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装配机器人-柔性自动化的要求

装配机器人-柔性自动化的要求
装配机器人-柔性自动化的要求

装配机器人—柔性自动化的要求

第一节 柔性自动化的要求

市场的饱和,特别是消费品市场的饱和,要求企业不断推出新产品,以满足新的消费愿望。产品的类型增加的同时批量减小,产品的寿命也缩短。由于这一发展趋势,就要求产品能够实行柔性自动化装配。为此目的而发展起来的装配机器人有极好的前景而且已经取得了重要的进展。在机器人大国日本,20世纪90年代中期,装配机器人已占到机器人总数的40%以上。装配机器人将成为“未来工厂”的重要组成部分。

在装配机器人问世之前,实现装配自动化的方案很窄。自从出现了装配机器人,装配机械的“武库”得到显著的补充。

与凸轮控制的自动化装配机相比,装配机器人的装配速度要慢些,但装配机器人也带来一些突出的优点:1)可自由编程的运动控制。

2)通过传感器可以适应产品变种的装配。

3)可以与CAD系统和PPS系统联接。

当然还有一些难以解决的任务,必须通过实验研究才能实现自动化的装配。使用装配机器人必须满足以下几个前提条件:1)装配过程必须是完全自动化的。

2)零件必须事先整理好再传送到装配工位或就地自动化地整理。如果装配时间比较长也可以人工整理零件或向料仓加料。

3)夹具必须自动夹紧,零件在夹具中必须能自动定位。

4)加工设备和外围设备必须带有自动检测系统。

5)过程辅助功能或者不需要,或者可以由专用设备自动化地实现。

6)由机器人自动完成的功能代替绝大部分人工工作。

7)机器人向工件施加的压力取决于机械臂的空间位置和作用方向,根据不同的机器人类型,该压力可以达到机器人可靠搬送质量的5~15倍。

当使用机器人柔性装配小零件时,经常由于过长的循环时间而效果不理想。因为机器人运动质量较大而限制了运动速度。对此人们采取了两方面的措施:一方面减轻机器人构件的质量,另一方面使运动的质量分散。例如,让装配工具和基础件都能独立地运动。

在中小批量生产中,装配过程必须具有一定的柔性,如图1所示。这个图包括了可以很快调整的外部支撑条件的问题。人们希望有一种可以快速调整的外部设备。

1 备料

2 送料定位

3 连接(联接路4、系统联接控制

径,扭矩,压力)

图1 装配过程的柔性要求

(● -总是 ○ -根据产品的要求 - -永不)

外围设备为位于机器人工作位置旁边的设备。这些设备为保证机器人完成装配任务是必须的,可以根据具体的装配任务来选择。

外部设备的快速调整可以通过几种途径来实现:

1)构件本身可以按照要求调整。这种调整是事先设定的,可以由程序打开。图2作为一个例子示出了一种带有几个可以选择开和关的整理段的振动供料器。

每一层振动供料器都可以通过预选器选择3种不同零件进行整理。整理设备位于振动供料器之外。

2)外设的构件是为特定的零件设计的,但又是可以自动更换的。这就要求外设的构件具有统一的接口。例如,机器人的抓钳的更换就属于这一类。还有一种模块方案,外设模块有秩序地排列在托盘上供机器人选用。

