基于工业机器人的极板搬运工作站的设计与实现.docx

1、基于工业机器人的极板搬运工作站的设计与实现基于工业机器人的极板搬运工作站的设计与实现基于工业机器人的极板搬运工作站的设计与实现在中国制造2050和工业4.0 机器换人 的大背景下，中国工业生产正由制造向智造转型升级。在铅蓄电池极板生产线中引入工业机器人，开发了一种极板搬运工作站，并进行了PLC控制系统的设计，大大提电池极板生产效率，实现自 论文格式论文范文毕业论文【摘 要】在中国制造2050和工业4.0 机器换人 的大背景下，中国工业生产正由制造向智造转型升级。在铅蓄电池极板生产线中引入工业机器人，开发了一种极板搬运工作站，并进行了PLC控制系统的设计，大大提电池极板生产效率，实现自动化。【关

2、键词】工业机器人；电池极板；搬运工作站Design and implementation of plates handling orkstation based on industrial robot【Abstrat】Under the Made in China 2025 and Industr 4.0 ， China industr is hanging from manufaturing to intelligent manufaturing.In this paper， the industrial robot is introdued into the plate prodution

3、 line， meanhile a kind of plate handing orkstation is developed. The design of PLC ontrol sstem is arried out in the orkstation. The robot orkstation greatl improves the prodution effiien of the batter plate and realizes automation.【Ke ords】Implementation robot； Based plate； Moving station0 引言铅蓄电池是一

4、种技术成熟且安全性能好的能源，工业和生活领域的发展，如低速电动车、通讯设备储能等都离不开铅蓄电池，尤其是电动车是减少大气污染的重要措施。然而在电池极板生产中，行业内规模化运作的企业主要还是依靠劳动力手工操作，特别是电池极板上下料搬运作业，其劳动工作强度大，员工搬运工作效率低下、同时铅粉污染危害健康人员的身体，影响工人的工作寿命，其发展急需产业转型升级。在国外，工业机器人已经成为一种标准化的设备，形成了一些具有竞争力的著名公司，如瑞典的ABB，日本的FANUC、安川，德国的KUKA，占领国际和国内市场上的大部分份额。在国内，工业机器人受制核心零部件和工艺原因，还在刚起步。目前有沈阳新松、广州数控

5、设备有限公司、哈尔滨博实自动化有限公司等，在系统集成和核心零部件进行了相关的研究和突破，都有了相应的进展。同时国内也涌现了一大批以工业机器人集成技术为中心的公司，进行工业机器人的集成应用，引进国外技术结合实际生产，为制造业、快消行业等服务工作。工业机器人是一种能模仿人工操作，可编程和自动控制的高端智能装备，具有高自动化、柔性化，是中国实现工业4.0 机器换人 战略的核心，是 中国制造2025 战略的重要组成部分。在铅蓄行业，引入工业机器人，可以代替手工操作的同时可以大大提电池极板生产效率，确保生产安全和提高企业的效益。因此，机器人极板搬运工作站的研究对铅蓄行业实现自动化及转型升级具有重要的现实

6、意义。1 机器人极板搬运工作站的设计目前工业机器人在生产中的应用，主要以机器人人工作站和机器人工作生产线的形式进行整合集成应用。搬运机器人工作站，它的主要工作任务针对重物、消耗人力大且动作简单重复的搬运和贮藏工作，如机床上下料、堆料码垛，机床柔性线等。针对电池极板的几何特性分析和工艺要求，进行极板机器人搬运工作站的设计和实现。1.1 工作站工作原理机器人极板搬运工作站由搬运机器人、电池极板输送机、极板架和控制系统等组成。机器人工作站以工业机器人为工作核心，极板输送机和极板架都在机器人工作空间内，工作时，电池极板由极板输送机运送至输送机末端定位点，然后等待机器人抓取电池极板，机器人收到相应的传感

