法蘭盤柔性生產(chǎn)線的機(jī)器人搬運(yùn)軌跡規(guī)劃及末端執(zhí)行器設(shè)計

緒論1.1研究背景隨著科技的進(jìn)步，制造業(yè)間的競爭變得愈加激烈，制造商們只有迅速的（縮短設(shè)計周期和生產(chǎn)周期）設(shè)計出符合人們所要求的產(chǎn)品，才能在如今的市場環(huán)境里搶得優(yōu)勢?，F(xiàn)如今法蘭盤已廣泛得被應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。而傳統(tǒng)法蘭盤的加工工藝一般為：鉆孔、粗車、半精車、精車、粗銑、精銑、鉆孔、磨。目前，國內(nèi)法蘭盤的機(jī)械加工基本都是利用人工進(jìn)行機(jī)床上料和下料的工作，這雖然在品種單一、小批量的情況下是極其適合的。但是，現(xiàn)今各個應(yīng)用行業(yè)對于零部件的精度、質(zhì)量，大都提出了較為嚴(yán)苛的制作要求，這一點(diǎn)在法蘭盤的機(jī)械加工過程中表現(xiàn)得更為明顯[1]。傳統(tǒng)法蘭盤的加工工藝不但需要多種機(jī)械加工機(jī)床、工具和高水平的技術(shù)工人，重要的是其生產(chǎn)周期長，因此很難快速響應(yīng)多變的市場。而且使用人工上、下料工作，有很大的不足和缺點(diǎn)：（1）使用人工上、下料的產(chǎn)品質(zhì)量易受到人為方面的制約因素。（2）不能滿足如今法蘭盤多品種、小批量、高質(zhì)量的生產(chǎn)需求。（3）人工操作的勞動強(qiáng)度太大，可能產(chǎn)生安全事故，人工效率低下，導(dǎo)致人工成本增加。柔性自動化系統(tǒng)就是為了提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，最終使中小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)抗衡。針對加工法蘭盤其應(yīng)用優(yōu)勢具體如下:（1）設(shè)備利用率高：柔性生產(chǎn)線中多臺機(jī)床共同作業(yè)比單臺機(jī)床加工法蘭盤的產(chǎn)量更多。（2）在制品減少80%左右：減少了法蘭盤半成品的庫存占用量。（3）生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定：自動加工系統(tǒng)由一臺或多臺機(jī)床組成，發(fā)生故障時，有降級運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，物料傳送系統(tǒng)也有自行繞過故障機(jī)床的能力[2]。（4）產(chǎn)品質(zhì)量高：法蘭盤在加工過程中，避免多次定位，裝卸一次完成，加工精度高，加工形式穩(wěn)定[2]。（5）運(yùn)行靈活：柔性生產(chǎn)線的查驗(yàn)、裝卡與維持護(hù)理任務(wù)可以在早班結(jié)束，中晚班可以在沒有人看管下自行出產(chǎn)[2]。（6）產(chǎn)品應(yīng)變能力大：刀具、夾具及物料運(yùn)輸裝置具有可調(diào)性，且系統(tǒng)平面布置合理，便于增減設(shè)備，滿足市場需要[2]。現(xiàn)如今工業(yè)機(jī)器人已被廣泛應(yīng)用到工業(yè)自動化生產(chǎn)線上，不僅提高了生產(chǎn)效率，同時也提高了產(chǎn)品質(zhì)量。日本KAWASAKI公司、瑞典ABB公司、德國KUKA公司、美國AdeptTechnology公司及意大利COMAU公司等是國際上著名的工業(yè)機(jī)器人制造商，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線。搬運(yùn)機(jī)器人在滿足生產(chǎn)節(jié)拍的前提下，用來將加工零件取放、上料、下料、換料、零件的翻轉(zhuǎn)與移動等，不僅能節(jié)約人工成本，還能提高生產(chǎn)效率。不僅適用于多品種、小批量、高質(zhì)量小型零件的加工制造，還具備定位更加精準(zhǔn)、減少機(jī)床刀具磨損、生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定、柔性度高、效率更高等一系列特點(diǎn)。將六軸搬運(yùn)機(jī)器人應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線，不僅能保證生產(chǎn)的柔性，且其提高了生產(chǎn)批量大、小型零件的效益，這都是具有研究意義的。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2011年6月，美國啟動包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的“先進(jìn)制造伙伴計劃”(簡稱AMP計劃)其中一部分就是由美國國家科學(xué)基金會(NSF)、國家航空航天局(NASA)、國立衛(wèi)生健康研究院(NIH)和農(nóng)業(yè)部將共同投入7000萬美元支持新一代機(jī)器人的研發(fā)；2013年，德國實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。日本大力發(fā)展協(xié)同式機(jī)器人、無人化工廠。2016年，人工智能機(jī)器人AlphaGo打敗李世石。這些都象征著全球已經(jīng)快速進(jìn)入智能制造時代。2013年中國工信部發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，要在2020年形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，機(jī)器人密度(每萬名員工使用機(jī)器人臺數(shù))達(dá)到100以上，工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量將達(dá)到100萬臺[3]。目前,工業(yè)機(jī)器人在國際上廣泛應(yīng)用到汽車、電子、機(jī)械、食品、醫(yī)藥、紡織等行業(yè),中國工業(yè)機(jī)器人多應(yīng)用于汽車與電子信息產(chǎn)業(yè),對制造業(yè)生產(chǎn)率的提升起著重要作用[3]。