工業(yè)機(jī)器人在鑄造中的應(yīng)用

1、工業(yè)機(jī)器人在鑄造中的應(yīng)用作者 : 日期 : 課 程 論 文題目工業(yè)機(jī)器人在鑄造中的應(yīng)用學(xué)院材料學(xué)院專業(yè)材料成型及控制工程班級(jí)組員（排名不分先后 ) 2年5 月9 日工業(yè)機(jī)器人在鑄造中應(yīng)用一、歷史與發(fā)展 . . . . . .2 二、基本機(jī)構(gòu)組成 . . . .3 三、工作原理 . . . . . . . . . . . 四、在鑄造中的應(yīng)用 . . . . . . 一、歷史與發(fā)展工業(yè)機(jī)器人誕生于20 世紀(jì) 60 年代，在 2世紀(jì) 90 年代得到迅速發(fā)展 , 是最先產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人技術(shù)。 工業(yè)機(jī)器人是精密機(jī)械技術(shù)和微電廣技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品 , 它在工廠自動(dòng)化和柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。它是

2、綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù) , 是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?；a(chǎn) , 解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率, 改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 機(jī)器人應(yīng)用情況 , 是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng), 而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置, 既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力, 又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、 精確度高、 抗惡劣環(huán)境的能力， 從某種意義上說它也是機(jī)

3、器的進(jìn)化過程產(chǎn)物， 它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。一般來說，工業(yè)機(jī)器人的顯著特點(diǎn)有以下四個(gè)方面：(1) 仿人功能。工業(yè)機(jī)器人通過各種傳感器感知工作環(huán)境，達(dá)到自適應(yīng)能力。在功能上模仿人的腰、臂、手腕、手抓等部位達(dá)到工業(yè)自動(dòng)化的目的。 2) 可編程。工業(yè)機(jī)器人作為柔性制造系統(tǒng)的重要組成部分，可編程能力是其對(duì)適應(yīng)工作環(huán)境改變能力的一種體現(xiàn)。 (3) 通用性。工業(yè)機(jī)器人一般分為通用與專用兩類。通用工業(yè)機(jī)器人只要更換不同的末端執(zhí)行器就能完成不同的工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。（4）良好的環(huán)境交互性。智能工業(yè)機(jī)器人在無人為干預(yù)的條件下, 對(duì)工作環(huán)境有自適應(yīng)控制能力和

4、自我規(guī)劃能力。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過程可分為三個(gè)階段：第一代機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的“示教再現(xiàn)” 機(jī)器人 , 主要由夾持器、手臂、驅(qū)動(dòng)器和控制器組成。示教內(nèi)容為機(jī)器人操作機(jī)構(gòu)的空間軌跡，作業(yè)條件 , 作業(yè)順序等。 示教方法可以是操作者 “手把手” 直接做 , 或與計(jì)算機(jī)編程結(jié)合通過示教存儲(chǔ)信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作. 廣泛用于上下料、焊接、噴漆和搬運(yùn)。第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。能獲取作業(yè)環(huán)境，操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息,通過計(jì)算機(jī)處理和分析 , 對(duì)外界信息進(jìn)行反饋， 采用自適應(yīng)控制， 從 90 年代起進(jìn)入實(shí)用階段。第三代機(jī)器人即智能機(jī)器人，是指只有

5、適應(yīng)性的自治機(jī)器人，能理解指示命令, 感知環(huán)境，識(shí)別對(duì)象 . 具有知識(shí)庫和專家系統(tǒng)，在作業(yè)環(huán)境中能獨(dú)立工作，目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。其未來的發(fā)展趨勢(shì)是：( ) 提高運(yùn)動(dòng)速度和動(dòng)作精度，減少重量和占用空間, 加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊組合化: 將機(jī)器人的回轉(zhuǎn)、伸縮、俯仰利擺動(dòng)等各種功能的機(jī)械模塊和控制模塊、檢測(cè)模塊組合成結(jié)構(gòu)和用途不同的機(jī)器人；（2）開發(fā)新型結(jié)構(gòu)，如開發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)保證動(dòng)作精度；開發(fā)多關(guān)節(jié)、多自由度的手臂和手指；研制新型的行走機(jī)構(gòu), 以適應(yīng)各種作業(yè)需要。(3 ）研制各種傳感檢測(cè)裝置，如視覺、觸覺、聽覺和測(cè)距傳感器等，用傳感器獲取有關(guān)工作對(duì)象和外部環(huán)境信息，來完成模式識(shí)別， 并采用專

