本文主要介绍了自动去毛刺系统以及六自由度机器人去毛刺的编程，可应用与当今工业各类汽车轮毂设备的去毛刺，在现实制造加工可以得到广泛，达到解放生产工人的目的，具有很好的发展前景。根据自动去毛刺系统的设计和机器人编程设计两个方面，本课题可分为加工平台设计部分、控制系统规划部分、以及机器人编程三个部分进行设计和控制。首先，整体介绍加工工作站的设计方案，通过分析比较确定工作站的具体安排。其次，设计加工平台的运动控制系统，用step 7绘制出系统控制的梯形图，完成机械及电路的装配。最后，研究ABB工业机器人的编程原理，利用示教编程器Flexpendant和离线编程软件RobotStudio 对机器人路径进行编程。同时，对汽车轮毂去毛刺工艺与轨迹进行研究，并对轮毂局部位置打磨进行编程举例。
关键词：工业机器人，去毛刺，控制系统，离线编程
This paper mainly introduces the automatic deburring system and six degree of freedom robotic deburring programming, application and industry today of all kinds of automobile hub equipment of deburring, in real manufacturing and processing can be widely, to liberate the purpose of production workers, have very good development prospect. According to automatic deburring system design of robot programming design in two aspects, this paper is divided into the processing platform design, control system planning, and robot programming three part design and control. First, the overall introduction of the design of the workstation design, through the analysis of the specific arrangements for the workstation. Secondly, the motion control system of the design platform is designed, and the ladder diagram of the system controlled by step 7 is plotted, and the assembly of the machine and circuit is finished..Finally, programming principle of ABB industrial robots, using teaching programmer Flexpendant and off-line programming software robotstudio to program the robot's path. At the same time, the research on the burr process and track of the wheel hub is carried out, and the local position of wheel hub is also programmed for example..
Keywords: industrial robot, go burr, control system, off-line programming
目录
1绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 工业机器人应用概述 (2)
1.2.1 工业机器人在国外的运用现状 (2)
1.2.2 工业机器人在国内的运用现状 (3)
1.2.3 工业机器人的应用前景 (4)
1.3 开发汽车轮毂工业机器人自动化加工系统的意义 (5)
1.3.1 汽车轮毂加工发展历史 (5)
1.3.2 本课题的研究意义 (6)
1.4 论文构成及研究内容 (7)
2 汽车轮毂去毛刺系统的总体设计 (8)
2.1 系统整体任务 (8)
2.2 机器人工作站的方案设计 (9)
2.2.1 汽车轮毂的生产过程 (10)
2.2.2 机器人工作站的组成和配置 (11)
2.2.3 机器人的选型及其功能介绍 (12)
2.3 主控系统的方案设计 (14)
2.3.1 PLC控制器的概述及选型 (15)
2.3.2 PLC控制器编程语言 (16)
2.3.3 PLC工作程序及说明 (18)
3机器人加工程序设计 (18)
3.1 工业机器人的控制程序 (19)
3.1.1 机器人的编程方式 (20)
3.1.2 ABB 机器人的编程语言RAPID (21)
3.2 机器人去毛刺系统工作程序 (22)
3.2.1 机器人加工主程序 (24)
3.2.2 机器人加工子程序 (25)
3.2.3 机器人调速程序 (26)
4 轮毂加工系统中力控制方案运用 (27)
4.1 力控制技术在工业机器人系统中运用的目的 (27)
4.2 力控制方案在本系统中的选择 (27)
4.3 力控制在本系统中的具体运用 (27)
4.3.1 力传感器的功能及其选型 (28)
4.3.2 机器人加与力传感器的配合 (29)
4.3.3 加工过程力控制的程序实现 (30)
5 总结 (48)
参考文献 (49)
致谢 (50)
1 绪论
1.1引言
自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。工业机器人的出现则是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。
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，它涉及机械工程学、电气工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、信息传感工程学、声学工程学、仿生学以及人工智能工程学等多门尖端学科。工业机器人是机器人学的一个分支，可以说它代表了机电一体化的最高成就。
近年来，为了跟上市场越来越快的变化速度，增强市场竞争力，产品的规格和品种不断变化，更新速度不断加快，这都需要有能达到更高要求自动化程度和柔性化程度的生产设备。想要提高工厂的生产率、产品质量、可靠性、加工柔性和制造精度就需要开发适合工厂生产的机器人柔性工作站。
本课题就是针对以上现状，结合工厂实际需求，以ABB机器人为基础，运用简单的力控制技术开发柔性机加工系统。
1.2工业机器人应用概述
1.2.1 工业机器人在国外的应用现状
在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Roboter，美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利COMAU，英国的AutoTech Robotics，加拿大的Jcd International Robotics，以色列的Robogroup Tek公司，这些公司已经成为其
所在地区的支柱性产业。
纵观世界各国在发展工业机器人产业过程，可归纳为三种不同的发展模式，即日本模式、欧洲模式和美国模式：
1、日本模式
此种模式的特点是：各司其职，分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标，并由其子公司或社会上的工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统，并完成交钥匙工程；
2、欧洲模式
此种模式的特点是：一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造，全部由机器人制造厂商自己完成；
3、美国模式