目前來說，F(xiàn)MS（柔性制造系統(tǒng)）所需完成的作業(yè)內(nèi)容不斷擴(kuò)大，由初期簡單的機(jī)械加工逐步向裝配、焊接、校驗(yàn)和板材加工甚至鑄鍛等綜合性的領(lǐng)域發(fā)展。另外，對FMS、計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，向自動化制造工廠方向發(fā)展。隨著生產(chǎn)加工越來越特殊化、柔性化、專業(yè)化，搬運(yùn)機(jī)器人柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)智能性、生產(chǎn)多適應(yīng)性以及生產(chǎn)柔性化大多提出了更高的要求。搬運(yùn)機(jī)器人柔性生產(chǎn)線，在正式投入使用的前期，需要對系統(tǒng)集成和控制方法進(jìn)行大量的研究和調(diào)試工作。對于搬運(yùn)機(jī)器人柔性生產(chǎn)線，國內(nèi)外現(xiàn)有的研究主要基于理論研究和仿真驗(yàn)證，但在實(shí)際生產(chǎn)線平臺上模擬、研究的較少[4]。傳統(tǒng)的法蘭盤加工不具備柔性加工的特點(diǎn)，運(yùn)用搬運(yùn)機(jī)器人柔性生產(chǎn)線加工法蘭盤，不僅僅是提高了法蘭盤的生產(chǎn)效率，彌補(bǔ)了手工加工的不足，還對我國的智能制造領(lǐng)域有一定的幫助，這對于我國制造業(yè)的發(fā)展是非常有意義的。1.3研究方法及技術(shù)路線本文采用搬運(yùn)機(jī)器人柔性生產(chǎn)線加工法蘭盤零件，以法蘭盤為加工載體，設(shè)計一種法蘭盤柔性生產(chǎn)線的搬運(yùn)裝置，主要針對現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行末端執(zhí)行器的設(shè)計、信號接收配置、參數(shù)設(shè)置、程序編寫（上料、下料、換料等），使工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)法蘭盤的自動上下料、加工等功能[4]。（1）研究內(nèi)容熟悉操作華中數(shù)控智能制造單元；對所加工的法蘭盤進(jìn)行工藝規(guī)劃；工業(yè)機(jī)器人末端夾持裝置的設(shè)計；智能制造單元中六軸工業(yè)機(jī)器人上下料的安全路線規(guī)劃；熟悉六軸工業(yè)機(jī)器人編程，編寫機(jī)器人搬運(yùn)軌跡；熟悉工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，能安裝調(diào)試設(shè)計的機(jī)器人末端夾持裝置；（2）研究方法本文的主要研究方法：運(yùn)用現(xiàn)有的華中智能制造單元操作平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)、操作；通過實(shí)踐總結(jié)，查閱相關(guān)的資料，對所加工的法蘭盤進(jìn)行工藝分析，比較之前的加工方式，進(jìn)行適應(yīng)本套生產(chǎn)線的工藝規(guī)劃；針對所加工的法蘭盤，運(yùn)用UG或SOLIDWORKS軟件對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行末端夾持裝置的設(shè)計及繪圖；實(shí)際測量現(xiàn)有的智能制造單元的產(chǎn)品尺寸，對法蘭盤上下料的路線進(jìn)行安全規(guī)劃；實(shí)際操作智能制造，運(yùn)用現(xiàn)有的六軸工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程學(xué)習(xí)并且對該生產(chǎn)線內(nèi)法蘭盤的上下料、搬運(yùn)路線進(jìn)行示教編程；針對現(xiàn)有的六軸工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，將設(shè)計出的末端夾持裝置進(jìn)行安裝調(diào)試。1.4本章小結(jié)本章主要闡述了法蘭盤的應(yīng)用情況及傳統(tǒng)法蘭盤的加工工藝已不適應(yīng)現(xiàn)如今快速發(fā)展的制造業(yè)，介紹了柔性生產(chǎn)線與搬運(yùn)機(jī)器人是制造業(yè)發(fā)展的趨勢，對設(shè)計的裝置進(jìn)行國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納并且針對該裝置進(jìn)行詳細(xì)的研究方法及技術(shù)路線計劃。

機(jī)器人上下料流程設(shè)計2.1法蘭盤加工工藝設(shè)計（原加工工藝）本文設(shè)計的法蘭盤柔性化生產(chǎn)線的搬運(yùn)裝置是以一種法蘭盤為加工載體，針對法蘭盤的加工過程進(jìn)行機(jī)器人上下料流程的設(shè)計。法蘭盤零件圖如圖2-1所示。圖2-1加工零件圖在搬運(yùn)機(jī)器人柔性生產(chǎn)線加工之前已經(jīng)對要加工的零件進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理和粗加工，結(jié)合柔性制造單元這一智能加工的理念，對零件進(jìn)行粗精加工。針對該套柔性生產(chǎn)線的加工內(nèi)容制定出該零件的加工工序如表2-1、2-2、2-3所示，加工工藝過程卡見附錄中附表1所示。

