基于工业机器人物件搬运系统设计与制作 - 图文

成都航空职业技术学院学生毕业设计论文

摘要

本次毕业设计为工业机器人物件搬运系统的设计与制作。利用工业机器人技术来改善生产线上的搬运作业，从而替代工人重复性手动操作。该设计需要自己画出夹具--吸盘，然后通过三维建模软件CATIA设计出符合设计需要的夹具。目前工业机器人已经拥有成熟的控制系统，通过编程与示教，对IRB120机器人的运动轨迹做出理想的路径规划，并对机器人运动范围进行完全的控制。根据程序的编写来设定对工业机器人的运动路径进行物件搬运。应用Smart组件创建动态输送链，包含设定输送链产品源，输送链运动属性，输送链限位传感器等等，从而实现对机器人的物件搬运控制，最后利用robot studio软件对整个工作站的工作过程进行仿真。均在设计思路、设计方法、设计过程、设计特点方面做了详细的分析与说明。

关键词：物件搬运、CATIA建模、Smart组件、robot studio仿真

I

Abstract

The graduation design for the industrial robot handling system design and production. The use of industrial robot technology to improve the production line of the transport operations, thus replacing the manual repetitive manual operation. The design needs to draw the fixture - sucker, and then through the three-dimensional modeling software CATIA designed to meet the design needs of the fixture. At present, industrial robots already have mature control system, through programming and teaching, the IRB120 robot trajectory to make the ideal path planning, and the robot range of full control. According to the preparation of the program to set the industrial robot movement path for object handling. Application of Smart components to create a dynamic conveyor chain, including the set of conveyor chain product source, conveyor chain motion properties, conveyor chain limit sensor, etc., in order to achieve the robot object handling control, and finally the use of robot studio software work on the entire workstation simulation. Are in the design ideas, design methods, design process, design features to do a detailed analysis and description.

Key words: Object handling、CATIA modelingDesign、Smart components、Robot studio

simulation

II

目录

第一章 序言 ......................................................................................................................... 1

1.1 机器人未来的发展趋势 .......................................................................................... 1 1.2 对IRB6400和IRB120型两类机器人进行简介 ................................................... 2

1.2.1 IRB6400型机器人 ..................................................................................... 2 1.2.2 IRB120型机器人 ....................................................................................... 3

第二章操作机器人 ................................................................................................................. 4

2.1示教器 ....................................................................................................................... 4

2.1.1示教器简介 .................................................................................................... 4 2.1.2 注意事项与故障处理 ................................................................................. 4 2.2 机器人数据的备份与恢复 .................................................................................... 5

2.2.1 机器人的手动操作 ..................................................................................... 5 2.2.2 单轴运动 ..................................................................................................... 5 2.2.3 线性运动与重定位运动 ............................................................................. 5 2.3 机器人操作 ............................................................................................................ 6

2.3.1 TCP的设定 ................................................................................................. 6 2.4 机器人使用及注意事项 ........................................................................................ 6 第三章 CATIA建模................................................................................................................. 7

3.1 用CATIA创建支架模型 ........................................................................................ 7

3.1.1 新建三维模型 ............................................................................................. 7 3.1.2 创建支架的基础特征 ................................................................................. 7 3.1.3 创建吸盘的基础特征 ................................................................................. 9 3.1.4 装配设计 ..................................................................................................... 9 3.1.5 装配中的“相合”与“接触”约束 ....................................................... 10 3.2 用CATIA创建托盘模型 ...................................................................................... 10

3.2.1 新建三维模型 ........................................................................................... 10 3.2.2 创建托盘的零部件 ................................................................................... 11 3.2.3 托盘零部件的装配设计 ........................................................................... 11 3.2.4 使用“接触”约束多个零部件 ............................................................... 12 3.3 用CATIA创建托盘座模型 .................................................................................. 13

3.3.1 新建三维模型 ........................................................................................... 13 3.3.2 创建托盘座的零部件 ............................................................................... 13 3.3.3 托盘座零部件的装配设计 ....................................................................... 15 3.4 用CATIA创建挡风玻璃模型 .............................................................................. 17

3.4.1 新建三维模型 ........................................................................................... 17

III

3.4.2 创建挡风玻璃的草图 ............................................................................... 17 3.4.3 “桥接”命令制作 ................................................................................... 17 3.5 用CATIA创建底座模型 ...................................................................................... 17

3.5.1 新建三维模型 ........................................................................................... 17 3.5.2 创建底座草图 ........................................................................................... 18 3.5.3 创建底座斜面凸台 ................................................................................... 19 3.6 创建凹槽与Y型凸台 .......................................................................................... 20

3.6.1 凹槽草图 ................................................................................................... 20

第四章 用Smart组件创建动态输送链 ........................................................................... 22

4.1 Smart组件输送链动态效果 ............................................................................... 22 4.2 应用Smart组件设定输送链的产品源 .............................................................. 22

4.2.1 设定输送链的产品源 ............................................................................... 22 4.2.2 Source组件的属性设置 ........................................................................... 22 4.3 应用Smart组件设定输送链的运动属性 .......................................................... 22

4.3.1 设定输送链的运动属性 ........................................................................... 22 4.3.2 Linear Mover 属性设置 ......................................................................... 23 4.4 应用Smart组件设定输送链限位传感器 .......................................................... 23

4.4.1 设定输送链限位传感器 ........................................................................... 23 4.4.2 Logic Gale 属性设置 ............................................................................... 25 4.5 创建Smart组件属性与连结 .............................................................................. 25

4.5.1 设定属性连结 ........................................................................................... 25 4.6 创建Smart组件的信号与连接 .......................................................................... 26

4.6.1 设定信号连接 ........................................................................................... 26 4.6.2 仿真运行 ................................................................................................... 29

总 结 ................................................................................................................................. 30 致谢 ....................................................................................................................................... 31 参考文献 ............................................................................................................................... 32 独创性声明 ........................................................................................................................... 33 关于论文使用授权的说明 ................................................................................................... 33

IV

成都航空职业技术学院学生毕业设计论文

第一章 序言

20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人。

工业机器人（Industrial Robot，简称IR）是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。在无人参与的情况下，工业机器人可以自动按不同轨迹、不同运动方式完成规定动作和各种任务。机器人和机械手的主要区别是：机械手是没有自主能力，不可重复编程，只能完成定位点不变的简单的重复动作；机器人是由计算机控制的，可重复编程，能完成任意定位的复杂运动。

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。

60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。

随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。

工业机器人市场的大幕已经拉开，世界机器人市场的需求即将进人喷发期，中国潜在的巨大机械设备生产市场需求已初露端倪，工业机器人进军机床行业投资前景可期。

工业机器人能替代越来越昂贵的劳动力，同时能提升工作效率和产品品质。富士康机器人可以承接生产线精密零件的组装任务，更可替代人工在喷涂、焊接、装配等不良工作环境中工作，并可与数控超精密铁床等工作母机结合模具加工生 产，提高生产效率，替代部分非技术工人。

1.1 机器人未来的发展趋势

曾经以人力资源支持成为”世界工厂”的中国，正在成为工业机器人的最大买家。据英国《金融时报》引用位于德国的世界机器人联合会统计数据称，2013年中国购买了36560台工业机器人，超过美国和日本，成为最大的工业机器人购买国。

2011年，为苹果代工的富士康宣称要用三年多时间建立“百万机器人军队”，以替代工人重复性手动操作。2013年中国购买工业机器人数量较2012年增长了近60%，首次超

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