此种模式的特点是：采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机器人，企业需要时机器人通常由工程公司进口，再自行设计、制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。
1.2.2 工业机器人在国内的应用现状
目前，我国人口红利正在逐渐消失，机器人技术开发和实现人工替代将是大势所趋。长期以来，由于机器人成本较高而劳动力价格相对低廉，我国大部分制造业主要是劳动密集型企业。随着经济的持续快速发展，我国正从劳动密集型向现代化制造业方向转型，振兴制造业、实现工业化是我国经济发展的重要任务。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人的应用和普及自然成为企业较理想的选择。
工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中;并开始扩大到国防军事、医疗卫生、生活服务等领域，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，当前我国工业机器人产业已初具规模。
随着人工成本的上涨、工作环境的改变、人口老龄化和多元化的市场竞争，各企业面临着重重压力。工业机器人产业是一个快速成长中的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。我国工业机器人市场规模正在不断增
长，已成为世界上增长最快的市场。具体看来，中国则保持着35%的高增长率，远高于德国的9%、韩国的8%和日本的6%。其中，汽车、电子产品、冶金、化工塑料、橡胶等行业是中国使用机器人最多的几个行业，未来几年，随着行业的需要和劳动力成本的不断提高，中国机器人市场增长潜力会非常巨大。
然而，值得提出的是，我国工业机器人发展应用依然面临诸多挑战，与发达国家相比，整体产业水平仍存在较大差距，具体表现在一下两方面：首先是尽管我国已基本掌握了工业机器人相关知识，如本体设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术等，但工业机器人的生产规模仍然不大，多数是单件小批生产，质量和可靠性也不稳定，仅相当于国外上世纪90年代中期水平，产品性价比低。然后是在伺服电机、精密减速器、伺服驱动器、控制器等关键核心部件上长期依赖于国外进口。因此，机器人核心零部件国产化迫在眉睫。一旦这些关键零部件实现国产化，平均成本可降低30%，则机器人单机制造成本至少降低20%。
1.2.3 工业机器人的应用前景
工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。
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(飞行器)、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。鉴于此，工业机器人可以说是节约劳动生产力，提高产量的尤物，是人类机械化提高的一个重要标志，工业机器人的未来发展是十分乐观的。
1.3开发汽车轮毂工业机器人自动化加工系统的意义
1.3.1 汽车轮毂加工发展史
轮毂，其字面含义是指车轮的中心装轴部分，俗称“轴头”，通过轮毂轴承而安装在车桥套管外面的壳形回转件。它是通过半轴螺栓（对于驱动桥而言）和车轮轮辋法兰螺母将半轴的转动力矩传给车轮的零件。而现代意义的轮毂是指车轮除轮胎之外所有的部分，包括了轮辋、轮辐及附属装饰件等等。
虽然现在的车轮是由轮毂和轮胎组成，两者互不可缺，但实际上，轮毂的发展历史要比轮胎要早的多。在制作轮胎的必须材料：橡胶没有诞生之前，轮毂早已经诞生。早期的马车车轮由于没有轮胎，其车轮一般有三大部分组成：轮毂、轮辋和轮辐。此时的轮毂还只是车轮中的一个部件，和轮辋和轮辐并列。
而世界上第一辆汽车得车轮继承了马车车轮的结构形式，采用了密密麻麻的辐条。此时的汽车车轮镇南关，车轮轮毂、轮辋和轮辐的概念都是非常明确的，并不像现在我们所说的轮毂这样包括了轮胎和车轴之间的整个部分。其中，轮辋是指紧贴胎唇的部分，轮毂是指套在车轴外层的部分，而轮辐辐条呈放射状由轮毂发散到轮辋，将轮毂和轮辋连接在一起。此时的轮辋，轮毂，辐条，三者是可分离的，并不是一体的。
随着科技进步、工业发展，汽车轮胎开始出现，而到了19世纪末20世纪初，轮辋、轮毂、辐条开始通过铸造工艺，已经合为一体。此时，虽然轮毂、轮辋和轮辐在形式上还是很明显的存在，但在结构上已经合为一体，不可分割了。此后不久，我们非常熟悉的钢(铁)轮毂出现，最先的钢轮毂是全裸的，看起来非常的沉重和朴实，样子也有点丑。
而到了20世纪30年代，德国人将钢制辐条与铝质轧制轮辋相结合的车轮装载气车上，铝制轮毂开始出现，也为铝合金车轮的发展奠定了基础。二战后，铝合金轮毂开始在普通汽车上得到应用。
随着机械加工工业的发展，1958年，出现了整体铸造的铝合金轮毂，此后不久又有了锻造的铝合金轮毂。同时，随着汽车工业蓬勃发展，铝合金轮毂越来越普及。
而伴随着机械成型技术的发展以及人们对汽车的外观的要求越来越高，在80年代，极纤细网眼的轮毂极为流行。而现在汽车轮毂所追求的三维立体造型的轮毂在90年代开始浮出水面。
到现在，汽车轮毂越做越轻，款式越来越多，越来越美观，人们对轮毂的款型的不断追求达到了完美的极致。现在，轮毂也已经成为区别车型高低的一个很明显的客观指标。高端车或者高配车型一般全部用铝合金轮毂，低档或者低配车型的则大都使用钢制轮毂。
1.3.2 本课题的研究意义
随着汽车产业的高速发展，扮演汽车双脚角色的汽车轮毂也得到有力的进步，铝合金轮毂渐渐成为了汽车轮毂的主流，而这一切又要归功于制造工艺的进步。目前整体式汽车铝轮毂的成形工艺分为金属型重力铸造、低压铸造、挤压铸造、锻造工艺、旋压工艺。其中的低压铸造是近年来国际上的主流工艺，据统计，汽车铝轮毂总产量的大部分是用A356铝合金低压永久模铸造的，其余采用金属型重力铸造、挤压铸造和锻造工艺技术生产。低压铸造具有生产效率高、铸件组织致密、自动化程度高等特点，可满足汽车铝轮毂的严格的性能要求。虽然铝合金低压铸造轮毂有很多优点,但在生产中由于铝合金低压铸造轮毂的生产特点,它是采用模具一次性压铸而成。产品的体积比较大,相对来说模具也很大,另外由于铝合金溶液在模具中冷却成固体,模具在生产过程中需要不停地承受很大的温度变化及压力。在目前的模具材料及模具加工生产水平下,生产出来的产品不可避免的会有各种毛刺。由于汽车轮毂产品毛坯形状相对比较复杂,而且毛刺分布的部位也很广。目前,很多轮毂生产厂家采用人工加一些手动工具来去除,工人的劳动强度大,动作单一。另外,由于加工时会产生铝粉尘，由呼吸道以及皮肤渗入工人的身体会对工人的健康产生很大伤害，甚至久而久之恶化为尘肺病。而如果采用工业机器人来代替人工的劳动,明显有很多的好处。
因此，本课题针对实际应用的要求，对工业机器人自动化加工系统做了深入的研究，为加工系统的总体设计方案及应用工程的实施细节提供较为详实的资料。
1.4论文构成及研究内容
本课题是在结合实际生产要求的基础上进行的，需要解决很多现实生产中遇到的问题，因此课题研究的大部分内容都是有关于工业机器人在实际生产中应用方面的。其中主要的内容有以下几点：
一、自动化机器人加工系统总体方案的确立：根据实际的生产环境及对自动化程度的要求和目标进行综合考虑，确定一套最合适及最完整的解决方案。
二、自动化机器人加工系统的外部硬件设计：外部硬件设计主要是在配合机器人已有的控制箱和设备的基础上，对附加部分的硬件进行选型及其外围电路的常规设计，其中包括系统周边设备的选型和设计、各设备间通讯的接口设计、机器人简单力控制的设计等等。
三、自动化机器人加工系统的软件设计：软件设计涉及两个部分，其一是整个机器人加工系统的PLC控制程序设计，用以完成机器人与周边设备的逻辑控制。其二是工业机器人加工路径程序化设计，使其能够依据工件的外形进行加工。
四、为标准的机器人控制箱添加组件：增加机器人的数字输入输出卡，用于控制电动锉刀的加工力。
2 汽车轮毂去毛刺系统的总体设计
2.1系统整体任务
本系统的任务是使用一台工业机器人，再与相应的周边设备相配合，设计一套用于汽车轮毂去毛刺的自动化加工系统。其目标是在保证产品质量和生产效率的基础上减轻工人的劳动强度。