6、家系統(tǒng)進(jìn)行問題求解. 動(dòng)作規(guī)劃，采用微機(jī)控制。機(jī)器人可代替人完成重復(fù)的、繁瑣的或危險(xiǎn)的勞動(dòng), 組成單機(jī)自動(dòng)化或自動(dòng)生產(chǎn)線, 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于焊接、噴漆、裝配、核能、醫(yī)療和搬運(yùn)等工作領(lǐng)域。二、基本機(jī)構(gòu)組成工業(yè)機(jī)器人由三大部分、 六個(gè)子系統(tǒng)組成。 三大部分是 : 機(jī)械本體、 傳感器部分和控制部分。六個(gè)子系統(tǒng)是: 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。如圖1 所示。圖 1 機(jī)器人的基本組成1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同 , 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為電動(dòng)、 液壓、氣動(dòng)三種以及把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

7、可以與機(jī)械系統(tǒng)直接相連，也可通過同步帶、鏈條、齒輪、諧波傳動(dòng)裝置等與機(jī)械系統(tǒng)間接相連。2、機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)又稱操作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，它由一系列連桿、關(guān)節(jié)或其他形式的運(yùn)動(dòng)副所組成。機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)座、立柱、腰關(guān)節(jié)、臂關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和手爪等, 構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機(jī)身、手臂、末端執(zhí)行器三大件組成。每一大件都有若干自由度, 構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。若機(jī)身具備行走機(jī)構(gòu)便構(gòu)成行走機(jī)器人；若機(jī)身不具備行走及腰轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu), 則構(gòu)成單機(jī)器人臂。 手臂一般由上臂、 下臂和手腕組成。 末端執(zhí)行器是直接裝在手腕上的一個(gè)重要部件 , 它可以是兩手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊

8、槍等作業(yè)工具。3、感知系統(tǒng)感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。 智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化水平。人類的感知系統(tǒng)對(duì)感知外部世界的信息是極其靈巧的，然而對(duì)于一些特殊的信息 , 傳感器比人類的感知系統(tǒng)更有效。4、控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號(hào)支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。假如工業(yè)機(jī)器人不具備信息反饋特征 , 則為開環(huán)控制系統(tǒng)；若具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng);根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式可分為點(diǎn)位控制和軌

9、跡控制。5、機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人可與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元, 如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當(dāng)然，也可以是多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備及多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成為一個(gè)執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。、人機(jī)交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置, 例如，計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端、指令控制臺(tái)、信息顯示板及危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。歸納起來人機(jī)交互系統(tǒng)可分為兩大類: 指令給定裝置和信息顯示裝置。三、工作原理、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)在各種驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的協(xié)同配合下, 在確定的空間范圍內(nèi)

10、運(yùn)動(dòng)。 一般情況下，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍是指手部以及工件( 或工具 )在空間的運(yùn)動(dòng)范圍和所能達(dá)到的位置。而手部在空間的位置， 是由臂部、 腕部以及整機(jī)各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的合成來確定的。例如, 圖所示的機(jī)器人， 臂部在 1y面內(nèi)有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)升降( 1)、伸縮(l）和轉(zhuǎn)動(dòng)（ 1) ；腕部在 yo1 z面內(nèi)有一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)( 2)。圖 2 五自由度機(jī)器人簡(jiǎn)圖圖 2 所示的機(jī)器人手部軸線在o1 面內(nèi) , 所以整個(gè)手部位置的最后確定只需再加一個(gè)獨(dú)立變量手部繞自身軸線（o3 ）的旋轉(zhuǎn)3 。機(jī)器人的自由度越多 , 就越能接近人手的動(dòng)作機(jī)能, 通用性就越好 ; 但是自由度越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜 , 對(duì)機(jī)器人的整體要求就