3)对于小批量产品的装配,地零件托盘上除了零件以外,装配夹具和预装配夹具也可以“搭车”。图3就是一个例子。

图3 小批量产品的零件托盘

a)带有装配夹具的平托盘b) 带有预装配夹具和装配夹具的平托盘

1—装配夹具2—预装配夹具3—平托盘4—配合件

并联机器人的研究现状与展望

并联机器人的研究现状与展望 刘阳,冯宝富,蔡光起 (东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110004) 摘要:本文对并联机器人进行系统地分类,介绍了并联机器人运动学分析、动力学、奇异结构分析的方法及研究现状,最后,提出了为适应机械工业的发展,根据敏捷制造提出的策略,展望了其发展趋势)))模块化设计。 关键词:并联机器人;奇异结构;模块化设计 中图分类号:TP24212文献标识码:A文章编号:1001-3881(2004)3-007-3 State and Future Trend of Parallel Manipulator LI U Yang,FENG Bao-fu,CAI Guang-qi (School of Mechanical Engineering&Automation,Northeastern University,Shenyang110004,China) Abstract:Parallel manipulators were categorized systematically.The analysis method of positi on kinetics,dynamics and singular con-fi guration in parallel manipulators were described.Finally,in order to adap t to machine industry development and agility manufacture,the develop ment trend of parallel manip ulators,modular design,was presented. Keywords:Parallel manipulators;Singular configuration;Modular desi gn 在1965年,由Ste wart提出并联机构,原是作为飞行模拟器用于训练飞行员的[1]。后来由澳大利亚著名机构学教授Hunt在1978年提出,可将Ste wart平台机构应用到并联机器人机构中[2]。从此,并联机器人的研制与开发工作开始了。经过数十年的探索,并联机器人的研究已从基础理论工作逐渐地过渡到实践应用中。并联机器人在机械工业、航空业以及矿山开采的应用十分广泛。 并联机器人凭借其结构刚性好、承载能力强、累积误差小、部件简单等优势,逐渐在国内外机床行业占领市场,并将成为21世纪高速轻型数控加工的主力装备。 1并联机器人分类 自1993年,第一台并联机器人在美国德州自动化与机器人研究所诞生以来,并联机器人无论在结构和外型都得到了充分的发展,但就其类别可分为以下几类: (1)按自由度的数目分类,并联机器人可做F自由度(DOF)操作,则称其为F自由度并联机器人。例如:一并联机器人有6个自由度,称其为6-D OF 并联机器人。冗余并联机器人,即其自由度大于6的并联机构。欠秩并联机器人,即机构的自由度小于其阶的并联机构。 (2)按并联机构的输入形式分类,可将并联机器人分为:线性驱动输入并联机器人和旋转驱动输入并联机器人。研究较多的是线性驱动输入的并联机器人,这种类型的机器人位置逆解非常简单,且具有唯一性。旋转驱动输入型并联机器人与线性驱动输入并联机器人相比,具有结构更紧凑、惯量更小、承载能力相对更强等优点;但它的旋转输入运动形式决定了位置逆解的多解性和复杂性。 (3)按支柱的长度变化分类,可将并联机器人分为:一种为采用可变化的支柱进行支撑上下平台的并联机器人。例如:这种六杆的并联机器人称为Hexa-pod,运动平台和基座由6个长度可变化的支柱连接的,每个支柱的两端分别由铰链连接在运动平台上和基座上,通过调节支柱的长度来改变运动平台的位姿。另一种为采用固定长度的支柱进行支撑上、下平台的并联机器人。例如:这种六杆的并联机器人称为Hexaglide,运动平台和基座是由6个长度固定的支柱连接的,每个支柱一端由铰链连接在运动平台上,另一端通过铰链连接在基座上,该端铰链可沿着基座上固定的滑道上进行移动,由此,来改变运动平台的位姿。 2并联机器人的运动学分析 在并联机器人的运动学分析包括两方面:已知活动平台位姿、速度,求解各驱动副的长度或转角、速度,称为逆解;已知各驱动副的长度或转角、速度,求解各驱动副的长度或转角、速度。最为普遍的研究方法有两种:数值解法、封闭解法。 数值解法是指求解一组非线性方程,非线性方程是矢量环方程经过一些具体结构的代数处理后,直接导出的,从而求得与输入位移对应的动平台的位置和姿态,数值解法的优点是其数学模型比较简单,并且省去了烦琐的数学推导。但这种方法的计算速度比较慢,不能求得机构的所有位置解,并且最终的结果与初值的选取有直接的关系。但这种方法可求解任何并联机构,建立数学模型相对容易,可以立即进行位置 1基金项目:国家863项目资助(863-512-30-07)

柔性生产线方案

柔性生产线方案(总9页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除

柔性生产线建设方案 一、建设背景(意义、背景) 新世纪以来,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。这场变革是信息技术与制造业的深度融合,是以制造业数字化、网络化、智能化为核心,建立在物联网基础上,同时叠加新能源、新材料等方面的突破而引发的新一轮变革,将给世界范围内的制造业带来深刻影响。 为应对这一全球性变革,西方发达国家纷纷提出相应的策略。德国提出了德国工业4.0,美国提出了“再工业化”和“工业互联网”的概念,英国也提出了“第三次工业革命”的概念。 这一变革,恰与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成历史性交汇,这对中国是极大的挑战,同时也是极大的机遇。 到2012年,中国制造业增加值为2.08万亿美元,占全球制造业20%,与美国相当,但却大而不强。主要制约因素是自主创新能力不强,核心技术和关键元器件受制于人;产品质量问题突出;资源利用效率偏低;产业结构不合理,大多数产业尚处于价值链的中低端。 同时,我国工业面企业面临着一些压力。从区域上来看,现在长三角、珠三角的企业面临劳动力成本上涨、市