据了解，目前我国在汽车轮毂去毛刺生产中很多都采用熟练工人通过电、气动研磨工具手工进行抛光，如图2.1所示。人工去毛刺工作过程中工人的劳动强度大，加工效率低，每个熟练工人给一个轮毂去毛刺大概需要20分钟，轮毂的生产企业不得不雇佣大量的劳动力专门用于轮毂的抛光加工，月产两万支轮毂的生产企业，在轮毂的去毛刺这道工序上就需雇佣约30个工人，而近两年出现的“用工荒”，使企业越来越难招到足够的加工工人。
图2.1 人工汽车轮毂去毛刺
本系统以月产两万支轮毂的生产企业为依据，按每月工作24天，每天三班工作制，每班工作8小时来算，则系统的生产节拍需满足公式（2-1）的时间要求。这是加工系统周边设备配置方式及选型的一个重要依据。
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因此，本系统将生产的节拍要求确定为2分钟/个。
2.2机器人工作站的方案设计
2.2.1 汽车轮毂生产过程
汽车铝轮毂的最主要的生产工艺流程是：熔化→精炼→材料检验→低压铸造→X射线探伤→热处理→机械加工→动平衡检验→气密性检验→涂装，而轮毂的去毛刺加工工序属于其中的机械加工流程。在进入本系统加工流程之前，轮毂需先进行材料融化、精炼、低压铸造、热处理等主要加工流程：
1、熔化
根据客户的需求准备铝合金，如A356.2等；用油炉或者电炉熔化，如图2.2所示，铝液温度780～800℃左右。使用油炉的优点是投资少、能耗低，缺点是速度慢，金属烧损严重；而选用电炉（中频炉）的优点是电磁搅拌成分与温度均匀，熔体暴露面小，熔化速度快，缺点是投资高、能耗大。
2、精炼
铝液到达一定温度后，添加Al-Ti-B和Al-Sr变质剂进行变质处理，再用Ar 气或者N2气除气。除气后对铝液进行化学分析和含气量分析，到达要求后倒入铸造机保温炉，保温炉中铝液温度一般为680～750℃左右。
3、低压铸造
先用石油液化气对模具进行预热，预热温度为350℃左右，再将保温炉中铝液倒入模具中。冲型-保压-卸压过程是PLC控制的，过程参数没个厂家根据自身配方而定。模具的冷却一般有三种方法：一是空冷；二是水冷；三是复合（水、气）冷，冷却水量、水温等的调节也是根据各厂而定的。
4、热处理
轮毂毛坯一般是在隧道式热处理炉中进行热处理，热处理过程可以分为以下
几个步骤:
①固熔处理：温度528～535℃左右，时间6.5小时；
②淬火：从固熔炉出来后在20秒内淬火，淬火介质为水，温度为70℃；
③析出：淬火后的轮毂进行人工析出（人工时效），温度155～179℃左右，时间5小时左右。
通过检查抗拉强度、延伸率、硬度和组织状态确认热处理的效果。
图2.2 铸造生产现场
如下图2.3和2.4是两种不同规格的汽车轮毂压铸毛坯图片：
图2.3 汽车轮毂毛坯照片1
图2.4 汽车轮毂毛坯照片2
2.2.2 机器人工作站的组成和配置
由于铝合金压铸汽车轮毂的生产特点，它通常是采用模具一次性压铸而成。产品的体积相对比较大，因此说模具也相对较大，另外因为铝合金溶液在模具中冷凝成固体，模具在轮毂的生产过程中需要不断地承受很大的温度变化和很大的压力。在目前的模具材料和模具加工生产水平下，生产出来的轮毂不可避免的会出现各种毛刺。除了一些毛刺是为了确保产品不会有气孔等而在模具设计时故意留的，另外一些则完是因为模具的加工水平或模具的使用一段时间后材料表面损坏而产生的。
以下是梯级毛坯各个位置上的需要加工的的一些毛刺照片。
图2.5 轮毂毛刺照片1 图2.6 轮毂毛刺照片2
图2.7 轮毂毛刺照片3图2.8 轮毂毛刺照片4 从上图汽车轮毂上的毛刺分布可以看出，本工作站需要对轮毂的大部分边缘进行去毛刺，因此本工作站除了工业机器人本体及机器人控制柜外还需要一个可以180°可控制旋转的工作台，另外本工作站还需要一个用于控制工作流程及用于力控制的PLC控制柜。本工作站的具体配置如下图2.9：
图2.9 机器人工作站
2.2.3 机器人的选型及其功能介绍
机器人是机器人去毛刺工作站的核心,机器人应尽可能选用标准通用机器人。目前国内使用数量比较多的是德国的库卡机器人及欧洲ABB公司的机器人,经多
方比较,最终决定采用ABB公司的IRB 4600系列机器人,其机器人控制器为IRC5,属于可编程示教再现式通用机器人。
IRB4600系列机器人是采用交流伺服电机驱动的6自由度通用型机器人，根据其有效载荷的大小可以分为四种不同型号，从IRB4600-60/2.05到
IRB4600-20/2.50。
我们需要加工的各种规格的汽车轮毂过程中,还需要在机器人的法兰盘上装上毛刺打磨机,按照我们的设计,打磨机重量约为10KG。这样一来,我们就需要选择一台机器人的最大有效负荷必须大于10KG。当然,考虑到这个载荷是静载荷,而在实际的加工中,会有冲击、震动等因素存在,因此还需要考虑一些安全余量,本系统中我们选3倍的安全系数,因此系统中选择的工业机器人的有效载荷要大于30KG。综合考虑机器人的有效荷载和工作扭矩，对照ABB公司IRB 4600系列机器人的参数，我们最终选择了IRB4600-40/2.55这个版本的机器人。
IRB 4600系列机器人是由六个转轴组成的空间六杆开链机构，理论上可达到运动范围内空间任何一点。机器人的六个转轴均由AC伺服电机驱动，每个电机后均有编码器。每个转轴均带有一个齿轮箱，机械臂运动精度（综合）达正负0.05mm至正负0.2mm。此外，机械臂上带有串口测试板（SMB），测试板带有六节充电的镍镉电池，起保存数据作用。机器人六个关节中的上部三个关节组成了类似手腕的结构,而下部三个关节主要确定手腕的位置。该机器人在实际工作中首先需要测量出运动的轴线,在工作程序中,可以设定各种轴线,再需要的时候,就可以选择合适的轴线来进行点或线的运动。即位姿控制。机器人进行直线或圆弧运动就是控制点的运动轨迹。实际上为了实现位姿控制,甚至只是姿态变化,也往往要求机器人的6个轴同时协调动作。此外,对机器人的动作还有速度控制。这几方面的综合控制就满足了搬运的动作要求。该机器人的每个轴都由伺服电机驱动谐波减速器或RV减速器来驱动,伺服电机可分别按指令要求的速度、加速度、转角进行运动。
下面是IRB 4600系列工业机器人的一些基本参数图表：
表2.1 IRB 4600系列机器人参数
图2.8 IRB4600系列机器人实物图
图2.9 IRB4600系列机器人六轴分布
图2.10 IRB4600-20/2.50型机器人工作范围
IRC 5控制器主要由主控、伺服驱动、输入/输出接口、内置逻辑控制器等部分组成。除了控制机器人本体六个轴的动作外,还须进行输入输出控制等。主控部分按照示教盒器提供的信息生成工作程序,并对程序进行运算处理,产生各个轴的运动指令,交给伺服驱动单元;伺服驱动单元则将来自主控的指令进行处理,产生伺服驱动电流驱动伺服电机;内置逻辑控制器则主要进行输入输出控制。控制器在机器人进行作业的时候,通过输入输出接口模块,给周边装置发出信号或接收信号,对周边设备进行控制。
下面是IRC 5控制柜实物图及参数表:
图2.10 IRC 5型控制柜实物
表2.2 IRC 5型控制柜参数表
2.3主控系统的方案设计
2.3.1 PLC控制器的概述及选型
可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC （ProgrammableLogicController），目的是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。
70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了
课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论
抛光打磨机器人项目 初步方案 规划设计/投资分析/实施方案
摘要 工业机器人是指面向工业领域，通过编程或示教方式实现自动化，同时具备拟人形态及功能的机械装置。其常见形态为多关节机械手或多自由度的机器装置，能够靠自身的动力和控制能力来实现各种功能，具有可高危作业、生产效率高、稳定性强、精度高等特点。 该抛光打磨机器人项目计划总投资15393.44万元，其中：固定资产投资11482.01万元，占项目总投资的74.59%；流动资金3911.43万元，占项目总投资的25.41%。 本期项目达产年营业收入31968.00万元，总成本费用24444.67 万元，税金及附加293.78万元，利润总额7523.33万元，利税总额8854.81万元，税后净利润5642.50万元，达产年纳税总额3212.31万元；达产年投资利润率48.87%，投资利税率57.52%，投资回报率36.66%，全部投资回收期4.23年，提供就业职位596个。