表2-1車床1工序表泉州信息工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱零件圖號法蘭盤法蘭盤材料材料名稱毛坯種類毛坯尺寸零件重每臺件數(shù)卡片編號第頁HT150端蓋類Φ1261.361①共頁加工工序圖工序號30工序名車床加工設(shè)備華中數(shù)控車床夾具氣動三爪定心卡盤工量具紅外線測量儀刀具金鷺外圓車刀、內(nèi)圓車刀工步工步內(nèi)容及要求主軸轉(zhuǎn)速(r/min)吃刀深度(mm)進(jìn)給量(mm/r)切削速度(m/min)走刀次數(shù)10以120外圓面定位，粗車外圓70端面以及外圓。20030.854.5120以120外圓面定位，粗車60H7內(nèi)圓。5002.20.447130以120外圓面定位，半精車30H7內(nèi)圓。5000.30.1547140以120外圓面定位，半精車62內(nèi)圓。50010.1547150走刀檢測加工精度，確定工件是否再加工或者報廢。0.4工藝編制學(xué)號審定會簽工時定額校核執(zhí)行時間批準(zhǔn)表2-2車床2工序表泉州信息工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱零件圖號法蘭盤法蘭盤材料材料名稱毛坯種類毛坯尺寸零件重每臺件數(shù)卡片編號第頁HT150端蓋類Φ1261.211②共頁加工工序圖工序號40工序名車床加工設(shè)備華中數(shù)控車床夾具氣動三爪定心卡盤工量具紅外線測量儀刀具金鷺外圓車刀、內(nèi)圓車刀工步工步內(nèi)容及要求主軸轉(zhuǎn)速(r/min)吃刀深度(mm)進(jìn)給量(mm/r)切削速度(m/min)走刀次數(shù)10以60H7內(nèi)圓面定位，粗車外圓70k6端面以及外圓。2002.50.854.5120以60H7內(nèi)圓面定位，半精車70k6端以及外圓粗車外圓，倒角C2。2000.50.554.5130走刀檢測加工精度，確定工件是否再加工或者報廢。0.8140以60H7內(nèi)圓面定位，粗車30H7內(nèi)圓。5002.20.447150以60H7內(nèi)圓面定位，半精車30H7內(nèi)圓。5000.30.1547160走刀檢測加工精度，確定工件是否再加工或者報廢。 0.41工藝編制學(xué)號審定會簽工時定額校核執(zhí)行時間批準(zhǔn)表2-3銑床工序表泉州信息工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱零件圖號法蘭盤法蘭盤材料材料名稱毛坯種類毛坯尺寸零件重每臺件數(shù)卡片編號第頁HT150端蓋類Φ1261.131③共頁加工工序圖工序號50工序名銑床加工設(shè)備華中數(shù)控銑床夾具專用氣動夾具工量具刀具硬質(zhì)合金立銑刀、鉆刀、锪刀工步工步內(nèi)容及要求主軸轉(zhuǎn)速(r/min)吃刀深度(mm)進(jìn)給量(mm/r)切削速度(m/min)走刀次數(shù)10以半精車后的30H7內(nèi)圓定位，用3鉆刀鉆一個深度為2~3mm的孔，用于鉆孔定位。50030.40.5120以半精車后的30H7內(nèi)圓定位，鉆3個11的通孔。781110.450.45130以半精車后的30H7內(nèi)圓定位，锪3個深度為10mm的18孔。191100.80.18140以半精車后的30H7內(nèi)圓及1個11孔進(jìn)行定位，粗銑30的圓弧。200010.11201工藝編制學(xué)號審定會簽工時定額校核執(zhí)行時間批準(zhǔn)首先在數(shù)控車床1上進(jìn)行Ф70的外圓、左端面及Ф60H7內(nèi)孔的粗加工，然后對Ф60H7內(nèi)孔及Ф62內(nèi)孔進(jìn)行半精車加工。然后在數(shù)控車床2上先進(jìn)行Ф70K6的外圓、端面和Ф120的外圓、右端面的粗加工，然后進(jìn)行Ф70K6、Ф120外圓的半精車加工，對Ф30H7內(nèi)孔進(jìn)行粗車、半精車。上述數(shù)控車床1、2的加工工序圖如圖2-2所示。最后在數(shù)控銑床進(jìn)行定心鉆，鉆Ф11的螺栓通孔，再進(jìn)行Ф18的鉆孔加工。上述數(shù)控銑床的加工工序圖如圖2-3所示。圖2-2數(shù)控車床1、2的加工工序圖圖2-3華中數(shù)控銑床的加工工序圖根據(jù)上述設(shè)計的法蘭盤的加工工藝，將使用兩臺車床、一臺銑床，對法蘭盤進(jìn)行自動化加工。本設(shè)計根據(jù)法蘭盤的工藝流程及機(jī)床使用情況將整體的柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的工作流程進(jìn)行設(shè)計，如下圖2-4所示。圖2-4柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的工作流程2.2柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)布局根據(jù)設(shè)計的柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的工作流程，考慮到將使用多臺機(jī)床進(jìn)行加工，為盡量減少整套設(shè)備的搬運(yùn)輔助時間，實(shí)現(xiàn)法蘭盤的自動化加工，設(shè)計并繪制出緊湊有致的柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)布局如下圖2-5所示。圖2-5柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)布局柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)的所有設(shè)備的組成由下表2-3所示。表2-3設(shè)備清單序號設(shè)備名稱數(shù)量單位備注1數(shù)控車床2臺2加工中心（三軸）1臺3在線測量裝置3套4加工中心夾具1個5車床夾具2套7工業(yè)機(jī)器人及搬運(yùn)裝置1臺8工業(yè)機(jī)器人導(dǎo)軌1套9生熟料倉1套10翻轉(zhuǎn)臺1臺11中央電氣控制系統(tǒng)1套12MES系統(tǒng)（包含部署計算機(jī)）1套13安全防護(hù)系統(tǒng)1套2.2.1數(shù)控車床（1）數(shù)控車床數(shù)控車床有以太網(wǎng)接口；提供自動化接口，能實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床的遠(yuǎn)程啟動、程序可上傳到車床內(nèi)存，能獲取車床的狀態(tài)信息、機(jī)床的模式、主軸的位置信息；工件回轉(zhuǎn)直徑360mm，自動液壓卡盤；留有與主控系統(tǒng)的I/O接口。圖2-6CK6140數(shù)控車床簡圖2.2.2數(shù)控加工中心（1）加工中心有以太網(wǎng)接口；（2）提供自動化接口，能實(shí)現(xiàn)加工中心的遠(yuǎn)程啟動、程序可上傳到機(jī)床內(nèi)存，能獲取機(jī)床的狀態(tài)信息、機(jī)床的模式、主軸的位置信息；（3）加工中心運(yùn)動范圍X：600mm，Y：500mm，機(jī)床夾具采用氣動平口鉗和零點(diǎn)裝置，能在線測量，檢測軟硬件：漢默歐；（4）加工中心自動化夾具和自動門的控制與反饋信號可以直接接入機(jī)床自身的I/O模塊，并且由機(jī)床自身來控制，其狀態(tài)可以通過網(wǎng)絡(luò)反饋給工控機(jī)。