11、越高，這是機(jī)器人設(shè)計(jì)中的一個(gè)矛盾。目前通用的工業(yè)機(jī)器人大多為3個(gè)自由度。2、機(jī)器人語言機(jī)器人編積語胃是人與機(jī)器人遲行對(duì)話的工具及通訊的接口。目前有三種機(jī)器人編程方法。(1) 示教編程示教編程用于示教再現(xiàn)型機(jī)器人中，它是目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人的編程方式, 在機(jī)器人作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。 所謂示教編程 , 即操作者根據(jù)機(jī)器人作業(yè)的需要把機(jī)器人末端執(zhí)行器送到目標(biāo)位置，且處于相應(yīng)的姿態(tài)， 然后把這一位置、 姿態(tài)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度信息記錄到存儲(chǔ)器保存。對(duì)機(jī)器人作業(yè)空間的各點(diǎn)重復(fù)以上操作，就把整個(gè)作業(yè)過程記錄下來, 再通過適當(dāng)?shù)能浖到y(tǒng)，自動(dòng)生成整個(gè)作業(yè)過程的程序代碼，這個(gè)過程就是示教過程。(2) 離線編程離線編程是

12、在專門的軟件環(huán)境支持下用專用或通用程序在離線情況下進(jìn)行機(jī)器人軌跡規(guī)劃編程的一種方法。 離線編程程序通過支持軟件的解釋或編譯產(chǎn)生目標(biāo)程序代碼， 最后生成機(jī)器人路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)。 一些離線編程系統(tǒng)帶有仿真功能, 這使得在編程時(shí)就解決了障礙干涉和路徑優(yōu)化問題。這種編程方法與數(shù)控機(jī)床中編制數(shù)控加工程序非常類似。離線編程的發(fā)展方向是自動(dòng)編程。(3) 機(jī)器人語言編程機(jī)器人語言編程即用專用的機(jī)器人語言來描述機(jī)器人的動(dòng)作軌跡。它不但能準(zhǔn)確地描述機(jī)器人的作業(yè)動(dòng)作, 而且能描述機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境, 如對(duì)傳感器狀態(tài)信息的描述 , 更進(jìn)一步還能引入邏輯判斷、決策、規(guī)劃功能及人工智能。機(jī)器人編程語言具有良好的通用性，同一

13、種機(jī)器人語言可用于不同類型的機(jī)器人，也解決了多臺(tái)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作的問題。機(jī)器人的工作原理是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。簡(jiǎn)單來說，其原理就是模仿人的各種肢體動(dòng)作、思維方式和控制決策能力。其實(shí)質(zhì)為由外部傳感器引導(dǎo), 帶動(dòng)一個(gè)或多個(gè)末端執(zhí)行器, 通過可編程運(yùn)動(dòng) , 自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)手部作業(yè)的動(dòng)作功能及技術(shù)要求。從控制的角度 , 可分為四種方式。) “示教再現(xiàn)”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機(jī)械手如何動(dòng)作 , 控制器將示教過程記錄下來, 然后機(jī)器人按照記憶周而復(fù)始的重復(fù)示教動(dòng)作 2) “可編程控制”方式 : 工作人員事先根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)和運(yùn)動(dòng)軌跡編制控制程序 , 然后將控制程序輸入給機(jī)器人的控制器

