第一章绪论
1.1 课题背景
近年来，随着全球汽车生产向着多品种、小批量方向发展，工业机器人在汽车工业中的应用越来越普遍。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
随着社会的发展和科学技术的进步，人类对降低劳动强度，提高生产精度的要求也越来越高，相应的自动化在工业生产中的应用也越来越广泛，对自动化也提出了更高的要求。工业机器人对提高产品质量和生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。近20年来，由于计算机技术和大规模集成电路制造技术的飞速发展，使得工业机器人技术也有了长足的进展，不但外形体积和价格大为下降，而且机器人的性能和工作可靠性也有极大提高，特别适合于多品种、变批量的柔性化生产。使得工业机器人在汽车制造业中得到广泛应用。
在汽车工业中，其主要应用领域包括：
1）汽车装配作业及液体物质的填充
2）点焊作业
3）涂胶作业
4）喷漆作业
在汽车制造领域，风挡玻璃涂胶系统是一项关键技术，因为胶型的好坏直接影响玻璃的密封性，对提高生产效率和制造质量起着举足轻重的作用。风挡玻璃涂胶系统，具有人工无法比拟的优势，它行动灵巧，可以将玻璃的尺寸误差沿玻璃周边均匀分布，确保胶型沿玻璃周边涂布的均匀性，而且精度极高，可以对玻璃自动识
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别、自动拾取、一次性自动对中，大大提高了生产的效率和精度。机器人在汽车风挡玻璃涂胶系统中的应用使得涂胶质量大为提高，极大地降低了风挡玻璃漏水的可能，提高了汽车的整体质量。
2002年上海通用东岳汽车有限公司采用首钢莫托曼机器人有限公司的输送线式汽车风挡玻璃机器人涂胶系统，后来随着生产线速的不断提高，为了保证生产效率和质量的同步提高，更换为上海FANUC机器人进行涂胶。
近期由于公司将要推出新车型，现有的机器人涂胶系统不足以满足加入新车型后生产能力的要求，因此需要建立新的涂胶系统。该系统便是根据实际车型要求，在原有的涂胶系统设计的基础上进行改进设计，以满足新车型的需要并提高生产效率和制造质量。
1.2 国内外研究现状
近年来，我国的汽车工业发展迅速，各种款式的轿车层出不穷，这就迫切需要生产能尽可能地满足柔性化生产的要求。由于轿车风挡玻璃的质量直接影响汽车的使用、用户满意度和企业形象等诸多因素，因此，轿车风挡玻璃涂胶系统便显得十分重要。发达国家在轿车风挡玻璃的涂胶作业上, 均采用各种类型不同的自动化作业设备和生产线，而国内生产中, 有些厂家还采用人工涂胶或自动化程度很低的涂胶设备，这与激烈的市场竞争和快速发展的科技水平很不相符，所以，采用自动涂胶系统在汽车生产中将是一种必然的趋势。
1998年之前，国内汽车厂家的机器人涂胶系统均为随整条汽车生产线从国外引进。但随着国内生产线的技术改造要求，对风挡玻璃自动涂胶系统的需求也不断增加，1999年首钢莫托曼机器人有限公司研制开发了国内第一套机器人汽车风挡玻璃涂胶系统，并成功地应用于哈飞汽车制造有限公司，开创了国内自主机器人涂胶系统研制成功的先河。
目前，国内自动涂胶系统的应用实例中，根据胶枪安装方式划分主要有两种。一种是玻璃定位后，以机器人握胶枪对玻璃进行涂胶的方式；另一种是将胶枪固定，机器人抓持玻璃进行涂胶的方式。首钢莫托曼机器人有限公司研制的涂胶机器人采用的便是第一种方式，涂完胶后由传送带将玻璃送走，已在哈飞汽车、广州本田、昌河汽车、重庆长安等汽车制造厂得到广泛应用。采用第二种涂胶方式的机器人如
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上海FANUC的，已在上海通用、上海大众、一汽大众等汽车制造厂得到广泛应用。
从近几年汽车风挡玻璃涂胶系统的发展来看，自动涂胶的趋势已不容质疑，并且不断向着更高精度、更高自动化水平的方向发展，向着更多使用国产系统的方向发展，从这也能看出我国的自动化制造水平与发达国家的差距正在逐渐缩小。
上海通用东岳汽车有限公司采用的是第二种方式，将胶枪固定，机器人抓持玻璃进行涂胶。
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第二章涂胶系统简介
2.1 系统组成
该系统主要由控制系统、机器人、供胶系统、旋转台和翻转台等组成。控制系统主要由Logix5555、HMI、EtherNet及DeviceNet组成，完成数据的传递处理，控制整个系统；机器人负责从旋转台上抓取玻璃进行涂胶，涂完胶后将玻璃放到旋转台上，主要是利用了机器人能精确快速移动的特点；供胶系统主要负责供胶，根据控制信号实时改变胶量的大小；旋转台主要任务是放上玻璃后夹紧玻璃，根据玻璃形状和大小判断出玻璃类型后旋转，让待涂胶玻璃面向机器人，等待机器人抓取玻璃；翻转台主要是接收涂完胶的玻璃，然后翻转玻璃面向操作人员，等待人工取走玻璃。
2.2 工作原理
操作人员将预处理好的风挡玻璃放到旋转台上，放好玻璃后按一下确认按钮，旋转台上的对中装置便将玻璃对中夹紧，夹紧之后通过玻璃的形状大小对玻璃进行识别，若识别不出，便重新夹紧识别，若再次识别不出便产生报警信号，一旦识别出玻璃型号，便将车型信息传送到主控制柜，主控器通过以太网将车型信息传给机器人，机器人按照传送过来的车型信息，选择相应需要执行的涂胶程序。在此期间，旋转台旋转180°面向机器人，等待机器人抓取玻璃。机器人通过自带的6个真空吸盘，吸取玻璃。如果6个吸盘真空值达到，则将对中装置打开，机器人抓取玻璃，走到涂胶位置后对准涂胶枪头，并将涂胶设备枪阀打开，根据不同玻璃型号、大小，选择相应的程序，控制涂胶轨迹和胶量，进行涂胶。涂胶完毕后将玻璃放到翻转台上，翻转台上的6个吸盘便吸住玻璃，同时机器人回到原点，然后翻转台翻转等待操作人员取玻璃。操作人员取完玻璃走出光栅区域后，翻转台翻转回原点，等待下一次玻璃的到来。然后，循环往复。
2.3 DeviceNet
2.3.1 DeviceNet简介
DeviceNet是一种基于CAN（Controller Area Network）技术的开放型、符合全球工业标准的低成本、高性能的通信网络，1994年由美国Rockwell公司开发应
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用。DeviceNet使用生产者/消费者（Producer/Consumer）通信模式，允许网络上的所有节点同时存取同一源数据，网络通信效率更高；采用多信道广播信息发送方式，各个消费者可在同一时间接收到生产者所发送的数据，网络利用率更高。
DeviceNet每个网络最大节点数是64个，干线长度为100～500m，可用的通讯波特率分别为125kbps、250kbps和500kbps三种。设备可由DeviceNet总线供电（最大总电流8A）或使用独立电源供电。 DeviceNet网络电缆传送网络通讯信号，并可以给网络设备供电。宽范围的应用导致规定了不同规格的电缆：粗电缆、细电缆和扁平电缆，以适用于各种工业环境。
DeviceNet是一种低成本的通信连接，它将工业设备连接到网络，减少了配线和安装工业设备的时间和成本。直接互连性在改善设备间通讯的同时，提供了相当重要的设备级诊断功能，可以通过主单元的指示灯和数码管对常见的设备故障给出提示。线路的故障和通信电源的故障，也可以由主单元自动地进行检测，并且会给出提示或报警，从而可以判断故障，进行及时处理，这是通过硬接线I/O接口难以实现的。另外，DeviceNet提供了多个复杂设备间的互连性及不同供货商的同类部件间的可互换性：来自不同的厂家设备，只要按照DeviceNet的标准，即可进行互换，使用户不必局限于同一个供货商的产品，给用户带来了更多的灵活性。
2.3.2 DeviceNet在系统中的功能
1)传输光栅信号，确保作业人员的安全。
2)在旋转台/翻转台上，通过占位开关，感应玻璃放置与否。
3)传递PLC控制信号，控制阀导，令对中装置夹紧玻璃。
