系统。以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有操作所机、控制系统、搬运系统（气体发生装置、真空发生装置和手爪等）和安全保护装处置组成。位置5————3126【课堂认知4】1—机器人控制柜；2—示教器；3—气体发生装置；4—真空发生装置；5—操作机；6—端拾器（手爪）搬运机器人系统组成返回目录10/52115.2搬运机器人的系统组成关节式搬运机器人常见的本体有4-6轴。6轴搬运机器人本体部分具有回转、所抬臂、前伸、手腕旋转、手腕弯曲和手腕扭转6个独立旋转关节，多数情况下5轴处位搬运机器人略去手腕旋转这一关节，4轴搬运机器人则略去了手腕旋转和手腕弯置曲这两个关节运动。————【课堂认知】c)六轴a)四轴b)五轴返回搬运机器人运动轴目录11/52125.2搬运机器人的系统组成常见的搬运机器人末端执行器有吸附式、夹钳式和仿人式等。所处吸附式吸附式末端执行器依据吸力不同可分为气吸附和磁吸附。位置1)气吸附主要是利用吸盘内压力和大气压之间压力差进行工作，依据压————力差分为真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负压气吸附等。【课堂通过连接真空发生装置和气认知体发生装置实现抓取和释放】工件，工作时，真空发生装置将吸盘与工件之间的空气吸走使其达到真空状态，此时，吸盘内的大气压小于吸盘外大气压，工件在外部压力的作用下被抓取。1—橡胶吸盘；2—固定环；3—垫片4—支撑杆；5—螺母；6—基板真空吸盘吸附返回目录12/52135.2搬运机器人的系统组成1)气吸附主要是利用吸盘内压力和大气压之间压力差进行工作，依据压所力差分为真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负压气吸附等。处位置————【课堂利用流体力学原理，通过认知压缩空气（高压）高速流】动带走吸盘内气体（低压）使吸盘内形成负压，同样利用吸盘内外压力差完成取件动作，切断压缩空气随即消除吸盘内负压，完成释放工件动作。1—橡胶吸盘；2—心套；3—透气螺钉4—支撑架；5—喷嘴；6—喷嘴套气流负压气吸附返回目录13/52145.2搬运机器人的系统组成1)气吸附主要是利用吸盘内压力和大气压之间压力差进行工作，依据压所力差分为真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负压气吸附等。处位置————【课堂认利用吸盘变形和拉知杆移动改变吸盘内】外部压力完成工件吸取和释放动作。1—橡胶吸盘；2—弹簧；3—拉杆挤压排气负压气吸附返回目录14/52155.2搬运机器人的系统组成2)磁吸附利用磁力进行吸取工件，常见的磁力吸盘分为永磁吸盘、电磁吸所处盘、电永磁吸盘等。位置————利用磁力线通路的连续性及【磁场叠加性而工作，永磁吸课堂盘的磁路为多个磁系，通过认磁系之间的相互运动来控制知】工作磁极面上的磁场强度的强弱进而实现工件的吸附和释放动作。1—非导磁体；2—永磁铁；3—磁轭；4—工件永磁吸附返回目录15/52165.2搬运机器人的系统组成所夹钳式通过手爪的开启闭合实现对工件的夹取，由手爪、驱动机构、传动处机构、连接和支承元件组成。多用于负载重、高温、表面质量不高等吸附式无位置法进行工作的场合。常见手爪前端形状分V型爪、平面型爪、尖型爪等。————1)V型爪常用于圆柱形工件，其加持稳固可靠，误差相对较小。【2)平面型爪多数用于加持方形工件（至少有两个平行面如方形包装盒等），厚课堂板形或者短小棒料。认知3)尖型爪常用于加持复杂场合小型工件，避免与周围障碍物相碰撞，也可加】持炽热工件，避免搬运机器人本体受到热损伤。