工業(yè)機器人工作站的集成設計(共51頁)

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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 編號 XXXXXXX 畢業(yè)論文 題 目 工業(yè)機器人工作站的集成設計 ------工作站集成方案的設計 學生姓名 XXX 學 號 XXXXX 系 部 XXXXXXXXXX 專 業(yè) XXXX 班 級 4XXX 指導教師 XXXX 顧問教師 XXX 二〇一七年十月 專心---專注---專業(yè) 摘 要 工業(yè)機器人技術在國內應用越來越廣泛，而單一的工業(yè)機器人本體不能充分發(fā)揮其協(xié)同作業(yè)的功用，為了解決這一問題，將ABB工業(yè)機器人本體與搬

2、運單元、碼垛單元、打磨拋光單元、繪畫單元以及安全單元等外圍設備進行集成，實現了工業(yè)機器人與周圍環(huán)境的信息交互。本論文設計內容共六章，主要論述了工業(yè)機器人技術現狀和發(fā)展趨勢、工業(yè)機器人的技術基礎、工業(yè)機器人工作站集成方案、工業(yè)機器人工作站集成安裝與維護以及工業(yè)機器人工作站的調試過程。實踐表明：工業(yè)機器人工作站性能穩(wěn)定，工作良好。 關鍵詞： ABB工業(yè)機器人； 集成； 工作站； 安裝與維護； Abstract Industrial robot technology in domestic are getting more and more, and not a si

3、ngle body of industrial robots and give full play to the coordination function, in order to solve this problem, ABB industrial robot and handling unit, palletizing unit, polishing unit, painting unit and peripheral equipment such as integrated security unit, to achieve the information exchange indus

4、try the robot and the environment. This thesis includes six chapters, mainly discusses the current situation and development trend of industrial robot technology, robot technology, industrial robot workstation based integration scheme, integrated industrial robot workstation installation and mainten

5、ance and debugging process of industrial robot workstation. The practice shows that the industrial robot workstation is stable and works well. Keyword: ABB; Integrate; Workstation； Installation and maintenance 目 錄

6、 第一章 概述 1.1 課題研究背景 其實在很早很早以前，就有類似機器人的機器出現，只不過不是以人的模樣 出現，所以就沒有所謂的機器人。比如：我國赫赫有名的木牛流馬：西周時期．我國的能上巧匠偃師研制出了能歌善舞的水制伶人二這是史書~己載的我國最早的機器人。春秋后期．我H著名的水履魯班，曾制造過只木鳶，豈能在空中，三日不下”1800年前的議代．人科學家張衡不儀發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計坐鼓車：車行一里。乍卜水人擊鼓下，每行十里則擊鐘一下。三國時期，蜀國丞相渚葛亮發(fā)明了‘木牛流馬’，并用它束運送乍糧．

7、支援前方戰(zhàn)爭．還有就是自動機：公元前2世紀亞圳山大時代的占希臘人發(fā)明丁最原始的機器人——自動機。 大千世界，萬事萬物都遵循著從無到有、從低到高的發(fā)展規(guī)律，機器人也不例外。早在三千多年前的西周時代，中國就出現了能歌善舞的木偶，稱為“倡者”，這可能是世界上最早的“機器人”。然而真正的工業(yè)機器人的出現并不久遠，二十世紀50、60年代，隨著機構理論和伺服理論的發(fā)展，機器人開始進入了實用化和工業(yè)化階段。20世紀70年代開始，世界各國開始把機器人作為工業(yè)領域的研究重點。到目前為止，經過50多年的發(fā)展，日本、美國、法國、德國的工業(yè)機器人產品已日趨成熱和完善，也相繼地形成了一批具有影響力的著名工業(yè)機器人公司

8、。比如瑞典的ABB Robotics，日本的發(fā)那科 (FANUC)和安川電機 (Yaskawa)，德國的庫卡KUKA，美國的 Emerson Industrial Automation，意大利的COMAU，英國的AutoTech Robotics，加拿大的Jcd International Robotics，以色列的Robogroup Tek公司等，這些公司已經成為各自國家和當地的支柱性產業(yè)。 工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的重要的現代制造業(yè)自動化裝備。在國外，工業(yè)機器人技術日趨成熟，已經成為一種標準設備而得到工業(yè)界廣泛應用，從而也形成了一批

9、在國際上較有影響力的、知名工業(yè)機器人公司。目前，國際上的工業(yè)機器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。工業(yè)機器人已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、工廠自動化(FA)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動工具。據專家預測，機器人產業(yè)是繼車、計算機之后出現的一種新的大型高技術產業(yè)。2002年至2004年，根據聯合國歐洲經濟委員會(UNECE)和國機器人聯合會(IFR)的統(tǒng)計，世界工業(yè)機器人市場前景看好，年增長率平均在10％左右。2005年增長率達到創(chuàng)記

10、錄的30％，其中亞洲工業(yè)機器人增長幅度最為突出，高達45％。2007年，全球新安裝工業(yè)機器人的數量將超過十萬套。 中國的工業(yè)機器人起步于20世紀70年代，清華、哈工大、華中科大、沈陽自動化研究所等一批科研院所最早開始了工業(yè)機器人的理論研究。80-90年代，沈陽自動化研究所和中國第一汽車制造集團進行了機器人的試制和初步應用工作。進入21世紀以來，在國家政策的大力支持下，廣州數控、沈陽新松、安徽奇瑞裝備、南京埃斯頓等一批優(yōu)秀的本土機器人公司開始涌現，工業(yè)機器人也開始在中國形成了初步產業(yè)化規(guī)模。目前，我國的科研人員已基本掌握了工業(yè)機器人的結構設計和制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件技術、運動學和軌跡規(guī)劃

11、技術，也形成了機器人部分關鍵元器件的規(guī)?；a能力。一些公司開發(fā)出的噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人已經在多家企業(yè)的自動化生產線上獲得規(guī)模應用，弧焊機器人也已廣泛應用在汽車制造廠的焊裝線上。 總的來看，我國的工業(yè)機器人技術開發(fā)和工程應用水平與國外相比還有一定的差距。如在可靠性方面低于國外產品；機器人的工程應用起步較晚，應用領域窄；生產線系統(tǒng)技術與國外有差距；在應用規(guī)模上，在市場占有量上也低于國外優(yōu)秀機器人公司。主要原因在于國內沒有形成大規(guī)模機器人產業(yè)，現有的機器人生產都是應用戶的要求，“一客戶，一次重新設計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本高，而且質量、可靠性不