4)在转台的对中装置上，传递10个玻璃识别开关的判断信号到PLC，通知PLC 当前玻璃类型。
图2.1 玻璃类型识别开关
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玻璃识别开关位于对中装置的两侧，每侧5个，根据不同玻璃的大小触发相应的开关，实现识别玻璃类型的作用。
5)传输PLC控制信号，控制旋转台转向玻璃待取点。
6)传输PLC控制信号，控制真空发生器对打开吸盘阀门，并监控吸盘真空度是否达到设定值。
7)传输机器人的控制信号，控制涂胶枪头，实现对玻璃的涂胶。
8)通过控制空气压盘，将玻璃胶输送到伺服控制器，机器人会根据不同的车型，将不同的涂胶量信号送到变频器，通过变频器控制伺服控制器，达到控制涂胶量大小的目的。
2.4 EtherNet
2.4.1 EtherNet简介
EtherNet即以太网，是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000 Mbps）和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列标准规范。以太网主要有两种传输介质，那就是双绞线和同轴电缆。一般情况下，EtherNet用连线或电缆将计算机和外围设备连接起来，使它们之间可以相互通讯。用于网络的实际连线称为网络“媒介”。除物理媒介之外，所有EtherNet网络支持协议都提供复杂的数据传输和网络管理功能。本设计采用传输控制协议/网际协议（TCP/IP），用于网络内部或网际间的通信。
2.4.2 EtherNet在系统中的功能
在该系统中，主控PLC Logix5555与HMI和机器人之间的连接是通过EtherNet 实现的。凡是具有记忆性内存模块的设备(如HMI和机器人)，在进行通信连接时，要求使用EtherNet。这种类型的通讯连接是GM经过对设备通讯的安全级别和稳定性方面综合评估考虑后制定的，在全球各个GM的制造工厂均采用这种标准化的通讯方式，即所谓的GM北美标准。
运用EtherNet的优点在于：增加系统功能，将系统控制细化，点面结合。HMI 能够如实记录系统运行的情况，如故障记录，现场设备的运行状态，相邻设备的运行情况，以太网的链接情况以及暗灯系统的指令控制等。
2.5 供胶系统
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2.5.1 供胶系统的组成
供胶系统主要由5部分组成：空气压盘、加热器、伺服控制器、伺服电机、中间继电器。
2.5.2 供胶系统各部分的功能
1）空气压盘：给胶桶加压，使胶从胶桶沿管路流出，为系统供胶。
2）加热器：通过不同的加热器给玻璃胶进行加热，防止由于温度低而造成玻璃胶过于稠密，给涂胶带来困难。
3）伺服控制器：通过控制伺服电机准确无误地控制出胶量。
4）伺服电机：作为执行机构控制出胶量。
5）中间继电器：通过中间继电器完成对伺服电机的控制，对机器人枪阀启动、停止的控制，对各项加热器的控制。中间继电器相当于控制的纽带，完成对各种元器件的控制。
2.6 FANUC机器人
采用FANUC系统不仅因为其高质量、高性能、全功能。还因为以下特点：1、设计中大量采用模块化结构，易于拆装，控制板高度集成，可靠性大大提高，
而且便于维修、更换。
2、具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为0～45℃，相对湿度
为75℃。
3、有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。
4、FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。
5、提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令，增加了编程的灵活性。
6、具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232C传输接口，使通用计算机PC和机
床之间的数据传输能方便。可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。
7、提供丰富的维修报警和诊断功能。FANCE维修手册为用户提供了大量的报警信
息，并且以不同的类别进行分类。
下面对机器人设备做一简单介绍：
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图2.2 转台 图2.3 机器人上自带真空吸盘
图2.4 涂胶枪头 图2.5 翻转台
图2.6 机器人及控制柜
图2.7 机器人控制俯视图
机器人是涂胶系统最为重要的组成部分，通过示教器精确地控制机器人的运动轨迹，达到人工无法实现的速度和精度。而且该机器人具有高性能碰撞检测机能，无须外加传感器，大大降低了因碰撞而造成的损害程度。
注意：FANUC机器人和其它设备有很大的不同，不同点在于机器人可以以很高的速度移动很大的距离。
2.7 人机界面（HMI）
HMI是Human Machine Interface 的缩写，人机界面又称用户界面或使用者界面，是系统和用户之间进行交流和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。
2.7.1 人机界面的定义
连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流变频器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交换的数字设备，如图2.8所示。
2.7.2 人机界面在系统中的功能
1）连接Logix5555和机器人，监控设备的工作状态。
2）数据、文字的输入操作。
3）生产配方存储，设备生产数据记录。
4）简单的逻辑和数值运算。
5）指示灯报警。
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第三章 PLC简介
3.1 plc的基本概念
20世纪60年代，计算机技术应用于工业控制。但由于计算机技术本身的复杂性，编程难度大等原因未能在工业控制中广泛使用。1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车制造公司（GM）,以适应汽车型号的不断更新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能的减少重新设计和更换控制系统的硬件及接线，减少时间降低成本。1969年美国数字设备公司（GEC）首先研制成功第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。可编程控制器经过发展完善，现已形成通用的、可编写程序的、专用于工业控制的计算机自动控制设备，并拥有编程简单使用方便，可靠性强，通用性强，体积小，维护方便，缩短了设计、施工投产调试的周期，功能非常齐全的特点。
现在的可编程控制器还有强大的网络功能，可以通过各种通信接口将数据直接传送到上位机，以实现上位机的数据采集和监控。美国Rockwell的PLC可以组成如以太网（EntherNet）,控制网（ControlNet）,设备网（DeviceNet）及传统的DH+网，DH485，远程I/O等网络，大大加强了在工业企业中的广泛应用。
3.2 PLC的特点
1、编程简单，使用方便。
2、控制系统构成简单，通用性强。
3、抗干扰能力强，可靠性高。
4、体积小，维护方便。
5、缩短了设计、施工、投产调试的周期。
6、PLC功能齐全。具有逻辑控制、顺序控制、信号、数据处理等功能。
3.3 PLC I/O模块的选择步骤与原则
PLC的I/O模块有开关量I/O模块、模拟量I/O模块及各种特殊功能模块等。不同的I/O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。
3.3.1 开关量I/O模块的选择