抛光打磨机器人项目初步方案目录 第一章项目总论 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
第二章项目必要性分析 一、项目承办单位背景分析 二、产业政策及发展规划 三、鼓励中小企业发展 四、宏观经济形势分析 五、区域经济发展概况 六、项目必要性分析 第三章项目规划方案 一、产品规划 二、建设规模 第四章选址评价 一、项目选址原则 二、项目选址 三、建设条件分析 四、用地控制指标 五、用地总体要求 六、节约用地措施 七、总图布置方案 八、运输组成 九、选址综合评价
重庆理工大学 毕业设计（论文）文献综述题目机器人行走机构设计 二级学院重庆汽车学院 专业机械设计制造及其自动化班级 姓名学号 指导教师系主任 时间
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机器人行走机构 吴俊 摘要：行走机器人是机器人学中的一个重要分支。行走机构可以是轮式的、履带式的 和腿式的等，能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。本 文从国内外的研究状况着手，介绍了行走机器人的发展历史，研究现状和发展趋势。本文还介绍了国内最新的研究成果。 关键字：机器人行走机构发展现状应用 Keyword:robot travelling mechanism developing current situation application 一，前言 行走机器人是机器人学中的一个重要分支。关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑 驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体 的综合系统。机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。在机器 人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性 的工作。对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的 各种移动机构。当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数 仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车 到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和 广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。 二、课题国内外现状 多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构, 是模仿多足 动物运动形式的特种机器人, 是一种足式移动机构。所谓多足一般指四足及四足其以上, 常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。 步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个 阶段: 第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。 第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。 第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。 三、研究主要成果 国内多足步行机器人的研究成果[1]： 1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服
1 DLRB-2600机器人打磨抛光实训系统 技术文件 图片仅供参考，以实际配置为准 一、设备概述 该系统依据国家相关职业工种培养及鉴定标准，结合中国当前制造业的岗位需求设计研发而成。 该系统由该系统涵盖了机、电、光、气一体化专业中所涉及的多学科、多专业综合知识，可最大程度缩短培训过程与实际生产过程的差距，涉及的技术包括：PLC 控制技术、传感器检测技术、气动技术、电机驱动技术、计算机组态监控及
人机界面、机械结构与系统安装调试、故障检测技术技能、触摸屏技术、运动控制、计算机技术及系统工程等。 二、设备特点 1、系统采用计算机仿真现代化信息技术手段，通过操作、模拟、仿真三个培训层面，解决专业培训理论、实验、实习和实际应用脱节的问题。 2、系统操作安全（多重人身、设备安全保护）、规范，使用灵活，富有现代感。 3、模块化结构，各任务模块可与机器人组合完成相应任务 4、开放式设计：可根据实训内容选择机器人夹具及载体模型；并根据学员意愿选择在实训平台的安装位置及方向；且具有很好的延伸型，客户可根据自己的需求开发新模型及夹具。 三、技术参数 1、三相四线380V±10% 50HZ 2、工作环境：温度-10℃－+40℃，相对湿度<85％（25℃），无水珠凝结海拔<4000m 3、电源控制：自动空气开关通断电源，有过压保护、欠压保护、过流保护、漏电保护系统。 4、输出电源： 2
（1）三相四线380V±10% 50HZ （2）直流稳压电源：24V/5A， 7、机器人：ABB IRB2600 四、各模块简介 1、实训台 实训台体采用优质钢板（板厚1.2mm）制作，表面喷涂处理；实训台面采用型材结构搭建，可任意安装机器人或其它执行机构；并有不锈钢网孔电气安装板（板厚1.5mm），用于安装控制器件与电源电路；实训台上配有相应的操作面板，采用内嵌按钮和指示灯，分别为“启动”、“停止”、“复位”，并且具备急停功能；可编程逻辑控制器安装于电气网孔板上，实现机器人与各任务模块的组合；实训台底脚上安装有脚轮，能够方便移动与定位。 2、机器人 1）机器人本体 3
第1章绪论 1.1课题研究的目的及意义 焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。 焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。同时改善了工人的劳动环境[2]。但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。机器人焊接过程的自主化和智能化已经成为科研工作者的一个研究重点。移动焊接机器人由于其良好的移动性、强的磁吸附力以及较高的智能，成为解决大型焊接结构件自动化焊接的有效方法[4]。尽管自主移动机器人的实用化研究还不够完善，但移动机器人是解决无轨道，无导向，无范围限制焊接的良好方案。 1.2国内外研究现状 自1962年美国推出世界上第一台Unimate型和Versatra型工业机器人以来，越来越多的工业机器人投入生产使用中。这其中大约有半数是焊接机器人。焊接机器人是在工业机器人上装备焊接系统，如送丝机、软管、焊枪、焊炬或焊钳，并配备相
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 青岛科技大学 本科毕业设计（论文） 题目 __________________________________ __________________________________ 指导教师__________________________ 辅导教师__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号__________________________
院（部）____________________________专业________________班 _______________________________ ______年 ___月 ___日 毕业论文（设计）诚信声明 本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文（设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）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毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署