7、器信号后，按照预先规划的路径到达极板位置，末端夹取执行器夹手对其进行夹取，然后按照规划轨迹搬运至极板架位置，将极板准确放置于极板架上，代替人工作业。衡量工业机器人的指标很多，有自由度、工作空间、定位精度及重复定位精度、承载能力及最大工作速度等。极板搬运工作站的机器人选型主要考虑以下几个重要指标：1） 自由度指标，它是衡量机器人运动灵活程度的参数，是衡量机器人的重要指标，自由度越多，机器人越灵活，一般地工业机器人的自由度为3-6个。2）工作空间指标，它指的是机器人的工作范围，机器人腕部或者末端执行器能达到的最大范围，工作空间越大，机器人运动范围越大。在运动控制中，注意机器人的极限位置，注意抓取位

8、置和极限位置的考虑。3）承载能力指标，机器人在工作范围内任何位置能承受最大的载荷，取决于负载的质量、速度和加速度等，同时要考虑末端执行器的质量，故机器人承载能力是末端执行器和机械手抓取负载的总和还要大。4）定位精度指标，机器人实际位置与理想位置之间的偏差，同时重复定位精度是考验一个机器人同一环境和条件下，重复若干次其分散的偏差值，机器人多次重复到相同位置的偏差越小，机器人的重复定位值越高。通过这几个指标，极板搬运机器人工作站可以选择工作空间大、承载能力强、定位精度高的6自由度工业机器人作为机器人工作的机器本体，设计相应的安装座，以它为中心来设计整个工作站的安装控件。同时，6自由度的机器人具有较

9、高的灵活性，方便完成极板的抓取和实现复杂路径的轨迹规划。 1.3 末端执行器的设计工业机器人末端执行器的设计一般是针对作用对象进行非标设计，它是机器人操作与目标对象直接接触进行工作，是机器人的关键部件，它可以扩大工作空间范围，提升工作作业能力具有非常重要的作用。有电磁式、气动式、机械式等，其中机械式夹取可以分为双指式和多指式，其中双指式又分为回转式和平移式。根据电池极板的几何外形，故末端执行器夹具可采用气动驱动的平移型二指手抓对其进行抓取，采用气动驱动具有响应动作快，灵活，动力清洁等优点，其平移范围必须大于极板的横向尺寸。1.4 电池极板输送机电池极板输送机由支架，输送链、输送槽、极板定位板等

10、组成，其中输送链安装在机架的若干个链槽内。工作时，三相异步电动机带动主轴运动，然后链式传送机构对放置在其上面的电池极板进行传送。采用链式传动，启动时电池极板运行平稳，无打滑现象，其适用于远距离运输和恶劣环境等优点。2 控制系统机器人极板搬运工作站电气控制系统主要的功能实现包括：工业机器人示教、调试编程与自动运行等功能；极板末端执行器气缸动作、传感器的信号传递，实现抓取；工业机器、PLC和人机界面交互和参数的设置；整个极板搬运工作站的实现。1 极板工作站控制系统组成极板搬运工作站的控制系统包括：PLC控制系统；机器人控制系统；示教器。其主要系统采用PLC为控制核心，机器人控制器的IO信号模块与P

11、LC通信模块可以直接或者间接通信，电池极板输送链上的极板信号和极板末端执行器信号也是通过PLC然后传递给机器人，进行信号的传递。工作时，搬运机器人按照人工示教好的程序正常运行，同时受PLC的控制。1） 机器人示教器，机器人编程有离线编程和示教编程，示教再现是机器人编程应用较广的编程方式。工作人员观察产品生产的工艺流程，然后根据生产实践，对工业机器人的动作位姿、工作路径、运动参数和工艺参数进行调试，按照需要的任务要求完成机器人编程示教。整个编程过程中，机器人示教器是一个重要的编程设备，通过其对机器人进行控制。2）机器人控制器其核心是多轴运动控制平台，实现对多轴机器人的关节伺服控制，同时又相应的机

12、器人专用端口和机器人通用端口和PLC进行信息传递，同时设置相应的总线控制和以太网控制端口，方便与外部设备通讯。3）PLC控制柜，其以PLC为控制核心，将机器人控制柜、传感系统、人机界面进行集成控制，整个搬运系统的实现主要依赖PLC的逻辑控制的调试与实现，具有非常重要的作用。2 控制软件设计机器人工作站的控制软件设计以PLC为中心实现。根据搬运工作站的工作原理，首先采用示教器对机器人进行轨迹路径规划，考虑机器人在搬运极板时所需的运动学和动力学性能，以最舒服的姿态来进行工作。将机器人进行轨迹示教完成以后，再根据机器人抓取执行器极板准备、极板到位、进行抓取、机器人进行搬运到极板架放置，放置结束后重新