圖2-7XK713數(shù)控加工中心簡圖2.2.3機(jī)器人導(dǎo)軌（1）導(dǎo)軌總長度：5m；（2）最快行走速度：大于1.5m/s；（3）機(jī)器人滑板承重：大于500kg;（4）重復(fù)定位精度：高于±0.2mm。圖2-8機(jī)器人導(dǎo)軌簡圖2.2.4電氣控制系統(tǒng)（1）電氣架構(gòu):中央控制系統(tǒng)包含兩部分。第一部分是PLC電氣控制及I/O通訊系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)周邊設(shè)備的及機(jī)器人的I/O通訊控制。第二部分是由工控機(jī)構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)邏輯控制及數(shù)據(jù)處理。如圖2-9所示。（2）元件配置要求：總控PLC采用西門子S7-1200系列；工控機(jī)采用臺式電腦：聯(lián)想天逸510Pro；配備網(wǎng)絡(luò)集線器等用于組織控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，接口充分；圖2-9電氣控制系統(tǒng)2.3本章小結(jié)本章主要闡述了法蘭盤的加工工序，根基法蘭盤的加工流程，進(jìn)行對柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)裝置的具體布局做了介紹，對整套設(shè)備列出了設(shè)備清單。

機(jī)器人末端執(zhí)行器設(shè)計與建模本文針對的機(jī)器人是HSR-JR620L-C20機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動速度快，具有較高重復(fù)定位精度和軌跡跟蹤精度。系統(tǒng)提供友好的人機(jī)對話窗口，操作界面簡潔直觀，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的動作控制和時序控制。廣泛運(yùn)用于激光切割、機(jī)床上下料、打磨等行業(yè)。如圖3-1HSR-JR620L-C20所示。圖3-1HSR-JR620L-C20機(jī)器人3.1末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.1末端執(zhí)行器氣缸選型本設(shè)計基于HSR-JR650機(jī)器人進(jìn)行對其末端執(zhí)行器的設(shè)計，本次加工的法蘭盤毛坯材料選用HT150,質(zhì)量為1.06kg，該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減震性。根據(jù)夾持工件的情況初步選用平行開閉三爪氣缸，該三爪氣缸夾持工件的受力情況如下圖3-2所示。圖3-2三爪氣缸夾持受力點(diǎn)由此可知工件不掉落的條件應(yīng)該滿足：

n×μF>mg即：F>mgn×μ如上圖所示夾持工件，在普通搬運(yùn)狀態(tài)所產(chǎn)生的沖擊狀態(tài)下，取安全系數(shù)a=4時，夾持力為被夾持力對象質(zhì)量的10~20倍以上。所以安全系數(shù)為a時F=mgn×μ×a當(dāng)摩擦系數(shù)為0.2時，夾持力約為被夾持對象的10倍；當(dāng)摩擦系數(shù)為0.1時，夾持力約為被夾持對象的20倍。n：夾爪數(shù)F：夾持力（N）μ：配件與工件之間的摩擦系數(shù)m：工件質(zhì)量g:重力加速度（=9.8m/s2）所以由公式(3-3)得：F=氣缸驅(qū)動負(fù)載(活塞桿伸出)：F=πD2P氣缸驅(qū)動負(fù)載(活塞桿縮回)：F=π（一般簡化計算:D=4FπPηF氣缸承受的負(fù)載，NP氣缸使用壓力，MPaη氣缸的負(fù)載率，%氣缸的負(fù)載率：是指氣缸的實(shí)際負(fù)載力F與理論輸出力F0之比。負(fù)載力是選擇氣缸的重要因素。負(fù)載情況不同，作用在活塞軸上的實(shí)際負(fù)載力也不同。氣缸的實(shí)際負(fù)載是由工況所決定的，若確定了負(fù)載率η也就能確定氣缸的理論出力，負(fù)載率η的選取與氣缸的負(fù)載性能及氣缸的運(yùn)動速度有關(guān)如下表3-1所示。表3-1氣缸負(fù)載及運(yùn)動速度負(fù)載的運(yùn)動狀態(tài)靜負(fù)載如夾緊、低速壓鉚動載荷氣缸速度＜100mm/s氣缸速度100~500mm/s氣缸速度＞500mm/s負(fù)載率η≤80％≤65％≤50％≤30％根據(jù)負(fù)載情況確定需要的理論輸出力F0=F所以由公式(3-6)（3-7）得：D=4所以根據(jù)下圖3-3氣缸理論輸出力選用的三爪氣缸的缸徑為40mm。圖3-3氣缸理論輸出力針對缸徑為40mm的三爪氣缸本裝置對比國內(nèi)外的氣缸廠家，考慮到夾持的安全性、穩(wěn)定性及效率，將采用日本SMC公司的氣缸產(chǎn)品?；谏鲜龅挠嬎愕贸龅慕Y(jié)果，現(xiàn)將采用SMC公司的氣爪選型程序（如下圖3-4所示）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)選型。圖3-4氣爪選型程序根據(jù)設(shè)計需求，本次選用平行開閉型、三爪、外徑夾持的三爪氣缸。輸入設(shè)計所需的氣缸條件，本系統(tǒng)推薦使用MHS3-40D如下圖3-5SMC系列選型結(jié)果。圖3-5SMC系列選型結(jié)果3.1.2連接板的設(shè)計與建模設(shè)計思路：該連接板的作用為連接機(jī)器人末端法蘭盤與兩個三爪氣缸裝置，由于HSR-JR650機(jī)器人能承受的外部負(fù)載為20kg,所以連接板的重量不易過高，且在搬運(yùn)過程中能實(shí)現(xiàn)較好的旋轉(zhuǎn)（不干涉機(jī)器人手爪對工件的夾持），運(yùn)用SOLIDWORKS設(shè)計建模如下圖3-6所示。圖3-6氣缸與法蘭盤連接板建模為滿足負(fù)載要求，該連接板為鋁合金制成的，現(xiàn)通過SOLIDWORKS的特征賦值進(jìn)行質(zhì)量屬性的計算得出如下圖3-7所示。