场萎缩、产业转型的压力,作为我国的老工业基地的东三省,企业也在大规模亏损,中西部地区作为产业转移承接地也面临很多问题。 这些问题是我们发展中一直存在的问题。比如区域产业发展定位不够清晰,区域产业结构趋同,没有形成相互联系的主体功能区,另外各地区在发展中基本处于互相竞争的关系,而不是竞争和合作关系。随着经济增速下行,这方面问题越来越突出。 中国政府经过大量研究,提出了“信息化和工业化深度融合”的产业政策,并持续制定“中国制造2025”行动计划、“互联网与工业融合”行动计划以及“工业云”行动计划等,其目标和德国工业4.0、美国工业互联网、英国第三次工业革命等提法基本趋同。都是希望在新一轮科技革命和产业变革中,研究如何抢占新一轮发展的制高点。其本质就是互联网和传统工业行业的融合,主攻的方向就是抓智能制造,这是解决我国制造业由大变强的根本路径。 过去五年,我国工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%,近五年年均增长4个百分点。现在很多工业企业甩开图版,搞无纸化设计、数字化模型,这些方面的大量应用,减少了研发的周期,提高了设计的效率,也降低了研发成本。另外在规模以上的工业企业

MPS-2模块式柔性自动化生产线实训系统

HKB-MPS-2模块式柔性自动化生产线实训系统 一、模块化生产控制系统简介: 模块化生产控制系统可以提高学生动手能力和实践技能。该装置由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。六站分别为:上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。 该实训装置的显著特点:具有较好的柔性,即每站各有一套PLC控制系统独立控制。将六个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。在基本单元模块培训完成以后,又可以将相邻的两站、三站…直至六站连在一起,学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。 该系统要囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC(可编程控制器)、传感器等多种技术,能给学生提供一个典型的综合科技环境,使学生将从学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。因此该套装置要适合对在校本科、大专、中专学生和初上岗位的工程技术人员进行培训。 二、主要特点 主机型号为MPS-A,该系统应该由六个分别不同的控制站组成一个物流自动化的生产控制系统。这六站分别为上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。主站采用三菱FX2N-48MR 页脚内容1

系列PLC,从站采用三菱FX2N-48MR系列PLC控制,其中分类站采用三菱FX2N-48MT系列PLC控制,采用I/O通讯方式,其中分类单元具有采用废品识别处理功能。触摸屏为5.7英寸,256色工业彩色触摸屏。 气动系统(包括电磁阀、气缸、气爪、吸盘、单耳环、电磁阀集装板、真空发生器、真空吸盘)等气动元件全部采用日本SMC公司原装进口元件,电机采用美国HYTON公司原装进口直线式步进电机,精度<0.01mm,步距角为1.8度,步速>21mm/s,推力>100KG。空气压缩机排气量为0.039m3/min以上,额定压力1.0Mpa,储气容量10L以上,噪音<40DB。安装常用的软件,分别为三菱PLC编程软件,触摸屏数控编程软件。配备三菱SC-09编程电缆、触摸屏编程/下载电缆、I/O通讯电缆等。 三、培训内容 该套设备提供的是一个综合的科技环境, 因此在本设备上应能进行传感器技术、气动技术、步进电机及驱动和PLC技术等多方面的培训。该设备具体可培训的内容如下: (1) 传感器培训 系统所使用的传感器数量达到四十个以上,有电容式的、电感式的、光电式的以及电磁式的。学生可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识,再结合老师对传感器的工作原理分析和特性演示,可使学生快速掌握所学知识。 (2) 气动技术培训 该装置上要有大量的气动元件,包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。在学习这些气动元件时,不但可以单独学习每一种分离元件,而且还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。 (3) PLC 技术培训 页脚内容2