全向移动功能的篮球机器人的机械系统设 计毕业论文 目录 绪论 (1) 0.1 移动机器人现状与技术水平 (1) 0.2 移动机器人机构研究概况 (1) 0.3毕业设计来源及参赛意义 (2) 0.4毕业设计的设计方法、主要任务及目标 (2) 1 全维轮移动篮球机器人机械系统设计整体方案 (4) 1.1机器人整体结构方案 (4) 2 移动平台设计 (7) 2.1移动机器人的运动方式 (7) 2.1.1差动运动方式 (7) 2.1.2全运动方式 (8) 2.1.3选择全向运动方式 (8) 2.2 全向轮的选择 (9) 2.2.1 全向轮的介绍： (9) 2.2.2全向轮的选型 (10) 2.3电动机的选择 (12) 2.3.1 直流电机的选取与计算 (13) 2.4其他部件的选择校核 (17) 2.4.1电机支撑架的选择 (17) 2.4.2轴承的选择及校核 (17) 2.4.3底盘设计 (18) 2.4.4阶梯轴的设计 (18) 2.5电机与轮的装配 (19) 3 捡球机构的设计 (20) 3.1电机的选择及计算 (20) 3.1.1所需转矩计算 (20) 3.2 齿轮的选择及校核 (22) 3.3 插架的设计 (23)
3.4 传动轴的设计 (24) 3.5捡球机构装配 (25) 4 弹射机构设计 (26) 4.1 投篮速度的选取与计算 (26) 4.2气缸的选择 (27) 4.3 导行架的设计 (28) 4.3弹射机构的装配 (29) 5 全维轮移动篮球机器人机械结构装配及总结 (30) 5.1 全维轮移动篮球机器人机械结构 (30) 5.2设计总结 (31) 参考文献 (33) 致谢 (34)
毕业论文（设计） 题目语音识别机器人的设计 系部电子信息工程 专业电子信息工程年级 06级学生姓名 学号 指导教师 语音识别机器人的设计
【摘要】语音识别可划分为训练和识别两个过程。在第一阶段，语音识别系统对人类的语言进行学习，把学习内容组成语音库存储起来，在第二阶段就可以把当前输入的语音在语音库中查找相应的词义或语义。凌阳16位SPCE061A单片机内嵌32K字闪存，2K字SRAM，内置10位ADC、DAC,有多达14个的中断源。它的CPU内核采用16位具有DSP功能的微处理器芯片, 而且CPU可最高工作在49MHz的主频下，能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，因此与其他类型的单片机相比，在数字语音处理方面SPCE061A更具有优势。基于SPCE061A设计了一个具有语音识别功能的机器人。经过训练，训练人可使用各种命令让机器人完成许多有趣的动作，使得人机交互更具智能化。 【关键词】SPCE061A单片机语音识别机器人
The Design of the Speech Recognition Robot 【Abstract】The speech recognition is divided into two stages, namely, training and recognition. At the first stage, the speech recognition system learns about the language and stores what it a speech database. Then at the next stage, the meaning of each inputted speech can immediately be found in the speech database.Sunplus 16-bit SPCE061ASCM is embedded with 32K word Flash and 2K word SRAM, with built-in 10-bit ADC and DAC as well as more than 14 interrupt sources. The core of its CPU is a 16-bit microprocessor chip which of DSP. Besides, the CPU can work with a frequency up to 49 MHz, and process complex digital signals easily and quickly. Therefore, compared with other types of SCM, SPCE061A speech processing. Based on SPCE061A, a speech recognition robot designed. After training, the robot can complete many interesting actions according to the orders, which makes the -computer interaction more intelligent. 【Key words】SPCE061A SCM Speech Recognition Robot 目录
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘要 本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人的整体方案进行了分析，包括几何尺寸、驱动芯片的选择和程序的编制。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。 文章对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算、校核，主要包括：驱动轮电机和转向轮电机的选择及其驱动电路的设计；齿轮的设计计算和校核；转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。并且针对本设计所研究的机器人，设计了驱动模块。本设计中，采用增量式光电编码器测量移动机器人后轮的实时转速，进而通过特定算法得到实时电机驱动模块的PWM控制量，实现运动机器人运动的闭环控制。 最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮型机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定、可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。 关键词：轮式移动机器人(WMR)；硬件；非完整约束；驱动模块 -I-
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） Abstract In this paper the development of robot profiles and classification made a presentation According to the design requirements of the robot's overall program for the analysis, including geometry, rapid movement, anti-jamming, operability and maintainability. Then robot performance requirements from the perspective, the robot's movement, Model structure and body molding form of a comparison, finalization of non-refoulement integrity constraint round four mobile model -- coaxial rear-wheel drive nose wheel steering the robot vehicle Based on a mobile robot hardware architecture done a detailed feasibility analysis and design, and