圖3-7質(zhì)量屬性氣缸與法蘭盤連接板的質(zhì)量為1222.004g，三爪氣缸質(zhì)量為351g，所以兩個氣缸與連接板的總質(zhì)量為1924.004g遠(yuǎn)低于機(jī)器人末端最大負(fù)載20kg，滿足負(fù)載要求。3.1.3末端執(zhí)行器的手指設(shè)計與建模由3.1.1節(jié)的氣缸選型確定了夾持裝置的夾持方式且法蘭盤夾持點(diǎn)如圖3-8中箭頭所示。圖3-8法蘭盤被夾持點(diǎn)末端執(zhí)行器手指設(shè)計思路：該手指需配合三爪氣缸夾持法蘭盤，考慮到機(jī)器人末端負(fù)載有限且夾持點(diǎn)受限，三爪氣缸的開閉行程為8mm，夾持外徑雖足安全余量卻不夠，因此設(shè)計的手指需為小型，開閉直徑足夠夾持Ф65-Ф75直徑的法蘭盤。設(shè)計建模如下圖3-9所示。圖3-9三爪氣缸配套手指3.2末端執(zhí)行器的氣動回路設(shè)計3.2.1氣動電磁閥選型末端執(zhí)行器使用的三爪氣缸進(jìn)行工件上下料及搬運(yùn)的夾持動作，需配合相對應(yīng)的氣路連接功能，氣源氣壓需通過空氣減壓閥、過濾器、油霧器進(jìn)行對氣源的穩(wěn)壓，氣源的清潔以及潤滑運(yùn)動部件，利用三通連接管分出2條氣路，分別控制兩個三爪氣缸的開閉動作。由于機(jī)器人的手爪1手爪2分別獨(dú)立進(jìn)行夾緊、松開動作，所以需要兩個電磁閥對其進(jìn)行氣路控制。根據(jù)所需流量及驅(qū)動形式選定電磁閥系列。根據(jù)氣缸缸徑、行程、運(yùn)行速度及使用壓力計算出所需的耗氣量[6]：Q=0.462×D2×Q:氣缸的最大耗氣量，L/minD:缸徑，cmVmax:氣缸的最大速度，mm/sP:使用壓力，Mpa由（3-8）求得：Q=0.462根據(jù)所需耗氣量計算出CV值或SCV=QCV:流通能力Q：自由流量，L/minP2:移動負(fù)載所需要的壓力，bar?P:壓力降，barS:有效流通面積由（3-9）求得：CV根據(jù)下圖3-10選出閥門的有效面積與工作氣缸相吻合的電磁閥系列及型號。圖3-10電磁閥系列及型號根據(jù)下表的控制內(nèi)容，由表3-2中選出電磁閥的機(jī)能：表3-2電磁閥的機(jī)能機(jī)能控制內(nèi)容符號2位置單線圈斷電后，恢復(fù)原來位置2位置雙線圈某一側(cè)供電時，則閥芯切換至該側(cè)位置，若斷電時能保持?jǐn)嚯姇r的位置。3位（中位封閉）雙線圈兩側(cè)同時不供電時，供氣口及氣缸口同時封堵，氣缸內(nèi)的壓力便不能排放出來。3位（中位排氣）雙線圈兩側(cè)同時不供電時，供氣口被封堵從氣缸口向大氣排放。3位（中位加壓）雙線圈兩側(cè)同時不供電時，供氣口向兩個氣缸口通氣。機(jī)器人手爪的動作為夾緊、松開，夾持工件時應(yīng)防止其掉落，即使斷電時手爪也應(yīng)保持原來的狀態(tài)，所以選擇使用3位（中位封閉）雙線圈電磁閥。本文選擇的氣缸是雙作用氣缸，故電磁閥應(yīng)選擇3位5通電磁閥。根據(jù)末端執(zhí)行器的位置及設(shè)計結(jié)構(gòu)將選取懸掛式小型的插座式電磁閥。通過下表3-3選擇出適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線引出方式為SY系列M形插座式。表3-3導(dǎo)線引出方式系列導(dǎo)線引出方式直接出線式L或M形插座式DIN形插座式SY系列SYJ系列VQ系列VQD系列VQZ系列工業(yè)機(jī)器人所用的電壓為交流220V，考慮到末端執(zhí)行器會與人接觸故選用安全電壓24V其根據(jù)下表3-4選擇使用電流及電壓為AC（交流）電壓為24V。表3-4電流電壓電流額種類電壓標(biāo)準(zhǔn)其它AC（交流）110V220V24V,48V,100V,200V,其它DC（直流）24V6V,12V,48V,其它根據(jù)SMC公司所有的系列型號，故本設(shè)計的電磁閥選用SY3320DC24VMNLE01FF2型號。3.2.2末端執(zhí)行器的部分氣動回路氣源管路經(jīng)過氣動三聯(lián)件的穩(wěn)壓、過濾、潤滑后，用三通氣管通過SMC的三位五通中封電磁閥進(jìn)行氣路控制后，兩個電磁閥分別用管連接在兩個雙作用三爪氣缸的進(jìn)氣孔和出氣孔上進(jìn)行三爪氣缸的張開閉合控制，選用的電磁閥的中位能起到斷電保持的作用。當(dāng)手爪1需要張開、閉合時，PLC控制機(jī)器人上的三位五通電磁閥1的得、失電；當(dāng)手爪2需要張開、閉合時，PLC控制機(jī)器人上的三位五通電磁閥1的得、失電。如圖3-11所示。圖3-11三爪氣缸簡易氣路圖3.3末端執(zhí)行器與機(jī)器人的裝配經(jīng)過各部分主要零件的三維建模完成后，將進(jìn)行零件的三維裝配。本次零件裝配利用SOLIDWORKS軟件進(jìn)行零件的三維裝配。打開第七軸機(jī)器人導(dǎo)軌（含電機(jī)），以此為固定點(diǎn)，將其他零件模型依次安裝至固定點(diǎn)上，通過插入零部件依次添加機(jī)器人底座（含電機(jī)）、轉(zhuǎn)座（含電機(jī)）、肘部（含電機(jī)）、大臂（含電機(jī)）、小臂（含電機(jī)）、腕部（含電機(jī)）、七軸法蘭、法蘭與氣缸連接板、三爪氣缸、末端執(zhí)行器手指，對其進(jìn)行約束配合，不過不能過約束配合，或?qū)⒃灸軇拥牧慵潭ㄋ?。結(jié)果如圖3-12所示。圖3-12機(jī)器人裝配圖

機(jī)器人編程及路線規(guī)劃以2.2節(jié)的柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)布局為基礎(chǔ)，設(shè)計出機(jī)器人上下料的編程，由于3臺機(jī)床上下料程序結(jié)構(gòu)和邏輯控制相似，所以在此列出車床1的運(yùn)行程序，該控制流程如下圖4-1所示。圖4-1機(jī)器人上下料控制流程圖4.1機(jī)器人編程4.1.1機(jī)器人工作流程法蘭盤加工需經(jīng)過車床1的左面外圓、孔、密封圈、端面的粗精車，車床2的右面端面、外圓、倒角、內(nèi)孔、退刀槽的粗精車，銑床的圓弧、沉頭孔的粗精銑，而機(jī)器人夾持工件翻轉(zhuǎn)受限所以需要翻轉(zhuǎn)臺配合進(jìn)行工件的翻面，每次進(jìn)入機(jī)床前都會有機(jī)床通過PLC發(fā)送機(jī)床允許進(jìn)入的PLC信號，機(jī)器人才能將工件安裝至機(jī)床卡盤上。