(完整版)并联机器人发展现状与展望

并联机器人发展现状与展望 引言 并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,在21世纪将有广阔的发展前景。本文根据掌握的大量并联机器人文献,对其分类和应用做了简要分析和概括,并对其在运动学、动力学、机构性能分析等方面的主要研究成果、进展以及尚未解决的问题进行了阐述。 1并联机构的发展概况 (一)并联机构的特点 并联机构是一种闭环机构,其动平台或称末端执行器通过至少2个独立的运动链与机架相联接,必备的要素如下:①末端执行器必须具有运动自由度;②这种末端执行器通过几个相互关联的运动链或分支与机架相联接;③每个分支或运动链由惟一的移动副或转动副驱动。 与传统的串联机构相比,并联机构的零部件数目较串联构造平台大幅减少,主要由滚珠丝杠、伸缩杆件、滑块构件、虎克铰、球铰、伺服电机等通用组件组成。这些通用组件可由专门厂家生产,因而其制造和库存备件成本比相同功能的传统机构低得多,容易组装和模块化。 除了在结构上的优点,并联机构在实际应用中更是有串联机构不可比拟的优势。其主要优点如下: (1)刚度质量比大。因采用并联闭环杆系,杆系理论上只承受拉、压载荷,是典型的二力杆,并且多杆受力,使得传动机构具有很高的承载强度。 (2)动态性能优越。运动部件质量轻,惯性低,可有效改善伺服控制器的动态性能,使动平台获得很高的进给速度与加速度,适于高速数控作业。 (3)运动精度高。这是与传统串联机构相比而言的,传统串联机构的加工误差是各个关节的误差积累,而并联机构各个关节的误差可以相互抵消、相互弥补,因此,并联机构是未来机床的发展方向。 (4)多功能灵活性强。可构成形式多样的布局和自由度组合,在动平台上安装刀具进行多坐标铣、磨、钻、特种曲面加工等,也可安装夹具进行复杂的空间装配,适应性强,是柔性化的理想机构。 (5)使用寿命长。由于受力结构合理,运动部件磨损小,且没有导轨,不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。 并联机构作为一种新型机构,也有其自身的不足,由于结构的原因,它的运动空间较小,而串并联机构则弥补了并联机构的不足,它既有质量轻,刚度大,精度高的特点,又增大了机构的工作空间,因此具有很好的应用前景,尤其是少自由度串并联机构,适应能力强,且易于控制,是当前应用研究中的一个新热点。 (二)并联机构的分类 从运动形式来看,并联机构可分为平面机构和空间机构;细分可分为平面移动机构、平面移动转动机构、空间纯移动机构、空间纯转动机构和空间混合运动机构, 另可按并联机构的自由度数分类:

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目录 第一章 MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统介绍 (3) 第一节系统结构 (3) 第二节自动化生产线教学系统可进行的培训 (5) 第二章实验项目 (6) 第一节 STEP 7 MICROWIN编程 (6) 第二节上料检测站(第一站) (8) 第三节搬运站(第二站) (9) 第四节加工站(第三站) (11) 第五节搬运分拣站(第四站)、传送带站(第五站) (12) 第六节安装站(第六站) (13) 第七节安装搬运站(第七站) (14) 第八节步进电机控制 (16) 第九节分类站(第八站) (18) 第十节八站联网 (19) 第十一节触摸屏监控 (29) 第十二节 MCGS组态监控 (34) 附录一:THWSPX-3型 MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统使用说明书 (36) 附录二:网络通信使用说明书 (48) 第一节硬件介绍 (48) 第二节软件介绍 (49) 附录三:触摸屏HITECH ADP软件的安装说明 (55)

第一章 MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统介绍 第一节系统结构 柔性自动化生产线实验系统是我公司为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。该装置由六套各自独立而又紧密相连的工作站和一套监控站组成。这六站分别为:上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。 该实验装置的一大显著特点是:具有较好的柔性,即每站各有一套PLC控制系统独立控制。将六个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。在基本单元模块培训完成以后,通过组建PLC网络,又可以将相邻的两站、三站……直至六站连在一起,学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。 由于该系统囊括了机电一体化等专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC(可编程控制器)、传感器等多种技术,给学生提供了一个典型的综合操作平台,使学生将学过的各门专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。 一、各站简介 1.上料检测站 由料斗、回转台、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色的光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成,主要完成回传上料台将工件依次送到检测工位,提升装置将工件提升并检测工件颜色。 2.搬运站 由机械手、气爪、回转台、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成,主要完成将工件从上站搬至下一站。 3.加工站 由回转工作台、打孔电机组件、检测缸组件、检测工件转台到位传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及SMC气缸组成,主要完成用回转工作台将工件在四个工位间转换,钻孔单元打孔,检测打孔深度。 4.安装站 由吸盘机械手、上下摇臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。 5.安装搬运站 由平移工作台、回转工作台、塔吊臂、机械手、气爪、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成,主要完成将上站工件拿起放入安装工位,将装好工件拿起放下一站。 6.分类站 由滚珠丝杠、滑杠推出部件、分类料仓、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、步进电机及驱动器、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成,主要完成按工件类型分类,将工件

工业机器人控制的功能组成和分类

1、对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统就是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: ·记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度与与生产工艺有关的信息。 ·示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒与导引示教两种。 ·与外围设备联系功能:输入与输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 ·坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ·人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 ·传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ·位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度与加速度控制、动态补偿等。 ·故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护与故障自诊断。 2.机器人控制系统的组成(图1) (1)控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其她类型CPU。 (2)示教盒示教机器人的工作轨迹与参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 (3)操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 (4)硬盘与软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 (5)数字与模拟量输入输出各种状态与控制命令的输入或输出。 (6)打印机接口记录需要输出的各种信息。 (7)传感器接口用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉与视觉传感器。 (8)轴控制器完成机器人各关节位置、速度与加速度控制。 (9)辅助设备控制用于与机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 (10)通信接口实现机器人与其她设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 (11)网络接口 1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET 等。 3.机器人控制系统分类 ·程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。 ·自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程就是基于操作机的状态与伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。这种系统的结构与参数能随时间与条件自动改变。 人工智能系统:事先无法编制运动程序,而就是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息,实时确定控制作用。

