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主流机器人应用的基本介绍及技术特点

[发布时间:2012-12-5  浏览次数:432 次]
 

移动机器人(AGV)

移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类型,它由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能,它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。

国际物流技术发展的新趋势之一,而移动机器人是其中的核心技术和设备,是用现代物流技术配合、支撑、改造、提升传统生产线,实现点对点自动存取的高架箱储、作业和搬运相结合,实现精细化、柔性化、信息化,缩短物流流程,降低物料损耗,减少占地面积,降低建设投资等的高新技术和装备。

点焊机器人

焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点,焊接质量明显优于人工焊接,大大提高了点焊作业的生产率。

点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作,生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系,向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国,在该领域占据市场主导地位。

随着汽车工业的发展,焊接生产线要求焊钳一体化,重量越来越大,165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月,机器人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人,并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月,经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收,该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。

弧焊机器人

弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域,国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。

关键技术包括:

(1)弧焊机器人系统优化集成技术:弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器,具有良好的低速稳定性和高速动态响应,并可实现免维护功能。

(2)协调控制技术:控制多机器人及变位机协调运动,既能保持焊枪和工件的相对姿态以满足焊接工艺的要求,又能避免焊枪和工件的碰撞。

(3)精确焊缝轨迹跟踪技术:结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点,采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪,提升焊接机器人对复杂工件进行焊接的柔性和适应性,结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏差,基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正,在各种工况下都能获得最佳的焊接质量。

激光加工机器人

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中,通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作,也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测,产生加工件的模型,继而生成加工曲线,也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。

关键技术包括:

(1)激光加工机器人结构优化设计技术:采用大范围框架式本体结构,在增大作业范围的同时,保证机器人精度;

(2)机器人系统的误差补偿技术:针对一体化加工机器人工作空间大,精度高等要求,并结合其结构特点,采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人补偿方法,完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。

(3)高精度机器人检测技术:将三坐标测量技术和机器人技术相结合,实现了机器人高精度在线测量。

(4)激光加工机器人专用语言实现技术:根据激光加工及机器人作业特点,完成激光加工机器人专用语言。

(5)网络通讯和离线编程技术:具有串口、CAN等网络通讯功能,实现对机器人生产线的监控和管理;并实现上位机对机器人的离线编程控制。

真空机器人

真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人,主要应用于半导体工业中,实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强,其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查,归属于禁运产品目录,真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。

关键技术包括:

(1)真空机器人新构型设计技术:通过结构分析和优化设计,避开国际专利,设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求;

(2)大间隙真空直驱电机技术:涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动器等方面。

(3)真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法,减小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。

(4)动态轨迹修正技术:通过传感器信息和机器人运动信息的融合,检测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移,通过动态修正运动轨迹,保证机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。

(5)符合SEMI标准的真空机器人语言:根据真空机器人搬运要求、机器人作业特点及SEMI标准,完成真空机器人专用语言。

(6)可靠性系统工程技术:在IC制造中,设备故障会带来巨大的损失。根据半导体设备对MCBF的高要求,对各个部件的可靠性进行测试、评价和控制,提高机械手各个部件的可靠性,从而保证机械手满足IC制造的高要求。

洁净机器人 

洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高,其对生产环境的要求也日益苛刻,很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行,洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。   

关键技术包括:   

(1)洁净润滑技术:通过采用负压抑尘结构和非挥发性润滑脂,实现对环境无颗粒污染,满足洁净要求。   

(2)高速平稳控制技术:通过轨迹优化和提高关节伺服性能,实现洁净搬运的平稳性。   

(3)控制器的小型化技术:根据洁净室建造和运营成本高,通过控制器小型化技术减小洁净机器人的占用空间。

(4)晶圆检测技术:通过光学传感器,能够通过机器人的扫描,获得卡匣中晶圆有无缺片、倾斜等信息。

机器人输送线物流自动化系统

1.系统简介

机器人及输送线物流自动化系统主要由如下几个部分组成:

(1)自动化输送线:将产品自动输送,并将产品工装板在各装配工位精确定位,装配完成后能使工装板自动循环;设有电机过载保护,驱动链与输送链直接啮合,传递平稳,运行可靠。

(2)机器人系统:通过机器人在特定工位上准确、快速完成部件的装配,能使生产线达到较高的自动化程度;机器人可遵照一定的原则相互调整,满足工艺点的节拍要求;备有与上层管理系统的通信接口。