機(jī)器人的工作流程如圖4-2所示。圖4-2機(jī)器人工作流程4.2機(jī)器人的路線規(guī)劃仿真基于2.2節(jié)柔性生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)布局，根據(jù)編程思路，做出生產(chǎn)節(jié)拍緊湊有序安全的搬運(yùn)機(jī)器人路線規(guī)劃。將已設(shè)計的模型裝配后，布置好實(shí)際的機(jī)床位置，運(yùn)用SOLIDWORKS進(jìn)行模擬動畫仿真。第一步，進(jìn)行料倉取料需將機(jī)器人第七軸移動到料倉前ER[1]，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)軸1將手爪1移動至方便夾取工件的料倉過渡點(diǎn)JR[2]，然后需要一個手爪1的精確抓取點(diǎn)LR[1].第二步，車床1的上料同樣需要將機(jī)器人第七軸移動至車床1前ER[2]，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)軸1將手爪1移動至能安全進(jìn)入車床的外部點(diǎn)JR[3]，然后旋轉(zhuǎn)機(jī)器人手爪1至方便進(jìn)入車床1上料的過渡點(diǎn)JR[4]，通過計算語句，將手爪1移動至車床1卡盤前端100mm處，最后將機(jī)器人移動至取放料精確點(diǎn)LR[3]進(jìn)行取放動作。接下去的步驟與第一、二步相似，去機(jī)床先移動第七軸，然后移動軸1將機(jī)器人面向機(jī)床（外部過渡點(diǎn)），旋轉(zhuǎn)機(jī)器人手爪擺出安全方便進(jìn)入機(jī)床內(nèi)部的過渡點(diǎn)，移動至取放點(diǎn)外部一定的安全距離，機(jī)器人手爪緩慢移動至取放精確點(diǎn)，配合卡盤執(zhí)行機(jī)器人手爪的夾取或松開動作，確定工件不掉落緩慢退至取放點(diǎn)外部一定的安全距離，再退至過渡點(diǎn)，外部過渡點(diǎn)，最后機(jī)器人回原位。根據(jù)仿真動畫，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)線的要求，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的安全路線規(guī)劃，現(xiàn)將程序內(nèi)所必須經(jīng)過的點(diǎn)位進(jìn)行機(jī)器人寄存器點(diǎn)位設(shè)置如下表4-1所示。表4-1機(jī)器人點(diǎn)位表位置機(jī)床生料倉熟料倉車床1車床2銑床廢料倉翻轉(zhuǎn)臺第七軸點(diǎn)位ER[1]ER[2]ER[3]ER[4]ER[5]ER[6]機(jī)床外部點(diǎn)JR[3]JR[5]JR[7]機(jī)床取料過渡點(diǎn)JR[2]JR[4]JR[6]JR[8]JR[9]JR[10]機(jī)床爪1取放料點(diǎn)LR[1]LR[3]LR[4]LR[5]LR[6]LR[7]機(jī)床爪2取放料點(diǎn)LR[2]LR[13]LR[14]LR[15]LR[17]計算點(diǎn)位LR[100]=#{0,0,50,0,0,0}LR[101]=#{0,100,0,0,0,0}LR[102]=#{100,0,0,0,0,0}LR[103]=#{0,0,80,0,0,0}4.2.1機(jī)器人主要控制程序的編寫結(jié)合機(jī)器人的工作流程及動畫仿真，通過對實(shí)際的智能制造單元的考察進(jìn)行機(jī)器人的程序編程，其邏輯思路如流程圖4-3所示。圖4-3程序邏輯流程圖經(jīng)過前幾章的設(shè)計，不斷的對編寫的機(jī)器人程序進(jìn)行修改及相應(yīng)設(shè)備的試運(yùn)行，編寫出一套完整的華數(shù)機(jī)器人程序（見附表4）。其中重要的例行程序有：主程序ZHU，初始化程序CSH，車1上料程序C1S，車1換料程序C1H，車2上料程序C2S，車2換料程序C2H，銑上料程序XS，銑換料程序XH，生料倉取料程序QL，熟料倉放料程序SFL，翻轉(zhuǎn)臺程序FZT，廢料倉程序FLC，PLC與機(jī)器人相對應(yīng)的ROB編程信號見附表5所示。(1)主程序機(jī)器人的控制程序從主程序開始，其主要負(fù)責(zé)程序的順序及子程序的調(diào)用。'(ADDYOURCOMMON/COMMONSHAREDVARIABLEHERE)DIMSHAREDTEMPASLONGDIMSHAREDOUT06ASNOTE"請在安全位啟動機(jī)器人"PROGRAM'程序'(ADDYOURDIMVARIABLEHERE)WITHROBOT'華數(shù)機(jī)器人ATTACHROBOT'運(yùn)行機(jī)器人ATTACHEXT_AXES'運(yùn)行機(jī)器人第七軸CALLCSH'調(diào)用初始化程序WHILETRUE'(WRITEYOURCODEHERE)TEMP=0'安全位標(biāo)志為復(fù)位CALLWAITUNTIL(D_OUT[40],ON,2000,TEMP)IFTEMP=1THEN'當(dāng)不在安全位上，機(jī)器人提示THROWOUT06'提示錯誤指令ENDIFCALLWAIT(D_OUT[40],ON)'確認(rèn)安全位到位TEMP=0'安全位標(biāo)志為復(fù)位'進(jìn)料倉取料 WHILEIR[15]=1ORIR[16]=1ORIR[17]=1'判斷各機(jī)床是否準(zhǔn)備好IFIR[18]=0ANDIR[19]=0THEN'爪1、抓2無料D_OUT[2]=OFF'爪1夾緊關(guān)閉D_OUT[3]=ON'爪1松開開啟D_OUT[4]=OFF'爪2夾緊關(guān)閉D_OUT[5]=ON'爪2松開開啟CALLWAIT(D_IN[3],ON)'等待爪1松開指令開啟CALLQL'調(diào)用生料倉取料程序ENDIFSLEEP100ENDWHILE'進(jìn)車1上料或者進(jìn)車1換料WHILEIR[15]=0ANDIR[18]=1'車1未準(zhǔn)備好等待SLEEP100ENDWHILEIFIR[15]=1ANDIR[18]=1THEN'車1準(zhǔn)備好且爪1有料IFIR[11]=0THEN'車1卡盤無料CALLC1S'調(diào)用車1上料程序CALLQL'調(diào)用生料倉取料程序SLEEP100ENDIFELSE'車1卡盤有料CALLC1H'調(diào)用車1換料程序SLEEP100ENDELSEENDIF'進(jìn)廢料倉或者進(jìn)翻轉(zhuǎn)臺 