柔性自动化生产线_图文(精)

一专周背景 柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System简称 FMS ,采用 FMS 的主要技术经济效果是:能按装配作业配套需要, 及时安排所需零件的加工, 实现及时生产, 从而减少毛坯和在制造的库存量, 及相应的流动资金占有量, 缩短生产周期; 提高设备的利用率, 减少设备数量和厂房面积; 减少直接劳动力, 在少人看管条件下可实现昼夜 24小时的连续“无人化生产” ;提高产品质量的一致性。 整个系统由 MES 生产制造管理系统计算机、组态王监控计算机、主控 PLC 和下位 PLC 通过网络通信技术构成一个完整的多级计算机控制系统。 现场总线技术的定义:是用于现场仪表与控制室之间的一种”全数字化、双向、多变量、多点多站的通信系统” ,其本质含义表现在以下几个方面:现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互联网络。 柔性制造系统的 ROFIBUS-DP 数据通信网络组成。 二 . 专周目的 1. 熟悉 STBP 7 MICROWIN软件的主要操作功能。 2. 初步掌握 STBP 7 WICROWIN软件对 PLC 的编程和监控。 3. 学会编织一个简单的程序并能正确的运行。 三 . 专周内容 A. 机械手左右运输 1. 题目要求 机械手的动作过程如图所示。 1. 从原点开始, 按下启动开关, 下降电磁阀通电, 机械手下降, 下降到位后, 碰到下限位开关, 下降电磁阀断电, 停止下降。 2 同时接通

夹紧电磁阀, 机械手夹紧。 3 夹紧后, 上升电磁阀通电, 机械手上升。上升到位时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,停止上升。 4 同时接通右移电 磁阀, 机械手右移。右移到位时, 碰到右限位开关, 右移电磁阀断电, 停止右移。 5 若此时右工作台上无工件,则光电开关接通,下降电磁阀通电,机械手下降。下降到位后,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,停止下降。 6 同时夹紧电磁阀断电,机械手放松。 7 放松后,上升电磁阀通电,机械手上升。上升到位后,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,停止上升。 8 同时接通左移电磁阀,机械手左移。左移到位后,碰到左限位开关,左移电磁阀断电,停止左移。至此,机械手经过 8步完成了一个周期的动作。 机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式 A 手动操作方式 手动操作方式就是用按钮实现对机械手的每一步运动单独进行控制。例如, 当选择上 /下运动时,分别由上升 /下降按钮控制。当选择左 /右运动时,分别由左移 /右移按钮控制。当选择夹紧 /放松运动时,分别由夹紧 /放松按钮控制。 B 自动控制方式 机械手从原点开始, 按一下启动按钮, 机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环, 在工作过程中, 若按下停止按钮, 则机械手将继续完成此周期的动作,回到原点后自动停止。 2. 题目设备 A. 安装有 WINDOWS 操作系统的 PC 机一台(具有 STEB 7 MICROWIN软件。 B.PLC(西门子 S7-200系列一台。 C.PCY 与 PLC 的通信电缆一根(PC/PPI 。

