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如何设计一个机器人工作站?


机器人换人,换掉的一定是一些环境恶劣的、乏味的、 人力成本高的、效率低下的、可被替代的岗位,是提升企业效率的有效举措 。企业要购买机器人的话,不仅仅只是买几台机器人就可以了,无论是包装、码垛还是打磨、焊接等等,都需要机器人本体和机器人配套相关解决方案的设备一起,组成一个完整的工作站,才能投入生产。


什么是工作站


机器人工作站主要由机器人及其控制系统、辅助设备以及其他周边设备所构成。在这种构成中,机器人及其控制系统应尽量选用标准装置,对于个别特殊的场合需设计专用机器人。而末端执行器等辅助设备以及其他周边设备则随应用场合和工件特点的不同存在着较大差异。


工作站设计原则


由于工作站的设计是一项较为灵活多变、关联因素甚多的技术工作,所以我们只能将共同因素抽象出来,得出一些一般的设计原则。


(1)设计前必须充分分析作业对象,拟定最合理的作业工艺;


(2)必须满足作业的功能要求和环境条件;


(3)必须满足生产节拍要求;


(4)整体及各组成部分必须全部满足安全规范及标准;


(5)各设备及控制系统应具有故障显示及报警装置;


(6)便于维护修理;


(7)操作系统便于联网控制;


(8)工作站便于组线;


(9)操作系统应简单明了,便于操作和人工干预;


(10)经济实惠,快速投产。


这10项设计原则共同体现着工作站用户的多方面的需要,简单地说就是千方百计地满足用户的要求。


工作站设计步骤


1.规划及系统设计


规划及系统设计包括设计单位内部的任务划分,机器人考查及询价,编制规划单,运行系统设计,外闱设备(辅助设备、配套设备以及安全装黄等)能力的详细计划,关键问题的解决等。


2.布局设计


布局设计包括机器人选用,人机系统配置,作业对象的物流路线,电、液、气系统走线,操作箱、电器柜的位置以及维护修理和安全设施配置等内容。


3.扩大机器人应用范围辅助设备的选用和设计


此项工作的任务包括机器人用以完成作业的末端操作器、同定和改变作业对象位姿的夹具和变位机、改变机器人动作方向和范f嗣的机座的选用和没计。一般来说,这一部分的设计工作量最大。


4.配套和安全装置的选用和设计


此项工作主要包括为完成作、世要求的配套设备(如弧焊的焊丝切断和焊枪清理设备等)的选用和设计;安全装置(如围栏、安全门等)的选用和设计以及现有设备的改造等内容。


5.控制系统设计


此项设计包括选定系统的标准控制类型与追加性能。确定系统工作顺序与方法及互锁等安全设计;液压、气动、电气、电子设备及备用设备的试验;电气控制线路设计;机器人线路及整个系统线路的设计等内容。


6.支持系统


此项工作为设计支持系统,该系统应包括故障排队与修复方法,停机时的对策与准备,备用机器的筹备以及意外情况下的救急措施等内容。


7.工程施工设计


此项设计包括编写工作系统的说明书、机器人详细性能和规格的说明书、接收检查文本、标准件说明书、绘制工程制图、编写图纸清单等内容。


8.编制采购资料


此项任务包括编写机器人估价委托书、机器人性能及自检结果、编制标准件采购清单、培训操作员计划、维护说明及各项预算方案等内容。


新时达工作站展示



在本次CIROS的展会上,新时达就展示了四款常规应用工作站 。



柔性装配工作站


利用六维力/力矩传感器设计阻抗控制算法使机器人未端柔顺化,在装配、打磨等与外界接触的加工场合中,使用此方法可控制接触力的变化,避免硬接触造成物体损坏。在此基础上,设计搜孔算法,或者打磨轨迹自适应算法,可有效补偿示教误差,让工件示教更加简单,装配和打磨过程更加智能化。装配过程中可允许孔的位置存在相对变动,机器人能够自动找准安装位,以此应对环境变化或工件制造过程中的未知误差,确保机器人及装配工件的安全。


能精确控制机器人与工件之间的接触力、降低了对空位位置的一致性要求、降低示教难度、保证工件在装配过程中不会变形损坏,可运用于涂胶、喷涂、上下料。



车灯涂胶演示工作站


工作站采用丁基热熔胶胶枪为索纳塔车型的前大灯进行涂胶,配套设备包含热熔胶机、工作台、工装。工人上料后,按下按钮,机器人开始根据既定轨迹进行涂胶,涂完后机器人将回到初始位置停止。然后由工人压上灯罩,整个流程完成。


工作节拍是13秒一个车灯,能避免人工涂胶时因胶水融化产生的有毒物质威胁操作人员健康,而且运行精度高,涂胶均匀。



机器人智能拧紧装配工作站


机器人本体型号是ADTECH AR6520机器人;机器人、智能拧紧轴、供料器一体化控制系统整体配有智能螺丝刀、锁附模组、供钉装置、机器人运动、外部PLC、HMI等6大部件组成。


机器人的锁附效果可达4-6秒(6颗,一个产品),螺丝供给为自动吹送/吸送,处理同产品多螺丝和不同扭矩可做到事实切换,还能来料自动识别和程序切换。可用于 3C、装配、白电等领域。



焊接功能演示工作站


最新开发的间断焊功能包,使机器人在焊接过程中,可周期性起弧、前进、停止、收弧、焊接渐变。可以实现全位置焊接,热输入低,焊接呈鱼鳞纹,成形非常美观,可以满足车架、五金件等薄板焊接需要。


而且,工件放置不受控制,平放、直放、斜放均可;单位时间工作所受局部热量小,可有效减小工件变形;焊接成型可靠且美观;人机界面友好,编程方便。


只有一款设计合理的工作站,才能节约空间,最大程度发挥机器人的作用,为企业提升效益创造价值。



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