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机器人自动上下料在汽车行李架加工中的应用

南方农机 2024年第4期55卷 151-154页

作者：郭超秦皇岛威卡威汽车零部件有限公司河北秦皇岛066000

【目的】提高汽车行李架加工效率,设计一种机器人自动上下料装置。【方法】通过研究机器人自动上下料工艺流程,对机器人自动上下料装置进行了整体设计。【结果】机器人自动上下料装置利用储料式传送带集中供料,对零件进行传送、分离、... 详细信息

【目的】提高汽车行李架加工效率,设计一种机器人自动上下料装置。【方法】通过研究机器人自动上下料工艺流程,对机器人自动上下料装置进行了整体设计。【结果】机器人自动上下料装置利用储料式传送带集中供料,对零件进行传送、分离、检测后,机器人抓取和搬运,完成上料操作,将成品有序地放在下料车中,完成码垛操作。【结论】采用工业机器人替代工人进行上下料操作,车间生产状态从一人操作一台设备变成一人操作多台设备,可降低人力成本,提高企业生产效率。

关键词：工业机器人自动上下料汽车行李架 RobotStudio仿真一键复位

木结构构件自动上下料码垛装置控制系统设计与应用

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木材科学与技术 2023年第4期37卷 58-64页

作者：高锐福建省林业科学研究院福建福州350012

针对木结构构件加工过程中依赖人工上下料码垛作业生产效率低的问题,提出采用可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)自动控制系统控制桁架式机械手承载真空海绵吸盘的方法,设计开发一种用于木结构构件自动上下料码垛作... 详细信息

针对木结构构件加工过程中依赖人工上下料码垛作业生产效率低的问题,提出采用可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)自动控制系统控制桁架式机械手承载真空海绵吸盘的方法,设计开发一种用于木结构构件自动上下料码垛作业的装置。装置应用在尺寸为2387 mm×118 mm×152 mm(长×宽×高)的杉木结构构件的上下料码垛,作业效率为187根/h,上料合格率99.4%,下料合格率为99.2%。该装置能够实现木结构构件的稳定、高效、自动化上下料码垛作业,满足自动化作业的要求。

关键词：木结构构件自动上下料真空吸附系统自动化控制

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木结构集成材自动上下料装备研究现状与展望

世界林业研究 2023年第1期36卷 85-89页

作者：高锐张伟中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 福建省林业科学研究院福州350012

木结构用集成材作为现代木结构建筑的重要材料之一,主要用于制作建筑结构的承重构件。由于木结构用集成材外形尺寸较大、质量较重,存在着人工搬运效率低、劳动强度大等弊端。为提高木结构用集成材的加工效率,国内外设计开发了适用于木... 详细信息

木结构用集成材作为现代木结构建筑的重要材料之一,主要用于制作建筑结构的承重构件。由于木结构用集成材外形尺寸较大、质量较重,存在着人工搬运效率低、劳动强度大等弊端。为提高木结构用集成材的加工效率,国内外设计开发了适用于木结构集成材自动上下料装备。文中针对木结构集成材自动上下料装备的关键核心技术-自动上下料、码垛装置、自动上下料码垛最优轨迹规划等技术研究进行综述,指出现阶段木结构集成材自动上下料装备研究存在的问题并提出未来发展趋势。

关键词：木结构用集成材自动上下料码垛轨迹规划

基于卧式数控车床的自动上下料装置设计与研发

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基于卧式数控车床的自动上下料装置设计与研发

作者：姚程翔浙江理工大学

学位级别：硕士

随着全球经济的高速发展,机械加工制造生产线的数量急剧增加,而且自动化水平也在不断提升,这就为自动化生产设备的需求量带来了巨大的增长。本文以浙江省新昌县某公司的卧式数控车床生产线为研究对象,研究过程中发现该企业在加工回转类... 详细信息