基于PLC的柔性自动化生产线系统研究

基于PLC的柔性自动化生产线系统研究 随着社会经济的快速发展,人们开始关注与重视柔性自动化的相关研究工作。通过柔性自动化生产线系统的运用与完善能够更好的满足制造业的发展需要。文章首先对柔性自动化的相关理论进行了研究,在此基础上探讨了基于PLC 的柔性自动化生产线系统的设计。 标签:PLC;柔性自动化生产线;设计 柔性自动化生产线系统在制造业中有着越来越广泛的应用,具有提高生产效率、降低生产周期、降低生产成本的和重要作用。在柔性自动化生产线中,能够最大限度地提高设备的利用率,从而为产品的生产提供相对稳定的生产能力,同时促进产品质量与应变能力的提高。当前,我国的柔性自动化生产线的相关研究与应用处于初级阶段,与发达国家存在较大的差距。因此,要注重柔性自动化生产线系统的研究与开发,为柔性自动化生产线的应用与推广提供借鉴。 1 PLC工作原理 1.1 上电处理 在PLC系统上电之后,上电处理工作的主要内容包括:第一,将硬件系统设置为默认状态;第二,对I/O模块装置的工作形式进行检查;第三,对系统的其他还原默认值进行处理。这些上电处理工作都属于PLC的内部工作,在PLC 出厂时就已经设定好了,与客户的程序控制之间存在的联系不大。因此,PLC 上电处理具有较强的稳定性,而且其运转所需的时间也较短。 1.2 PLC扫描 在完成上电处理之后要进行PLC扫描。在PLC扫描过程中,首先要进行输入工作,在输入工作完成之后要正确处理PLC系统与外设通信体统之间的关系,及时实现时钟与寄存器的更新工作。当PLC系统的CPU为RUN模式时,PLC 系统会进行反复扫描;当PLC系统的CPU为STOP模式时,PLC系统会进行自我检查。 PLC扫描步骤中又包括三个阶段:首先,输入采样阶段。在PLC扫描的输入采样阶段中,首先应该对连接终端进行扫描,将连接终端的状态在相应的寄存器中进行保存,实现寄存器的更新。寄存器仅在输入采样阶段实现内容更新,该阶段结束之后将处于与外界隔离的状态中,直到进入下一次采样阶段才会重新输入内容。其次,输入程序实施阶段。按照PLC梯形图程序的扫描标准进行“先左后右,先上后下”的扫描活动。如果程序在扫描的过程中出现跳转命令,则要按照跳转命令的内容对程序的跳转位置进行确定。当命令中出现有关输入或者输出的状态时,PLC需要从寄存器中对输入采样阶段所采用的终端连接状况进行读取,通过相关的运输得出结果,并将结果在寄存器中进行寄存。最后,输出更新

工业机器人控制的功能、组成和分类

1. 对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: ·记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 ·示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 ·与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 ·坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ·人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 ·传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ·位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 ·故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 2.机器人控制系统的组成(图1) (1)控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 (2)示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 (3)操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 (4)硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 (5)数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。 (6)打印机接口记录需要输出的各种信息。 (7)传感器接口用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。 (8)轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 (9)辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 (10)通信接口实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 (11)网络接口 1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC 上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET 等。

三自由度并联机械手的设计

学号: 密级: 武汉东湖学院本科生毕业论文(设计) 三自由度并联机械手的设计 院(系)名称:机电工程学院 专业名称:机械设计制造及其自动化 学生姓名: 指导教师: 二〇一六年五月六日

郑重声明 我郑重声明:本人恪守学术道德,崇尚严谨学风,所呈交的学术论文是本人在老师的指导下,独立进行研究工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外,本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。论文为本人亲自撰写,并对所写内容负责。 本人签名: 日期:2016年5月7号

摘要 随着机器人技术的快速发展,并联机械手的应用领域越来越广,已成为当今机器人领域新的研究热点。针对并联机械手机构比传统串联机械手更复杂的问题,本文以一种轻型高速的三自由度Delta 并联机械手为例,在完成其运动学的基础上,对并联机械手进行了建模以及装配。 首先,本文介绍了三自由度并联机械手机构的工作原理,并对其进行了运动学分析。其中,对机构的自由度进行的计算,采用几何法求得了其运动学正解以及其运动学逆解。其次,对机构进行了速度模型及雅克比矩阵的分析。实现了solidworks对机构的零部件与装配图三维建模。最后,通过个零部件的配合,实现了三自由度并联机械手的装配。 关键词:并联机械手;三自由度;3D建模

ABSTRACT With the rapid development of robot technology, parallel manipulator used more and more widely, has become the hot spot in the field of new robots today. In view of the parallel manipulator mechanism more complex than the traditional serial manipulator problem, based on a lightweight high-speed three degree of freedom parallel manipulator as an example, the Delta at the completion of its kinematics, on the basis of the parallel manipulator has carried on the modeling and assembly. First, this paper introduces the working principle of three degrees of freedom parallel manipulator mechanism, and carries on the kinematics analysis. Among them, the institution of degree of freedom for the calculation of geometric method is used to obtain the positive kinematics solution and its inverse kinematics solution. Second, the institutions for the velocity model and the Jacobi matrix analysis. Implements the solidworks for spare parts and assembly drawing 3 d modeling of the organization. Finally, by a spare parts, implements the three degree of freedom parallel manipulator assembly. Keywords: Parallel manipulator;Three degrees of freedom;3D modeling