13、循环开始的整个过程，然后进行程序的设计和实现。整个系统程序的设计包括系统初始化、手动运行、自动运行、信号显示系统和系统复位。1） 系统初始化：当整个控制系统开机时，按一下初始化按钮，机器人搬运工作站所有的执行动作按照一定的先后顺序恢复到预先的原始位置，使机器人工作站处于准备运行状态，随时准备开始工作。2）手动运行：机器人单机示教轨迹路径，完成路径的最佳规划，手动运行是用来对整个机器人各个功能块进行调试时的状态。通过手动运行模块，可以调试抓取执行器的开合动作，以此来进行极板的抓取力度调节。同时也可以实现抓取后整机联合运行调试操作，让机器人、末端执行器和极板输送架达到最佳状态。3）自动运行：自动运

14、行状态是整机连续工作状态，一旦参数都设置好后，正常情况下进入自动运行状态，搬运工业机器人能自动完成电池极板的抓取，搬运、放置循环工作，实现生产的自动化，可以通过按钮或者触摸屏上的启动开始，接受停止指令后停止。其程序的设计可以采用步进顺序控制，按照一定的生产流程来实现工业机器人极板的搬运工作。4）信号显示系统和复位系统：通过信号显示可以观察系统的运行情况，可以观察其各功能状态，通过信号显示来判断程序运行的进度、状态以及极板的搬运数量。同时一旦出现故障，可以通过报警灯来提示故障问题，通过触摸屏显示系统快速找到故障点，并且可以通过相应的复位系统进行复位。3 人机界面设计人机界面的设计，主要通过触摸屏

15、和组态来实现搬运机器人控制系统和人的人机交互，通过信息的交流来实现人对搬运机器人的控制。随着信息技术的发展，传统的纯按键操作平台逐渐被触摸屏所取代，可以克服接线繁琐、按钮多等诸多问题。同时，随着组态技术的发展，可以组建适合工业生产相应的控制系统界面，包启动、停止、循环、单机及数等功能，同时可以制作相应效果更好的系统界面。选取昆仑通态的触摸屏为人机交互界面，同时通过昆仑的MCGS组态软件集成实现机器人工作站的控制要求，根据机器人工作站功能及控制任务的要求，配置相应的对象定义，编辑属性和状态特征等，同时制作组态画面来显示状态信号和一系列的人机操作等。人机界面完成控制硬件与软件的联系，建立了操作人员

16、与监控层的控制与沟通平台，在机器人搬运工作中方便灵活。3 总结开发了一种铅蓄电池的极板搬运机器人工作站，该极板搬运机器人工作站可以实现极板输送、定位抓取、搬运、放置等功能，同时控制系统采用PLC和昆仑人机界面进行控制来实现整机的运行，其操作性高、性能稳定，从而代替人工实现极板的自动搬运，大大提高工作效率。【参考文献】王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业发展技化发展战略.机械工程学报，201X，9（50）：1-13.顾震宇.全球工业机器人产业现状与趋势.机电一体化，201X，2：6-9.陈立新，郭文彦.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用.机械工程与自动化，201X，3：-135.高校行政

17、管理直接影响学生的成长成才、学校的发展以及对社会的服务价值，目前我国高校行政管理中存在着管理理念和制度陈旧，大学管理高中化；后勤社会化；学校扩招，师生比下降；行政工作者兼任专职教师；生命价值和生命教育 论文格式论文范文毕业论文【摘 要】高校行政管理直接影响学生的成长成才、学校的发展以及对社会的服务价值，目前我国高校行政管理中存在着管理理念和制度陈旧，大学管理高中化；后勤社会化；学校扩招，师生比下降；行政工作者兼任专职教师；生命价值和生命教育缺失等多方面问题。高校可以通过采取树立“以学生为本”的管理理念；加强后勤管理；增加师资队伍；思想政治教育中融入人文关怀，开展生命教育；提升学生管理者素质，建

