楊明
摘要:隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展,各種先進的工業(yè)制造技術在工業(yè)生產(chǎn)當中的應用不斷增加。為了進一步提升工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量,將員工從高強度的勞動環(huán)境中解放出來,有必要將工業(yè)機器人用于工業(yè)生產(chǎn)當中,建設各種機器人搬運站。為此,我將要在本文中對基于工業(yè)機器人的極板搬運工作站的設計與實現(xiàn)進行介紹,希望對促進我國工業(yè)的發(fā)展,可以起到有利的作用。
關鍵詞:工業(yè)機器人;極板搬運;工作站
一、前言
隨著我國能源危機的不斷加劇,國家在新能源建設上投入了非常大的力量。蓄電池作為一種成熟的新技術,在工業(yè)和生活領域中的應用不斷增加。在電池極板的生產(chǎn)過程中,通常采用的人工搬運的方式,不僅工作效率低下,鉛粉污染還會對人們的生命健康造成非常嚴重的影響。為了有效解決這個問題,企業(yè)決定進行工業(yè)機器人搬運站建設利用機器人對各種極板進行搬運,這對實現(xiàn)蓄電池行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,可以發(fā)揮非常好的作用。
二、機器人搬運站的設計
當前機器人在實際工業(yè)生產(chǎn)的過程中,其經(jīng)常會采用機器人工作站和機器人生產(chǎn)線整合集成應用的方式。通過機器人搬運站的使用,能夠有效代替人力來進行貨物的搬運工作,有效提高對極板的搬運效率和質(zhì)量[1]。
機器人極板搬運站主要是由機器人、電池極板運輸機、極板架和控制系統(tǒng)所組成。機器人在運輸站中發(fā)揮著核心的作用,其負責對極板的搬運工作,輸送機負責對極板的輸送,然后由機器人負責對極板的抓取,將這些極板放置到指定的地點。機器人在實際運行的過程呢過中,會首先采用傳感器來接受各種信號,然后按照規(guī)劃的路徑,將極板輸送到合適的位置,末端執(zhí)行器負責對極板進行夾取,然后按照一定的軌跡,將極板運輸?shù)街付ǖ奈恢谩?/p>
工作站機器人的選型工作。在工作站實際選型的過程中,其應該考慮如下的幾個指標:1.自由度指標。通過該指標,能夠有效反映機器人的靈活程度,自由度越多,機器人的動作執(zhí)行也就更靈活,但機器人的價格也就越貴,需要根據(jù)實際生產(chǎn)需要來進行選擇。2.工作空間指標。其主要指的是機器人的工作范圍,機器人末端執(zhí)行器可以達到的最大范圍,其工作空間越大,機器人的運動范圍也就越大。在對機器人的實際選擇過程中,應該認真考慮機器人運動的極限位置。3.機器人的承載能力。機器人的承載能力指的是其最大可以承受的負荷,這取決于負載的質(zhì)量、速度和加速度等,在實際選擇的過程中,需要根據(jù)機器人抓取物品的指廊進行選擇[2]。4.機器人的定位精度。其主要是指機器人在運動過程中的實際位置和理想位置之前的偏差,重復定位精度時考量一個機器人工作效果的重要方式,機器人重復到相同位置的偏差越小,其重復定位精度也就越高。
末端執(zhí)行器的設計。由于機器人抓取物品的形狀經(jīng)常差異很大,對機器人末端設計經(jīng)常會采用非標設計的形式。末端執(zhí)行器是機器人的關鍵部件,其對提升機器人的工作能力,可以起到非常有利的作用,其可以分為電磁式、氣動式、機械式等,機械式主要分為回轉(zhuǎn)式和平移式。根據(jù)極板形狀和質(zhì)量的特點,我們最終選擇使用氣驅(qū)平移式的二指抓取機構(gòu),其動作響應非常靈活,可以抓取極板進行大范圍橫向運動。
電池極板運輸機。電池極板運輸機主要是由支架、輸送鏈、輸送槽、極板定位板等組成。在其實際工作的過程中,需要由三相異步電機帶動主軸進行運動,然后采用鏈式傳動機構(gòu)對電池極板進行運輸。
三、控制系統(tǒng)
機器人極板搬運熊的電氣控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下的幾個功能;1.對機器人進行試教編程,讓機器人實現(xiàn)自動化運行。2.末端執(zhí)行器通過傳感器信號的反饋,控制系統(tǒng)在對這些反饋信號記性處理之后,就可以驅(qū)動末端執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器件,完成對極板的抓取。3.工業(yè)機器人通過PLC和人機界面,來完成各種參數(shù)的設置。4.對極板的搬運由工作站來完成。
極板搬運工作站的控制系統(tǒng)主要是由以下的部分所組成的:1.機器人的示教器、工作人員在對機器人的工作工藝流程進行詳細的查看之后,就可以對機器人的動作位姿、工作路徑、工作路徑、運動參數(shù)和工藝參數(shù)進行調(diào)試,按照相關任務的要求完成對機器人的編程示教工作。在整個程序的編制過程中,需要工作人員熟練操作機器人示教器,通過示教器的使用,來完成相關的編程工作。2.在機器人的控制系統(tǒng)當中,最為核心的是機器人多軸控制平臺,其可以優(yōu)先實現(xiàn)對多軸機器人關節(jié)的伺服控制,使用專門的運動控制算法,保證機器人能夠按照預定軌跡進行運動,同時還設置了專門的總線控制和以太網(wǎng)控制端口,方便和外界進行有效的通信[3]。3.PLC控制柜是整個控制系統(tǒng)的核心。其負責對各種傳感器信號的接受工作,然后通過PLC核心的微處理器對這些數(shù)據(jù)進行處理,經(jīng)常相關算法的處理,得到運動決策,然后實現(xiàn)對機器人的運動控制。
控制系統(tǒng)的軟件設計。在機器人的軟件控制當中,都是圍繞PLC來開展的。根據(jù)搬運工作站的實際需要,采用示教器對機器人的運動軌跡進行有效的規(guī)劃,然后考慮機器人在搬運極板所需的運動學和動力學性能,以最舒服的姿勢來進行工作。在對機器人軌跡示教完成之后,可以根據(jù)機器人抓取執(zhí)行極板準備、極板到位、進行抓取、機器人搬運極板到指定位置進行放置,然后重復以上過程,不斷完成極板搬運作業(yè)。
在整個系統(tǒng)開機之后,就需要按動初始化按鈕,讓搬運工作站按照先后的順序恢復到初始的位置,讓機器人處于準備工作的狀態(tài)。通過機器人示教功能的應用,對機器人運動軌跡進行優(yōu)化設置,并最終完成運動軌跡的編程。
自動運行。在按照操作界面的自動運行按鈕之后,機器人就可以按照設定的程度,自動循環(huán)完成對極板的搬運作業(yè)。監(jiān)控系統(tǒng)會對整個搬運過程進行監(jiān)視,能夠及時發(fā)現(xiàn)問題,并及時進行處理。
四、結(jié)語
隨著時代的不斷發(fā)展,對工業(yè)發(fā)展提出了更高的要求,應該積極將工業(yè)機器人應用到極板的搬運生產(chǎn)過程中,有效取代工作效率較低的人力操作,還能進一步確保搬運工作質(zhì)量。
參考文獻:
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[3]王田苗,陶永.我國工業(yè)機器人技術現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略[J].機械工程學報,2014(09):55-56.