裝配機器人自動化

裝配機器人的研究意義及其必要性  ：自從進入90年代，商品形式的變更日趨激烈。在裝配作業(yè)中，出現(xiàn)了以裝配機器人為核心，在一個裝配單元中適應多種裝配作業(yè)的綜合系統(tǒng)。因此近年來在機器人應用領(lǐng)域中獲得迅猛發(fā)展的領(lǐng)域是裝配作業(yè)。在國外一些企業(yè)的裝配作業(yè)中已大量采用機器人來從事裝配工作，如美國、日本等國家的汽車裝配生產(chǎn)線上采用機器人來裝配汽車零部件、在電子電器行業(yè)中用機器人來裝配電子元件和器件等。為了適應產(chǎn)品多樣化和小批量的特點，對具有柔性的自動裝配系統(tǒng)的需求日益增多，發(fā)展以裝配機器人為主體的柔性自動裝配作業(yè)系統(tǒng)是目前世界上各個工業(yè)發(fā)達國家的一種趨勢。  裝配是產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)工序，在制造業(yè)中占有重要地位，在人力、物力、財力消耗中占有很大比例，作為一項新興的工業(yè)技術(shù)，機器人裝配應運而生。在機器人應用各領(lǐng)域中只占很小的份額。究其原因，一方面是由于裝配操作本身比焊接、噴涂、搬運等復雜；另一方面，機器人裝配技術(shù)目前還存在一些等待解決的問題。如：對裝配環(huán)境要求高，裝配效率低，缺乏感知與自適應的控制能力，難以完成變動環(huán)境中的復雜裝配，對于機器人的精度要求較高，否則經(jīng)常出現(xiàn)裝不上或“卡死”現(xiàn)象。盡管存在上述問題，但由于裝配所具有的重要意義，裝配領(lǐng)域?qū)⑹俏磥頇C器人技術(shù)發(fā)展的焦點之一。其重要性在機器人應用中將躍居**位。由此可見，在整個制造業(yè)中裝配工序都占據(jù)了重要的地位，而作為高新技術(shù)發(fā)展起來的機器人應用于裝配制造業(yè)中更是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的焦點。因此對裝配機器人的研究和應用就有了很大的意義和必要性，也勢必引領(lǐng)裝配制造業(yè)的飛速發(fā)展。

裝配的特征參數(shù)對于裝配機器人的使用是必須掌握的：

1） 工作空間的大小和形狀。 2） 聯(lián)接運動的方向。 3） 聯(lián)接力的大小。  4） 能搬送多大質(zhì)量的工件。 5） 定位誤差的大小。  6） 運動速度（循環(huán)時間、節(jié)拍時間）。
 

 裝配機器人的組成：

手臂是裝配機器人的主機部分，由若干驅(qū)動機構(gòu)和支持部分組成。為適應各種用途，它有不同組成方式和尺寸。 驅(qū)動裝置是帶動臂部到達指定位置的動力源。動力一般是直接或經(jīng)電纜、齒輪箱或其他方法送至臂部。目前主要有液、氣動、電動三種驅(qū)動方式。電動又有直流電動機、步進電動機和交流電動機驅(qū)動。  關(guān)節(jié)型裝配機器人幾乎都采取電機驅(qū)方式。伺服電動機速度快，容易控制，現(xiàn)在已十分普及。只有部分廉價的機器人采用步進電機。

手爪安裝在手部前端，擔負抓握對象物的任務，相當于人手。事實上用一種手爪很難適應形狀各異的工件，通常，按抓拿對像有不同需要設(shè)計特定的手爪。在一些機器人上配備各種可換手，則可以增加通用性。手爪的驅(qū)動以壓縮空氣居多，電機驅(qū)動也占一定比例。  控制器的作用是記憶機器人的動作，對手臂和手爪實施控制�？刂破鞯暮诵氖俏⑿陀嬎銠C，它能完成動作程序、手臂位置的記憶、程序的執(zhí)行、工作狀態(tài)的診斷、與傳感器的信息交流、狀態(tài)顯示等功能。  示教盒主要右顯示部分和輸入鍵組成，用來輸入程序、顯示機器人的狀態(tài)等。這是人機對話的主要渠道。顯示部分一般采用液晶顯示器（LCD）.  借助傳感器的感知，機器人可以更好地順應對象物，進行柔軟的操作。視覺傳感器常常用來修正對象物的位置偏移。

 

機器人進行裝配作業(yè)時，除上面提到的機器人主機、手爪、傳感器外，零件供給裝置和工件搬運裝置也至關(guān)重要。無論從投資額的角度還是從安裝占地面積的角度，它們往往比機器人主機所占的比例大。周邊設(shè)備常由可編程控制器控制，此外一般還要有臺架、安全欄等。  
（1）手  雙指氣動手價格便宜，因而經(jīng)常使用。如果給手腕賦予柔順性，便可以在一定程度上消除裝配時 零件相互的定位誤差，對配合作業(yè)很有利。  （2）傳感器 裝配機器人經(jīng)常使用的傳感器有視覺、觸覺、接近覺和力傳感器等。  視覺傳感器主要用于零件或工件位置補償，零件的判別、確認等。  觸覺和接近覺傳感器一般固定在指端，用來補償零件或工件的位置誤差，防止碰撞等。恰當?shù)嘏渲脗鞲衅髂苡行У亟档蜋C器人的價格，改善它的性能。  力傳感器一般裝在腕部，用來檢測腕部受力情況。一般在精密裝配或去飛邊一類需要力控制的作業(yè)中使用。  （3）零件供給器   零件供給器的作用是保證機器人能逐個正確地抓拿待裝配零件，保證裝配作業(yè)正常進行。*近機器人利用視覺和觸覺傳感技術(shù)，已經(jīng)達到能夠從散堆（適度的堆積）狀態(tài)把零件一一分檢出來的水平，部分技術(shù)已投入實用。可以預料，不久之后在零件的供給方式上可能會發(fā)生顯著的改觀。

目前多采用下述幾種零件供給器。  
1）給料器。用振動或回轉(zhuǎn)機構(gòu)把零件排齊，并逐個送到指定位置。送料器以輸送小零件為主。實際上在引入裝配機器人以前，已有許多專用給料設(shè)備在小零件的裝配線上服務。
 2）托盤。大零件或易磕碰劃傷的零件加工完畢后一般應碼放在稱為“托盤”的容器中運輸。托盤裝置能按一定精度要求把零件送到給定位置，然后再由機器人一個一個取出。由于托盤容納的零件有限，所

 

以托盤裝置往往帶有托盤自動更換機構(gòu)。
3）其他。IC零件通常排列在長形料盤（Stick）內(nèi)輸送，對薄片狀零件也有許多巧妙的辦法，如碼放若干層、機器人逐個取走裝配等。  

（4）輸送裝置  在機器人裝配線上，輸送裝置承擔把工件搬運到各作業(yè)地點的任務。輸送裝置中以傳送帶居多。理論上說，零件即使隨傳送帶一起移動，借助傳感器機器人也能實現(xiàn)所謂“動態(tài)”裝配，但原則上，作業(yè)時工件都處于靜止。所以*常采用的傳送帶為游離式，這樣，裝載工件的托盤容易同步停止。     輸送裝置的技術(shù)難點是停止時的定位精度、沖擊和減振。用減震器可以吸收沖擊能。