the corresponding calculation, checking, including driving wheel motor and steering wheel and the choice of motor drive circuit design; Gear design and verification; Selection and battery charging circuit programming; sensing part of the design; before and after the shock absorber systems, and to design the body and some mechanical structure design. It should also study the design of the robot, to discuss the design of the system reliability Finally, we made to research and the main work of summing up and robot design models of the structure of the joint debugging. Experimental results show that the system is stable, reliable, and can be controlled, safe, meeting the requirements of Design Keywords：Wheeled Mobile Robot (WMR)；Hardware； Nonholonomic Constraints；Move Module 毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完 -II-
目录 第1章、绪论 (2) 1、1智能机器人技术发展的重要意义 (2) 1、2国内外机器人的发展史 (2) 1、2、1 国外机器人的发展历史 (2) 1、2、2 国内机器人的发展历史 (3) 1、3服务机器人的特点关键技术 (3) 1、4本论文的主要研究内容 (4) 1、5本章小结 (4) 第2章、物体检测与报警机器人的总体设计 (5) 2、1概述 (5) 2、2主要组成 (5) 2、2、1 头部旋转机构 (5) 2、2、2 主体部 (6) 2、2、3 电机 (6) 2、3主要技术参数 (7) 2、4、电机的选型 (7) 2、4、1 驱动机构的组成、 (7) 2、4、2 步进电机的选型比较 (8) 2、4、3 步进电机的选型计算 (9) 2、5蜗轮蜗杆传动的选型设计 (11) 2、6电机的效核.................................... 错误!未定义书签。 2、7轴的较核及联件的选型.......................... 错误!未定义书签。 2、7、1、蜗杆轴的较核、......................... 错误!未定义书签。 2、7、2、蜗杆轴上轴承的选型..................... 错误!未定义书签。 2、7、 3、蜗轮轴的较核、......................... 错误!未定义书签。 2、7、4、蜗轮轴上轴承的选型..................... 错误!未定义书签。 2、7、5、键的较核............................... 错误!未定义书签。 2、7、6、联轴器的选型........................... 错误!未定义书签。 2、8本章小结...................................... 错误!未定义书签。第3章、驱动机构及其控制方式........................ 错误!未定义书签。 3、1、概述........................................ 错误!未定义书签。 3、2步进电机及其控制系统.......................... 错误!未定义书签。 3、2、1 步进电机的工作特性、..................... 错误!未定义书签。 3、2、2 步进电机的开环控制系统................... 错误!未定义书签。 3、3本章小结...................................... 错误!未定义书签。结束语............................................... 错误!未定义书签。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 移动机器人平台 2.1 引言 Pioneer是Active Media公司生产的一种移动机器人系列，这个系列有两轮驱动（室内移动机器人），也有四轮驱动的（室外移动机器人）（如图2-1所示）。这是一类小型移动机器人，其结构是由SRI International公司斯坦福大学的Kurt Konolige博士开发出来的。 图2-1 Pioneer 机器人系列 Pioneer Ⅰ是最初的设计型号，它引入了基于西门子68HC II的微控制器和PSOS（Pioneer Server Operating System）软件。它被设计在室内坚硬平整地面上移动，拥有坚固防滑的橡胶轮胎，还有一个双轮差分可反向驱动的系统，以及一个用于支撑的方向轮。 Pioneer II是Pioneer Ⅰ的改进型，它采用了西门子20MHz高性能的88C166微控制器。带有精度更高的轮式编码器来定位﹑测距。它还拥有面向360度范围的声纳环（前面8个，后面8个），基本达到了无缝测量。软件方面，Pioneer II采用的是P2OS（Pioneer 2 Operating System），它对Pioneer Ⅰ是向下兼容的，
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 扩展了原来的PSOS软件。 2.2 Pioneer II移动机器人硬件平台 Pioneer 2-Dx型机器人长44.5cm，宽40cm，高24.5cm ，重9kg，可载重23kg，最大的平移速度为1800mm/sec，最大的旋转速度为360deg/sec[35]。它提供了一个内嵌的西门子88C166微处理器(20MHz)，负责低层次的数据处理和命令执行。另外，它具有如下基本设备：十六个声纳测距装置、一个激光测距仪、十个避碰传感器、一个Cannon EVI-D30摄像头、一个遵循802.11b规约的无线网卡和两个RS-232串行接口等。在装满电池的情况下，该移动机器人可以连续运行近8个小时。这种机器人是即插即用（Plug and Play）的。除了上面说的这些部件外它还可以挂载其他传感器和一些附件。这些部件都是由车载微控制器（Onboard microcontroller）和移动机器人服务器端软件来控制管理的。 我们智能与复杂系统实验室使用的是DX型移动机器人，它主要由下列部件构成：控制台，通讯端口，摄像头，激光测量部件，声纳，轮式编码器，避碰传感器，语音系统，电子罗盘以及蓄电池。 2.2.1控制部件 Pioneer II控制部件包括微控制器和控制面板。微控制器就在控制面板下方，主要用于控制传感器，从传感器读取数据。并根据传感器数据由控制算法得到控制量，从而把控制量施加到驱动设备，完成本次任务。 控制面板一部分是与甲板连在一起的，另外一部分位于机器人的一侧。如图2-2所示。它包括一个液晶显示屏LCD，主要用来现实移动机器人的运行状态﹑内部信息以及相应的报警信息，比如说电池电量不足。在控制面板上还有一个MOTOR和RESET控制按钮以及相应的指示灯，是用来控制移动机器人运动的硬件开关；同时控制面板上还带有一个9针的D型接头串行口。