自动化制造系统柔性制造的研究现状

自动化制造系统柔性制造的研究现状 研究内容: 自动化制造系统是指在较少的人工直接或间接干预下,将原材料加工成零件或将零件组装成产品,在加工过程中实现管理过程和工艺过程自动化。管理过程包括产品的优化设计;程序的编制及工艺的生成;设备的组织及协调;材料的计划与分配;环境的监控等。工艺过程包括工件的装卸、储存和输送;刀具的装配、调整、输送和更换;工件的切削加工、排屑、清洗和测量;切屑的输送、切削液的净化处理等。 自动化制造系统包括刚性制造和柔性制造,“刚性”的含义是指该生产线只能生产某种或生产工艺相近的某类产品,表现为生产产品的单一性。刚性制造包括组合机床、专用机床、刚性自动化生产线等。“柔性”是指生产组织形式和生产产品及工艺的多样性和可变性,可具体表现为机床的柔性、产品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。柔性制造包括柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性制造线(FML)、柔性装配线(FAL)、计算机集成制造系统(CIMS)等。 激烈的市场竞争促使企业产品的生产向多品种,中、小批量的生产类型过渡,为了应对这种新的竞争环境,柔性制造系统应运而生。在柔性制造系统中,生产调度、物流系统自动化控制以及信息集成是它的三个关键技术,这些技术对于柔性制造系统提高效率,降低成本以及形成更深层次的柔性化和自动化都非常有意义。 柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为: (1)柔性制造系统(FMS)。美国国家标准局把FMS定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。”简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。 (2)柔性制造单元(FMC)。FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。 (3)柔性制造线(FML)。它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS 之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。 (4)柔性制造工厂(FMF)。FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了

基于https://www.wendangku.net/doc/fb7107680.html,b的柔性并联机器人仿真平台

第25卷第4期计算机仿真2008年4月文章编号:1006—9348(2008)04—0164—05 基于Virtual.1ab的柔性并联机器人仿真亚厶 卞口 苏祥,余跃庆,杜兆才,杨建新 (北京工业大学机电学院,北京100022) 摘要:为了实现柔性并联机器人的快速可视化建模,提供柔性并联机器人动力学分析的新途径,针对柔性并联机器人系统内刚体、柔体耦合的难点,利用Virtual.1ab软件对VBA的支持及其处理机械系统弹性动力学问题的优势,结合数据库技术、参数化建模原理和柔性并联机器人动力学仿真的特点,对Virtual.1ab软件进行二次开发,建立柔性并联机器人动力学仿真平台,可实现柔性并联机器人动力学特性的分析。该平台操作简单,建模效率高,计算速度快,便于机械工程师在机械设计中 使用。为柔惟并联机器人结构优化设计及运动学、动力学规划指标的确定提供科学依据。 关键词:虚拟J二程试验室;柔性并联机器人;动力学 中图分类号:TP391文献标识码:A DynamicsSimulationofFlexibleParallelRobotBasedonVirtual.1ab SUXiang,YUYue—qing,DUZhao—cai,YANGJian—xin (CollegeofMechanicalEngineering&AppliedElectronicsTechnology, BeijingUniversityofTechnology,Bering100022,China) ABSTRACT:Toachievevisualmodelingofflexibleparallelrobotrapidlyandprovidenewwaysfordynamicanalysisofflexibleparallelrobot,inresponsetothedifficultyofrigidandflexiblecouplingofFlexibleparallelrobotsystem,using theVBAforsupportingLMSVisual.1abanditsadvantagesindealingwiththeissueofthemodelingandsimu-lationofflexibleparallelrobot,andcombinedwiththemethodbasedondatabasetechnologyandparameterizedmod—elingtheoryandthecharacteristicofdynamicssimulationonflexibleparallelrobot,thepapertellsthecourfleofde-velopingasimulationsystemondynamicanalysisbasedonVirtual.1abinordertostudythecharacteristicofdynamicsonflexibleparallel robot.Themodelingprocessshowsthattheapproachiseasyandefficientintheflexibleparallel robotsmodelingandisconvenienttouseinmechanicaldesignformechanicalensineer.Thesimulation platformpro-videsnecessaryinformationforstructuraloptimumdesign,kinematicsanday,1amicsprogrammingofflexibleparallelrobots. KEYWo肋S:Visual.1ab;Flexibleparallelrobot;Dynamicsimulation l前言 现代机械高速、精密、轻型化的要求,并联机器人的研究中考虑构件柔性因素的影响具有重要的理论和现实意义‘1,21。 由于柔性并联机器人的主体结构是企多环机构,分支运动链的杆件均为柔性杆,平台为刚体,柔性并联机器人属于刚柔耦合的复杂系统。开展计算机辅助分析与仿真时沿袭传统的分析方法无法完成高效、高精度建模,鉴于并联机器 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50575002)。北京市自然科学基金资助项目(3062004)。 收稿日期:2007—02—06修回日期:2007—04—26 ?--——164--———人动力学建模的复杂性以及在考虑柔性时的特殊性,必须提供一个专用的分析平台。 国外已成功开发一批机构动力学分析与设计通用软件,如LMSVisual.1ab、ADAMS、ReeueDYN、SIMPACK等,但其对于分析柔性并联机器人动力学特性的特殊要求专用性不强,往往存在缺乏与CAD技术的无缝结合及需要FEA软件支持。进行跨平台操作等问题,分析过程冗烦。 国内对机构分析与仿真通用软件系统的研究与开发仍相当薄弱,很少涉及动力学,机构的柔性分析领域还存在空白。 由于Virtual.1ab软件将柔体的概念引入到多刚体分析,为并联柔性机器人动力学特性分析可行性。所以本文基于LMSVisual.1ab对VBA(VisualBasicforApplication)的支持,  万方数据万方数据