18、立德才兼备的高素质管理者队伍；建立管理激励机制等一系列对策促进高校行政管理的发展。 【关键词】高校；行政管理；问题；对策 高校行政管理是以培养学生成才为本，通过对高校的学生、教职工的管理，完成学校的教学和科研任务。高等教育不断发展，教育体制也在不断改革中，这就对高校行政管理在师资力量、教学设施、管理水平和资金投入等方面提出了更高的要求。高校行政管理对于高校的发展发挥着重要的协调和激励作用，高校行政管理的良性有序发展是目前高校面临的重要课题。 1 高校行政管理现状和存在的问题 1.1 管理理念和制度陈旧，大学管理高中化 我国的大学生管理长期以来一直是传统的管理模式，强调纪律性、集体性、服从性，高

19、校给大学生制定了各种规章制度，限制了他们的自由发展，也从某种程度上忽略了他们的个性发展和民主意识，管理者较少地听取学生的意见。进入高校学习的绝大部分学生都已满18周岁，具有独立判断能力，能够对自己的行为负责，高校汇聚了全国各地的学生，应当提供给学生相对的自由，让他们在学习、生活过程中培养起独立自主意识和自律性，然而目前很多高校的管理高中化，对学生管理过于严格，如规定早操时间、晚自习时间、每天查寝室等等，虽然高校这样的管理方式是为了给学生提供放心成长的场所，避免了部分学生从紧张的高中学习过程进入到松弛的大学管理过程中，无法适应，懒散过度，虚度光阴，但是另一方面，也同时剥夺了他们自律性的培养，让他

20、们习惯于被安排的生活，缺乏自主意识。 后勤服务管理部门是高校的重要组成部分，是为师生的生活提供保障的重要机构。“民以食为天”，“人是铁，饭是钢”这些俗语都体现了饮食在人们生活中的重要地位，一日三餐，一餐都少不了，而食堂提供的饮食质量如何，直接关系到学生对食堂的认同感，对高校的归属感，一个提供优质饮食质量和服务的食堂会让学生毕业后还常怀念，甚至如果工作地点在高校周围的话，会找机会回高校吃饭，而一个提供劣质饮食质量和服务的食堂，不仅让学生享受不了饮食的乐趣，平时经常会出去吃饭，也让学生对高校的归属感大大降低。然而目前很多高校后勤社会化，食堂实行外包制，如果高校监督不严、要求不高的话，食堂承包人员一

21、心最求利润最大化，那么食堂提供的饮食质量可想而知。 1.3 学校扩招，师生比下降 高校近年来实行扩招政策，我国高校中学生人数不断增加，教师人数尤其是行政工作者人数的增长却没有跟上步伐，导致师生比在下降，行政工作者精力有限，而服务的学生人数在增加，这会让学生工作者力不从心，势必会导致服务质量的下降，在工作过程中只能抓住学生整体，难以去了解和顾及到每一位学生的不同个性特点和发展需要。 1.4 行政工作者兼任专职教师 现在高校都开展了一系列的公共基础课，如心理健康、就业创业指导、军事理论、形势与政策等课程，这些授课任务常常缺乏专职教师，常由一些行政工作者负责授课，行政工作者虽然经过培训后上岗授课，但

22、是他们学的不是心理学专业，没有经历过创业，对军事知识的了解也仅限于培训时学到的知识，各行政工作者对形势与政策的了解程度同样是参差不齐，而他们平时还要负责学生的日常管理，没有时间去深入钻研所授课程的内容，并将知识融会贯通，甚至有些行政工作者还上多种公共基础课。这些公共基础课由非专业的老师去上，上课的质量必定大打折扣，老师的知识储备不足，教的水平不够，学生学的没有热情，浪费彼此的时间和精力。 1.5 生命价值和生命教育缺失 当代大学生基本上都是独生子女，他们在家里的地位极高，成长过程中受环境影响，多数只注重知识成绩，而缺乏品德、信念、理想的教育，更缺乏挫折教育，习惯了一帆风顺，这导致有部分学生不能