IFIR[18]=1ANDIR[15]=2THEN'車1加工不合格且爪1有料CALLFLC'調(diào)用廢料倉程序SLEEP100CALLQL'調(diào)用生料倉取料程序SLEEP100ENDIFIFIR[18]=1ANDIR[15]=3THEN'車1加工合格且爪1有料CALLFZT'翻轉(zhuǎn)臺SLEEP100'進(jìn)車2上料或者進(jìn)車1換料IFIR[16]=0THEN'車2未準(zhǔn)備好CALLQL'取料SLEEP100ENDIFENDIFIFIR[16]=1THEN'車2準(zhǔn)備好信號IFIR[12]=0THEN'車2卡盤無料CALLC2S'車2上子程序CALLQLSLEEP100ENDIFIFIR[12]=1THEN'車2卡盤有料CALLC2H'車2換子程序SLEEP100ENDIFSLEEP100ENDIF'進(jìn)廢料倉或者進(jìn)翻轉(zhuǎn)臺IFIR[18]=1ANDIR[16]=2THEN'爪1有料且加工不合格CALLFLC'廢料倉SLEEP100CALLQL'取料SLEEP100ENDIFIFIR[18]=1ANDIR[16]=3THEN'爪1有料且加工合格CALLFZT'翻轉(zhuǎn)臺SLEEP100WHILEIR[17]=0'銑床未準(zhǔn)備好SLEEP100ENDWHILEIFIR[17]=1THEN'銑床準(zhǔn)備好信號IFIR[13]=0THEN'銑床卡盤無料CALLXS'銑上CALLQLSLEEP100ENDIFIFIR[13]=1THEN'銑床卡盤有料CALLXH'銑換SLEEP100ENDIFSLEEP100ENDIFIFIR[18]=1ANDIR[17]=2THEN'爪1有料且加工不合格CALLFLC'廢料倉SLEEP100ENDIFIFIR[18]=1ANDIR[17]=3THEN'爪1有料且加工合格CALLSLC'熟料倉SLEEP100ENDIFENDIFSLEEP100ENDWHILE'結(jié)束循環(huán)語句DETACHROBOT'關(guān)閉機(jī)器人DETACHEXT_AXES'關(guān)閉第七軸ENDWITHENDPROGRAM(2)初始化程序CSH將機(jī)器人發(fā)送給PLC的信號清零，并把調(diào)用的變量值初始化，機(jī)器人回原點(diǎn)PUBLICSUBQXH'(WRITEYOURCODEHERE)IR[11]=0'車1卡盤無料IR[12]=0'車2卡盤無料IR[13]=0'銑床卡盤無料IR[15]=1'車床1準(zhǔn)備好IR[16]=1'車床2準(zhǔn)備好IR[17]=1'銑床準(zhǔn)備好IR[18]=0'爪1無料IR[19]=0'爪2無料D_OUT[2]=OFF'BOM編程信號（機(jī)器人請求PLC信號）D_OUT[3]=OFFD_OUT[3]=OND_OUT[4]=OFFD_OUT[5]=OFFD_OUT[5]=OND_OUT[6]=OFFD_OUT[7]=OFFD_OUT[8]=OFFD_OUT[25]=OFFD_OUT[26]=OFFD_OUT[27]=OFFD_OUT[28]=OFFD_OUT[29]=OFFD_OUT[30]=OFFD_OUT[31]=OFFD_OUT[32]=OFFD_OUT[33]=OFFD_OUT[34]=OFFD_OUT[35]=OFFD_OUT[36]=OFFD_OUT[37]=OFFD_OUT[38]=OFFD_OUT[39]=OFFD_OUT[40]=OFFD_OUT[41]=OFFD_OUT[42]=OFFD_OUT[43]=OFFD_OUT[44]=OFFD_OUT[45]=OFFD_OUT[46]=OFFD_OUT[47]=OFFD_OUT[48]=OFFD_OUT[49]=OFFD_OUT[50]=OFFD_OUT[51]=OFFD_OUT[52]=OFFD_OUT[53]=OFFD_OUT[54]=OFFD_OUT[55]=OFF'設(shè)備號響應(yīng)D_OUT[25]=OFF'車床1執(zhí)行反饋D_OUT[26]=OFF'鉆攻中心執(zhí)行反饋D_OUT[31]=OFF'車床2執(zhí)行反饋MOVEROBOTJR[1]'機(jī)器人回原點(diǎn)ENDSUB(3)車床1換料程序運(yùn)用設(shè)計的末端執(zhí)行器進(jìn)行工件在車床1內(nèi)的安全換料程序，爪2負(fù)責(zé)卸下車床1上已加工好的工件，爪2負(fù)責(zé)將生料倉搬運(yùn)來的毛坯件安裝至車床1的卡盤上。PUBLICSUBC1H'車床1換料CALLWAIT(IR[15],1)'等待機(jī)器人可對車床上料信號D_OUT[37]=ON'開啟機(jī)器人對車床干涉的信號MOVEEXT_AXESER[3]'移動第七軸至ER[3]DELAYEXT_AXES100'等待第七軸0.1SMOVEROBOTJR[5]'旋轉(zhuǎn)機(jī)器人至車床1外部MOVEROBOTJR[6]'旋轉(zhuǎn)機(jī)器人至車床1外部過渡點(diǎn)MOVESROBOTLR[13]+LR[101]'直線移動機(jī)器人手爪2至車床卡盤前端MOVESROBOTLR[13]'直線移動機(jī)器人手爪2至取料點(diǎn)DELAYROBOT100'等待機(jī)器人0.1SD_OUT[4]=ON'夾爪2夾緊D_OUT[5]=OFF'夾爪2松開CALLWAIT(D_IN[4],ON)'等待夾爪2夾緊到位的信號DELAYROBOT100'等待0.1SD_OUT[35]=ON'開啟機(jī)器人請求車床1卡盤松開的信號CALLWAIT(D_IN[35],ON)'等待車床2卡盤松開到位的信號D_OUT[35]=OFF'關(guān)掉機(jī)器人請求車床1卡盤松開的信號SLEEP3000'延時3SDELAYROBOT100'等待0.1SMOVESROBOTLR[13]+LR[101]'直線移動機(jī)器人手爪2至卡盤處前端MOVESROBOTLR[3]+LR[101]'直線移動機(jī)器人手爪1至卡盤處前端MOVESROBOTLR[3]'直線移動機(jī)器人手爪1至放料點(diǎn)DELAYROBOT100'等待機(jī)器人0.1SD_OUT[36]=ON'開啟機(jī)器人