工业机器人在弯管机上下料自动化应用中的设计方案

工业机器人是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械自动化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电气技术特别是计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，促进了工业机器人的发展，使得工业机器人能更好地实现与机械自动自动化和信息化的有机结合。工业机器人能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。工业机器人越来越广泛的得到了实践应用，在机械自动自动行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控弯管机、组合弯管机上使用更普遍。目前，工业机器人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。把弯管机设备和工业机器人共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人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，工业机器人的研究和开发直接影响到我国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，进行工业机器人的自动化应用的研究设计是非常有意义的。

1、设计目的

本设计通过对机械自动设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控弯管机上下料工业机器人的设计，能够比较好地体现机械自动设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

目前，在国内很多工厂的生产线上数控弯管机装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸工业机器人代替人工工作，以提高劳动生产率。

本工业机器人主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控弯管机以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。

2、国内外研究现状和趋势

目前，在国内外各种机器人和工业机器人的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：

1）机械自动结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。

2）工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维护性。

3）机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉感知、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉感知、声觉感知、力量感知、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。

4）关节式、喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；

5）机器人焊接、机器人搬运、机器人装配、激光切割等作业的工业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。

总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。

3、设计原则

本设计原则是：以任务书所要求的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑工业机器人工作的环境和工艺流程的具体要求。在满足工艺要求的基础上，尽可能的使结构简练，尽可能采用标准化、模块化的通用元配件，以降低成本，同时提高可靠性。本着科学经济和满足生产要求的设计原则，同时也考虑本次设计是减低成本的特点，对机械自动设计、机械自动原理、液压、气动、电气传动及C语言逻辑控制、传感器、可编程控制器（PLC）、电气技术、自动控制、机械自动系统仿真等知识尽可能多的综合运用到本次设计中，使过往的非标实践经验得到巩固和强化，同时也考虑工程师的水平和时间的客观因素，充分发挥个人能动性，脚踏实地，实事求是的做好本次设计。