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1、开关量输入模块的选择开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：
1）输入信号的类型及电压等级
开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块最远不得超过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。
2）输入接线方式
开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，开关量输入模块的接线方式分为汇点式输入和分组式输入
汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。
3）注意同时接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60％。
4）输入门槛电平
为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远。
2、开关量输出模块的选择
开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：
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1）输出方式
开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。
继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。
对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。
2）输出接线方式
开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，
开关量输出模块的接线方式分为分组式输出和分隔式输出。分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。
3）驱动能力
开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。
4）注意同时接通的输出点数量
选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V/2A的8点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60％。
5)输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关
开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电流。另外，晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应
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注意。
3.3.2 模拟量I/O模块的选择
模拟量I/O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（A/D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接受的数字量；模拟量输出(D/A)模块是将PLC 内部的数字量转换为模拟量信号输出。
典型模拟量I/O模块的量程为-10V～+10V、0～+10V、4～20mA等，可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。
一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。
3.3.3 特殊功能模块的选择
目前，PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I/O模块，有的还推出了自带CPU的智能型I/O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。
3.4 PLC的基本结构
图 3.1 PLC的基本结构图
3.5 PLC编程语言
（1）梯形图这是PLC厂家采用最多的编程语言，最初是由继电器控制图演变过来的，比较简单。
（2）顺序功能图它提供了总的结构，并与状态定位处理相互协调。
（3）功能块图它提供了一个有效的开发环境，并且特别适用于过程控制应用。（4）指令表它为优化编程性能提供了一个环境，与汇编语言非常相似。
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梯形图编程语言直观易懂。本设计采用此语言。
3.6 PLC控制系统设计
图 3.2 PLC控制系统设计
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第四章系统设计
在工业生产中安全是第一位的，在该系统设计中要重点注意的是安全及互锁问题。玻璃是人工放到旋转台上的，并且人工从翻转台上取下玻璃，在操作人员靠近旋转台时，旋转台不能旋转，以防伤到操作人员；同样，在操作人员从翻转台上取玻璃时翻转台不能动作，同时，机器人也不能进入翻转台区域放玻璃，防止翻转台翻转时或机器人持玻璃进入翻转台区域时伤到操作人员，这便要求有一定的安全措施。在旋转台和翻转台工作时，机器人是不允许靠近旋转台或翻转台的，这便要求有一定的互锁措施。
4.1 系统工作流程
因为涂胶系统十分复杂，所以首先应设计该系统的主要控制流程图。该涂胶系统的工作流程如下图4.1所示。
图4.1 系统工作流程图
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4.2 PLC的选择及相关配置
4.2.1 PLC的选取
所有的PLC类的设备按操作性可分为三类:一是基于机架或地址的系统；二是标签类系统；三是软PLC或是基于PC的控制。为了符合通用汽车的统一标准，采用AB公司的PLC，选择Logix5555作为主控制器。
4.2.2 Logix5555处理器的特点
1）模块化、可扩展的结构。
2）多处理器可以共享公共输入数据。
3）多优先级多任务操作系统。
4）高度集成的运动控制能力。
5）丰富的指令集，其中包括文件处理、顺序器、诊断、移位寄存器、程序控制和运动控制指令。
6）所有高级运动命令的执行以及运动轨迹规划功能都能在处理器上实现。
7）可实现预定的I/O数据传送。
8）任意组合时最多可提供128000个I/O（最大4000个模拟量I/O）。
9）本地I/O（1756-I/O模块）。
10）普通的Remote I/O（1746-，1771-，1793-，1794-，1797-I/O模块以及1791-I/O模块）。
11）DeviceNet I/O（1793-I/O、1794-I/O、1797-I/O模块以及1792-I/O模块）ControlNet I/O（1756-I/O模块）。
4.2.3 I/O分配
本次模拟设计中有22个输入，14个输出，因为每个I/O模块有32个输入或输出口，因此采用一个数字量输入模块DC input 1756-IB16,一个数字量输出模块DC output 1756-OB16E，一个以太网模块1756 ENET/B，因为条件有限，不能进行实际程序的调试，只能模拟，通过网线实现计算机与PLC的连接。
所选用的PLC系统为标签类系统，对于标签型系统，在控制程序的设计中，输入和输出是用变量来表示，随后这些变量会被分配到相应的输入输出端子。
元件I/O分配表4.1如下所示：
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表4.1 I/O分配表