請求車床1卡盤松開的信號CALLWAIT(D_IN[36],ON)'等待車床1卡盤松開到位的信號D_OUT[36]=OFF'關(guān)掉機(jī)器人請求車床1卡盤松開的信號D_OUT[2]=OFF'夾爪1夾緊D_OUT[3]=ON'夾爪1松開CALLWAIT(D_IN[3],ON)'等待夾爪1松開到位的信號DELAYROBOT100'等待0.1SMOVESROBOTLR[12]+LR[101]SLEEP3000'延時3SDELAYROBOT100MOVEROBOTJR[6]'移動機(jī)器人至車床1外部過渡點(diǎn)MOVEROBOTJR[5]'旋轉(zhuǎn)機(jī)器人的爪至車床1外部MOVEROBOTJR[1]'移動機(jī)器人至原點(diǎn)（安全點(diǎn)）D_OUT[37]=OFF'關(guān)掉機(jī)器人對車床1干涉信號D_OUT[34]=ON'開啟機(jī)器人對車床1下料完成的信號CALLWAIT(D_IN[40],ON)'等待上料完成應(yīng)答的信號D_OUT[34]=OFF'關(guān)掉機(jī)器人對車床1下料完成的信號ENDSUB上述編程中所需的編碼表如表4-2所示：表4-2編碼表類型編碼值IR值定義值定義值定義值定義PLC->機(jī)器人IR[11]0車1卡盤無料1車1卡盤有料PLC->機(jī)器人IR[12]0車2卡盤無料1車2卡盤有料PLC->機(jī)器人IR[13]0銑床卡盤無料1銑床卡盤有料PLC->機(jī)器人IR[15]0車1未準(zhǔn)備好1車1準(zhǔn)備好2車1加工不合格3車1加工合格PLC->機(jī)器人IR[16]0車2未準(zhǔn)備好1車2準(zhǔn)備好2車2加工不合格3車2加工合格PLC->機(jī)器人IR[17]0銑床未準(zhǔn)備好1銑床準(zhǔn)備好2銑床加工不合格3銑床加工合格PLC->機(jī)器人IR[18]0爪1無料1爪1有料PLC->機(jī)器人IR[19]0爪2無料1爪2無料

總結(jié)與展望5.1總結(jié)目前,工業(yè)機(jī)器人在國際上廣泛應(yīng)用到汽車、電子、機(jī)械、食品、醫(yī)藥、紡織等行業(yè),它是當(dāng)今國內(nèi)外自動化應(yīng)用技術(shù)的新生力軍。隨著科技的發(fā)展，制造業(yè)間的競爭變得愈加激烈；人工成本增加；零部件的精度、質(zhì)量要求的提高；生產(chǎn)趨于柔性化生產(chǎn)；工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用將是高端裝備制造業(yè)發(fā)展的趨勢所向，隨著加工效率的逐漸提升，特制的柔性生產(chǎn)線的搬運(yùn)裝置將會被越來越多的制造廠投入到實(shí)際的生產(chǎn)中去。本設(shè)計的法蘭盤柔性生產(chǎn)的搬運(yùn)裝置，針對法蘭盤的加工工藝進(jìn)行總的系統(tǒng)布局，通過I/O通訊與PLC電控系統(tǒng)建立聯(lián)系，運(yùn)用的三臺機(jī)床能同時進(jìn)行加工，且該搬運(yùn)機(jī)器人能對三臺機(jī)床進(jìn)行不間斷的上、下料動作，一個人就能操作的設(shè)備，大大節(jié)省了人工成本；機(jī)器高精度自動裝夾，增加了加工精度；設(shè)備的有效利用，提升了生產(chǎn)效率；各設(shè)備互相配合又互不干擾，對操作工人的安全有所保障。其主要功能、優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：(1)操作工人進(jìn)行機(jī)器人的對點(diǎn)后，運(yùn)用同一套程序，之后就不用耗費(fèi)任何時間，加工只需啟動工作臺，便可自動完成搬運(yùn)、上料、下料、換料及法蘭盤的一系列加工動作，無需多人守候，減少了制造廠對人工成本的投入。(2)工件的抓取利用搬運(yùn)機(jī)器人的對點(diǎn)后進(jìn)行抓取工作，機(jī)器人具有較高重復(fù)定位精度和軌跡跟蹤精度，不會出現(xiàn)抓斜的現(xiàn)象等。(3)PLC電控系統(tǒng)與搬運(yùn)機(jī)器人、機(jī)床、翻轉(zhuǎn)臺、料倉通過I/O通訊進(jìn)行相互通信，程序邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，不會出現(xiàn)不生產(chǎn)的情況。(4)搬運(yùn)機(jī)器人控制靈活能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的動作控制和時序控制，且手爪設(shè)計符合設(shè)計要求，即使斷電時也能保證工件不會掉落的現(xiàn)象。(5)整套柔性生產(chǎn)搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)，對法蘭盤的加工有更佳的柔性。本文所介紹的柔性生產(chǎn)線的搬運(yùn)機(jī)器人夾持裝置設(shè)計不僅涉及到了搬運(yùn)機(jī)器人的電路控制、末端執(zhí)行器氣爪的氣路控制、系統(tǒng)控制、搬運(yùn)機(jī)器人編程設(shè)計、搬運(yùn)機(jī)器人的安全路線規(guī)劃仿真，其在實(shí)際生產(chǎn)過程中還有許多需要開發(fā)、完善的功能。5.2展望目前國內(nèi)外加工法蘭盤的手段很多，但都是為了提高其生產(chǎn)效率，本文設(shè)計的內(nèi)容能極大的提高法蘭盤的生產(chǎn)效率，增加制造產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)收益，但是基于設(shè)計者的能力目前該設(shè)計還有功能有待開發(fā)及完善：(1)機(jī)器人的搬運(yùn)裝置可以增加快換裝置，雖增加設(shè)計成本，但是其方便更換末端執(zhí)行器手爪，且換個搬運(yùn)裝置就可以加工其它零件。(2)機(jī)器人末端執(zhí)行器能一個適應(yīng)多種不同零件，這樣便可在生產(chǎn)不同的零件，提高了設(shè)備利用率。(3)機(jī)器人的搬運(yùn)裝置可以設(shè)計的更加靈活，無需翻轉(zhuǎn)臺便可進(jìn)行工件的翻轉(zhuǎn)，減少了搬運(yùn)時間。

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