12、穩(wěn)定。因此迫切需要解決產業(yè)化前期的關鍵技術，對產品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設計，積極推進工業(yè)機器人產業(yè)化進程。 1.2課題研究趨勢 工業(yè)機器人在許多生產領域的使用實踐證明，它在提高生產自動化水平，提高勞動生產率和產品質量以及經濟效益，改善工人勞動條件等方面，有著令世人矚目的作用。在新的世紀，隨著科學技術的進步，機器人產業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展，工業(yè)機器人將得到更加廣泛的應用。 1.技術發(fā)展趨勢 在技術發(fā)展方面，工業(yè)機器人正向結構輕量化、智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展。未來主要的發(fā)展趨勢有： （1）機器人結構的模塊化和可重構化； （2）控制技術的高性能化、網絡化；

13、 （3）控制軟件架構的開放化、高級語言化； （4）伺服驅動技術的高集成度和一體化； （5）多傳感器融合技術的集成化和智能化； （6）人機交互界簡單化、協(xié)同化。 2.應用發(fā)展趨勢 自工業(yè)機器人誕生以來，汽車行業(yè)一直是其應用的主要場合。2014年北美機器人工業(yè)協(xié)會在年度報告中指出，截止2013年底，汽車行業(yè)仍然是北美機器人最大的應用市場，但其在電子/電氣行業(yè)、金屬加工行業(yè)、化工行業(yè)、食品等行業(yè)的出貨量卻增速迅猛。由此可見，未來工業(yè)機器人的應用依托汽車產業(yè)，并迅速向各行業(yè)延伸。對于機器人行業(yè)來講，這是一個非常積極的信號。 3.產業(yè)發(fā)展趨勢 據國際機器人聯合會公布的數據顯示，2013年

14、全球機器人裝機量達到17.9萬臺，亞洲/澳洲占10萬臺，中國36560臺，整個行業(yè)產值300億美元。2014年，全球機器人銷量22.5萬臺，亞洲的銷量占到2/3，中國市場的機器人銷量近45500臺，增長35%。到目前為止，全球的主要機器人市場集中在亞洲、澳洲、歐洲、北美，其累計安裝量已超過200萬臺。相信在不久的將來，工業(yè)機器人的時代將很快來臨，并將在智能制造領域掀起一場變革。 1.3課題設計目的和意義 工業(yè)機器人是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械裝置等高新技術產物，是技術密集 度及自動化程度很高的典型機電一體化加工設備。使用工業(yè)機器人的優(yōu)越性是顯而易見的，不僅精度高， 產品質

15、量穩(wěn)定。而且自動化程度極高，可大大減輕工人的勞動強度，提高生產效率。特別值得一提的是， 工業(yè)機器人可完成一般人工操作難以完成的精密工作，如激光切割、精密裝配等，因而工業(yè)機器人在自動化生產中的地位越來越重要。 工業(yè)機器人按照 ISO 定義，是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業(yè)機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。 1.4工業(yè)機器人的行業(yè)應用 工業(yè)機器人按作業(yè)任務的不同可以分為焊接、搬運、裝配、碼垛、涂裝等類型機器人 。 1．

16、焊接機器人 焊接機器人是從事焊接作業(yè)的，見圖1-1焊接機器人常用于汽車制造領域，是應用最為廣泛的工業(yè)機器人之一。目前，焊接機器人機的使用量約占全部工業(yè)機器人總量的30%。 圖1-1 焊接機器人 器人又可以分為點焊和弧焊。從上世紀60年代開始以來，焊接機器人焊接技術已日益成熟，在長期使用過程中，主要體現了以下優(yōu)點： ⑴ 可以穩(wěn)定提高焊件的焊接質量； ⑵ 提高了企業(yè)的勞動生產率； ⑶ 改善了工人的勞動強度，替代人類在惡略環(huán)境下工作； ⑷ 降低了工人操作技術的要求； ⑸ 縮短了產品改型換代的準備周期，減少了設備投資。 2．搬用機器人 搬運機器人是可以進行自動搬運作業(yè)的，見

17、圖1-2。最早的搬運機器人是1960年美國設計的Versatran和Unimate，搬運時機器人末端夾具設備握持工件，指將工件從一個加工位置移動到另一個加工位置。目前世界上使用的搬運機器人超過10萬臺，其廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運場合。 圖1-2 搬運機器人 搬用機器人又分為可以移動的搬用小車（AGV），用于碼垛的碼垛機器人、用于分解的分解機器人、用于機床上下料的上下料機器人等。其主要作用就是實現產品、物料或工具的搬用，主要優(yōu)點在于： ⑴ 提高生產效率，一天可以24小時無間斷工作； ⑵ 改善工人勞動條件，可在有害環(huán)境下工

18、作； ⑶ 降低工人勞動強度，減少人工； ⑷ 縮短了產品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資； ⑸ 可實現工廠自動化、無人化生產。 3．裝配機器人 裝配機器人是專門為裝配而設計的。常用的裝配機器人主要可以完成生產線上一些零件的裝配或拆卸工作。從結構上來分，主要有PUMA 機器人（可編程通用裝配操作手）和機器人（平面雙關節(jié)型機器人)兩種類型。 PUMA 機器人是美國 Unimation 公司1977年研制的由一種計算機控制的多關節(jié)裝配機器人。一般有5-6個自由度, 可以實現腰、肩、肘的回轉以及手腕的彎曲、旋轉和扭轉等功能，見圖1-3。 圖1-3 PUMA562機器人 SCA

19、RA機器人是一種圓柱坐標型的特殊類型的，有3個旋轉關節(jié)，其軸線相互平行，在平面內進行定位和定向。另一個關節(jié)是移動關節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運動，如圖1-4所示，這類機器人的結構輕便、響應快，例如Adept1型SCARA機器人運動速度可達10m/s，比一般關節(jié)式機器人快數倍。它最適用于平面定位，垂直方向進行裝配的作業(yè)。 圖1-4 SCARA機器人 與一般工業(yè)機器人比較，裝配機器人具有精度高、柔順性好、工作范圍小、能與其他系統(tǒng)配套使用等特點。在工業(yè)生產中使用裝配機器人可以保證產品質量，降低成本，提高生產自動化水平。目前，裝配機器人主要用于各種電器制造（包括家用電器, 如電視機、錄

20、音機、洗衣機、電冰箱、吸塵器）、小型電機、汽車及其部件、計算機、玩具、機電產品及其組件的裝配等方面。圖1-5為裝配機器人裝配作業(yè)。 圖1-5 裝配機器人作業(yè) 4.噴涂機器人 噴涂機器人是可進行自動噴漆或其他涂料的，1969年由挪威Trallfa公司發(fā)明。噴漆機器人主要由、計算機和相應的控制系統(tǒng)組成。液壓驅動的噴漆機器人還包括，如油泵、油箱和電機等。噴涂機器人多采用5或6自由度關節(jié)式結構，手臂有較大的運動空間，并可做復雜的軌跡運動，其腕部一般有2～3個自由度，可靈活運動。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件