随着全球经济的高速发展,机械加工制造生产线的数量急剧增加,而且自动化水平也在不断提升,这就为自动化生产设备的需求量带来了巨大的增长。本文以浙江省新昌县某公司的卧式数控车床生产线为研究对象,研究过程中发现该企业在加工回转类和轴类零件时,仍然采用人工装卸的方式,导致产品加工精度不高、产量不足而且工人们劳动强度大等问题。依据企业提供的工艺流程和产品参数,对卧式数控车床的加工生产线进行了自动化改造,并利用仿真分析以及试验相结合的方法对卧式数控车床的自动上下料装置进行了设计与研发。本文主要完成以下内容:首先,查阅了国内外数控车床自动化上下料技术研究现状,分析和对比了关节式机械手和桁架式机械手上下料应用形式的优势和实现方式,并结合本课题的设计要求和特点,提出了基于卧式数控车床自动上下料装置的研究方案。其次,根据产品规格参数和工艺流程,完成了桁架式机械手上下料装置的总体方案设计。同时,完成了自动上下料整机装置的承载部件、传动部件、手爪部件以及工件存储部件的结构设计,并对驱动部件的电机选型进行计算和校核。接着,通过有限元分析分析软件Abaqus对自动上下料装置的桁架机械手进行了静力分析和模态分析。仿真结果显示:桁架式机械手在两种工况下最大变形量为0.79 mm,最大应力值为36.28 Mpa,整机的前六阶固有频率远高于共振频率。从而验证了装置在强度、刚度以及整机共振方面均符合工程设计要求,为后续物理样机的加工制造提供了理论依据。然后,针对自动上下料装置中的伺服控制系统,利用模糊控制原理设计了模糊PID控制器,并在Simulink中分别对模糊PID控制方法和传统PID控制方法下的控制系统进行了仿真分析。结果表明:相较于传统PID控制方法,模糊PID控制能够实现伺服系统超调量的降低,从而进一步优化了控制系统的动态性能。最后,完成了控制系统电路图、PLC程序、人机界面以及通信交互的设计。同时,完成了物理样机的搭建、调试等工作,并对自动上下料装置进行静力测试与模态测试试验。试验表明:设备运行稳定,性能良好。桁架机械手最大运行速度可达2 m/s,取放精度可达±0.1 mm,充分展现了其高速高精度的特点,在实际应用中具有极高的实用价值和广泛的应用前景,完全达到了预期的设计要求。

关键词：自动上下料桁架式机械手有限元分析模糊PID控制控制系统

面向六轴机器人自动上下料系统的视觉伺服关键技术研究

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面向六轴机器人自动上下料系统的视觉伺服关键技术研究

作者：赖焕杰西南交通大学

学位级别：硕士

智能制造示范线项目依托现有的FMS(Flexible Manufacturing System)柔性制造系统和智能管理控制软件,旨在建设一套完整的智能制造系统,并且在高效自动生产物流、高效安全工业自动化生产线、柔性全自动化生产系统等方面具有示范作用。随... 详细信息

智能制造示范线项目依托现有的FMS(Flexible Manufacturing System)柔性制造系统和智能管理控制软件,旨在建设一套完整的智能制造系统,并且在高效自动生产物流、高效安全工业自动化生产线、柔性全自动化生产系统等方面具有示范作用。随着人力成本的提高和智能制造的发展需求,使用传统的人力或半自动化的方法想要高效可控地解决智能制造工厂中的问题存在较大困难,而近年来机器视觉的发展为智能制造的实现提供了更多可能性。在智能制造示范线项目的上下料环节中,要求实现操作自动化,在考察了现场的工作情况之后,本文设计了2D视觉抓取方案以完成AGV(Automated Guided Vehicle)小车上典型工件的抓取,设计了系统硬件组成和功能模块,制定了技术路线图。使用多种传统图像处理算法进行组合,完成了典型工件的摆放姿态识别,获取了圆柱棒料的三维位姿;对于原始图像存在对比度较低、清晰度不高的情况,叙述了三种常用的图像增强算法原理,并且对不同工况下的原始图像进行增强实验,根据图像视觉效果和客观评价指标确定了适合本项目的图像增强算法。针对视觉抓取过程中图像特征信息提取的问题,建立了机器人末端处于期望位姿时相机获取的图像和机器人末端处于当前位姿时相机获取的图像之间的映射关系,实现了图像特征的提取、描述和匹配。针对匹配过程中传统RANSAC(Random Sample Consensus)算法的模型估计精度不高和实时性不够好的问题,提出了二次匹配策略和基于先验概率抽样的RANSAC优化算法,并对增强之后的图像进行实验,验证了算法的有效性。为实现典型工件的视觉抓取,完成了工业六轴机器人运动学建模、单目工业相机标定、Eye-in-hand配置的手眼标定等前期建模工作;针对AGV小车上的矩形工件可能存在堆叠的情况,使用IBVS(Image-Based Visual Servoing)视觉伺服算法,设计了PID和基于雅可比矩阵的控制器,完成了控制器的在线估计,并通过Simulink搭建了控制系统模型,对圆柱棒料的抓取和堆叠矩形工件的视觉抓取进行了仿真实验,结果证明了使用IBVS抓取堆叠矩形工件的有效性和所提2D视觉抓取方案的有效性。