机器人设计开题报告 【篇一：搬运机器人毕业设计开题报告】 广东技术师范学院 毕业设计（论文）开题报告 题目4-dof搬运机器人的结构设计 专业名称飞行器动力工程 班级学号 学生姓名 指导教师 填表日期2013 年 10月 28 日 一、选题的依据及意义： 传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场 的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。搬运机器人是可以进行自动 化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，versatran和unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是 指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的 工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用 的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化 生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分 发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机 器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感 器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制 造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成 各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势， 尤其体现出了人工智能和适应性。 应用搬运机器人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由 于应用搬运机械人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。 因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都有搬运机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工 作生产。
机器人自动化打磨抛光技术的应用 发表时间：2017-10-24T14:19:31.290Z 来源：《防护工程》2017年第15期作者：罗智文 [导读] 由PLC反馈给机器人，进而控制机器人打磨力的大小的方法，打磨效果好，效率极高，值得推广与应用。 广东利迅达机器人系统股份有限公司广东佛山 528000 摘要:随着工业自动化技术的发展,机器人被越来越多地应用到自动化生产线中。洁具表面的磨削抛光是一道较为复杂的工序,手工操作不仅难以保证产品的加工质量,而且恶劣的工作环境对工人的身体健康有极大的危害。因此，本文对机器人自动化打磨抛光技术的应用进行了研究。 关键词:机器人系统；打磨抛光；工艺研究 1 引言 机器人研究水平的高低直接与一个国家的经济、科技水平密切相关,在一定程度上反映了这个国家的综合实力。目前,打磨抛光主要以人工为主,由于对人体的高危害,打磨抛光行业已面临严重的用工荒。因此,应开展低成本打磨抛光机器人智能控制系统的研究和开发,提升我国金属抛光打磨行业装备水平，这不仅具有很高的学术价值,同时也具有相当大的现实意义。 2 打磨机器人系统组成及打磨控制流程 打磨机器人系统采用由埃夫特机器人公司研发的六轴工业机器人ER50-C10。打磨系统包括PLC、打磨砂带机、抛光机、和压力传感器、安装在机器人第六轴的夹具组成的一个闭环控制系。 当开始打磨时，安装在机器人第六轴的夹具夹持圆形排气管，放置在转动的打磨砂带机上进行打磨，打磨下压力的大小实时被压力传感器检测，传感器将检测压力值转换为电信号传递给PLC，PLC判断压力大小，输送给机器人控制系统。从而控制机器人打磨压力的大小。通过多次试验设定合适的压力值。如果打磨的压力大于正常压力，则机器人六轴向相反方向移动一定距离，即减小打磨压力。如果打磨的压力值小于正常压力值，则机器人六轴向正方向移动一定距离，即增大打磨压力。如果打磨压力值在允许的打磨压力范围之内，则进行正常的打磨程序运行。以此来保证打磨机器人系统的打磨压力值一直在合理的范围之内。打磨控制流程图，如图1所示。 图1 打磨控制流程图 3 打磨抛光示教编程 传统打磨抛光示教编程需要耗费工人的很多时间，一般采用点到点示教编程方法，普通工件打磨示教编程需要几百个点，多的则长达一千多个点。本文对结构较为典型汽车排气管进行示教编程，并采用两种示教编程方法。第一种示教编程方法:如图2所示，根据工件特点，打磨从起始点A1处开始，依次到An、Bn、B1、C1、Cn，以此类推。其中A1到An有N个点，点的个数根据打磨工件的大小和打磨效果确定，同理确定Bn到B1点的个数，以此类推。在示教打磨圆形汽车排气管时，完成整个打磨程序示教了600多个点，耗时8个小时左右。 图2 工件立体图 第二种示教编程的方法:图3为排气管的平面图，根据打磨圆形工件的特点，为直径88mm，AB长度为104cm，CD长度为156cm。将圆
目录 第一章绪论 (3) 1.1引言 (3) 1.2移动机器人的定义与主要研究内容 (3) 1.2.1移动机器人的定义 (3) 1.2.2移动机器人的主要研究内容 (4) 1.3本文研究课题与内容安排 (5) 1.3.1研究课题 (5) 1.3.2内容安排 (6) 第二章移动机器人导航技术概述 (8) 2.1移动机器人工作环境表示方法 (8) 2.1.1几何地图 (8) 2.1.2拓扑地图 (10) 2.2移动机器人定位技术 (11) 2.2.1相对定位技术 (11) 2.2.2绝对定位技术 (12) 2.3移动机器人路径规划方法 (13) 2.3.1Dijkstra和A*图搜索算法 (13) 2.3.2人工势场法 (13) 2.3.3调和函数势场法 (14) 2.3.4回归神经网络法(RNN) (15) 第三章基于线段关系的扫描匹配定位 (17) 3.1环境描述 (17) 3.2定位传感器 (19) 3.3直线段提取................................................................................. . (20) 3.3.1LRF数据点分段 (20) 3.3.2直线拟合 (21) 3.3.3直线斜率计算 (21) 3.4线段关系(LSR)匹配 (23) 3.4.1判据选取 (23) 3.4.2递进式对应性计算 (25) 3.4.3距离关系比较的分离与合并 (26) 3.4.4最佳匹配搜索 (28) 3.4.5位姿计算 (29) 3.5实验及结果分析 (29) 第四章基于已知地图的路径规划 (32) 4.1基于A*算法的拓扑地图规划 (33) 4.1.1拓扑地图的表示 (33) 4.1.2A*算法 (34) 4.2基于回归神经网络(RNN)的栅格规划算法 (36) 4.2.1栅格环境的RNN表示 (36)
工业机器人都有哪些高科技含量的技术工业机器人是目前广泛应用的机器人设备，在汽车制造业、造船、钢铁、电力设备等行业运用广泛，近年来随着技术发展，工业机器人技术日新月异，那么到底工业机器涉及到哪些高科技含量的技术呢，中国机械设备网给各位小伙伴做分析。 机器人操作机结构 通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，实现机器人操作机构的优化设计。探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。机构向着模块化、可重构方向发展。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;国外已有模块化装配机器人产品问市。机器人的结构更加灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。 开放式，模块化控制系统。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、易操作性和可维修性。控制系统的性能进一步提高，已由过去控制标准的6轴机器人发展到现在能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点，在某些领域的离线编程已实现实用化。 机器人传感技术 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激光传感器、视觉传感器和力传感器，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制。为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。 网络通信功能 日本和德国的最新机器人控制器已实现了与Canbus、Profibus总线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。 机器人遥控和监控技术 在一些诸如核辐射、深水、有毒等高危险环境中进行焊接或其它作业，需要有遥控的机器人代替人去工作。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。多机器人和操作者之间的协调控制，可通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。