21、內部，噴涂其內表面。 噴漆機器人一般采用液壓驅動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教或點位示數來實現示教。廣泛用于汽車、儀表、電器、等工藝生產部門，圖1-6為噴漆機器人在汽車表面噴涂作業(yè)。 圖1-6 噴涂機器人作業(yè) 噴涂機器人的主要優(yōu)點： ⑴ 柔性大。工作范圍大大。 ⑵ 提高質量和材料使用率。 ⑶ 易于操作和維護?？呻x線編程，大大的縮短現場調試時間。 ⑷ 高。噴涂機器人的利用率可達90%-95%。 1）：點焊機器人：點焊機器人廣泛應用于焊接薄板材料。裝配每臺汽車車體一般大約需要完成3000~4000個焊點。其中60%的是點焊機器人完成的。 2）：弧焊機

22、器人：弧焊機器人應用于焊接金屬連續(xù)結合的焊縫工藝，絕大多數可以完成自動送絲、熔化電極和氣體保護下進行焊接工作?；『笝C器人的應用范圍很廣，除汽車行業(yè)外，在通用機械、金屬結構等需哦多行業(yè)中都有應用。 3)：噴漆機器人：噴漆機器人廣泛應用于汽車車體、家電產品和各種塑料制品的噴漆工作。 4)：裝配機器人：采用工業(yè)機器人進行自動裝配，是近十幾年來才發(fā)展起來的一項新技術。從目前的情況來看，整個機械制造過程中自動化程度最低的就是裝配工藝。 5)：搬運機器人：隨著計算機集成制造技術、物流技術、自動倉儲技術的發(fā)展，搬運機器人在現代制造業(yè)中的應用越來越廣泛。機器人可用于零件的加工過程中，物料、工輔量具的裝卸

23、和儲運，可用于將零件從一個輸送裝置送到另一個輸送裝置，或從一臺機床上加工完得零件取下再安裝到另一臺機床上去。 第二章 工業(yè)機器人的技術基礎 2.1 工業(yè)機器人的結構 工業(yè)機器人是一種模擬人手臂、手腕和手動功能的機電一體化裝置。一臺通用的工業(yè)機器人從體系結構來看，可以分為三大部分：機器人本體、控制器及系統(tǒng)、示教器，具體結構如圖2-1所示。 示教器 機器人本體 控制器 圖 2-1 工業(yè)機器人組成 1．機器人本體 機器人本體是工業(yè)機器人的機械主體，是完成各種作業(yè)的執(zhí)行機構。一般包含互相連接的機械臂、驅動及傳動裝置以及各種內外部傳感器。工作時通過末端夾具也稱末端執(zhí)行器

24、用于實現機器人對工作目標的夾取、搬用等動作。 機械臂：大部分工業(yè)機器人為關節(jié)型機器人，關節(jié)型機器人的機械臂是由若干個機械關節(jié)連接在一起的集合體。圖2-2為典型6關節(jié)工業(yè)機器人，由機座、腰部關節(jié)1、大臂關節(jié)2、肘部關節(jié)3、操作臂關節(jié)4、腕部關節(jié)5和手部關節(jié)6構成。 圖2-2 6關節(jié)工業(yè)機器人 機座：是構成機器人的支撐部分，內部安裝有機器人的執(zhí)行機構和驅動裝置。 腰部：是連接機器人機座和大臂的中間支撐部分。工作時，腰部可以通過關節(jié)1在機座上轉動。 臂部：6關節(jié)機器人的臂部一般由大臂和小臂構成，大臂通過關節(jié)2與腰部相連，小臂通過肘關節(jié)3與大臂相連。工作時，大、小臂各自通過關節(jié)電機轉動

25、，實現移動或轉動。 手腕：連接小臂和末端執(zhí)行器的部分，主要用于改變末端執(zhí)行器的空間位姿，聯合機器人的所有關節(jié)實現機器人預期的動作和狀態(tài)。 2.驅動及傳動裝置 工業(yè)機器人的機座、腰部關節(jié)、大臂關節(jié)、肘部關節(jié)、操作臂關節(jié)、腕部關節(jié)和手部關節(jié)構成了機器人的外部結構或機械結構。機器人運動時，每個關節(jié)必須有驅動裝置和傳動機構完成。圖2-2為機器人運動關節(jié)的組成，要構成多關節(jié)機器人，其每個關節(jié)的驅動及傳動裝置缺一不可。 圖2-2 機器人運動關節(jié)構成 驅動裝置是向機器人各機械臂提供動力和運動的裝置。不同類型的機器人，驅動采用的動力源不同，驅動系統(tǒng)的傳動方式也不同。驅動系統(tǒng)的傳動方式主要有四種：

26、液壓式、氣壓式、電氣式和機械式。電力驅動是目前使用最多的一種驅動方式，其特點是電源取用方便，響應快，驅動力大，信號檢測、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方式，驅動電機一般采用步進電機或伺服電機，目前也有采用力矩電機，但是造價較高，控制也較為復雜，和電機相配的減速器一般采用諧波減速器、擺線針輪減速器或者行星齒輪減速器。 4.傳感器 為檢測作業(yè)對象及工作環(huán)境，在工業(yè)機器人上安裝了諸如、、、接近傳感器、和聽覺傳感器。這些傳感器可以大大改善機器人工作狀況和工作質量，使它能夠更充分地完成復雜的工作。 2.2 工業(yè)機器人的控制器及控制系統(tǒng) 控制器是構成工業(yè)機器人的神經中樞，由計算機硬件、軟

27、件和一些專用電路、控制器、驅動器等構成。工作時，根據編寫的指令以及傳感信息控制機器人本體完成一定的動作或路徑，主要用于處理機器人工作的全部信息，其正面內部結構如圖2-3所示。 圖 2-3 控制器內部結構 為實現對機器人的控制，除計算機硬件系統(tǒng)外，還必須有相應的軟件控制系統(tǒng)。通過軟件系統(tǒng)的支持，可以方便的建立、編輯機器人控制程序。目前，世界各大機器人公司都有自己的完善的軟件控制系統(tǒng)來實現機器人的作業(yè)控制。 2.3 工業(yè)機器人的示教器 示教器是人機交互的一個接口，也稱示教盒或示教編程器，主要由液晶屏和可供觸摸的操作按鍵組成。操作時由控制者手持設備，通過按鍵將需要控制的全部信息通過與控制