关键词：自动上下料工件位姿识别图像增强图像特征匹配视觉伺服

基于工业机器人的数控车床自动上下料系统研究与设计

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基于工业机器人的数控车床自动上下料系统研究与设计

作者：李松林吉林大学

学位级别：硕士

随着时代科技的进步,数控车床设备也不断更新换代,人工成本逐步上升及绿色制造的要求逐渐提高,制造型企业对于其生产方式也逐渐趋向于更加经济、高效、环保的自动化、无人化生产模式。针对数控车床多工序小型轴类工件的加工,目前大多数... 详细信息

随着时代科技的进步,数控车床设备也不断更新换代,人工成本逐步上升及绿色制造的要求逐渐提高,制造型企业对于其生产方式也逐渐趋向于更加经济、高效、环保的自动化、无人化生产模式。针对数控车床多工序小型轴类工件的加工,目前大多数企业仍然采用人力装卸工件的方式。基于工业机器人辅助数控车床上下料系统不仅可以代替人工自动上下料,而且能够以更经济、环保的方式保证生产的稳定性和高效性。本文研究设计了一套基于工业机器人的数控车床自动上下料系统,可以为数控车床的上下料方式提供一定的思路和方法,推动企业科技进步和转型升级。本文首先论述了国内外工业机器人的研究现状及发展趋势,并通过对制造企业数控车间生产现场环境的分析,开展了基于工业机器人的数控车床自动上下料系统的研究与设计,旨在通过研究、设计及开发数控车床自动上下料系统并在生产中进行实际应用。本文的主要研究内容如下:(1)分析了数控车床的机器人应用形式,根据数控车床及目标工件的相关参数,开展了基于工业机器人的数控车床自动上下料系统的设计要求分析;根据设计要求及企业车间的实际现场情况,对数控车床自动上下料系统的总体布局及总体方案进行了设计,并通过综合评价法对工业机器人进行了对比分析和选型;然后对数控车床自动上下料系统的组成部件如末端夹具、基座等进行了选型、设计及校核。(2)对工业机器人进行了运动学分析验证,通过工业机器人的基本运动学理论、MD-H等知识,以及本文所采用机器人的结构参数,完成了MD-H连杆坐标系的建立和MD-H参数表的生成;根据连杆坐标变换规则对机器人进行了正运动学分析以及理论末端位置与实际末端位置的误差分析;随后对机器人的逆运动学进行了求解推导验证;然后采用蒙特卡洛法对机器人的实际可达工作空间进行了仿真验证,并对机器人进行了动力学分析。(3)研究了工业机器人应用的坐标系构成;针对机器人工作台坐标系标定精度低的问题,分别采用最小二乘法、圆心拟合法、细化分块法的方式对工作台坐标系进行了优化标定,并分别进行了相应的取料试验;将三种优化标定方法与未优化之前进行了优化效果的对比分析,结果细化分块法的优化效果较为明显。(4)针对数控车床自动上下料系统的总体控制方案以及系统流程进行了研究与设计;分配自动上下料系统的I/O信号,建立了数控车床与车床控制器之间的通讯关系;设计了自动上下料系统中机器人末端夹具的运动轨迹以及总体工作流程;搭建了基于工业机器人的数控车床自动上下料系统,并对其进行了生产调试与试验,结果表明工件抓取成功率、工件成品率满足了企业加工生产的要求,而且大大节省了劳动力;最后针对自动上下料系统中由于机器人速度过快或过慢导致带负载时待机时间过长的问题,对机器人的工作速度进行了优化,大大降低了机器人带负载时待机时长,提高了工业机器人的使用寿命。本文研究设计的基于工业机器人的数控车床自动上下料系统,满足了企业加工生产的各项要求。论文的研究成果为数控车床自动上下料系统在在实际工程中的应用提供了一定的参考。