(3)自动化立体仓储供料系统:自动规划和调度装配原料,并将原料及时向装配生产线输送,同时能够实时对库存原料进行统计和监控。

(4)全线主控制系统:采用基于现场总线—Profibus DP 的控制系统,不仅有极高的实时性,更有极高的可靠性。

(5)条码数据采集系统:使各种产品制造信息具有规范、准确、实时、可追溯的特点,系统采用高档文件服务器和大容量存储设备,快速采集和管理现场的生产数据。

(6)产品自动化测试系统:测试最终产品性能指标,将不合格产品转入返修线。

(7)生产线监控/调度/管理系统:采用管理层、监控层和设备层三级网络对整个生产线进行综合监控、调度、管理,能够接受车间生产计划,自动分配任务,完成自动化生产。

2.应用领域

机器人及输送线物流自动化系统可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品等行业。

机器人涂胶工作站1.产品简介:

机器人涂胶工作站是我所机器人中心近年来研制开发的机器人应用系统,

主要包括机器人、供胶系统、涂胶工作台、工作站控制系统及其它周边配套设备。为了提高系统的可靠性,涂胶工作站中的机器人和供胶系统,一般采用国外产品,我所根据用户的需求,进行工作台、控制柜及周边配套设备的设计制造,并完成涂胶系统的集成。该工作站自动化程度高,适用于多品种、大批量生产,可广泛地应用于汽车风挡、汽车摩托车车灯、建材门窗、太阳能光伏电池涂胶等行业。

2.车灯机器人涂胶工作站主要技术指标:

车灯机器人涂胶工作站主要由机器人、胶机、涂胶工作台、控制柜等设备组成。

(1)机器人:

机器人主要有瑞典ABB公司、日本FANUC公司等产品。自动化所可应用户要求选用机器人品牌、并根据用户产品尺寸确定机器人规格型号。机器人重复定位精度≤0.1mm、涂胶工作速度150~250mm/s。

机器人具有6个控制轴,可以灵活地生成任何空间轨迹,可以完成各种复杂布胶动作。加之其运动快速、平稳、重复精度高,可充分保证生产节拍需求,并保证胶条均匀,使产品质量稳定。

(2)供胶系统:

供胶系统主要有美国GRACO公司、美国NORDSON涂胶设备公司等产品。

机器人涂胶工作站供胶系统有冷胶和热熔胶两种供胶方式,自动化所可根据不同客户的要求配置供胶系统。该供胶系统可以与机器人动作衔接,正确完成布胶及供胶动作。

(3)涂胶工作台

涂胶工作台结构方式主要包括:

· 往复式双工位工作台

· 回转式双工位工作台

· 固定式双工位工作台

· 固定式单工位工作台

我所可根据用户要求设计制造各种形式工作台,保证灯具安装方便、定位准确,运行可靠。

(4)工作站控制柜:

工作站控制柜的设计融入了多行业的技术经验和采用了世界先进的电气技术,其性能指标居国内领先水平。系统设计均采用成熟的技术,元器件采用高可靠性的知名品牌,并经过严格的进货检验,因此,工作站控制系统具有极高的可靠性。

控制柜主要功能:

· 工件程序号显示及选择

· 工作台、机器人、输胶系统协调与互锁

· 工作台工作状态选择

· 具有故障报警、急停功能

· 计数功能

3.用户效益分析:

(1)自动化程度高,生产效率高,产量大。

(2)运行可靠,涂胶精度高,产品质量稳定。

(3)节省人力,节省材料,降低生产成本。

(4)改善作业环境,符合环保要求。

(5)产量增加时,无需增加人力,只需增加机器人工作时间。

机器人焊接工作站

1.简介

随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展,自动弧焊机器

人工作站, 从60年代开始用于生产以来,其技术已日益成熟,主要有以下优点:⑴稳定和提高焊接质量;⑵提高劳动生产率;⑶改善工人劳动强度,机器人可在有害环境下工作;⑷降低了对工人操作技术的要求;⑸缩短了产品改型换代的准备周期(只需修改软件和必要的夹具即可),减少相应的设备投资。因此,在各行各业已得到了广泛的应用。该系统一般多采用熔化极气体保护焊(MIG、MAG、CO2焊)或非熔化极气体保护焊(TIG、等离子弧焊)方法。设备一般包括:焊接电源、焊枪和送丝机构、焊接机器人系统及相应的焊接软件及其它辅助设备等。