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4.3 控制线路设计
4.3.1 设备布局
按照玻璃涂胶的路径，系统设备的布置从右到左依次为旋转台、机器人、涂胶枪头装置（在机器人对面）、翻转台。机器人后面是主控制柜，内有AB PLC Logix5555，通过EtherNet与HMI、机器人进行通信。涂胶枪头装置在机器人对面，主控器和机器人通过DeviceNet对涂胶枪头装置进行控制，通过变频器控制电机来控制胶量大小。旋转台和翻转台通过DeviceNet与主控器Logix5555相连接。
图 4.2系统硬件结构图
1）机器人:抓取玻璃并持玻璃移动涂胶。
2）旋转台（包括对中装置）：放上玻璃夹紧后转向机器人。
3）涂胶枪头装置：喷胶和清洗胶枪头。
4）翻转台：被机器人放上玻璃后翻转面向操作人员。
5）主控制柜：各种各样的控制设备，包括Logix5555和各种继电器。
6）机器人控制柜:机器人的控制设备。
7）供胶空气马达：给胶桶加压，使胶从胶桶沿管路流出。
8）供胶系统控制柜：控制胶量的大小，包括PowerFlex700变频器。
9）齿轮泵：提供空气动力，如真空吸盘负压的产生。
10）HMI 监控系统：运行状态监控和系统控制。
11）操作台：一些基本的操作按钮，如急停、确认等。
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12）安全操作门：只要安全操作门打开，系统便停止工作。
13）真空吸盘标定设置：用于标定机器人头部的6个真空吸盘的位置。
14）光栅：起安全作用，只要光栅检测到障碍物，机器人便不会进入光栅区域，相对应的旋转台或翻转台不动作。
4.3.2 电控网络
整个系统的设备控制网络主要由EtherNet和DeviceNet以及硬接线组成。网络结构如下图4.3所示：
以太网DeviceNet 硬接线
图4.3 电控网络布置图
AB PLC 基于DeviceNet网络，通过硬接线控制现场所有的I/0信号，完成PLC
和所有终端设备之间的数据通讯和指令传输。HMI通过EtherNet与主控器和机器人进行通讯，完成对涂胶系统的可视化操控，同时用于报警信息的显示等。FANUC机器人与供胶系统通过DeviceNet相连接，可以用机器人自带的示教器对胶量的大小进行控制。光栅和翻转台则直接连接到远程I/O上，然后通过分接器连到DeviceNet，再到AB PLC Logix5555。
旋转台、翻转台与远程I/O通过DeviceNet连接，是因为旋转台上还有阀组和占位开关、限位开关等，需要的I/O点比较多且较为分散，需继续用DeviceNet传输信
号。FANUC机器人头部带有真空吸盘、真空发生器、真空值实时显示器等，需要用
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主PLC控制，而主PLC离机器人的距离不是很远，故选择直接从PLC I/O模块连线到机器人上的某些设备。供胶系统的部分设备，例如供胶系统中驱动空气压盘电机的变频器在主控柜中，可以采用硬线直接连接。
4.3.3 控制柜设计
1、发热量最大的器件放在控制柜的上部。一般控制柜内的变频器的发热量最大，为确保冷却风道畅通，对于非水冷却的变频器，如果需要在临近并排安装两台或多台时，安装空间除按使用说明书要求之外，变频器之间要留有足够的距离。如果竖排安装时，两个变频器之间加隔板以增加上部调速器的散热效果。控制柜所处的位置要便于变频器的定期维护。
2、易损部件下方不能放置控制器件。对于易损部件如接触器、快速熔断器等元件的下方不能放置PLC、变频器之类的控制器件。避免这些易损部件的零件，掉入控制器内部，使得故障范围加大。
3、发热量较小并且重量最大的器件放在控制柜的下部。像电抗器这类器件，重量大、发热量又相对比较小，所以一般放置在控制柜的下部。
4.4 主要设备程序流程
4.4.1 旋转台控制程序流程
旋转台流程图如下图4.4所示，分为A面和B面，两个面的结构相同，以A面作介绍。
A面上有5个占位开关，用于检测有没有玻璃放到旋转台上以及玻璃的大小；当玻璃被放到旋转台上后，占位开关被压下，通过被压下的占位开关便可以判断玻璃的大小和类型（只能判断是前后风挡玻璃还是三角窗玻璃，因为三角窗玻璃比较小，压不到图4.5中的（1）号占位开关）。对中装置两边有夹臂，用来夹紧玻璃，由阀导驱动，实现夹紧和松开。当放好玻璃按下确认按钮后，对中装置便夹紧玻璃，然后根据对中装置压下的玻璃识别开关判断出玻璃的类型，并将玻璃类型信号通过DeviceNet传送给PLC，玻璃类型判断完成之后，若旋转台光栅区域没有障碍物，旋转台便逆时针旋转，达到180°时，旋转台下面的接近开关被触发，旋转台便停止旋转，此时旋转台A面面向机器人，等待机器人过来取玻璃。旋转台旋转到位后，通过DeviceNet将信号传送给Logix5555，Logix5555再通过Ethernet将信号传给机
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机器人涂胶滚边工作站 摘要：本文介绍一种用于汽车装配生产线的机器人涂胶滚边工作站。其主要内容包括机器人及其控制、车门抓手及滚边头的结构、胶液供给系统等。这种工作站保证了涂胶的均匀性、一致性、准确性，提高了机器人的利用率，具有明显的实际应用价值。 关键词：机器人；车门；抓手；涂胶 Abstract: This paper presents a robot station of spray glue and rim applied in the car assembly line. It is made up of the robot, the control system, the grab hand of car door and piped head, and glue supply system. The station makes spray coating well-distributedquality, and therefore improves efficiency of the robot and has high performance in the practical applications. Key words: robot；car door；grab hand；spray coating 传统的车门生产工艺，大多采用人工涂胶，在这种涂胶作业方式下，涂胶需要导向，造成生产效率极为低下。而且，对于复杂形状的零件，用人工涂胶几乎是不可想象的。因此简化涂胶作业的结果是造成轿车的隔音减震效果不佳。而对于车门的折边，大多是采用液压折边或是电动折边，用这种工艺生产造成设备一次性投资成本大，而且一旦车型停产，设备也就随之报废，极为浪费。 本文介绍一种目前正推广应用的机器人涂胶滚边控制系统，它不但能保证车门的生产质量，而且生产 效率高，设备的一次性投资成本低。 1 工作站的组成
摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