关键词：自动上下料数控车床优化标定控制系统运动学分析工业机器人

结构用集成材自动上下料装置真空吸附系统设计与试验

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林业工程学报 2021年第2期6卷 126-132页

作者：高锐张伟王勇国家林业和草原局北京林业机械研究所北京100029 福建省林业科学研究院福州350012 中国林业科学研究院林业新技术研究所北京100091

针对结构用集成材加工过程中上下料自动化程度低、劳动强度大、效率低等问题,设计了一种真空海绵吸盘抓取结构用集成材自动上下料装置,实现结构用集成材的高效、自动化上下料作业。选用杉木结构用集成材在自动上下料装置上进行负压与供... 详细信息

针对结构用集成材加工过程中上下料自动化程度低、劳动强度大、效率低等问题,设计了一种真空海绵吸盘抓取结构用集成材自动上下料装置,实现结构用集成材的高效、自动化上下料作业。选用杉木结构用集成材在自动上下料装置上进行负压与供气压力关系试验和负压与海绵吸盘拉脱力试验。利用MATLAB软件,对试验数据进行最小二乘法函数曲线拟合,建立负压与供气压力的函数关系,最后制定海绵吸盘真空吸附系统控制策略。试验结果表明:海绵吸盘内负压与进气压力密切相关,供气压力为0~630.0 k Pa时为三阶函数关系,当供应压力约为630.0 k Pa时,负压达到最小值-50.3 k Pa,而后随着供气压力的增加,海绵吸盘的真空度基本维持不变且略有减小;海绵吸盘内负压在-50.0~-13.0 k Pa范围内时,负压与拉脱力存在线性关系,但由于有效吸附面积小于理论面积,实测拉脱力比理论值平均小250.0 N;当吸气孔被工件100%,66.7%和33.3%被覆盖时,海绵吸盘内的负压分别为-50.3,-40.0和-35.0 k Pa,拉脱力分别为2 125.0,1 041.9和453.7 N,说明了当海绵吸盘上的吸气孔未被完全覆盖时,海绵吸盘内真空度随未被覆盖的吸气孔增多而减小,未被覆盖的吸气孔越多实测拉脱力减小得越多,海绵真空吸附系统能量损失越大。

关键词：结构用集成材自动上下料海绵吸盘自动化控制真空吸附系统

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应用于机床自动上下料系统的机器人手爪

金属加工:冷加工 2023年第10期 41-45页

作者：高霄李冬艳西安精雕精密机械工程有限公司陕西西安710000

列举应用于机床自动上下料系统的机器人手爪结构,包含典型手爪结构、双手爪结构、自研杆状类工件抓取双手爪以及机器人快换手爪,分析其特点、应用场景、驱动方式及控制方式。机器人手爪作为自动上下料系统的搬运机构末端执行器,其稳定... 详细信息

列举应用于机床自动上下料系统的机器人手爪结构,包含典型手爪结构、双手爪结构、自研杆状类工件抓取双手爪以及机器人快换手爪,分析其特点、应用场景、驱动方式及控制方式。机器人手爪作为自动上下料系统的搬运机构末端执行器,其稳定可靠性是保证自动化生产的最关键因素之一。

关键词：自动上下料手爪双手爪机器人

木竹板材自动上下料码垛装置控制系统设计与应用

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林业机械与木工设备 2023年第12期51卷 10-14页

作者：余文泉福建省林业科学研究院福建福州350012 福建省森林培育与林产品加工利用重点实验室福建福州350012

为提高木竹制品加工过程中板材上下料自动化程度,降低劳动强度,根据木竹板材加工工艺特点,基于码垛机器人和可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)的自动化技术设计了木竹板材自动上下料码垛装置和控制系统。装置应用在... 详细信息

为提高木竹制品加工过程中板材上下料自动化程度,降低劳动强度,根据木竹板材加工工艺特点,基于码垛机器人和可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)的自动化技术设计了木竹板材自动上下料码垛装置和控制系统。装置应用在尺寸为427.3 mm×260.1 mm×13.9 mm(长×宽×高),重量为1.0 kg的杉木板材上下料码垛,作业效率为262片/h,上料合格率99.6%,下料合格率为99.5%。经过试验验证该装置能够实现木竹板材上下料码垛作业,满足自动化作业的要求。

关键词：木竹板材自动上下料码垛海绵吸盘