28、器連接的電纜送入控制柜中的存儲器中，實現對機器人的控制。示教器是機器人控制系統(tǒng)的重要組成部分，操作者可以通過示教器進行手動示教，控制機器人到達不同位姿，并記錄各個位姿點坐標，也可以利用機器人語言進行在線編程，實現程序回放，讓機器人按編寫好的程序完成軌跡運動。 示教編程器上設有用于對機器人進行示教和編程所需的操作鍵和按鈕，一般情況下不同機器人廠商示教編程器外觀各不相同，但一般包含中央的液晶顯示區(qū)、功能按鍵區(qū)、急停按鈕和出入線口。圖2-4為工業(yè)機器人的示教器外觀。 圖 2-4 工業(yè)機器人示教器 在盤右上角，如右圖所示紅色鍵不管示教操作盤有效開關的狀態(tài)如何，都會使執(zhí)行中的程序停止，機器

29、人伺服電源被切斷，使得機器人進入急停狀態(tài)。 2.4 工業(yè)機器人的技術參數 雖然的種類、用途不盡相同，但任一工業(yè)機器人都有其使用的工作范圍和要求。目前，工業(yè)機器人的主要技術參數有以下幾種：自由度、分辨率、精度和重復定位精度、工作范圍、最大工作速度和承載能力。 2.4.1自由度 自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數目，不包括末端執(zhí)行器的開合自由度。一般情況下機器人的一個自由度對應一個關節(jié)，所以自由度與關節(jié)的概念是相等的。自由度是表示機器人動作靈活程度的參數，自由度越多就越靈活，但結構也越復雜，控制難度越大，所以機器人的自由度要根據其用途設計，一般在3~6個之間。 具有6個自由度

30、，可以進行復雜空間曲面的弧焊作業(yè)。從運動學的觀點看，在完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人，叫做冗余自由度機器人，又叫冗余度機器人。例如，PUMA562機器人去執(zhí)行印制電路板上接插元器件的作業(yè)時就是一個冗余度自由機器人。利用冗余的自由度可以增加機器人的靈活性，躲避障礙物和改善動力性能。 2.4.2分辨率 分辨率是指機器人每個關節(jié)所能實現的最小移動距離或最小轉動角度。工業(yè)機器人的分辨率分編程分辨率和控制分辨率兩種。編程分辨率是指控制程序中可以設定的最小距離，又稱基準分辨率。當機器人某關節(jié)電機轉動0.1，機器人關節(jié)端點移動直線距離為0.01mm，其基準分辨率即為0.01mm?？刂品直媛?/p>

31、是系統(tǒng)位置反饋回路所能檢測到的最小位移，即與機器人關節(jié)電機同軸安裝的編碼盤發(fā)出單個脈沖電機轉過的角度。 2.4.3分辨率 工業(yè)機器人精度是指定位精度和重復定位精度。定位精度是指機器人手部實際到達位置與目標位置之間的差異，用反復多次測試的定位結果的代表點與指定位置之間的距離來表示。重復定位精度是指機器人重復定位手部于同一目標位置的能力，以實際位置值的分散程度來表示。實際應用中常以重復測試結果的標準偏差值的3倍來表示，它是衡量一列誤差值的密集度。 2.4.4作業(yè)范圍 工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫做工作區(qū)域。因為末端操作器的形狀和尺寸是多種多樣的，為了真實

32、地反映機器人的特征參數，一般工作范圍是指不安裝末端操作器的工作區(qū)域。工作范圍的形狀和大小是十分重要的，機器人在執(zhí)行某作業(yè)時可能會因為存在手部不能到達的作業(yè)死區(qū)而不能完成任務。 2.4.5運動速度 運動速度影響機器人的工作效率和運動周期，它與機器人所提取的重力和位置精度均有密切的關系。運動速度高，機器人所承受的動載荷增大，必將承受著加減速時較大的慣性力，影響機器人的工作平穩(wěn)性和位置精度。就目前的技術水平而言，通用機器人的最大直線運動速度大多在1000 mm/s以下，最大回轉速度一般不超過120/s。 最大工作速度，有的廠家指工業(yè)機器人自由度上最大的穩(wěn)定速度，有的廠家指手臂大合成速度，通常歐

33、洲技術參數中就有說明。工作速度越高，工作效率就越高。但是，工作速度越高就要花費更多的時間去升速或降速。 2.4.6承載能力 承載能力是指機器人在作業(yè)范圍內的任何位姿上所能承受的最大質量。承載能力不僅取決于負載的質量，而且與機器人運行的速度和加速度的大小和方向有關。為了安全起見，承載能力這一技術指標是指高速運行時的承載能力。承載能力不僅指負載，而且包括了機器人末端操作器的質量根據承載能力不同工業(yè)機器人大致分為： 1.微型機器人—承載能力為1N以下； 2.小型機器人—承載能力不超過105N； 3.中型機器人—承載能力為105—106N； 4.大型機器人承載能力為106—107N； 5

34、.重型機器人—承載能力為107N以上。 2.5 工業(yè)機器人的類型 機器人的結構形式多種多樣，典型機器人的運動特征是用其坐標特性來描述。按結構特征來分，工業(yè)機器人通常可以分為直角坐標機器人、柱面坐標機器人、極坐標機器人、多關節(jié)型機器人、并連關節(jié)型等機器人。 圖 2-5 工業(yè)機器人結構形式類型 2.5.1直角坐標機器人 直角坐標機器人是指在工業(yè)應用中，能夠實現自動控制的、可重復編程的、在空間上具有相互垂直關系的三個獨立自由度的多用途機器人，結構見圖2-6。 圖2-6 直角坐標機器人 從圖中可以看出，機器人在空間坐標系中有三個相互垂直的移動關節(jié)X/Y/Z，每個關節(jié)都可以在獨立

35、的方向移動。直角坐標機器人的特點是直線運動、其控制簡單。缺點是靈活性較差，自身占據空間較大。目前，直角坐標機器人可以非常方便的用于各種自動化生產線中，可以完成諸如焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、噴涂、目標跟隨、排爆等一系列工作。 直角坐標機器人是以XYZ統(tǒng)為基本數學模型，以、為驅動的單軸為基本工作單元，以滾珠絲桿、同步皮帶、齒輪為常用的傳動方式所架構起來的機器人系統(tǒng)，可以完成在XYZ中任意一點的到達和遵循可控的運動軌跡。 直角坐標機器人采用運動控制系統(tǒng)實現對其的驅動及編程控制，直線、曲線等運動軌跡的生成為多點方式，操作及編程方式為引導示教編程方式或

