工业机器人技术基础 项目八工业机器人的应用

8.1工业机器人食品生产行业中的应用8.1工业机器人食品生产行业中的应用学习目标理解并掌握包装工业机器人（重点）12

熟知拣选工业机器人8.1工业机器人食品生产行业中的应用随着食品工业的不断发展，机器智能化应用越来越广，工业机器人的应用就是最好的体现。其中，包装是目前食品产业中应用工业机器人最为广泛的领域。目前，工业机器人在食品中的应用主要集中于几种类型：包装工业机器人、拣选工业机器人、码垛工业机器人、加工工业机器人。在食品行业中，工业机器人之所以受欢迎，主要是因为它们具有灵活性。包装商需要满足消费者各种不同的要求，工业机器人比传统的包装设备更能适应不同尺寸和形状的包装物。食品趋向精致化和多元化方向发展，单品种大批量的产品越来越少，而多品种小批量的产品日益成为主流。8.1.1包装工业机器人国内食品生产的大部分包装工作，特别是较复杂的包装物品的排雷、装配等工作基本上是人工操作难以保证包装的统一和稳定，还可能造成对包装产品的污染。工业机器人的应用能够有效避免这些问题，真正实现智能化控制。8.1.1包装工业机器人8.1.1包装工业机器人包装工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器（RC），运动控制器（MC），光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。网络化机器人控制器技术：当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。1.包装机器人技术原理工业机器人控制系统是包装机器人的大脑，是决定包装机器人功能和性能的主要因素。8.1.1包装工业机器人包装工业机器人技术特点技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。技术升级包装工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备，可用于包装，制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用领域非常广泛。技术综合性强工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。8.1.2拣选工业机器人拣选工业机器人是指能根据一定的标准，按照一定的原则将无规则堆放和散放在一起的一种或多种物品挑选，拣取、放置的工业机器人。原来依靠人工进行的拣选及配置到指定位置的作业实现自动化之后，有望节省劳力并减少作业错误。由于还可移动比较重的对象物体，因此有助于减轻作业者的负担。食品产业的拣选工业机器人技术难点与其他行业的同类工业机器人类似，在于必须利用工业机器人视觉系统进行对象识别从而实现智能拣选并进行相应操作。8.1.2拣选工业机器人总结工业机器人在食品中的应用主要集中于几种类型：包装工业机器人、拣选工业机器人、码垛工业机器人、加工工业机器人。工业机器人控制系统是包装机器人的大脑，是决定包装机器人功能和性能的主要因素。包装工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。拣选工业机器人是指能根据一定的标准，按照一定的原则将无规则堆放和散放在一起的一种或多种物品挑选，拣取、放置的工业机器人。8.1工业机器人食品生产行业中的应用8.2工业机器人物流运输中的应用了解码垛工业机器人在物流运输中的应用了解搬运工业机器人在物流运输中的应用1学习目标28.2工业机器人物流运输中的应用8.2.1码垛工业机器人码垛工业机器人在欧美等发达国家应用广泛，具有速度快、精度高、质量好等特点，可以负荷人类所承受不了的重量。特别是近年来，随着我国劳动力成本的不断上升，物流行业对码垛工业机器人的需求快速提升。码垛机器人具有占地面积大、替换体系，费电等缺点；要是人工转移的话，费时费力，还有即是无法确保码垛质量，影响商品顺畅进入货仓，还需要重新整理。从出产功率上说，码垛机器人不只能转移较重的商品，并且转移速度和码垛质量远远高于人工。8.2.1码垛工业机器人药品码垛饮料码垛化肥码垛建材码垛码垛机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，比如用吸盘吸住纸箱进行码垛，大大降低了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的码垛机器人约10万台，被广泛用于机床上下、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、集装箱等的自动码垛。部分发达国家已制定出人工码垛的最大限度，超出部分必须由码垛机器人完成。码垛机器人可以承担药品、化肥、啤酒、饮料、牛奶、建材等各项码垛任务。8.2.1码垛工业机器人8.2.2搬运工业机器人搬运工业机器人在物流行业中起到重要的作用，具有快捷、高效、灵活、安全性好、可控性强等特点，实现了物流行业的精细化、信息化，能够缩短物流时间、降低物料损耗。AGV的主要运用领域是仓储业，目前全世界约有2万台各种各样的AGV，运行在2100座大大小小的仓库中。海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400的出入库货物和零部件的搬运任务。AGV可以承担显示屏、工件、太阳能电子板、显像管等各种电子产品的安装任务。搬运工业机器人在物流运输中的优势1.节约人力资源2.高效率搬运节约成本这一点毋庸置疑。不管是需要人工操作，还是人工搬运，都需要大量的人力资源。有的企业仅仅搬运工每年就要花费50多万元，大企业则更多。有了全自动码垛机器人，这项费用就全部省掉了。人工搬运，每个人一个小时搬运的货物并不多，尤其是在码垛到高处时，效率就更低了。一天下来，仓库里的货物可能也没码垛完毕。全自动搬运机器人在仓库里码垛，基本上不会受高度的影响。而且，无论码垛高低，效率都非常高。8.2.2搬运工业机器人搬运机器人的发展趋势机械结构向模块化、可重构化发展控制系统向基于PC的开放型控制器方向发展多传感器融合配置技术数字伺服驱动技术视觉技术网络化技术8.2.2搬运工业机器人总结码垛工业机器人具有速度快、精度高、质量好等特点，可以负荷人类所承受不了的重量。码垛机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，比如用吸盘吸住纸箱进行码垛，大大降低了人类繁重的体力劳动。搬运在物流行业中起到重要的作用，具有快捷、高效、灵活、安全性好、可控性强等特点，实现了物流行业的精细化、信息化，能够缩短物流时间、降低物料损耗。8.2工业机器人物流运输中的应用8.3工业机器人机械加工行业的应用8.3工业机器人机械加工行业的应用学习目标熟知工业机器人喷涂应用了解工业机器人装配应用1 理解并掌握工业机器人焊接应用（重点）238.3工业机器人机械加工行业的应用机械加工工业机器人主要从事应用的领域包括零件铸造、激光切割以及水射流切割。在极端的工作环境下进行多班作业，铸造等领域的作业使工人和机器遭受沉重负担。工业机器人以其模块化的结构设计、灵活的控制系统、专用的应用软件能够满足铸造等行业整个自动化应用领域的最高要求。它不仅防水，而且耐脏、抗热。甚至可以直接在注塑机旁、内部和上方用于取出工件。此外它还可以可靠地将工艺单元和生产单元连接起来。另外在去毛边、磨削或钻孔等精加工作业以及进行质量检测方面，工业机器人表现非凡。8.3.1工业机器人焊接应用焊接机器人是能将焊接工具按要求送到预定空间位置，按要求轨迹及速度移动焊接工具的工业机器人。由于灵活性需要，大多数的焊接机器人都是关节机器人，多数的焊接机器人是6轴的通用机器人加装焊接设备构成。8.3.1工业机器人焊接应用变位机能将被焊接工件旋转（平移）到最佳的焊接位置。在焊接作业前和焊接过程中，变位机通过夹具来装卡和定位被焊工件，对工件的不同要求决定了变位机的负载能力及其运行方式。为了使机械手充分发挥效能，焊接机器人系统通常采用两台变位机，当其中一台进行焊接作业时，另一台则完成工件的装卸，从而提高整个系统效率。8.3.1工业机器人焊接应用显示器示教盒工业控制计算机软驱键盘硬盘输入输出接口伺服驱动控制接口网络控制接口焊接系统周边设备机器人驱动 变位机驱动单元