14、，起動(dòng)控制程序， 機(jī)器人就按照程序所規(guī)定的動(dòng)作一步一步地去完成，如果任務(wù)變更，只要修改或重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都是按照前兩種方式工作的。） “遙控”方式 : 由人用有線或無線遙控器控制機(jī)器人在人難以到達(dá)或危險(xiǎn)的場(chǎng)所完成某項(xiàng)任務(wù)。如防暴排險(xiǎn)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、在有核輻射和化學(xué)污染環(huán)境工作的機(jī)器人等。 4 ） “自主控制”方式：是機(jī)器人控制中最高級(jí)、最復(fù)雜的控制方式,它要求機(jī)器人在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中具有識(shí)別環(huán)境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為。四、在鑄造中的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)：工業(yè)機(jī)器人延伸和擴(kuò)大了人的手足和

15、大腦功能, 它可代替人從事危險(xiǎn)、有害、有意、低溫和高熱等筋劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng), 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 , 保證產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車以及自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng) （fm5) 和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) (cs） ，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展, 其應(yīng)用已打展到宇宙探索、深海開發(fā)、核科學(xué)研究和醫(yī)療福利領(lǐng)域。在此主要討論在鑄造方面的應(yīng)用。機(jī)器人在鑄造業(yè)中的應(yīng)用首先是從壓力鑄造開始的。最早的有記錄的機(jī)器人應(yīng)用是191 年, 在美國(guó)福特公司的一個(gè)鑄造廠中作為一臺(tái)壓鑄機(jī)的輔助設(shè)備。它的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠保證操作者的安全，并能預(yù)測(cè)產(chǎn)量和保證零件質(zhì)量。隨

16、著機(jī)器人技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)過程提出了更高的要求, 尤其是操作過程的柔性化。 工業(yè)機(jī)器人的真正的潛力正在逐漸被認(rèn)識(shí)。機(jī)器人比專用設(shè)備更經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵原因是它具有執(zhí)行各種任務(wù)的能力。在壓鑄行業(yè)中， 機(jī)器人可以完成諸如將金屬型放入壓鑄機(jī) , 從壓鑄機(jī)中取出鑄件、切除澆口、去毛刺以及裝配等各項(xiàng)任務(wù)。機(jī)器人不但可以完成各不同的工作，而且可以利用最少的投資， 通過編程和更換夾具來完成更進(jìn)一步的工作。機(jī)器人不僅在壓鑄工業(yè)中取得了很成功的應(yīng)用，而且在砂芯制造中也有著大量的應(yīng)用。因?yàn)樯靶镜男枨罅糠浅４? 而工業(yè)機(jī)器人能夠準(zhǔn)確靈巧的運(yùn)送、裝配相當(dāng)精巧但又很重的砂芯。除此之外 , 機(jī)器人在鑄造的整個(gè)過程中都有

17、著獨(dú)特作用。1、機(jī)器人在造型中的應(yīng)用在自動(dòng)造型的某些場(chǎng)合 , 要求人必須十分敏捷 , 這時(shí)機(jī)器人的應(yīng)用有顯著的重要性。例如對(duì)模板、砂型、金屬板的噴吹，又如對(duì)模板、金屬型的噴涂料等, 機(jī)器人模擬人手的動(dòng)作, 控制壓縮空氣噴咀或涂料噴槍以某一角度或位置對(duì)準(zhǔn)噴吹對(duì)象工作。 機(jī)器人已用于組合型芯和下芯, 對(duì)于型芯或組芯上涂料或侵涂料。在專用機(jī)械的基礎(chǔ)上 , 機(jī)器人可用于更換模板。 簡(jiǎn)易的機(jī)器人巳用于開澆口杯鉆出氣孔。機(jī)械手用于修型, 搬動(dòng)型芯砂箱和鑄型。在許多國(guó)家機(jī)器人較多地用于鑄件清理, 但在美國(guó)造型制芯車間里用的機(jī)器人數(shù)量比清理車間用的還要多。 原因之一可能是因?yàn)榍謇碥囬g有足夠的勞力及使用機(jī)器人并