36、坐標定位方式。 特點： 1、運動，每個運動自由度之間的空間夾角為直角； 2、自動控制的，可重復編程，所有的運動均按程序運行； 3、一般由、、、操作工具等組成。 4、靈活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 5、高可靠性、高速度、高精度。 6、可用于惡劣的環(huán)境，可長期工作，便于操作維修。 2.5.2柱面坐標機器人 柱面坐標機器人是指軸能夠形成圓柱坐標系的機器人，如圖2-7所示。其結構主要由一個旋轉機座形成的轉動關節(jié)和垂直、水平移動的兩個移動關節(jié)構成。柱面坐標機器人末端執(zhí)行器的姿態(tài)由（z、r、θ）決定。柱面坐標機器人具有空間結構小，工作范圍大，末端執(zhí)行器速度高、控制簡單、運

37、動靈活等優(yōu)點。缺點在于工作時，必須有沿r軸線前后方向的移動空間，空間利用率低。 圓柱坐標手臂看起來有點像一個機器人升降機。它的工作行程類似一個后壁圓筒，這也是它名稱的由來。像旋轉坐標和極坐標手臂一樣，它的肩關節(jié)的轉動也是通過一個旋轉底盤來實現的。 前臂安裝在一個類似升降機的裝置上面，前臂沿著圓柱提升和下降，捉取不同高度的物體。為了讓手臂可以捉取三維空間里面的物體，前臂上面配備了一個和極坐標手臂相似的伸展關節(jié)。 圖2-7 柱面坐標機器人 2.5.3極坐標機器人 極坐標型機器人結構如圖2-8所示，一般由兩個回轉關節(jié)和一個移動關節(jié)構成，其軸線按極坐標配置，R為移動坐標，β是手臂在鉛

38、垂面內的擺動角，θ是繞手臂支撐底座垂直的轉動角。這種機器人運動所形成的軌跡表面是半球面，所以又稱為球坐標型機器人。 圖2-8 極坐標機器人 極坐標機器人同樣占用空間小，操作靈活且范圍大，但運動學模型較復雜，難以控制。 極坐標手臂的工作行程是一個半球的形狀。和旋轉坐標手臂差不多，極坐標手臂同樣也可以非常靈活地捉取散落在機器人身邊的各種物體。 像旋轉坐標手臂一樣，轉盤帶動著整個手臂的旋轉。這個功能有點類似肩關節(jié)的轉動。極坐標手臂的肩關節(jié)無法伸展和彎曲，第二個自由度的肘關節(jié)可以控制前臂的上下運動。第三個自由度實現的是前臂的各種伸展運動。前臂“內部”關節(jié)的伸縮帶動著夾持器在機器人上收放。如

39、果沒有前臂內部的關節(jié)，手臂只能捉取放在前面的一個有限的二維圓周里面的物體。 極坐標手臂通常用于工業(yè)機器人，這種類型的手臂非常適合作為一個固定設備使用。為了增加靈活性也可以把它們安裝在移動式機器人上面。 2.5.4多關節(jié)型機器人 關節(jié)機器人，也稱關節(jié)手臂機器人或關節(jié)，是當今工業(yè)領域中應用最為廣泛的一種機器人。多關節(jié)型機器人按照關節(jié)的構型又可分為垂直多關節(jié)型和水平多關節(jié)型機器人。垂直多關節(jié)機器人主要由機座和多關節(jié)臂組成，目前常見的關節(jié)臂是3-6個， 6關節(jié)臂機器人其結構如圖2-9所示。 圖2-9 垂直多關節(jié)機器人 由上圖可知，這類機器人由多個旋轉和擺動關節(jié)組成，其結構緊湊、工作

40、空間大、動作接近人類，工作時能繞過機座周圍的一些障礙物，對裝配、噴涂、焊接等多種作業(yè)都有良好的適應性，且適合電機驅動，關節(jié)密封、防塵比較容易。水平多關節(jié)機器人，也稱SCARA（Selective Copmliance Assembly Robot Arm）。 SCARA是一種水平多關節(jié)機器人，結構如圖2-10。這類機器人一般具有四個軸和四個運動自由度，它的第一，二，四軸具有轉動特性，第三軸具有線性移動特性，并且第三軸和第四軸可以根據工作需要的不同，制造成相應多種不同形態(tài)。 圖2-10 水平多關節(jié)機器人 SCARA機器人特點在于作業(yè)空間與占地面積比很大，使用起來方便；在垂直升降方向剛性好

41、，尤其適合平面裝配作業(yè)。目前，SCARA機器人廣泛應用于電子產品工業(yè)、汽車工業(yè)、塑料工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領域，用以完成搬取、裝配、噴涂和焊接等操作。 優(yōu)點： 有很高的自由度，5~6軸，適合于幾乎任何軌跡或角度的工作 可以自由編程，完成全自動化的工作 提高生產效率，可控制的錯誤率 代替很多不適合人力完成、有害身體健康的復雜工作，比如，汽車外殼點焊 缺點： 價格高，導致初期投資的成本高 生產前的大量準備工作，比如，編程和計算機模擬過程的時間耗費長 2.6 工業(yè)機器人的控制方式 工業(yè)機器人根據控制方式的不同可以分為伺服控制機器人和非伺服控制機器人兩種。機器人運動控制

42、系統(tǒng)最常見的方式就是伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是指精確地跟隨或復現某個過程的反饋控制系統(tǒng)，在很多情況下，機器人伺服系統(tǒng)的作用是驅動機器人機械手準確地跟隨系統(tǒng)輸出位移指令，達到位置的精確控制和軌跡的準確跟蹤。 伺服控制機器人又可細分為連續(xù)軌跡控制類和點位控制機器人。點位方式控制機器人其運動為空間點到點之間的直線運動。連續(xù)軌跡控制機器人其運動軌跡可以使空間的任意連續(xù)曲線。 2.7 工業(yè)機器人的驅動方式 根據能量轉換方式的不同，工業(yè)機器人驅動類型可以劃分為液壓驅動、氣壓驅動、電力驅動和新型驅動四種類型。 1.氣壓驅動 具有速度快、系統(tǒng)結構簡單，維修方便、價格低等特點。適于在中、小負荷的機器人中采用