机器人涂胶系统供胶、加热电控柜 安装使用与维护说明书 一、系统原理 本系统采用双桶切换供胶方式，由两台55加仑双立柱胶泵供胶。平时只有一台 胶泵工作，当工作胶泵无胶时，胶泵压盘升降横梁降至低位，压开低位换向气动限位， 此时，信号反馈到自动切换系统，关闭此台胶泵马达供气，并接通另一台胶泵马达供 气，以保证连续生产。两泵胶管汇集到一起，一路供给手动胶枪，一路供给定量齿轮 泵系统。为保证胶型，以及对机器人速度变化的响应，要对胶体流量和速度进行精确 的同步配合控制。定量齿轮泵系统由直流调速电机的加减速机驱动，带动定量齿轮泵， 通过调整直流调速电机的速度来控制涂胶量的大小。速度控制分为手动控制/机器人 控制两档，手动速度调节通过调节机柜内的电位器来调节伺服电机的速度。机器人速 度调节通过改变涂胶程序中的模拟量电压值来调节直流调速电机的速度。涂胶控制也 分为手动控制/自动控制两档，开关处于手动档。按下涂胶按扭胶枪打开，开始涂胶， 松开按扭停止涂胶。自动挡时控制权交给机器人。 为防止胶体黏度温度随温度变化而变化，本系统设有温控装置，温控装置由加热 胶泵、加热胶枪、加热胶管、温度传感器、温度控制器组成。分为十一段加热：左泵 加热(含左泵压盘、左泵泵体、左泵出口胶管三部分)、右泵加热(含右泵压盘、右泵 泵体、右泵出口胶管三部分)、齿轮泵入口管加热、齿轮泵出口胶管加热、自动枪加 热、手动枪胶管加热、手动枪加热，胶体的温度由传感器检测并送至温度传感器，与 设定温度相比较，利用PID原理完成对胶体的温度控制。温度控制柜内有七日定时器， 可以根据工作情况，定时开关加热装置，实现提前预热功能和自动开关机功能。同时， 当胶泵低位或温度异常时温控柜有声光报警功能。加热系统具有预判断加热功能，胶 泵有两个限位开关，一个电动限位，一个气动限位，（电动限位在上，气动限位在下， 两个开关紧邻），电动限位负责当前工作胶泵即将无胶的预判断，提前预热另一台胶 泵，到气动限位开关时切换到另一台胶泵。 . 二、安装调试 1、供电电源：三相四线380V,50Hz,30KW
10CAM 数控编程技术 数控编程技术数控编程技术 数控编程技术 1.1 数控机床程序编制步骤 数控机床程序编制步骤数控机床程序编制步骤 数控机床程序编制步骤 数控机床程序编制的内容主要包括以下步骤： 1 千里之行始于足下
（1）工艺方案分析 1．确定加工对象是否适合于数控加工（形状较复杂，精度一致要求高） 2．毛坯的选择（对同一批量的毛坯余量和质量应有一定的要求）。 3．工序的划分（尽可能采用一次装夹、集中工序的加工方法）。 （2）工序详细设计 1．工件的定位与夹紧。 2．工序划分（先大刀后小刀，先粗后精，先主后次，尽量“少换刀”）。 3．刀具选择。 4．切削参数。 5．工艺文件编制（工序卡（即程序单），走刀路线示意图。 2 千里之行始于足下
程序单包括：程序名称，刀具型号，加工部位与尺寸，装夹示意图。 （3）编写数控加工程序 1．用MasterCAM设置编出数控机床规定的指令代码（G，S，M）与程序格式。2．后处理程序，填写程序单。 3．拷贝程序传送到机床 4．程序校核与试切。 1.2 数控系统基本功能和手工编程范例 3 千里之行始于足下
数控系统基本功能和手工编程范例数控系统基本功能和手工编程范例 数控系统基本功能和手工编程范例 一．数控系统基本功能1 ．准备功能（1）准备功能指令由字母“G”和其后的2位数字组成。从G00至G99可有100种，该指 令的作用，主要是指定数控机床的运动方式，为数控系统的察布运算做好准备，所以在程序 段中G指令一般位于坐标字指令的前面。 （2）表中00组G代码是非模态代码，其他各组代码均为模态代码。模态代码表示一经被 应用，就保留继续有效，直到后继程序段出现同组其他G代码时才失效，因此可以略 4 千里之行始于足下
实用标准文案 D/RIAMB-850415-SY 使用说明书 项目名称：东安黑豹风挡玻璃机器人自动涂胶工作站 项目承担单位：北京机械工业自动化研究所机器人中心
北京机械工业自动化研究所 目录 1.概述 2.机器人自动涂胶系统构成 3.机器人自动涂胶工作站各设备简介 4.气动工作原理 5.工作站控制柜操作说明
1.概述 工作站用于汽车前后风挡玻璃和侧窗玻璃涂胶，涂胶分别在两个工作台上完成：前后风挡玻璃装卡在翻转工作台上，左右侧窗玻璃装卡在固定工作台上，工件由气缸定位夹紧后，由FANUC M16i机器人在玻璃边缘进行涂胶。前后风挡玻璃涂完胶后经翻转180°后放置在翻转台前的工件支架上，人工用吸盘取走工件进行装配，左右侧窗玻璃经气缸定位夹紧后进行涂胶，完后即可人工取走工件进行装配。供胶系统采用55加仑和5加仑65：1柱塞泵为系统供胶，可确保比较粘稠的胶出胶量均匀。由于胶比较粘，在空气中容易凝固，因此工作一段时间后需要将枪嘴的胶刮掉，以避免胶形改变。机器人在涂胶若干循环后，将枪尖移至刮胶工作台的钢丝上将多余的胶刮到下面的小桶中即可。 机器人的工作范围外部设置护栏，将电控柜布置在合理的位置上，以使机器人运动时不与机器人发生干涉，并且利于操作。双工位旋转台上也o设有防护门，机器人工作位在护门内，上下工件工位在护门外。
2. 机器人自动涂胶系统构成 机器人自动沾胶工作站主要包括： 1、转工作台：前后风挡玻璃定位、夹紧、翻转作业 2、侧窗固定式工作台：侧窗玻璃定位夹紧作业 3、胶嘴清理即刮胶装置 4、FANUC M16iB/10L 型机器人 5、由美国GRACO公司成套提供涂胶系统冷胶输供系统 6、工作站电控系统 7、防护栏或工作间（厂方自制） 机器人风挡玻璃涂胶工作站布置图如下：
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
FANUC 机器人基本操作指导
1.概论----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1）机器人的构成------------------------------------------------------------------------------------------- 1 2）机器人的用途------------------------------------------------------------------------------------------- 1 3）FANUC 机器人的型号-------------------------------------------------------------------------------- 1 2.FANUC 机器人的构成--------------------------------------------------------------------------------- 1
1）FANUC 机器人软件系统------------------------------------------------------------------------------- 1 2）FANUC 机器人硬件系统------------------------------------------------------------------------------- 2
(1). 机器人系统构成------------------------------------------------------------------------------ 2 (2). 机器人控制器硬件--------------------------------------------------------------------------- 2 3.示教盒 TP------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1）TP 的作用------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2）认识 TP 上的键------------------------------------------------------------------------------------------- 3 3）TP 上的开关---------------------------------------------------------------------------------------------- 4 4）TP 上的显示屏------------------------------------------------------------------------------------------- 5
安全操作规程
5
编程
6
1.通电和关电------------------------------------------------------------------------------------------------ 7