18、不經(jīng)濟(jì)。2、機(jī)器人在落砂中的應(yīng)用機(jī)器人已用于從砂箱巾拔取已凝固的單個(gè)鑄件或成束鑄件，其優(yōu)點(diǎn)是型芯與鑄件一起整體取出 , 芯砂與舊砂不會(huì)混在一起, 這使舊砂再生的工藝簡(jiǎn)化。 筆者于 17年 1月在聯(lián)邦德國(guó)本茨汽車廠的曼海姆鑄造車間md 造型線上 , 看到落砂時(shí)用機(jī)械手取走鑄件。 機(jī)器人可把落砂后的各種鑄件分類取出并傳遞到所要求的工位上。 在落砂切上連接上矩形溜槽，在溜槽旁安置機(jī)器人即可實(shí)現(xiàn)。使用機(jī)械手從落砂機(jī)上取下中大鑄件的情況已湃常見了。英國(guó)鑄鐵研究協(xié)會(huì)液壓關(guān)節(jié)式機(jī)械手起重力為3000n ，液壓抓鉤回路中裝有液壓蓄能器, 在主回路壓力波動(dòng)時(shí)能維持抓力。 帶有玻璃窗的操作室安裝在手臂上, 并可將

19、機(jī)械手放在電動(dòng)小車上 , 在車間內(nèi)來回工作。聯(lián)邦德國(guó) ast機(jī)器人公司 am 系列機(jī)械手 , 可手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)( 示教機(jī)器人 ), 有固定式和移動(dòng)式兩種。起重力3020000kn , 帶有密閉的操作室。為避免從落砂機(jī)上取鑄件時(shí)受振動(dòng)而損壞, 機(jī)械手裝有減振器。為夾住鑄件而又不夾壞鑄件或引起鑄件變形，機(jī)械手裝有夾緊力反饋系統(tǒng) , 使操作者可精確地感到所夾鑄件的力量。使用 a m系列機(jī)械手后, 可省勞動(dòng)力 4070 ， 還可用殘廢人來操縱機(jī)械手，一般投資回收期為13年。我國(guó)濰坊柴油機(jī)廠也采用s公司機(jī)器人取落砂后的氣缸體鑄件。3、機(jī)器人在切割澆冒口中的應(yīng)用機(jī)器人切割澆冒口有兩種方法。 一種是機(jī)器

20、人操縱乙炔切割器或等離子弧切割器；另一種是機(jī)器人和砂輪切割機(jī)配合。捷克國(guó)家材料科學(xué)研究所研制并用于火車鑄件廠的機(jī)器人切割設(shè)備就是采用第一種方法。兩個(gè)機(jī)械手布置在直徑為 2m 的轉(zhuǎn)臺(tái)上 , 轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)18, 將一個(gè)未切割的鑄件送到操作室內(nèi)的機(jī)器人旁, 同時(shí)將一個(gè)已割去冒口的鑄件送到室外。一名工人只需用吊車在外面的機(jī)械手的夾具上更換鑄件。氣割下的冒口落入低頻振動(dòng)槽并輸送到室外的箱子內(nèi)。4、機(jī)器人在清理精整鑄件中的應(yīng)用(1) 機(jī)器人清理鑄件的經(jīng)濟(jì)效益分析鑄件清理是對(duì)人體健康極有害的工種, 用機(jī)器人來代替是項(xiàng)很有意義的工作, 近 20 年來, 鑄造工作者為此努力，有成果也有教訓(xùn)。這項(xiàng)工作是試圖使清理工序