43、。但因難于實現，多用于程序控制的機械人中，如在上、下料和沖壓機器人中應用較多。 2.液壓驅動 由于是一種比較成熟的技術。它具有動力大、力(或力矩)與慣量比大、快速響應高、易于實現直接驅動等特點。適于在大，慣量大以及在防焊環(huán)境中工作的這些機器人中應用。但液壓系統(tǒng)需進行能量轉換(電能轉 換成液壓能)，速度控制多數情況下采用節(jié)流調速，效率比電動驅動系統(tǒng)低。液壓系統(tǒng)的液體泄泥會對環(huán)境產生污染，工作噪聲也較高。因這些弱點，近年來，在負荷為100kz以下的機器人中往往被電動系統(tǒng)所取代。 3.電力驅動 由于低慣量，大轉矩交、及其配套的伺服驅動器(交流變頻器、直流調制器)的廣泛采用，這類驅動系統(tǒng)在機器

44、人中被大量選用。這類系統(tǒng)不需能量轉換，使用方便，控制靈活。大多數電機后面需安裝精密的傳動機構。直流不能直接用于要求防爆的環(huán)境中，成本也較上兩種驅動系統(tǒng)的高。但因這類驅動系統(tǒng)優(yōu)點比較突出，因此在機器人中被廣泛的選用。 4.新型驅動 伴隨著機器人技術的發(fā)展，出現了利用新的工作原理制造的新型驅動器，如靜電驅動器、壓電驅動器、形狀記憶合金驅動器、人工肌肉及光驅動器等。 第三章 工業(yè)機器人工作站集成方案設計 3.1 工業(yè)機器人工作站總體方案 3.1.1 工業(yè)機器人工作站 本設計的工作站綜合了自動控制、位置控制、電機控制、氣動控制、可編程控制器、傳感器等技術，該裝置由ABB工業(yè)機器人、控制

45、器及機器人示教盒、工業(yè)機器人搬運單元、工業(yè)機器人軌跡繪制單元、工業(yè)機器人碼垛單元、工業(yè)機器人打磨拋光單元、工業(yè)機器人手爪、安全單元、電器控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、機器人工作臺等組成。通過更換抓取工裝可以實現機器人的搬運、碼垛、軌跡模擬畫圖、打磨拋光等功能。 圖3-1 工業(yè)機器人工作站集成原理圖 3.1.2 工業(yè)機器人工作站的技術參數 1.輸入電源:AC220V10%(單相三線)； 2.整體功率：<1kVA； 3.外形尺寸：160014001500mm； 4.氣源壓力：0.4～0.6MPa。 5.工作環(huán)境：溫度-5C～+40C；濕度85%（25C）；海拔＜4000m； 6.安全

46、保護：具有漏電保護，安全符合國家標準 7.重量：150Kg 3.1.3 工業(yè)機器人工作站集成材料 圖3.1 工業(yè)機器人工作站集成材料清單 序號 名稱 規(guī)格 數量 單位 品牌 1 工業(yè)機器人 含IRB120-3/0.6六自由度3Kg工業(yè)機器人本體、IRC5控制器、示教器 5 套 ABB 2 機器人搬運單元 包括網格坐標機構、搬運工件、搬運手爪工裝 5 套 康尼 2.1 網格坐標機構 由鋁型材搭建 5 套 康尼 2.2 搬運工件 尺寸φ2420mm 鋁制工件 45 個 康尼 3 機器人軌跡繪制單元 包括軌跡畫圖機構、畫筆

47、工裝 5 套 康尼 3.1 軌跡畫圖機構 畫圖板尺寸：21630115mm(配1個擦板) 5 套 康尼 4 機器人碼垛單元 包括44倉儲庫、皮帶傳送機構、工件（φ6060mm）和母體工裝等 5 套 康尼 4.1 44倉儲庫 主體由鋁型材搭建，庫位容量16個 5 套 康尼 4.2 皮帶傳送機構 直流電機驅動，電壓DC24V。皮帶傳動，傳動速度20米/min 5 套 康尼 4.3 工件 外形φ6060mm ，材質：尼龍 80 個 康尼 5 機器人打磨拋光單元 包括拋光機構、打磨拋光工裝等 5 套 康尼 5.1 拋

48、光機構 被拋光工件材料：不銹鋼。固定臺主體采用鋁型材制作。 5 套 康尼 6 機器人手爪 5 套 康尼 6.1 母體工裝 主要由氣爪、手指、光線放大器感應頭、導電電極、真空氣路等組成。 5 套 康尼 6.2 搬運手爪工裝 氣路自動對接，無需人工輔助 5 套 康尼 6.3 畫筆工裝 畫筆采用軟筆 5 套 康尼 6.4 打磨拋光工裝 直流電機驅動，毛氈拋光輪 5 套 康尼 7 安全單元 由型材、茶色有機玻璃、光幕組成。 5 套 康尼 8 電控系統(tǒng) 5 套 康尼 8.1 PLC FX2N-64MR-

49、D 5 個 三菱 8.2 光電開關 E3Z-LS61 5 個 歐姆龍 8.3 光纖傳感器 BF3RX+FT-320-05（反射型） 5 個 AUTONICS 8.4 直流電機 Z2D10-24GN 2GN18K 功率：10W 減速比18：1 5 個 中大 8.5 直流電機 ZYTD-38SRZ-R 空轉轉速：4000RPM 功率：7W 電源：24V額定轉數：1700額定轉矩750 5 個 正科 8.6 開關電源 DR-120-24 DC24V,5A 5 個 明緯 8.7 光幕 DQA30/10-290 檢測距離0

50、.3-3米光幕高度290mm,光束30個 5 套 戴迪斯科光電 8.8 接觸器 LC1-D18M7C 5 個 施耐德 8.9 漏電保護器 DZ47-60 3P C32 5 個 正泰 8.10 電源開關、急停按鈕、開關等 LA42HD-11/24V RG 5 套 天逸 9 氣動系統(tǒng) 5 套 康尼 9.1 單電控兩位五通電磁閥 4V210-06-B DC24V 10 個 亞德客 9.2 真空吸盤 ZPR20BN-40-B6 5 個 SMC 9.3 真空發(fā)生器 VN-05-H-T2-PQ1-VQ1-R01 5

51、 個 FESTO 9.4 數字式壓力開關 ZSE30A-01-P-LA1 5 個 SMC 9.5 空氣過濾減壓閥 AC2000-A 5 個 亞德客 9.6 底座 200M-2F 可以安裝6個電磁閥 5 個 亞德客 9.7 靜音空氣壓縮機 FB-95/7型（5臺共用1個氣泵） 1 個 風暴 10 工作臺 鋁型材和鈑金焊接構成 5 套 康尼 11 附件 5 套 康尼 12 安裝調試 13 運輸 3.2 工業(yè)機器人的本體 工業(yè)機器人的本體由IRB120機器人、機器人控制器、示教盒

