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项目四工业机器人谐波减速器装配
;公司简介;1.能够根据工作任务要求,选择和加载机器人程序。
2.能够使用单步、连续等方式运行机器人程序。
3.能够根据运行结果对位置、姿态、速度等机器人程序参数进行调整。
4.能够操作工业机器人完成装配任务。;一、工作任务背景
工业机器人的出现及应用不仅提高了生产率,而且解决了许多人工难以完成的工作,工业机器人在装配领域的应用已经越来越广泛。传统装配工作存在以下两种方式。
(1)人工装配利用人工来完成装配工作的方式效率较低,当装配任务量较大时,需要安排更多的人来完成装配工作,使得工厂需要消耗更多的资金用于支付工资。除此之外,工人也无法长时间连续进行装配工作,因此,由人工装配的局限性很大,甚至在一些大型装配现场,人力根本无法完成装配工作。
;(2)半自动化装配进入20世纪后,一些工厂开始进行半自动化装配,即工人利用装配工具来完成装配工作,比如在工厂的流水线上安装传送带,而工人只需要站在自己的位置进行分拣,或者在大型装配工作现场,工人可以利用起重机等完成装配工作。尽管采用半自动化方式进行装配,但是仍然存在很多弊端及局限性,比如在工厂流水线中进行装配工作时,传送带所传送的工件只能和传送带大小相等或者是小于传送带的宽度,如果传送的工件过大,易使工件卡在传送过程中。除此之外,传送带所传送货物的重量也是限制装配工作的主要因素,并且传送带在固定安装后很难进行移动,因此其灵活性也较差。在利用传送带进行装配工作时,虽然减轻了人工的工作量,但是依旧无法长时间连续进行工作。在装配大型工件时,虽然可以利用装载机进行装配工作,但是装载机的体积较大,如果装配工作环境过于狭小,那么装载机便无法进入及正常地施展其功能。;二、所需要的设备
机器人装配系统主要包括工业机器人本体、控制器、示教器、电源、气泵、立体仓储模块、平口夹爪、弧口夹爪、吸盘、旋转供料模块、快换模块、井式供料模块、带传送模块、伺服变位机和谐波减速器样件,如图4-1所示。;三、任务描述
这里以谐波减速器的装配为典型案例,自动将夹爪装配到机械臂上,通过弧口夹爪夹取刚轮,通过RFID读取再放置在伺服变位机上。通过旋转供料模块,由安装平口夹爪的工业机器人去抓取柔轮组合,并将柔轮组合装配在刚轮上;再通过井式供料模块将中间法兰和输出法兰推出,由带传送模块输送到相机下面,经过拍照识别,再由吸盘装配到刚轮中,完成刚轮组件的装配任务,如图4-2所示。
装配完成后,机器人将装配好的刚轮组合搬送到指定的仓库编码中,最终工业机器人回到原点。
;1.步进电动机
(1)步进电动机简介步进电动机机是一种可以将脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电动机,如图4-3所示。在空载低频的情况下,一个脉冲就是一步,可以精准地控制旋转角度;步进电动机按照构造方式分为反应式、永磁式和混合式。在旋转供料模块中选用两相混合式步进电动机。;(2)步进电动机驱动器步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作,必须接入专用的步进电动机驱动器(图4-4)才能正常使用。图4-5所示为控制器、步进电动机驱动器、步进电动机之间的关系,图4-6所示为混合式步进电动机拆解图。控制器将脉冲和方向信号发送到步进电动机驱动器,步进电动机驱动器将控制器发来的脉冲信号转换为激励步进电动机旋转所需的功率信号。步进电动机驱动器通常都带有细分功能,可以对步距角和电流进行细分,从而实现更精准的控制。;(3)步进电动机的工作原理通常,步进电动机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,产生—矢量磁场,该磁场会带动转子旋转一定的角度,使转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度,转子也随着该磁场旋转一个步距角。每输入一个电脉冲,步进电动机转动一个角度,前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,步进电动机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及步进电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电动机的转动,如图4-7所示。;(4)步进步进电动机的基本参数
1)静态指标
①相数:指产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数,也可以理解为步进电动机中线圈的组数。
②拍数:指完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态,或指电动机转过一个齿距角所需的脉冲数,用n表示。
③步距角:指一个脉冲信号所对应的电动机转动的角度,可以简单理解为一个脉冲信号驱动的角度。
④定位转矩:指步进电动机各相绕组不通电且处于开路状态时,由于混合式步进电动机转子上有永磁材料产生磁场,从而产生的转矩。
⑤静转矩:指步进电动机在不考虑电动机负载情况下的转矩值。静转矩越大,表示步进电动机的负载能力越强,工作性能越好。;2)动态指标
①步距角精度:步进电动机转动一个步距角的理论值与实际值的误差。
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