工业机器人工装设计结课报告.docx
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工业机器人工装设计结课报告
课程结课报告
课程名称：
工业机器人工装设计
课程代码：
22150041
班级：
工业机器人181.2
姓名：
学号：
开课学期：
2020至2021学年第1学期
智能工程学院
2020年12月
《工业机器人工装设计》结课报告评价表
姓名：
实践任务小组成员：
序号
任务
内容
分值
得分
知识任务
1.简述夹具的组成与各部分的功能
5分
2.解释六点定位原理、完全定位与不完全定位、过定位与欠定位
5分
3.简述夹紧机构的组成、常用的夹紧机构
5分
4.简述定位基准选择的原则
5分
5.分析给定夹具的定位元件及其限制的自由度、夹具的工作过程
6分
6.指出给定气动回路各元件的名称，分析回路工作过程
6分
7.简述末端执行器的分类、设计和选用要求、特点、设计原则和不同末端执行器的应用场合
8分
8.通过课程学习，总结并简述工业机器人工作站工装设计是主要内容
10分
2
实践任务
进行小组汇报答辩，根据任务完成情况结合答辩综合给分
1.任务介绍
50分
2.机器人选用
3.末端执行器设计
4.机器人底座进行设计
5.传送线设计，工件在传送线上工作位的定位装置设计，工件料仓设计等工件工装及预定位设计
6.机器人工作站合理布局
7.对实践任务完成情况的自我评价
8.创新性内容
结课报告总分
《工业机器人工装设计》结课报告
根据课程特点与内容，课程期末考核采用结课报告的形式，包括知识任务与实践任务两部分。
一、知识任务（50分）
1.简述夹具的组成与各部分的功能。
（5分）
2.解释六点定位原理、完全定位与不完全定位、过定位与欠定位（5分）
六点定位原理：
六点定位原理的六个支撑点，分别限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为六点定位原理。
完全定位：
工件的六个自由度完全被限制的定位。
不完全定位：
按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位。
不完全定位是合理的定位方式，在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。
过定位：
工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑点重复限制的定位。
可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具的情况。
欠定位：
按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位
3.简述夹紧机构的组成、常用的夹紧机构。
（5分）
组成：
定位销（必须有）、夹爪、固定支架、气缸
常用的夹紧机构：
定心夹紧机构，螺旋夹紧机构，联动夹紧机构，绞链夹紧机构，斜楔夹紧机构，
4.简述定位基准选择的原则。
（5分）
（1）.粗基准选择原则:
以不加工的表面作为粗基准;选择要求加工余量均匀的表面作为粗基准;选择余量最小的表面作为粗基准;选择平整、光洁、尺寸足够大的表面作为粗基准;粗基准应尽量避免重复使用。
（2）.精基准选择原则:
基准重合;基准统一;应尽量选择尺寸较大的表面作为精基准。
5.分析下图夹具的定位元件及其限制的自由度、夹具的工作过程。
（6分）
定位原件：
定位支撑板，V型块
限制自由度：
定位支撑板限制1个自由度，V型块限制4个自由度
夹具的工作过程：
先将工作件放在定位支撑板上之后旋转手柄通过偏心轮来推
动V型块直到将工件夹紧。
6.指出下图气动回路各元件的名称，分析回路工作过程。
（6分）
1.真空泵2.减压阀3.可调节流阀4.三位三通换向阀5.过滤器6.压力继电器7.真空吸盘
回路过程：
当电磁阀工作在上位时，真空发生器产生真空，吸盘吸附物体;当电磁阀工作在中位时，吸盘保持吸附或不工作状态；当然电磁阀工作在下位时，吸盘放气，放下物体
7.简述末端执行器的分类、设计和选用要求、特点、设计原则和不同末端执行器的应用场合。
（8分）
分类：
电动（电磁）式、液压式与气动式，以及它们相互的组合。
特点：
（1）无论是夹持式还是吸附式的末端执行器都需要有满足作业所需要的重复精度。
应该尽可能的使机器人末端执行器的结构简单并且紧凑，质量轻，以减轻手臂的负荷。