52、組成。機器人本體通過配備氣爪及手指、吸盤、畫筆、拋光輪等執(zhí)行件相應地完成物件的抓取、放置、軌跡模擬畫圖、打磨拋光等操作。機器人本體由六自由度關節(jié)組成，抓取物體重量≤3kg。固定在型材實訓桌上，活動范圍半徑大于580mm，角度不小于330，機器人本體具體參數如下表3.2所示。 圖3.2 工業(yè)機器人本體性能參數 形式 單位 規(guī)格值 機種 6軸標準規(guī)格 動作自由度 6 安裝姿勢 地板、垂吊 活動范圍半徑 mm 580 周圍溫度 ℃ 0～40 本體重量 kg 25 位置往返精度 mm 0.01 可搬重量 kg 3（額定） 集成信號源

53、 手腕設10路信號 集成氣源 bar 5 防護等級 P30 動作范圍 軸1旋轉 度 330（-165～+165） 軸2手臂 220（-110～+110） 軸3手臂 160（-90～+70） 軸4手腕 320（-160～+160） 軸5彎曲 240（-120～+120） 軸6翻轉 800（-400～+400） 最大速度 軸1旋轉 度/秒 250 軸2手臂 250 軸3手臂 250 軸4手腕 320 軸5彎曲 320 軸6翻轉 420 3.3 工業(yè)機器人的控制柜 ABB工業(yè)機器人控制器包含兩個模塊，控制模塊和驅動模塊，兩個模

54、塊通常合并在一個控制器機柜中，控制模塊包含主機、I/O 電路板和閃存等所有的電子控制裝置，運行操作機器人（即RobotWare系統(tǒng)）所需的所有軟件。驅動模塊包含為機器人電機供電的所有電源電子設備。IRC5驅動模塊最多可包含9個驅動單元，它能處理6根內軸以及2根普通軸或附加軸。使用一個控制器運行多個機器人時，必須為每個附加的機器人添加額外的驅動模塊，但只需使用一個控制模塊。 圖3-2 ABB工業(yè)機器人控制柜 3.4 工業(yè)機器人的示教器 ABB工業(yè)機器人示教器是進行機器人的手動操縱、程序編寫、參數配置以及監(jiān)控用的手持裝置，示教器用于執(zhí)行與操作機器人系統(tǒng)有關的許多任務，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下

55、持續(xù)運作，是我們最常打交道的控制裝置，其觸摸屏易于清潔，且防水、防油、防濺錫。ABB工業(yè)機器人示教器由硬件和軟件組成，其本身就是一臺完整的計算機，通過集成線纜和接頭連接到控制器。但操作示教器時，通常會手持該設備。慣用右手者用左手持設備，右手在觸摸屏上執(zhí)行操作。而慣用左手者可以輕松通過將顯示器旋轉180 度，使用右手持設備。 圖3-3 ABB工業(yè)機器人示教器 3.5 工業(yè)機器人的手爪 1.母體工裝 母體工裝直接安裝在機器人上，可以直接抓取其他3種工裝進行作業(yè)，也可以直接抓取方形工件進行搬運入庫工作。母體工裝主要由氣爪、手指、光線放大器感應頭、導電電極、真空氣路等組成。母體工

56、裝在抓取打磨拋光工裝和真空吸盤工裝時，電路和氣路能夠自動對接，無需人工輔助。 圖3-4 ABB工業(yè)機器人母體工裝 2.搬運手爪工裝 由母體工裝和真空吸盤工裝組成，氣路自動對接，無需人工輔助。通過真空吸盤吸附來搬運工件。 圖3-5 ABB工業(yè)機器人搬運工裝 3.畫筆工裝 由母體工裝和畫筆工裝組成。畫筆采用軟筆。通過機器人驅動，在畫圖板上畫各樣的形狀，模擬軌跡焊接。 畫筆 畫筆工裝 母體工裝 圖3-6 ABB工業(yè)機器人畫筆工裝 4.打磨拋光工裝 由母體工裝和打磨拋光工裝組成。通過直流電機驅動毛氈拋光輪對工件面面進行模擬拋光。 毛氈拋光輪 直流電機

57、 打磨拋光工裝 母體工裝 圖3-7 ABB工業(yè)機器人打磨拋光工裝 3.6 工業(yè)機器人的作業(yè)機構 1.工業(yè)機器人搬運單元 該單元由網格坐標機構、搬運工件、搬運手爪工裝等組成。實現機器人通過與之配套的手爪實現在該單元的物料搬運。網格坐標機構如圖3-8所示，通過絲網印刷將網格印制在鋁板上，網格間距3030mm。工件標配9個圓形工件，尺寸φ2420mm。工件上印1～9數字號碼。 圖3-8 ABB工業(yè)機器人搬運單元 2.工業(yè)機器人軌跡繪制單元 該單元由軌跡畫圖機構、畫筆工裝等組成。實現機器人通過與之配套的手爪實現在該單元的模擬軌跡繪圖。畫圖板通過快速鎖緊螺釘壓緊，有利于

58、畫圖板損壞時快速更換。 標準畫圖板 快速壓緊螺釘 圖3-9 ABB工業(yè)機器人軌跡繪制單元 3.工業(yè)機器人碼垛單元 該單元主要由44庫位、皮帶傳送機構、工件（φ6060mm）和母體工裝等組成。人工將工件機器人通過與之配套的手爪實現將皮帶輸送機構傳動過來的物料送到4x4倉儲庫中碼垛，該倉儲庫主體由鋁型材搭建，庫位容量16個，庫位尺寸70120mm, 倉儲庫總體尺寸534520120mm。 圖3-10 ABB工業(yè)機器人碼垛單元 4.皮帶傳送機構 該送料機構人工放料，放料處的光電傳感器感應到物體時，電機開始轉動，驅動皮帶轉動，進而使工件向前運動。當工件運動到待抓取位

59、時，待抓取位的光電傳感器感應到物體，通知機器人來抓取工件。 圖3-11 ABB工業(yè)機器人皮帶機構 5.工業(yè)機器人打磨拋光單元 該單元由拋光機構、打磨拋光工裝等組成。實現機器人通過與之配套的手爪實現在該單元的模擬打磨拋光。被拋光工件采用不銹鋼。固定臺主體采用鋁型材制作。 圖3-12 ABB工業(yè)機器人打磨機構 3.7 工業(yè)機器人的安全單元 安全單元主要包括了安全器件安裝支架，安全光幕傳感器，安裝在設備前后側方便設備調試和學員學習，工作臺的兩邊側面采用安全玻璃對設備進行防護。 圖3-13 ABB工業(yè)機器人安全單元 3.8 工業(yè)機器人的電氣系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)主要由