21、從一個(gè)十分簡(jiǎn)陋的勞動(dòng)密集型生產(chǎn)直接跨入高技術(shù)范疇的過程, 這樣就陷于在一個(gè)難度很大的應(yīng)用領(lǐng)域中從事開發(fā)工作。在聯(lián)邦德國(guó)機(jī)器人應(yīng)用于清理鑄件的實(shí)例中多數(shù)仍不成功。 如曼海姆的 joh dee 公司曾試圖用機(jī)器人操縱工具磨削用夾具固定的鑄件, 但鑄件并不能清理干凈 , 而且生產(chǎn)率低。在路易特玻爾德鑄造廠 , 機(jī)器人用于氣缸體清理 , 但與人工操作相比 , 清理速度太慢, 只好將機(jī)器人調(diào)走。 僅知道在聯(lián)邦德國(guó)有34 臺(tái)機(jī)器人在鑄鐵廠清理車間使用。在民主德國(guó)有 10 臺(tái)， 但不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于評(píng)價(jià)機(jī)器人的應(yīng)用是否經(jīng)濟(jì)，要考慮各方面因素。例如原清理設(shè)備已老化，不再屬于先進(jìn)水平 , 機(jī)器人則似乎有競(jìng)爭(zhēng)性。又如由

22、于某些人為因素，清理工的生產(chǎn)率太低時(shí) , 應(yīng)考慮是機(jī)器人提供好的工作條件可以提高經(jīng)濟(jì)效益呢, 還是改善組織管理并進(jìn)行常規(guī)的技術(shù)改造更能提高經(jīng)濟(jì)效益。（2)機(jī)器人清理鑄件的基本要求無論是采用機(jī)器人通過夾具操作鑄件, 還是采用機(jī)器人操作工具, 均要求能快速替換夾具或工具；對(duì)不同鑄件, 機(jī)器人的清理程序可以變化; 有自動(dòng)辨認(rèn)鑄件的系統(tǒng) ; 有一套能把鑄件按隨機(jī)順序、隨機(jī)位置和隨機(jī)方位送往機(jī)器人清理工位的操作設(shè)備。（3)機(jī)器人清理鑄件的基本形式 1)機(jī)器人操作工具機(jī)器人操作工具是現(xiàn)在應(yīng)用的趨勢(shì), 見圖所示。) 機(jī)器人交替操作工具和鑄件在瑞典阿爾維卡 (rka） 的富豪汽車零件廠，機(jī)器人清理鑄件的第一步

23、是機(jī)器人操作砂輪切割機(jī)取出鑄件的冒口, 第二步是機(jī)器人把鑄件抓起來, 送到砂輪機(jī)進(jìn)行磨削。 由于配置了很大的貯存架, 機(jī)器人可在沒有操作員介入下連續(xù)工作小時(shí)。) 機(jī)器人鑄件清理單元為了更有效地使用機(jī)器人, 由一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)器人 , 配以清理鑄件所需用的工具和鑄件搬運(yùn)裝置等組成鑄件清理單元, 使之成為一個(gè)高效、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)的集成工作站。、鑄造柔性加工單元采用智能機(jī)器人組成的柔性集成工作站, 使其適應(yīng)各種批量的鑄件生產(chǎn)的實(shí)踐， 已在壓鑄和鑄件清理方面取得了一定的效果。(1 ）鑄件柔性清理單元智能機(jī)器人主要有認(rèn)別系統(tǒng)和適應(yīng)控制系統(tǒng)的功能。識(shí)別系統(tǒng)的作用是: 對(duì)被清理的鑄件不需事先用人工分類, 而是

24、由機(jī)器人確認(rèn)要清理的鑄件, 檢出其他物件和不合格的鑄件；確認(rèn)鑄件是否處于需清理的狀態(tài)和符合機(jī)器人操作所需要的正確位置 , 糾正其不正確的狀態(tài)和位置, 根據(jù)清理對(duì)象 , 自動(dòng)選擇清理程序 ; ? 確認(rèn)已清理好的鑄件 , 將其分類放到各自的堆存處。 圖 4 所示是識(shí)別系統(tǒng)一例。 鑄件由輸送帶送到自動(dòng)稱量裝置, 稱重量并鑒別是否留有型芯。 此后鑄件被送到攝象機(jī)處確定其所需清理的部位。計(jì)算機(jī)將所得重量、 圖象及各項(xiàng)參數(shù)與已輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較, 如符合公差范圍要求 , 則鑄件被確認(rèn) , 并開始接受清理。適應(yīng)控制系統(tǒng)的作用是 , 針對(duì)鑄件披縫的尺寸和形狀往往有較大差異的情況 , 該系統(tǒng)能根據(jù)差異自動(dòng)控制切