1）通电-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2）关电-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2.手动示教机器人----------------------------------------------------------------------------------------- 7
1）示教模式-------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2）设置示教速度-------------------------------------------------------------------------------------------- 8 3）示教-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.手动执行程序--------------------------------------------------------------------------------------------- 8
4.自动运行---------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
工业机器人四大家族 全球工业机器人的四大家族——ABB、KUKA、发那科以及日本的安川电机。 一、瑞士ABB ABB(Asea Brown Boveri)，是一家瑞士-瑞典的跨国公司，专长于重电机、能源、自动化等领域。在全球一百多国设有分公司或办事处。总公司设于瑞士的苏黎世。 ABB是机器人技术的开拓者和领导者，早在1974年就发明了世界上第一台工业机器人。ABB拥有当今最多种类的机器人产品、技术和服务。目前，ABB机器人业务部的全球装机量已超过16万台，是全球装机量最大的工业机器人供应商。 目前，ABB机器人在中国开展了全方位的业务活动，包括制造、研发、销售、工程和服务等，拥有领先的市场份额。ABB机器人业务部在国内研发、制造的产品和系统设备行销全球市场，例如：欧洲沃尔沃汽车发动机生产线、印度TATA汽车机器人弧焊工作站、马来西亚伟创力机器人涂装线等。 二、德国kuka 库卡公司最早于1898年由Johann Josef Keller和Jakob Knappich在奥格斯堡建立。最初主要专注于室内及城市照明，但不久就涉足至其它领域(焊接工具及设备，大型容器)，1966年成为欧
洲市政车辆的市场领导者。1973年公司研发了其名为FAMULUS第一台工业机器人。当时库卡公司属Qu[and]t集团旗下，而Qu[and]t家族则于1980年退出。1995 年库卡机器人技术脱离库卡焊接及机器人有限公司独立成立有限公司，与库卡焊接设备有限公司(即后来的库卡系统有限公司)，同属属于库卡股分公司(前身IWKA集团)。现今库卡专注于向工业生产过程提供先进的自动化解决方案。 库卡机器人公司总部在德国奥格斯堡。公司主要客户来自汽车制造领域，但在其他工业领域的运用也越来越广泛。包括：系统信息、应用领域、物流运输、食品行业、建筑行业、玻璃制造行业、铸造和锻造业、木材行业、金属加工行业、石材加工等。 三、日本发那科 FANUC 公司创建于1956年，1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随时后又与SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。 四、日本安川电机
涂胶机器人操作提示 设备维修档案系列资料一．开机顺序： 1．检查并释放所有急停点。如果先送电，后释放急停，将造成夹具伺服系统无法送电。 2．合主柜电源开关送电，电源指示灯亮。 3．按急停复位按钮。 4．在主柜故障显示数码显示器上看故障报警，如有影响系统运行的报警，按下部故障复位键逐一清除。如果无法清除，则要进行维修。 注意，8个区的温度监视报警分别为09-16，可以用在控制柜面板上的选择开关选择监视还是不监视。如拨到左侧，则不进行监视，此时数码显示器上不予报警。 5．按主柜SET UP按钮，控制电源送电，SETUP指示灯亮。 6．机器人控制系统送电，要等待5分钟左右，手控盒显示进入工作界面。 7．料道及夹具系统控制柜送电。注意24V电源（有标记）必须最后送，否则伺服系统可能无法上电。 二．生产操作： （一）生产操作： 1．送压缩空气气源。 2．检查主电柜内涂胶选择开关是否位于涂胶侧。如在不涂胶侧，将仅空走轨迹，不进行涂胶。 3．在工人操作位置手动操作台上，按伺服上电，指示灯亮表示上电成功。（如果彻底关机，则系统重新送电时，伺服自动上电）。
4．如果夹具台没有在原位或者无法确认是否在原位，及翻转机构不在原位（上料侧），要把车型选择的三个开关拨到1、3、6位置，夹具及翻转机构自动寻找基准点，回到起始位置。 5．检查胶嘴，如周遍有残胶，必须刮尽。 6．检查刮胶器，钢丝上刮胶位置如有残胶，必须清理。 7．机器人手控盒打到手动T1，按夹盘图标按钮，手动排胶到连续不断胶时为止，再次按该按钮排胶结束。 8．转入自动操作，确认机器人手动操作盒方式选择钥匙开关被拨在AUT（自动）。手控盒屏幕底部将显示AUT、T1、T2、EXT等状态。9．按操作盒上右上的启动按钮（按钮上一竖），如果没有故障，屏幕左下部三个按钮标记第一个变橙色，第二个变为绿色（标记由红色圆圈变为绿色竖线）、第三个为红色或黄色。 10．从手控盒显示屏找到程序目录，则选择程序faw（主程序），并进入。 11．车型选择开关正确选择车型。 12．放好前风档或后风档玻璃。 13．按对应装件按钮，循环开始，玻璃翻转、定位并自动移动到涂胶位置。 14．扣住使能杆，按正向启动键（加号套顺时针箭头）。此后，开始自动涂胶过程。 15．涂胶结束后，工作台自动返回装件位置，并翻转等待卸玻璃。按卸件按钮，吸盘释放玻璃，人工取下玻璃装车。 注意，人工取玻璃时，释放玻璃占位开关，玻璃定位汽缸将伸出。如果不取玻璃，将无法进行下一循环。 注意按卸件按钮时，要寸动，如果时间长，会造成玻璃滑动，而使胶形损坏。
最新工业机器人工作站系统集成技术教学大纲 工业机器人工作站系统集成技术 一、说明 1．课程的性质和内容 《工业机器人工作站系统集成技术》课程是技师学院工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括：模块一工业机器人码垛工作站系统集成、模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成、模块三工业机器人装配工作站系统集成。 2．课程的任务和要求 本课程的主要任务是培养学生熟练操作ABB机器人，能够独立完成机器人的基本操作，能够根据工作任务对ABB机器人进行程序编写，为学生从事专业工作打下必要的专业基础。 （1）通过本课程的学习，学生应该达到以下几个方面的专业基础。 （2）熟悉ABB机器人安全注意事项，掌握示教器的各项操作。 （3）掌握ABB机器人的基本操作，理解系统参数配置；学会手动操纵。 （4）掌握ABB机器人的I/O标准板的配置，学会定义输入、输出信号，了解Profibus适配器的连接。 （5）掌握ABB机器人的各种程序数据类型，熟悉工具数据、工件坐标、有效载荷数据的设定。 （6）掌握RAPID程序及指令，并能对ABB机器人进行编程和调试。 （7）熟悉ABB机器人的硬件连接。 3.教学中应该注意的问题 （1）本课程的教学以ABB机器人的应用。维护为主，注意培养学生对机器人编程和维护的能力。 （2）在本课程的教学中应该注意培养学生的逻辑思维能力。 （3）编程教学时，应让学生重点掌握机器人的数据类型和指令功能。 二、学时分配表
三、课程内容及要求