60、可編程控制器、線槽、電線、接線端子、主令電氣、檢測傳感器等組成。具有接地保護、斷電保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國標標準。安裝電器的網孔板可以抽出，方便接線。 3.9 工業(yè)機器人的氣動系統(tǒng) 主要由氣泵、電磁閥、電磁閥底座、氣爪、真空發(fā)生器、真空吸盤、油水分離器、氣管、接頭、節(jié)流閥等組成，負責設備的供氣。 3.10 工業(yè)機器人的工作臺 工作臺下部采用鋼焊接而成，帶有腳輪和腳杯，涂白漆；單個工作臺外形大體尺寸為：長1600*寬1400*高800mm；機器人安裝底板采用鋼板固定；工作臺分上下兩層，上層用于安放機器人和操作對象，下層通過隔板分為前后兩個區(qū)域，下層一側帶有網孔板抽屜，用于安

61、裝電氣系統(tǒng)，具有收拉功能。 工作臺前后都雙開門和配備散熱風機，方便機器人等控制柜的安裝和散熱。 工作臺四各角落裝有立柱，方便安裝安裝安全光幕和防護玻璃。 第四章 工業(yè)機器人工作站集成安裝與維護 4.1工業(yè)機器人的搬運 ABB工業(yè)機器人的運輸一般是木箱包裝，包括底板和外殼。底板是包裝箱承重部分，與內包裝物之間有固定，內包裝物不會在底板上竄動，是起重機或叉車搬運的受力部分。箱體外殼及上蓋只起防護作用，承重有限，包裝箱上不能放重物，不能傾倒，不能雨淋等。拆包裝前先檢查是否有破損，如有破損聯系運輸單位或供應商。使用電動扳手、撬杠、羊角錘等工具，先拆蓋，再拆殼，注意不要損壞箱內物品。最后拆

62、除機器人與底板間的固定物，可能是鋼絲纏繞、長自攻釘、鋼釘等。核查零部件，根據裝箱清單核查機器人系統(tǒng)零部件，一般包括機器人本體、控制柜、示教器、連接線纜、電源等。注意檢查外觀是否有損壞。機器人出廠時已調整到易于搬運的姿態(tài)，可以用叉車或起重機搬運，首先根據機器人重量選擇適當承重的叉車或起重機，注意研究叉車或起吊繩位置，確保平衡穩(wěn)定。 圖4-1 IRB120工業(yè)機器人的裝運姿態(tài) 如果機器人未固定在基座上并保持靜止，則機器人在整個工作區(qū)域中不穩(wěn)定。移動手臂會使重心偏移，這可能會造成機器人翻倒。然后裝運姿態(tài)是最穩(wěn)定的位置，因此將機器人固定到其基座之前，切勿改變其姿態(tài)。 利用起重機用圓形吊帶吊

63、升機器人，在手臂上安裝一個吊環(huán)，并在其上掛住吊繩提升起來，將機器人移到其最穩(wěn)定的位置。有架臺時也用同樣方法。不同型號機器人，其提升姿態(tài)不同，如圖4-1所示。在機器人表面與圓形吊帶直接接觸的地方墊放厚布，搬運過程人員均不得出現在懸掛載荷的下方，關閉機器人的所有電力、液壓和氣壓供給，用連接螺釘和墊圈安裝支架，以將上臂固定到底座上，如圖4-2所示。 圖4-2 IRB120工業(yè)機器人的吊升 4.2工業(yè)機器人的安裝 ABB工業(yè)機器人系統(tǒng)默認配置為安裝到地面上，不考慮傾斜。在懸掛位置安裝機器人的方法與地面安裝基本相同，懸掛安裝可確保龍門吊或相應結構足夠堅固，避免過度的振動和偏斜，以達到最佳性

64、能。如果機器人采用墻面安裝方式或者安裝在傾斜位置，則基坐標系的X 方向應指向下方，如圖4-13所示。 圖4-3 IRB120工業(yè)機器人基坐標系的X 方向向下 如果以其他任何角度安裝機器人，則必須更新參數“Gravity Beta”。Gravity Beta 指定機器人的安裝角度，以弧度表示。正確配置Gravity Beta，以便機器人系統(tǒng)可以采用最佳的可行方法控制移動，錯誤定義安裝角度(Gravity Beta) 會導致機械結構過載、路徑性能和路徑精確度較低等。參數 Gravity Beta 指定機器人的安裝角度，以弧度表示。按照以下方式進行計算，Gravity Beta = Ax 3

65、./180 = B 弧度，其中A為以度為單位的安裝角度，B為以弧度為單位的安裝角度。 4.3工業(yè)機器人工作站電氣系統(tǒng)安裝 ABB工業(yè)機器人控制器主要由主計算機、軸計算機、伺服驅動板等構成，各電控元件邏輯結構關系如圖4-4所示。 圖4-4 客戶連接電纜在上臂殼的位置 1.主計算機，相當于電腦的主機，用于存放系統(tǒng)和數據 串口測量板。 圖4-5 ABB工業(yè)機器人主計算機 2.I/O 板，控制單元主板與 I/O LINK 設備、串行主軸、伺服軸、控制單元I/O板與顯示單元的連接。 圖4-6 ABB工業(yè)機器人I/O板 3.I/O 電源板，給I/O輸入輸出板提供電源。

66、 圖4-7 ABB工業(yè)機器人I/O電源板 4.電源分配板，給機器人各軸運動提供電源。 圖4-8 ABB工業(yè)機器人電源分配板 5.軸計算機，每個機器人軸的轉數計算。 圖4-9 ABB工業(yè)機器人軸計算機 6.安全面板，控制柜正常工作時，安全面板上所有指示燈點亮，急停按鈕從它這里接入。 圖4-10 ABB工業(yè)機器人安全面板 7.電容，充電和放電是電容器的基本功能。此電容用于機器人關閉電源后，保存數據后再斷電，相當于延時斷電功能。 圖4-11 ABB工業(yè)機器人電容 8.機器人六軸的驅動器，驅動器用于驅動機器人各個軸的電機。 圖4-12 ABB工業(yè)機器人六軸的驅動器 9.機器人和控制柜上的動力線 圖4-13 ABB工業(yè)機器人和控制柜上的動力線 10.外部軸上的電池和 TRACK SMB 板，在控制柜斷電的情況下，可以保持相關的數據——具有斷電保持功能。 圖4-14 外部軸上的電池和TRACK SMB 板 4.4工業(yè)機器人的工作站維保