碼垛機(jī)器人氣動(dòng)抓手設(shè)計(jì)
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緒論
1.工業(yè)機(jī)器人的概念：
工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人，是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。它可以接受人類(lèi)指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。
工業(yè)機(jī)器人的典型應(yīng)用包括焊接、刷漆、組裝、采集和放置、產(chǎn)品檢測(cè)和測(cè)試等；所有的工作的完成都具有高效性、持久性、速度和準(zhǔn)確性。
2.工業(yè)機(jī)器人的.發(fā)展現(xiàn)狀：
隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，建筑、農(nóng)業(yè)、采礦、災(zāi)難救援等非制造業(yè)行業(yè)、國(guó)防軍事領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、日常生活領(lǐng)域等對(duì)機(jī)器人的需求越來(lái)越大。因此,適合應(yīng)用的更為智能的機(jī)器人技術(shù)必將成為未來(lái)的研究熱點(diǎn)。對(duì)機(jī)器人的研究趨勢(shì)如下；
1）工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)由傳統(tǒng)的制造業(yè)，如冶金、石油、化學(xué)、船舶、采礦等領(lǐng)域擴(kuò)大到航空、航天、核能、醫(yī)藥、生化等高科技領(lǐng)域，同時(shí)工業(yè)機(jī)器人也會(huì)逐步走向家庭，成為家庭機(jī)器人，以及一些高危行業(yè)也會(huì)逐步引入工業(yè)機(jī)器人代替人來(lái)完成危險(xiǎn)的任務(wù)，如消防、排雷、修理高壓線、下水道清潔。人類(lèi)的生活將會(huì)越來(lái)越離不開(kāi)工業(yè)機(jī)器人，它們將會(huì)豐富我們的文化生活。
2）工業(yè)機(jī)器人可能會(huì)有向小型化發(fā)展的趨勢(shì)。ABB公司的一款小型機(jī)器人“IRBI20”自重只有25千克，但是工作能力位居業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，它的工作范圍可達(dá)580毫米，每公斤物料拾取節(jié)拍僅需0.58秒，定位精度高達(dá)0.Olmm，投入市場(chǎng)后非常受歡迎。因此工業(yè)機(jī)器人有可能往小型化發(fā)展，小型的工業(yè)機(jī)器人有其優(yōu)勢(shì)，按照以往的思路都是機(jī)器人要比它加工的部件大，但隨著航空、航天、核電等技術(shù)的發(fā)展，工件尺寸越來(lái)越大，想要繼續(xù)擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人的尺寸成本太高，因此可以換一種思路將工業(yè)機(jī)器人做小，直接在工件上實(shí)施加工。
3）工業(yè)機(jī)器人將會(huì)有和新發(fā)展的技術(shù)結(jié)合的趨勢(shì)，如攪拌摩擦焊、高能激光切割、變速箱裝配、板金屬變形等。一些傳統(tǒng)的加工過(guò)程也會(huì)由工業(yè)機(jī)器人來(lái)執(zhí)行，如激光切割、激光焊接、粘接、去毛刺、測(cè)量等。
4）同時(shí)降低工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)成本，提高高端工業(yè)機(jī)器人的質(zhì)量，增強(qiáng)機(jī)器人的靈活性，爭(zhēng)強(qiáng)產(chǎn)品可靠性，降低機(jī)器人整個(gè)生命周期的維護(hù)費(fèi)用，簡(jiǎn)化機(jī)器人的安裝過(guò)程、系統(tǒng)集成及編程設(shè)置依舊是工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展方向。
3.工業(yè)機(jī)器人的分類(lèi)及應(yīng)用；
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)走上了自主研發(fā)階段，這樣標(biāo)志著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化走向了新的里程碑按照工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展過(guò)程其可分為三代。
第一代是示教再現(xiàn)機(jī)器人，主要由機(jī)器人本體、運(yùn)動(dòng)控制器和示教盒組成，操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單。第一代機(jī)器人使用示教盒在線示教編程，并保存示教信息。當(dāng)機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由運(yùn)動(dòng)控制器解析并執(zhí)行存儲(chǔ)的示教程序，使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。這類(lèi)機(jī)器人通常采用點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，連續(xù)軌跡再現(xiàn)的控制方法，可以完成直線和圓弧的連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)，然而復(fù)雜曲線的運(yùn)動(dòng)則由多段圓弧和直線組合而成。由于操作的容易性、可視性強(qiáng)，所以在當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。
第二代是離線編程機(jī)器人，該機(jī)器人編程系統(tǒng)是采用離線式計(jì)算機(jī)實(shí)體模型仿真技術(shù)，首先建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的實(shí)體模型，再采用實(shí)際的正逆解算法，通過(guò)對(duì)實(shí)體模型的控制和操作，在離線的情況下進(jìn)行路徑規(guī)劃，然后通過(guò)編程對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)仿真，以檢驗(yàn)編程的正確性，最后將正確的代碼傳遞給機(jī)器人控制柜，以控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，完成了離線編程。
第三代是智能機(jī)器人，它除了具有第一代和第二代的特點(diǎn)以外可帶有各種傳感器，這類(lèi)機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境不但具有感覺(jué)能力，而且具有獨(dú)立判斷、記憶、推理和決策的能力。能適應(yīng)外部對(duì)象、環(huán)境協(xié)調(diào)地工作，能完成更加復(fù)雜的動(dòng)作。在工作時(shí)通過(guò)傳感器獲得外部的信息，并進(jìn)行信息反饋，然后靈活調(diào)整工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。此機(jī)器人用在弧焊和搬運(yùn)工作中較多。在我國(guó)，由于機(jī)器人技術(shù)以及研發(fā)的落后，工業(yè)機(jī)器入主要應(yīng)用在制造業(yè)，如汽車(chē)制造行業(yè)和工程機(jī)械行業(yè)，主要用于汽車(chē)及工程機(jī)械的噴涂、焊接及搬運(yùn)崗位。
碼垛機(jī)器人是一種仿真人操作、自動(dòng)操作、重復(fù)編程，在三維空間完成規(guī)定作業(yè)的設(shè)備，包括抓起和放置系統(tǒng)，能從一個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)抓取一個(gè)或多個(gè)物件然后把他們放置到貨盤(pán)上預(yù)先設(shè)置好的位置，主要由操作機(jī)、控制系統(tǒng)、碼垛系統(tǒng)（氣體發(fā)生裝置、液壓發(fā)生裝置）和安全保護(hù)裝置組成，按照不同的物料包裝、堆垛順序、層數(shù)等要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型包裝物料的碼垛作業(yè)。碼垛機(jī)器人系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是運(yùn)行平穩(wěn)、定位精準(zhǔn)；按照人體骨骼學(xué)原理設(shè)計(jì)制作，占地面積小，作業(yè)半徑大，具有很強(qiáng)的靈活性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)便；零部件的故障率極低。碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器是夾持物品移動(dòng)的一種裝置，其原理結(jié)構(gòu)與搬運(yùn)機(jī)器人類(lèi)似常見(jiàn)形式有吸附式：末端執(zhí)行器主要為氣吸附；夾板式：常見(jiàn)夾板式有單板式和雙板式；抓取式：可適應(yīng)不同形狀和內(nèi)含物物料袋的碼垛；組合式：是通過(guò)組合以獲得各單組手抓優(yōu)勢(shì)的一種手抓，靈活性較大各單組手抓之間既可單獨(dú)使用又可配合使用，可同時(shí)滿足多個(gè)工位碼垛...
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