自动化47所已设计制造了多种自动机器人焊接工作站,均为企业带来了良好的效益,在自动机器人焊接工作站领域积累了丰富的经验。

2.技术指标

工件尺寸:可按用户的工件大小设计。

工件重量:可按用户要求设计。

焊接速度:一般取5~50mm/s,根据焊缝大小来选定。

机器人重复定位精度:±0.05mm

移动机构重复定位精度:±0.1mm

变位机重复定位精度:±0.1mm

机器人螺柱焊接:设备一般包括焊接电源、自动退钉机、自动焊枪、机器人系统、相应的焊接软件及其它辅助设备等。

焊接效率:5-8个/分钟

螺钉规格:直径2-8mm

长度:10-40mm

机器人重复定位精度:±0.05mm

3.应用领域

自动机器人焊接工作站可广泛地应用于铁路、航空航天、军工、冶金、汽车、电器等各个行业。

4.用户效益分析

随着我国加入WTO,我国经济的发展和国际正在接轨,国内竞争和国际竞争的界限将越来越模糊,改造过去的生产方式和管理模式已迫在眉睫。在焊接领域也是如此,采用自动化焊接提高生产率和产品质量已是大势所趋。在大型企业是这样,对中小型企业也是如此。

采用机器人进行焊接作业可以极大地提高生产效益和经济效率;另一方面,机器人的移位速度快,可达3m/s,甚至更快。因此,一般而言,采用机器人焊接比同样用人工焊接效率可提高2~4倍,焊接质量优良且稳定。

机器人自动装箱和码垛工作站

1.系统简介

机器人自动装箱、码垛工作站是一种集成化的系统,它包括工业机器人、控制器、编程器、

机器人手爪、自动拆/叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件等。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统,并与生产控制系统相连接,以形成一个完整的集成化包装生产线。

(1)生产线末端码垛的简单工作站:

这是一种柔性码垛系统,它从输送线上下料,并完成工件码垛、加层垫等工序,然后用输送线将码好的托盘送走。

(2)码垛/拆垛工作站:

这种柔性码垛系统可将三垛不同货物码成一垛,机器人还可抓取托盘和层垫,一垛码满后由输送线自动输出。

(3)生产线中码垛:

工件在输送线定位点被抓取并放到两个不同托盘上,层垫也由机器人抓取。托盘和满垛通过线体自动输出或输入。

(4)生产线末端码垛的复杂工作站:

工件来自三条不同线体,它们被抓取并放到三个不同托盘上,层垫也由机器人抓取。托盘和满垛由线体上自动输出或输入。

2.技术指标

工件:箱体、板材、袋料、罐/纸类包装

工件尺寸:可按用户的工件大小设计

工件重量:可按用户要求设计

工件移动范围:可按用户要求设计

机器人自由度数:6个

机器人重复精度:± 0.1mm

3.应用领域

机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品等行业。

4.用户效益分析

由于机器人自动装箱、码垛工作站在产品的装箱、码垛等工序实现了自动化作业,并且具有安全检测、连锁控制、故障自诊断、示教再现、顺序控制、自动判断等功能,从而大大地提高了生产效率和工作质量,节省了人力,建立了现代化的生产环境。

转轴自动焊接工作站 

1.产品简介  转轴自动焊接工作站用于以转轴为基体(上置若干悬臂)的各类工件的焊接,它由焊接机器人、回转双工位变位机(若干个工位)及工装夹具组成,在同一工作站内通过使用不同的夹具可实现多品种的转轴自动焊接,焊接的相对位置精度很高。由于采用双工位变位机,焊接的同时,其他工位可拆装工件,极大地提高了效率。  

2.技术指标  10—50mm,长度300—900mm,焊接速度3—15mm/s,焊接工艺采用MAG混合气体保护焊,变位机回转,变位精度达0.05mm。 

3.应用领域  可广泛应用于高质量、高精度的以转轴为基体的各类工件焊接,适用于电力、电气、机械、汽车等行业。  

4.效益分析  采用手工电弧焊进行转轴焊接,工人劳动强度极大,产品的一致性差,生产效率低,仅为2—3件/小时。采用自动焊接工作站后,产量可达到15—20件/小时,焊接质量和产品的一致性也大幅度的提高。

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