教学要求 1．了解工业机器人码垛工作站的组成。 2．掌握码垛工作站的机械装配。 3．掌握码垛工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识码垛工业机器人工作站 任务2 筛选皮带机构的组装、接线与调试 任务3 立体码垛单元的组装、程序设计与调试 任务4 步进升降机构的组装、接线与调试 任务5 检测排列单元的程序设计与调试 任务6 机器人单元的程序设计与调试 任务7 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务8 机器人轮胎码垛入仓的程序设计与调试 任务9 机器人车窗分拣及码垛程序设计与调试 任务10 工作站整机程序设计与调试 教学建议 本项目的主要教学目标是使学生对码垛工作的有系统认识和形成编程逻辑。讲授是，注意结合简单的实例阐述本课程的作用，对于理论的知识可以先作简单的介绍，在后面的教学中再进一步深化。 模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成 教学要求 1．了解工业机器人涂胶工作站的组成。 2．掌握涂胶工作站的机械装配。 3．掌握涂胶工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识涂装工业机器人 任务2 上料涂胶单元的组装、程序设计与调试 任务3 多工位旋转工作台的组装、程序设计与调试 任务4 机器人单元的程序设计与调试 任务5 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务6 汽车车窗框架预涂胶的程序设计与调试 任务7 机器人拾取车窗并涂胶的程序设计与调试 任务8 机器人装配车窗的程序设计与调试 任务9 工作站整机程序设计与调试 教学建议 本项目的主要教学目标是使学生对涂胶工作的有系统认识和形成编程逻辑。讲授是，注意结合简单的实例阐述本课程的作用，对于理论的知识可以先作简单的介绍，在后面的教学中再进一步深化。
工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上重要的成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台：在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算
3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
本科毕业设计 四自由度搬运物料工业机器人的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
一．示教操作盘面板介绍 示教操作盘是主管应用工具软件与用户之间的接口的操作装置。示教操作盘经由电缆与控制装置内部的主CPU印刷电路板和机器人控制印刷电路板连接。示教操作盘在进行如下操作时使用。 ●机器人的JOG进给 ●程序创建 ●程序的测试执行
●操作执行 ●状态确认 示教操作盘由如下构件构成。 ●横向40字符、纵向16行的液晶画面显示屏 ●61个键控开关 ●示教操作盘有效开关 ●Deadman开关 ●急停按钮 1.示教操作盘有效开关 在盘左上角，如右图所示： 其将示教操作盘置于有效状态。示教操作盘处在无效状态下，不能进行JOG进给、程序创建和测试执行等操作。 2.Deadman开关 在盘背面，如右图所示两黄色键： 示教操作盘处在有效状态下松开此开关时，机器人将进入急停状态。 3.急停按钮 在盘右上角，如右图所示红色键：
不管示教操作盘有效开关的状态如何，都会使 执行中的程序停止，机器人伺服电源被切断，使 得机器人进入急停状态。 示教操作盘的键控开关，由如下开关构成。 ●与菜单相关的键控开关 ●与JOG相关的键控开关 ●与执行相关的键控开关 ●与编辑相关的键控开关 1.与菜单相关的键控开关： 1.）、、、、 功能( F )键，用来选择液晶画面最下行的功能键菜单。 2．） 翻页键将功能键菜单切换到下一页。 3.）、 MENU（画面选择）键，按下，显示出画面菜单。 FCTN（辅助）键用来显示辅助菜单。 4.）、、、、、、、、SELECT（一览）键用来显示程序一览画面。 EDIT（编辑）键用来显示程序编辑画面。 DATA（数据）键用来显示寄存器等数据画面。 OTF键用来显示焊接微调整画面。 STATUS（状态显示）键用来显示状态画面。 I/O（输入/输出）键用来显示I/O画面。 POSN（位置显示）键用来显示当前位置画面。 DISP单独按下的情况下，移动操作对象画面。在与SHIFT键同时按下的情况下，分割画面（1个画面、2个画面、3个画面、状态/1个
FANAUC发那科工业机器人型号M-10iA选型报价日本发那科公司(FANUC)是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业。1972年，数控富士通公司独立出来，成为富士通FANUC，1982年7月改名为FANUC株式会社。FANUC目前数控系统月生产能力超过7000套，大量出口，销售额在世界市场上占50%，在日本国内占70%。用FANUC的零部件，雇本地技术人员进行装配，在当地销售，形成FANUC 本地供应服务机构。据FANUC调查，在2005年CIMT上，共计615台NC机床展品，装发那科系统的284台，占46．5%，其他德国SIEMENS系统有141台，占22．9%，MITSUBISHI 电机系统有45台，占7．3%。掌握数控机床发展核心技术的FANUC，不仅加快了日本本国数控机床的快速发展，而且加快了全世界数控机床技术水平的提高。 M-10iA 发那科工业机器人型号ARC Mate 100iC M-10iA/12 工博士机器人参考报价：系统集成+上门安装调试+售后培训服务交钥匙服务价格17万6 应用领域：弧焊、装配、拾取及包装、机床上下料、材料加工、码垛、物流搬运、点焊
负载：12kg 发那科M-10iA最大负重7-12kg可达半径1098mm1632mm多功能智能小型机器人应用于： 弧焊，装配，拾取及包装，机床上下料，码垛，物流搬运，点焊
工博士机器人品质保证 严格细致的质量把控 工博士保证每一台机器人运输前的质量合格，无磨损划痕 审核流程确保型号、预算准确 工博士机器人根据客户提供的参数或是型号要求，详细列出清单并根据客户预算需求精准推荐机器人。工博士机器人还会提供给客户机器人样机操作视频，让客户能够对机器人工作效果有更直观的认识。 优质的售后保障服务 工博士机器人同时具有培训，维修，调试，上门安装服务！ 购买完机器人无需担心员工不会操作！凡是在工博士购买机器人即送免费机器人培训课程名额！在工博士购买机器人还支持上门安装服务！ 关于工博士集团 工博士集团是一家为智能工厂提供一站式服务的运营商，集工厂工业品一站式采购、工厂设备维护保养、工厂机器人自动化解决方案、高级工程师人才培训于一体的产业生态平台。
XXXX 有限公司 方 案 设 计 说 明 书 2014年01月08日
目录 一、项目内容 二、系统设计依据 三、系统方案介绍 四、系统主要设备构成 五、系统主要设备说明 六、工作环境条件 七、附表、附图 八、附件
一、项目内容 1.设备名称： 四门两盖涂胶系统 2.设备数量： 2套 3.设备用途： 四门两盖涂胶。 二、系统设计依据 1.技术要求。 2．MOTOMAN-MH50/ES165D机器人的特性参数。 3. GRACO涂胶系统参数(客户现场设备，客户负责自行改造) 三、系统方案介绍 1.系统概述： MH50机器人2套、胶泵4套、胶枪4把、控制系统及安全防护装置1套。 2．作业流程： A、操作者将工件放置在夹具上，操作者退出光栅区后按下启动按钮。 B、机器人进行注胶（折边胶和减震胶），MH50机器人自动切换胶枪。 B、或者机器人进行注胶（折边胶和减震胶），ES165D机器人带两把胶枪。 C、操作者取件，操作者退出光栅区后按下启动按钮。 D、人自动下移，并开始注胶。 E、依次循环。 3．生产节拍依据客户生产需要 4．系统特点：