23、正确处理遇到的各种问题，遇到困难和挫折时，没有解决问题的信心和勇气，缺乏足够的抗挫折能力，常常采取消极避世的心态来应付困难，甚至会有学生选择自杀来逃避困难。 2 高校行政管理发展对策 1 树立“以学生为本”的管理理念，建立学生自我管理体系 一方面，高校的发展以学生为本，以育人为本，要做好高校的学生管理工作，高校工作者就要树立起“以学生为本”的管理理念和为学生服务的意识，制定各种规章制度、办事流程等等要“以学生为本”，从学生的角度出发去思考各项流程的合理性，充分发挥学生的自主意识、创新精神，调动学生自身发展的积极性。学生作为受教育者，教育管理者需提供相应的教育服务和管理服务，帮助他们解决学习和生

24、活上的实际困难，同时帮助他们成长为社会有用之人。学生管理工作者要学会设身处地为学生着想，站在学生的立场思考问题，深入了解学生的需要和存在的问题，帮助他们解决实际困难，引导他们建立人生规划，并努力为之奋斗。 另一方面，注重建立学生自我管理体系，通过竞选产生学生干部，教育并指导他们组织同学举办一系列大学生思想政治教育为主题的活动，如团日活动、心理主题班会、资助诚信教育主题活动等，充分发挥学生干部在同学中的骨干作用，提高学生的组织能力和管理能力，培养学生的自我教育和自我管理的能力。 2 加强后勤管理 尽管大多数高校重视后勤管理，采取相应的管理措施，但是受到人员素质、资金等方面的影响，目前，后勤工作还

25、有很多方面不尽如人意。在后勤服务社会化市场化的过程中，需要不断加强高校后勤的科学管理，建立科学规范的后勤服务体系，确保健康有序地开展后勤工作；建立高素质后勤服务人才队伍，加强后勤工作者素质的培养，这是实现高校后勤服务管理的重要基础；促进后勤工作的民主监督，建立意见反馈机制，了解教职工和学生需求，听取他们的意见，不断改进，确保后勤服务科学规范化落实到实处，做到让学校满意，让师生满意。 3 增加师资队伍 发达国家本科高校最佳师生比标准为1：14，我国大多数高校的师生比低于这个比例，教职工的工作严重超负荷，教师短缺，这也是制约我国高等教育发展的因素之一。因此，高校应当在严把教师招聘关、选聘高素质高起

26、点的教师前提下，一方面增加高校行政管理人员数量，这个数量要跟上学生数量的增加，这样学生工作者才能有充分的时间和条件去了解每一位学生，根据每位学生的特点促进他们不同的发展；另一方面，增加专业教师数量，公共基础课程，如心理健康、就业创业指导、军事理论、形势与政策等课程，均由专职教师授课，而不是由辅导员等行政管理人员兼任，这样既让学生享受到优质的授课质量，又减轻了辅导员的工作量，让他们有更多的时间和精力投入到学生日常管理中。 4 思想政治教育中融入人文关怀，开展生命教育目前我国各高校的生命教育方式各不相同，高校学生工作者在日常管理过程中，应该将人文关怀、生命教育融入到思想政治教育中，建立心理健康工作

27、专门队伍，以及学生心理危机防御机制，及时了解学生心理变化，预防并解决学生心理问题，同时举办心理知识讲座、竞赛等校园文化活动，建立心理咨询室，并通过网络、校报等途径，宣传心理健康知识，强化心理健康意识。通过生命教育引导学生正确认识生命的价值、理解生活的真正意义，培养学生探讨人生的价值，树立坚韧的性格，了解生命的真谛，确立对生命特性的基本认识。 5 提升学生管理者素质，德才兼备 学生具有向师性的特点，高校学生工作者言传身教对学生的影响很大，这就决定了高校工作者应该在具有良好的敬业精神外，还要具有高尚的道德情操，诚实、乐观、积极、上进的精神风貌，以影响和感染学生。同时，高校工作者要有一定的文化修养，