25、除過程, 使之最后符合工藝要求。圖 4 識(shí)別系統(tǒng)示意圖1 膠帶輸送機(jī)翻轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)裝置. 攝像機(jī) 4 . 自動(dòng)稱量裝置(2 ）壓鑄柔性加工單元壓鑄柔性加工單元包括自動(dòng)壓鑄機(jī)、自動(dòng)噴涂機(jī)械手、自動(dòng)澆注機(jī)械手、自動(dòng)取件機(jī)械手 , 有的還包括切邊校正壓力機(jī)和鑄件成型情況檢查裝置。在鑄造行業(yè)中引進(jìn)機(jī)器人有著以下的優(yōu)點(diǎn)。 1 、速度快、生產(chǎn)率高鑄造業(yè)中的機(jī)器人有很大一部分從事搬運(yùn)、裝配等工作 , 在這些機(jī)器人所處理的工件中， 大多具有體積龐大、 非常沉重的特點(diǎn)， 有些工件的重量甚至可達(dá)00kg 以上。人工不易搬動(dòng)，如果采用吊車等輔助工具，移動(dòng)速度很慢，而且工件的位置不容易控制。 機(jī)器人可以輕易地搬運(yùn)非常沉重的

26、工件，只要該工件在機(jī)器人的有效載荷范圍內(nèi)， 機(jī)器人就可以輕而易舉地快速移動(dòng)各種沉重的工件，從而大幅度提高生產(chǎn)率。 2 、精度高機(jī)器人不但運(yùn)動(dòng)速度很快 , 而且具有非常高的運(yùn)動(dòng)精度。同時(shí)，機(jī)器人還具有非常高的重復(fù)精度，以保證每次都能夠沿著相同的路徑運(yùn)動(dòng). 因此可以完成非常準(zhǔn)確的定位工作。尤其在工件很重, 而且有些部位又非常脆弱的情況下就顯得非常有意義。對(duì)于這些工件而言, 在人工或采用輔助裝置進(jìn)行搬運(yùn)時(shí)，很容易造成脆弱部分的破損 , 有時(shí)甚至有可能產(chǎn)生廢品。由予機(jī)器人具有很靈活的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以完成各種復(fù)雜的裝配工作，而且每次都能將工件放置在相同的位置,因此能夠大大降低工件在搬運(yùn)過程中的破損率，降低

27、生產(chǎn)成本。 3、效率高、實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)機(jī)器人能夠同時(shí)完成各種不同類型的工作，它能夠在很短的時(shí)間內(nèi)完成從射芯機(jī)中取出砂芯、裝配、上涂料、最后進(jìn)行儲(chǔ)存這一系列工作。如果這些工作由人工或者某些專用工具來完成的話，由于速度較慢，會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)節(jié)拍；同時(shí),由于不同的工作要由不同的設(shè)備或者人來完成, 設(shè)備的占地面積也會(huì)增大, 從而增大了生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)率。另外，在制芯過程中，如果使用專用設(shè)備來進(jìn)行砂芯的運(yùn)輸、 裝配等工作， 那么該設(shè)備只能適用于很少形狀相似的砂芯。如果用戶需要另一種形狀變化較大的砂芯, 那么就必須更換所有的設(shè)備這必然會(huì)使成本大大增加， 而且生產(chǎn)周期也會(huì)延長(zhǎng)。 而如果使用機(jī)器人來工作時(shí)，只需更換機(jī)器人的夾具和程序即可， 這就可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成, 從而大大加快生產(chǎn)節(jié)拍 ,縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間 , 使生產(chǎn)率有很大的提高。因此機(jī)器人對(duì)于小批量、多品種的生產(chǎn)方式而言，