⑴本系统选用的日本安川MOTOMAN- MH50，有如下特点: ●机器人R臂上特别设计机构部位有动力电缆接口、水管接口、气管接口以及电气控制接口。电缆紧凑结构可以使机器人方便的接近夹具和工件，将极大的降低对夹具结构的设计要求。 ●与普通机器人相比，该型机器人电缆寿命有很大的提高；普通机器人电缆使用寿命是2000到4000小时，该型机器人电缆使用寿命可以达到24000小时。因此，这将降低用户机器人维护保养费用，同时将极大减少机器人维护工作量以及由于维护保养所造成的非生产时间。 ●该型机器人具备很强的扩展应用能力。由于电缆的可确定性，以后应用机器人离线编程功能，则可以在计算机上直接进行编程示教，然后输入到机器人控制柜内对离线编程动作基本不做修改就可以启动运转。（离线编程功能是选项） ●具有中文界面的机器人操作系统，方便操作者在很短的时间内就掌握机器人的基本操作功能，充分发挥机器人的生产效率，使机器人投资最快地产生效益。 四、系统主要设备构成 自动切换胶枪模式：
工业机器人毕业设计 目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算 3.5 手臂强度校核
4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
1 绪论 1.1 工业机器人研究的目的和意义 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。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统 （FMS）、自动化工厂（ＦＡ）、计算机集成制 造系统（ＣＩＭＳ）的自动化工具。广泛采用 工业机器人、不仅提高产品的质量与数量而且 也保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强 度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低 生产成本有着十分重要的意义。与计算机、网 络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益 改变着人类的生产和生活方式。 ２０世纪８０年代以来，工业机器人技术逐渐成熟、并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及工程中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。 １驱动方式的改变 ２０世纪７０年代后期，日本安川电动机公司研制出了第一台全自动的工业机器人而此前的工业机器人基本上采用液压驱动方式。但与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大的提高。因此它逐步代替了采用液压驱动的机器人成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中，谐波减速器、ＲＶ减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。近年来，交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式，直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。 ２信息处理速度的提高 机器人的动作通常是通过机器人的各个环节的驱动电动机的运动而实现的。为了是机器人完成各种复杂动作，机器人控制器需要进行大量计算并在此基础上向机器人的各个环节的驱动电动机发出必要的控制指令。随着信息技术的不断发展，CPU的计算能力有了很大的提高，机器人控制器的性能也有了很大提高，高性能机器人控制器甚至可以同时控制２０多个关节。机器人控制性能的提高，也进一步促进了工业机器人本身性能的提高并扩大了工业机器人的应用范围。近年来，随着信息技术和网络技术的发展已经出现了多台机器人通过网络共享信息并在此基础上进行协调控制的技术趋势。 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势 目前，工业机器人有很大一部分应用于制造业的物流搬运中，极大的促进物流自动化，随着生产的发展，搬运机器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。气动机械手大量应用到物流搬运机器人领域。在手爪的机械结构方面根据
自动涂胶工作台的设计 为了提高生产效率和焊接质量，满足特定的工作要求，本题设计用于焊接的关节型机器人的手腕和末端执行器。根据机器人的工作要求进行了机器人的总体设计。确定机器人的外形时，拟定了手腕的传动路径，选用直流电动机，合理布置了电机、轴和齿轮，设计了齿轮和轴的结构，并进行了强度校核计算。传动中采用了软轴、波纹管联轴器和行星齿轮机构，实现了摆腕、转腕和提腕的六个自由度的要求。设计中大多采用了标准件和常用件，降低了设计和制造成本。 第1章前言 1.1 机器人的概念 机器人是一个在三维空间中具有较多自由度，并能实现较多拟人动作和功能的机器，而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。美国机器人工业协会提出的工业机器人定义为：“机器人是一种可重复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机”。英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。我国的国家标准GB/T12643-90将工业机器人定义为：“机器人是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。而将操作机定义为：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。 机器人系统一般由操作机、驱动单元、控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。 1.1.1 操作机 操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。通常由下列部分组成： （1）末端执行器又称手部是机器人直接执行工作的装置，并可
设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。 （2）手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般有2～3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。 （3）手臂它由机器人的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。手臂有时包括肘关节和肩关节，即手臂与手臂间。手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。 （4）机座有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受相应的力的基础部件。可分固定式和移动式两类。 1.1.2 驱动单元 它是由驱动器、检测单元等组成的部件，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。 1.1.3 控制装置 它是由人对机器人的启动、停机及示教进行操作的一种装置，它指挥机器人按规定的要求动作。 1.1.4 人工智能系统 它由两部分组成，一部分是感觉系统，另一部分为决策－规划智能系统。 1. 2 题目来源 本题设计的是关节型机器人腕部结构，主要是整体方案设计和手腕的结构设计及其零件设计。此课题来源于生产实际。对于目前手工电弧焊接效率低，操作环境差，而且对操作员技术熟练程度要求高，因此采用机器人技术，实现焊接生产操作的柔性自动化，提高产品质量与劳动生产率、实现生产过程自动化、改善劳动条件。