柔性自动化生产线实训报告(DOC)

职业技术学院实训报告 柔性自动化生产 学生姓名 所在系机械工程系系 班级xx级机电xx班 专业机电一体化 指导教师 2013年11月4日—11月9日

实训任务 实训目的:柔性自动化生产线系统立体储存单元的实训与西门PLC的控制。 实训条件:要求采用西门子PLC作为控制器,以气动元件作为执行元件,使用MSP系统安装搬运单元,并实现其动作和控制要求。 实训器料:立体储存单元、通讯线、西门子PLC。 实现目的:1、能熟练运用THWSP-2柔性自动化生产线的实际运用和操作。 2、掌握PLC的I/O口分配技术。 3、了解各站点控制的I/O端口分配表、控制程序框图。 实训内容:1、柔性自动化生产线各站的功能、组成及运动状况。 2、绘制各站机械运动简图。 3、设计气动控制原理图。 4、设计各站控制I/O端口分配表、控制程序框图。 5、系统调试。 6、设备维护。 1 THWSP-2型柔性自动化生产线简介 柔性自动化生产线实验实训系统是为了提高我们的动手能力和实践技能而设计的、生产的一套使用性实验设备。该装置有六套各自独立而又紧密相连的工作单元组成。这六单元分别为:上料检测单元、搬运站、加工站、安装站、安装搬运单元和分类站。其物流传递过程如下图所示。

物流传递过程图 上料检测站:按需要将放置在料仓的代加工原料自动的取出,并将其传送下一个单元。 搬运站:可以从前一单元提取工件输出到下一个单元的输入工位。 加工站:可以将模拟钻孔加工及钻孔质量检测的过程,并通过旋转工作台模拟物流传送的过程。 安装站:在整个系统中起着向系统其他单元提供装配用的小工件的作用。 安装搬运站:可以模拟的提取工件、按照需求将工件分流的过程,同时能提供一个安装工位,实现大小工件的组装。 分类站:在整个系统中,接收并储存前方各单位加工处理后的工件。在接收前一单元送来的工件,按照工件信息而自动运送至相应的仓位,并将工件推入立体仓库存储。 该实验装置的显着特点:具有较好的柔性,即每一站有一套控制系统独立控制。将六个模块分开培训可以容乃较多的学员同时学习。

并联机器人

并联机器人-定义 并联机构(Parallel Mechanism,简称PM),可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接,机构具有两个或两个以上自由度,且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机器人-特点 并联机器人和传统工业用串联机器人在哲学上呈对立统一的关系,和串联机器人相比较,并联机器人具有以下特点: 无累积误差,精度较高; 驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置,这样运动部分重量轻,速度高,动态响应好;结构紧凑,刚度高,承载能力大; 完全对称的并联机构具有较好的各向同性; 工作空间较小; 根据这些特点,并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用 并联机器人-背景及应用 并联机构的出现可以回溯至20世纪30年代。1931年,Gwinnett在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置,如图1-1所示;1940年,Pollard在其专利中提出了一种空间工业并联机构,用于汽车的喷漆,如图1-2所示;之后,Gough在1962年发明了一种基于并联机构的六自由度轮胎检测装置,如图1-3所示;三年后,Stewart首次对Gough发明的这种机构进行了机构学意义上的研究,并将其推广应用为飞行模拟器的运动产生装置,如图1-4所示,这种机构也是目前应用最广的并联机构,被称为Gough-Stewart机构或Stewart 机构。 并联机器人1-2

并联机器人1-2 图1-1 并联娱乐装 置图1-2 Pollard的并联机构 并联机器人1-3

并联机器人1-4 图1-3 Gough并联机 构图1-4 Stewart并联机构 应用方面: (1)运动模拟器

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