（2）手部与手腕相连处可拆卸，手部是工业机器人的末端操作器，手部的通用性比较差，手部是一个独立的部件。
设计原则：
根据设计作业要求来设计
不同末端执行器的应用场合：
电动式：
一般用在电厂脱硫，污水处理厂的给排水，造纸厂管道上等很多地方。
液压式：
工程机械，冶金工业，机床工作，轻纺工业，汽车工业，农业机械。
气动式：
石油、化工厂仓库、制药厂、煤矿、纺织、仓储等一些易燃易爆的工作场合。
8.通过课程学习，总结并简述工业机器人工作站工装设计是主要内容。
（10分）
（1）.吸附式上下材料机器人工作站
由原料小车，废料小车，机器人工作站以及激光切割机组成。
条件允许的情况下，可将该工作站导入机器人仿真软件，进行机器人运动干涉仿真。
（2）.夹取式搬运机器人工作站
由皮带输送线，机器人工作站，码垛盘及相关配件组成。
条件允许的情况下，可将该工作站导入机器人仿真软件，进行机器人运动干涉仿真。
（3）.抛光打磨机器人工作站
工件必须进行固定，同时工件必须固定在机器人的有效工作范围内。
台面设置矩阵螺丝孔，配备压板夹具等，方便装夹工作，可以满足同时装夹多个工作，提高效率。
工作台设置脚杯，用地脚螺栓固定在地面。
（4）.装配机器人流水线
确定机器人品牌型号，确定工作台的基本尺寸，确定装配流水线的尺寸和布局。
（5）.工业机器人输送线
皮带输送线和滚筒输送线。
（6）.焊接机器人工作站
焊接机器人系统，工作站还需设置安全围栏，安全门等防护设备，惰性气体放置于安全位置，同时配备电脑桌等外围设备。
二、实践任务
班级成员4-5人自行分成1组，查阅相关资料，选择一种工业机器人工作站，对工作站工装进行设计，至少涵盖（不局限）以下内容。
1.任务介绍（工作对象，工作流程、任务要求、具体任务）
2.选用的机器人（型号、主要参数、手腕法兰盘结构图）
3.机器人末端执行器设计
4.机器人底座进行设计
5.工件工装及预定位设计（传送线设计，工件在传送线上工作位的定位装置设计，工件料仓设计等）
6.机器人工作站合理布局
7.对实践任务完成情况的自我评价（优点、不足及改进方向）
1.工作对象：
玻璃
工作流程：
（1）按启动按钮，系统运行，机器人启动；
（2）当输送线上料检测传感器检测到工件时启动变频器，将工件传送到落料台上，工件到达落料台时变频器停止运行，并通知机器人搬运。
（3）机器人收到命令以后将工件搬运到平面仓库，搬运完成后机器人回到作业原点，等待下次搬运的请求
（4）当平面仓库码垛了一部分工件之后，机器人停止搬运，输送线停止输送。
清空仓库后，按复位按钮，系统继续运行。
任务要求：
能够自行设计出末端执行器与吸盘，并且使各个其它元件相互嵌合到一起，组成吸附式上下料机器人。
具体任务：
利用吸附式上下料机器人在工作流水线上完成吸附玻璃到装配的各项流程工作，并实现搬运的目的。
（2）GSKRB20搬运机器人
技术参数
型号
RB20
自由度
6
驱动方式
交流伺服驱动
有效负载 （kg）
20
重复定位精度 （mm）
±0.05
运动范围（°）
J1
±170
J2
+132~-95
J3
+73~-163
J4
±180
J5
±133
J6
±360
最大速度（°/s）
J1
163
J2
111
J3
125
J4
300
J5
198
J6
394
允许最大扭矩
（N.m）
J4
40
J5
50
J6
22
运动半径 （mm）
1595
本体重量 （kg）
290
安装尺寸
应用领域
广泛应用于物流搬运、机床上下料、冲压自动化、装配、打磨、抛光等。
运动范围
吸盘选用
采用东京妙德PF-62-N
每只大约可产生5kg吸力
末端执行器设计
布局
（5）
传送带安装位置大概距离机器人30到50厘米，以为吸取的工件直径1米左右，而机器人的操作半径是1.6米，这样可以保证机器人可以完全的吸取到工件。
（6）
由于吸取的工件在传送带上的定位不准确，可能会导致机器人吸取时有所偏差，在放置工件使会与包装区有误差，可能会损坏工件。
（7）在设计时，没有考虑到包装的形状与他包装带的大小，就设计了末端执行器。
而优点是末端执行器设计专门为吸取玻璃等大件平整性物体，在吸取时保证了吸盘的最大利用性，也和机器人的最大利用性相符合，吸盘的利用率因为只能按百分之50计算，机器人的作用力和吸盘的吸力正好相适应。
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