打磨抛光机器人调研报告 第一章：打磨抛光机器人概述 1、定义：打磨抛光机器人是现代工业机器人众多种类的一种，用于替代 传统人工进行工件的打磨抛光工作。 2、用途：主要用于工件的表面打磨，棱角去毛刺，焊缝打磨，内腔内孔 去毛刺，孔口螺纹口加工等工作。 3、组成：一般是由示教盒、控制柜、机器人本体、压力传感器、磨头组 件等部分组成。可以在计算机的控制下实现连续轨迹控制和点位控制。 4、应用领域：卫浴五金行业、IT 行业、汽车零部件、工业零件、医疗器械、木材建材家具制造、民用产品等行业。 5、主要优点：提高打磨质量和产品光洁度，保证其一致性；提高生产 率，一天可24 小时连续生产；改善工人劳动条件，可在有害环境下长期 工作；降低对工人操作技术的要求；缩短产品改型换代的周期，减少相 应的投资设备；可再开发性，用户可根据不同样件进行二次编程。具有
可长期进行打磨作业、保证产品的高生产率、高质量和高稳定性等特 点。 6、主要类别：按照对工件的处理方式的不同可分为工具型打磨机器人和工件型打磨机器人两种。 7、发展前景：在传统制造行业，抛光打磨是最基础的一道工序，但是其成本占到总成本的30%。由于劳动力成本越来越高，这种不需要文化技术的岗位，其薪酬反而越来越高，有的甚至月薪超过一万元。以卫浴行业 为例，如果使用抛光打磨机器人，一年半可回收成本。另外产品品质更好，抛光打磨颜色更均匀。纵观全球产业化发展，随着人口红利的消 失、产品成本降低和产品质量提高的要求等因素，打磨抛光机器人的市 场前景一片光明。 第二章：广东地区打磨抛光机器人市场情况 上月底，受公司委派前往广东市场调研打磨抛光机器人市场需求及 发展情况，前往广州市、东莞市、佛山市禅城区、佛山市顺德区四地进 行调研，前后历时13 天。
摘要 智能机器人[1]作为现代的新发明，是未来的发展方向，它能够在一个环境里按照预定的模式自行运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。近几年来，超声波导航[2]已经成为了机器人导航的主要发展方向之一。因为在基于超声波的智能机器人中，超声波就像机器人的眼睛，所以超声波导航是机器人发展的重要一部分。 本文采用单片机[3]为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制机器人的自动避障，快慢速行驶以及自动停车。 本文设计的超声波移动机器人主要内容包括：底盘结构设计、底盘的控制系统以及超声波传感部分。 1.底盘结构设计：机器人采用独立驱动的两轮式结构，动力源采用步进电机[4]，减速装置采用齿轮减速，利用差速移动平台实现机器人的转向，选用增量式光电编码器对机器人速度进行检测，实现机器人的自主定位。 2.底盘控制系统：应用单片机接受超声波传感器的信号，做出决策然后产生驱动信号，控制步进电动机。步进电机的驱动电路采用两个电机驱动芯片，实现步进电机的控制，完成机器人转向、加速等功能。 3.超声波传感部分：以超声波传感器做为机器人的感知系统，把接受的超声波信号通过超声波处理技术提取机器人所在环境的环境特征，实现机器人对环境信息的采集。 关键词：超声波；差动式；步进电机；移动机器人
Abstract As a modern invention, the new intelligent robot indicate the development of the future, it can operate automatically in the pattern set in advance but not with management. So, it can be applied in the field of scientific exploration and so on. In recent years, ultrasound way in the field of the robot navigations. Ultrasonic just like the robot's eyes, so the ultrasound navigation important role in the development of the robot. In this paper, the robot select the single chip as the core of the control system, use the ultrasonic sensors to detect obstacles on the road, and control the robot avoid the obstacle and stop the car automatically, even control the speed during the driving. The paper about the design of the ultrasound robot includes the following parts: the design of the chassis?s structure, the control-system of the chassis and the method of some calculations about ultrasonic. The Design of the Chassis?s structure: the robot apply the two-wheels structure driven independently, choose the stepping motor as the power source, change the direction with the differential-velocities platform, and it also use incremental photoelectric encoder to test the speed of the robot?s motivation which make decisions and then generate the driving signals to control the stepper-motor. The driver-circuit applies two motor-driver-chips to control the stepper-motor, implement the functions of steering, acceleration and others. 3. The part of Ultrasonic sensor and the algorithm: The ultrasonic sensors, as the robot's perceptual system, process the ultrasonic signal received to analyze the environmental characteristics where the robot?s in and to get the information of the environment. Key words：Ultrasonic wave; Differential type; Step-by-steps the electrical machinery; Moves the robot