单元焊接操作器机器人 变位机码盘反馈信号系统总线机器人控制器是整个机器人系统的神经中枢，它由计算机硬件、软件和一些专用电路组成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学及动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断及自保护软件等。控制器负责处理焊接机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。8.3.1工业机器人焊接应用焊接系统是焊接机器人完成作业的核心装备，由焊钳或焊枪、焊接控制器及水、电、气等辅助部分组成。其中焊接控制器根据预定的焊接监控程序完成焊接参数输入、焊接程序控制及焊接系统故障自诊断，并实现与机器人控制器的通信联系。焊接传感器实现工件坡口的定位、跟踪以及焊缝熔透信息的获取。8.3.1工业机器人焊接应用安全设备是焊接机器人系统安全运行的重要保障，主要包括驱动系统过热自断电保护、动作超限位自断电保护、超速自断电保护、机器人系统工作空间干涉自断电保护及人工急停等。8.3.1工业机器人焊接应用8.3.2工业机器人喷涂应用工业机器人喷涂主要是涂装、点胶、喷漆等工作，喷涂中的主要问题是高度分散的漆雾和挥发出来的溶剂，既污染环境，不利于人体健康，又浪费涂料，造成经济损失。因此，喷涂工业机器人应运而生。喷涂工业机器人是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。喷涂工业机器人的大量运用极大地解放了在危险环境下工作的劳动力，也极大提高了汽车制造企业的生产效率，并带来稳定的喷涂质量，降低成品返修率，同时提高了油漆利用率，减少废油漆、废溶剂的排放，有助于构建环保的绿色工厂。8.3.2工业机器人喷涂应用1.喷涂机器人按照种类分类（1）有气喷涂机器人有气喷涂机器人也称低压有气喷涂，喷涂机依靠低压空气使油漆在喷出枪口后形成雾化气流作用于物体表面有气喷涂相对于手刷而言无刷痕，而且平面相对均匀，单位工作时间短，可有效地缩短工期。但有气喷涂有飞溅现象，存在漆料浪费，在近距离查看时，可见极细微的颗粒状。一般有气喷涂采用装修行业通用的空气压缩机，相对而言一机多用、投资成本低，市面上也有抽气式有气喷涂机、自落式有气喷涂机等专用机械。（2）无气喷涂机器人无气喷涂机器人可用于高黏度油漆的施工，而且边缘清晰，甚至可用于一些有边界要求的喷涂项目。视机械类型，其可分为气动式无气喷涂机电动式无气喷涂机、内燃式无气喷涂机、自动喷涂机等多种。另外要注意的是，如果对金属表面进行喷涂处理，最好是选用金属漆（磁漆类）。8.3.2工业机器人喷涂应用喷涂机器人优点柔性好活动半径大柔性好可实现内表面及外表面的喷涂。可实现多种车型的混线生产，如轿车、旅行车、皮卡车等车身混线生产。（2）提高喷涂质量和材料使用率仿形喷涂轨迹精确，提高涂膜的均匀性等外观喷涂质量。降低过喷涂量和清洗溶剂的用量，提高材料利用率。（3）易操作和维护可离线编程，大大缩短现场调试时间。可插件结构和模块化设计，可实现快速安装和更换元器件，极大的缩短维修时间。所有部件的维护可接近性好，便于维护保养。8.3.2工业机器人喷涂应用8.3.3工业机器人装配应用装配是产品生产的后续工序,在制造业中占有重要地位,在人力、