鐘 健

（廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

基于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用探討

鐘 健

（廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

工業(yè)機(jī)器人是一種集機(jī)械與電子電工技術(shù)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品。本課題的主要內(nèi)容是采用機(jī)械手代替人來進(jìn)行抓取零件即利用工業(yè)機(jī)器人上下料,是為了提高工作效率、降低生產(chǎn)勞動(dòng)成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)度，結(jié)合實(shí)際本技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中學(xué)會(huì)怎樣發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題。

工業(yè)機(jī)器人;上下料;技術(shù)應(yīng)用

1 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用概念

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

2 工業(yè)機(jī)器人上下料設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組成

首先是系統(tǒng)集成從字面意思就是將一個(gè)個(gè)的部件，安裝成一個(gè)系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人集成就是把標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人（本體）變?yōu)閼?yīng)用機(jī)器人。把工業(yè)機(jī)器人本體、機(jī)器人控制軟件、機(jī)器人應(yīng)用軟件、機(jī)器人周邊設(shè)備結(jié)合起來，成為系統(tǒng)，應(yīng)用于上下料、搬運(yùn)、機(jī)加工等工業(yè)自動(dòng)化。在實(shí)際應(yīng)用中針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的集成開發(fā)，包括設(shè)備、工裝夾具、現(xiàn)場(chǎng)使用的抓手、吸盤等，完整的一個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試開發(fā)，就是機(jī)器人的系統(tǒng)集成。

機(jī)床上下料機(jī)械集成通常有：加工機(jī)床（自動(dòng)門）、工裝夾具（自動(dòng)定位加緊）、工業(yè)機(jī)器人、手抓、供料倉（定位）、出料倉、等設(shè)計(jì)內(nèi)容。

3 工業(yè)機(jī)器人上下料設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)工藝分析

首先，是對(duì)工業(yè)機(jī)器人集成知識(shí)準(zhǔn)備：要了解各種類型工業(yè)機(jī)器人性能特點(diǎn)，特別是針對(duì)要選用的具體機(jī)器人產(chǎn)品要有較深了解；要懂機(jī)械結(jié)構(gòu)、工裝夾具設(shè)計(jì)。定位夾緊原理、方法，特別是能夠靈活結(jié)合氣動(dòng)、液壓、電磁方面知識(shí)設(shè)計(jì)工裝夾具和非標(biāo)零部件；學(xué)習(xí)了解各種傳感器、檢測(cè)儀器、視覺、聽覺、觸覺系統(tǒng)等等；學(xué)習(xí)電的常識(shí)；掌握電機(jī)性能特點(diǎn)（機(jī)械特性），信號(hào)采集、控制原理。

其次，是對(duì)機(jī)械加工上下料機(jī)器人系統(tǒng)集成：要懂機(jī)械造工藝。要了解1個(gè)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(xiàn)在的加工方法和將來發(fā)展趨勢(shì)；要懂刀具、切削原理。特別要關(guān)心刀具材料的發(fā)展應(yīng)用；對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)集成要有行業(yè)常識(shí)并向?qū)I(yè)人采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)；同理解決其它如搬運(yùn)、噴涂、裝配、包裝等等。

再次是工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化的關(guān)系：自動(dòng)化就是設(shè)計(jì)出的一種控制設(shè)備，可以取代人力操縱機(jī)械的動(dòng)作，以達(dá)到各種機(jī)械自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行的目的。自動(dòng)化是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程（生產(chǎn)、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(jīng)過自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過程。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。

工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，給現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)線帶來極大方便，簡(jiǎn)直就是如虎添翼，帶來現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人是一種比較標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，相當(dāng)于成套設(shè)備中一個(gè)關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)件。但只是工業(yè)機(jī)器人很難完成客戶生產(chǎn)線上所需的工作，需要和周邊設(shè)備一起做成成套設(shè)備，來完成需要的工作，因而出現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成行業(yè)，解決生產(chǎn)線上自動(dòng)化改造需求，和提供成套自動(dòng)化設(shè)備。

在自動(dòng)生產(chǎn)線上，工件或物料以一定的生產(chǎn)節(jié)拍、按照加工工藝順序逐一地經(jīng)過各個(gè)工位，完成規(guī)定的生產(chǎn)工藝，最后形成符合要求的產(chǎn)品。人工不參與直接的生產(chǎn)工藝操作，只是全面觀察，分析生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，周期性地對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量抽樣檢查，及時(shí)排除設(shè)備故障，調(diào)整維修、更換刀具或易損零件，往料倉加料，使生產(chǎn)線得以繼續(xù)工作。

采用自動(dòng)生產(chǎn)線，可以改進(jìn)企業(yè)組織管理，有利于應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，縮短產(chǎn)品的加工周期，增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低成本，改善勞動(dòng)條件?？梢詫⒆詣?dòng)生產(chǎn)線的組成要素歸納為基本工藝設(shè)備、運(yùn)輸貯存裝置、控制系統(tǒng)三大部分。其中自動(dòng)機(jī)是最基本的工藝設(shè)備，運(yùn)輸貯存裝置是必要的輔助裝置，它們依靠控制系統(tǒng)聯(lián)系起來。

4 工業(yè)機(jī)器人的集成應(yīng)用

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

圖1 流程圖

圖2 機(jī)器人布局圖

5 結(jié)語

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)，首先確定機(jī)器人要完成什么工作，其適應(yīng)環(huán)境參數(shù)有哪些，技術(shù)指標(biāo)如何，可行性評(píng)估怎么樣？有了這些數(shù)據(jù)（下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書），就建立模型分析，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)方案比較，然后確定路徑，開始設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程就要引進(jìn)成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，并開發(fā)更實(shí)用的非標(biāo)產(chǎn)品。機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用會(huì)遇到各種各樣的問題，各種各樣的條件，設(shè)計(jì)出的方案也會(huì)多種多樣。哪種方案好？哪總方案會(huì)更切合實(shí)際會(huì)被用戶認(rèn)可和采納？要看設(shè)計(jì)人的經(jīng)驗(yàn)積累，要有一定工藝基礎(chǔ)和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)采集經(jīng)驗(yàn)，要掌握足夠現(xiàn)代新技術(shù)，懂得多才能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際的好方案！所以，作為一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)人要懂得時(shí)代對(duì)我們的要求很高，不僅僅是要了解1個(gè)零件簡(jiǎn)單的加工方法和工藝過程（過去）；更重要的是要了解現(xiàn)在發(fā)展到了什么程度和將來發(fā)展趨勢(shì)；不僅僅懂刀具切削原理，還要特別要關(guān)心刀具材料的發(fā)展應(yīng)用；機(jī)器人上下料的關(guān)鍵點(diǎn)，怎么有效的找到夾具夾緊零件后的定位點(diǎn)，否則零件在夾具中定位不好造成加工不了，還有就是機(jī)器人在什么時(shí)候該走直線指令，在什么時(shí)候該走點(diǎn)到點(diǎn)指令，這就要求對(duì)具體零件的生產(chǎn)工藝流程非常清楚，又不然就會(huì)出事故。而且要不斷地學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)了解各種傳感器、檢測(cè)儀器、視覺、聽覺、觸覺系統(tǒng)等等方面知識(shí),能夠靈活應(yīng)用這些；不僅僅掌握電機(jī)性能特點(diǎn)（機(jī)械特性），還要深入體會(huì)更多電的知識(shí)。

［1］余達(dá)太，馬香峰.工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用工程［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2001.

鐘?。?964-），男，廣西玉林人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師、高級(jí)數(shù)控技師，主要研究方向：機(jī)械電子工程。