V型爪平面型爪尖型爪返回目录16/52175.2搬运机器人的系统组成2)磁吸附利用磁力进行吸取工件，常见的磁力吸盘分为永磁吸盘、电磁吸所处盘、电永磁吸盘等。位1置-+————2【课堂认利用内部激磁线圈通知直流电后产生磁力，】而吸附导磁性工件。31—直流电源；2—激磁线圈；3—工件电磁吸附电永磁吸附是利用永磁磁铁产生磁力，利用激磁线圈对吸力大小进行控制，起到“开、关”作用。磁吸附只能吸附对磁产生感应物体起作用，故对于要求不能有剩磁的工件无法使用，且磁力受高温影响较大，故在高温下工作亦不能选择磁吸附，返回所以在使用过程中有一定局限性。常适合要求抓取精度不高且在常温下工作目录的工件。17/52185.2搬运机器人的系统组成根据被抓取工件形状、大小及抓取部位的不同，爪面形式常有平滑爪面、齿所处形爪面和柔性爪面。位置————指爪面光滑平整，多数用来加持已加工好的工件表面，保证加工平滑爪面【课表面无损伤。堂认知】指爪面刻有齿纹，主要目的是增加与加持工件的摩擦力，确保加持齿形爪面稳固可靠，常用于加持表面粗糙毛坯或半成品工件。内镶有橡胶、泡沫、石棉等物质，起到增加摩擦、保护已加工工件表面、隔热等作用。多用于加持已加工工件、炽热工件、脆性或薄柔性爪面壁工件等。返回目录18/52195.2搬运机器人的系统组成仿人式仿人式末端执行器是针对特殊外形工件进行抓取的一类手爪，其主所要包括柔性手和多指灵巧手。处位置1)柔性手柔性手的抓取是多关节柔性手腕，每个手指有多个关节链组成，有————摩擦轮和牵引丝组成，工作时通过一根牵引线收紧另一根牵引线放松实现抓取，其抓取不规则、圆形等轻便工件。【课2)多指灵巧手多指灵巧手包括多根手指，每根手指都包含3个回转自由度且堂为独立控制，实现精确操作，广泛应用于核工业、航天工业等高精度作业。认知】柔性手灵巧手返回目录19/52205.2搬运机器人的系统组成搬运机器人夹钳式、仿人式手爪需要连接相应外部信号控制装置及传感系统，所处以控制搬运机器人手爪实时的动作状态及力的大小，其手爪驱动方式多为气动、电位动和液压驱动，对于轻型和中型的零件采用气动的手爪，对于重型的零件采用液压置————手爪，对于精度要求高或复杂的场合采用伺候的手爪。依据手爪开启闭合状态的传动装置可分为回转型和移动型。【课堂传动装置认知】夹钳式手爪常用形式，是通过斜楔、滑槽、连杆、齿轮回转型螺杆或蜗轮蜗杆等机构组合形成，可适时改变传动比以实现对夹持工件不同力的需求。手爪做平面移动或者直线往复移动来实现开启闭合，多移动型用于夹持具有平行面的工件，设计结构相对复杂，应用不如回转型手爪广泛。搬运机器人主要包括机器人和搬运系统组成。机器人由搬运机器人本体及完成搬运路线控制的控制柜组成。而搬运系统中末端执行器主要有吸附式、夹钳式返回目录和仿人式等形式。20/52215.3搬运机器人的作业示教搬运机器人主要适应对象为大批量、重复性强或是工件重量较大以及工作环境所处具有高温、粉尘等条件恶劣情况。位特点：定位精确、生产质量稳定、工作节拍可调、运行平稳可靠、维修方便。置————TCP点确定：末端执行器不同而设置在不同位置，就吸附式而言其TCP一般设在法兰中心【课线与吸盘平面交点处；夹钳式其TCP一般设在法兰中心线与手爪前端面交点处。堂认知】返回吸盘式TCP生产再现目录21/52225.3搬运机器人的作业示教TCP点确定：所处末端执行器不同而设置在不同位置，就吸附式而言其TCP一般设在法兰中心线位与吸盘平面交点处；夹钳式其TCP一般设在法兰中心线与手爪前端面交点处。置————【课堂认知】夹钳式TCP生产再现返回目录22/52235.3搬运机器人的作业示教5.3.1冷加工搬运作业所处以机加工件搬运为例，选择龙门式（5轴），末端执行器为气吸附，采用在线位示教方式为机器人输入