28、具备良好的心理素质，才能和学生为师为友。因此，高校需要提供必要的条件，让高校工作者有机会多参加培训或者进行自我学习、自我提高，紧跟时代的步伐。 6 建立管理激励机制 一方面，高校需要建立针对学生的激励机制，不同的学生在不同年级有着不同层次需要，马斯洛的需要层次理论依次分为：生理需要、安全需要、社交需要、尊重需要和自我实现的需要。刚入校的大学生在满足生理需要和安全需要后，逐步开始进行社交，并希望得到他人尊重，高年级的学生自我意识不断增强，开始思考自我实现的目标，希望实现自我价值。因此，高校可以通过开展一些发展学生主体性的校园文化活动，使大学生在参与过程中，学习自我教育、自我管理，逐步做到自立、自

29、强、自信，同时，要重视和培养大学生的自律能力，实施过程管理，使大学生从被管理转化为自我管理，对自己的行为真正负责。 另一方面，高校可以建立一些针对高校学生工作者的管理激励机制，让优秀的学生工作者得到奖励，让工作中存在问题的学生工作者认识到自己的不足，在以后的工作中加以改进，比如每年或者每学期评定优秀辅导员、优秀班主任、优秀资助工作者、优秀就业管理者等。 3 结语 如今高等教育不断发展，趋向大众化和国际化，高校行政管理也应该跟上时代的步伐，学生工作者要了解其他高校的优秀管理方式，取长补短，对本校教育过程中呈现的问题进行深入的分析和探讨，提出相应对策，并在实践中不断完善管理细节，使得高校学生行政管

30、理更科学，促进学生身心健康成长、全面发展。 【参考文献】 合作学习是目前世界范围内广泛使用的一种新颖的教学方法和学习方式，它以学生为中心，以小组为形式，强调人际合作、交流与互动，激发学生的学习主动性和积极性，促使学生在合作中互相提高，共同进步。结合笔者的教学实际 论文格式论文范文毕业论文【摘 要】合作学习是目前世界范围内广泛使用的一种新颖的教学方法和学习方式，它以学生为中心，以小组为形式，强调人际合作、交流与互动，激发学生的学习主动性和积极性，促使学生在合作中互相提高，共同进步。结合笔者的教学实际，从合作学习小组的组织，合作学习的合作方式问题式合作学习、和表演式合作学习，合作学习的评价几个方面

31、进行阐述，旨在探索合作学习在高职英语教学中的应用，使英语学习和合作学习进行有机结合，以期待英语课堂教学取得更好效果。【关键词】合作学习；高职英语；英语教学1 合作学习的理念合作学习（ooperative learning）是20世纪70年代由美国著名教育家David Koonts首先倡导并实施的，它是一种教学理论与策略，以教学中的人际合作与互动为特征。它以学生为中心，以小组为形式，强调人际合作、交流与互动，激发学生的学习主动性和积极性，促使学生在合作中互相提高，共同进步。由于它在改善课堂内的学生心理气氛，大面积提高学生的学业成绩，促进学生形成良好合作品质等方面实效显著，很快引起了世界各国的关注

32、，并成为当代主流教学理论与策略之一，被人们誉为 近十几年来最重要和最成功的教学改革 。自20世纪80年代末、90年代初开始，我国也出现了合作学习的研究与实验，并取得了较好的效果。2 合作学习的应用1 合作学习小组的组织分组，是合作学习的一个很重要的因素。在国内外有拼板模型、调查模型、编号模型、配对模型等分组方式。笔者根据 组内异质，组间同质 （组内学生之间的英语基础和学习能力不同，小组之间总体水平相当）的原则将学生分为6-8人为一小组。由教师确定每组的组长，记录员，监督员。小组实行组长负责制，组长负责分配每个学生的任务，记录员负责记录每次小组的学习情况，监督员负责记下活动中表现积极、合作能力强的学生，并把名单交给教师。每隔一段时间，教师更换角色，让学生轮流当值，教师根据每个学生完成职责的情况打分，算入期末总评分数。这样做相对于传统教学明显提高了学生参与课堂活动的积极性，由于任何一个人的消极都会影响到集体成绩，怀着强烈集体荣誉感和进取心的学生基本都会积极投入地完成课堂任务。2 合作学习的合作方式合作学习有问题式、表演式、讨论式、学科式等不同的形式，以下笔者根据自