工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王雷

摘要

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科技的進(jìn)步，社會(huì)大眾對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的需求數(shù)量急劇上漲，工業(yè)化程度進(jìn)入了增長(zhǎng)最快的時(shí)代，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方式無法滿足時(shí)代的需求和進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人成為了時(shí)代的新興產(chǎn)物，在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，本文重點(diǎn)分析了工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人 沖壓自動(dòng)化 生產(chǎn)線

1工業(yè)機(jī)器人的概念及結(jié)構(gòu)特征

在工業(yè)領(lǐng)域，多關(guān)節(jié)和多自由度的機(jī)械手己經(jīng)深入到生產(chǎn)線之中，由就多自由度以及多關(guān)節(jié)的機(jī)械手執(zhí)行機(jī)械裝置生產(chǎn)和安裝，通過程序化的設(shè)計(jì)以及執(zhí)行讓工業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)確性和效率大大提高，同時(shí)工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用充分解放了勞動(dòng)力，代替人工完成單調(diào)、重復(fù)以及危險(xiǎn)的工業(yè)操作，只要預(yù)先設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)程序，機(jī)器人在生產(chǎn)線流轉(zhuǎn)的時(shí)候就能夠自動(dòng)執(zhí)行預(yù)先設(shè)計(jì)的工作，機(jī)械工程師只要事先設(shè)計(jì)和優(yōu)化機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)以及動(dòng)力系統(tǒng)就可以豐富機(jī)械手的預(yù)定功能，增強(qiáng)機(jī)器人的控制指揮能力，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，也為人工智能時(shí)代的全面到來奠定良好的基礎(chǔ)。

工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分為控制系統(tǒng)、主體結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中機(jī)器人的主體結(jié)構(gòu)指的是機(jī)械人的執(zhí)行部件，也就是機(jī)器人的“身體”，多數(shù)的工業(yè)機(jī)器人是由1-3個(gè)自由度的腕部運(yùn)動(dòng)組成的，自由度越多，機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)的“加工”動(dòng)作就越多。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)指的是自由加工的動(dòng)力結(jié)構(gòu)以及冬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)就是機(jī)械工程師智慧的結(jié)晶，事先做好程序編程以及功能設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，只要人工輸入指令，機(jī)器人就能夠完成命令。

在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線上，工業(yè)機(jī)器人具有自動(dòng)行走的功能，通過將數(shù)控機(jī)床伺服軸與遙控操作器連桿機(jī)構(gòu)接連在一起，進(jìn)一步模擬人類的感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)的實(shí)體作業(yè)，有效降低工業(yè)生產(chǎn)的成本，將沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人的柔性提高，使其能夠替代人類完成更多高難度和危險(xiǎn)的工業(yè)生產(chǎn)工作。

2工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

2.1工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的拆垛系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)

在拆垛單元，借助拆垛系統(tǒng)的磁性傳送帶、拆垛小車和自動(dòng)涂油裝置讓處在不同位置的工業(yè)機(jī)器人能夠完成導(dǎo)出式以及導(dǎo)入式的操作，導(dǎo)出式的操作將生產(chǎn)材料放在制定的位置，導(dǎo)入式的操作讓工業(yè)機(jī)器人從拆垛機(jī)中取出材料放入到涂油機(jī)之中，為了便利工業(yè)機(jī)器人的操作，在拆垛小車上對(duì)材料進(jìn)行涂油，消除冷軋鋼板上的生產(chǎn)地滑移線，確保每一個(gè)板件的抗腐蝕能力以及潤(rùn)滑能力大大增強(qiáng)，有效增強(qiáng)板料的定位，快捷移動(dòng)以及牢固，確保拆垛系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)。

2.2工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的控制系統(tǒng)應(yīng)用

沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中，控制系統(tǒng)是應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的核心系統(tǒng)，只有確保控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，才能夠做好各條工業(yè)生產(chǎn)線上的協(xié)調(diào)統(tǒng)一工作?？刂葡到y(tǒng)是整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化體系中對(duì)技術(shù)先進(jìn)性、系統(tǒng)完善性以及軟件可靠性要求最高的系統(tǒng)，因此在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程度需要著重完善，重點(diǎn)從監(jiān)控控制系統(tǒng)、連線控制系統(tǒng)以及安全防護(hù)控制系統(tǒng)入手，增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)線流動(dòng)的架構(gòu)。

對(duì)于控制系統(tǒng)的物理層設(shè)計(jì)，將控制系統(tǒng)置于系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，包含了電機(jī)、檢測(cè)、輸入輸出等等操作，所有的機(jī)械部件如何通過總線相連接，增強(qiáng)數(shù)據(jù)層之間的互連性，是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)處理的時(shí)候需要重點(diǎn)加強(qiáng)和完善的。

對(duì)于控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了總線技術(shù)，各個(gè)數(shù)據(jù)層之間的數(shù)據(jù)互相連接，進(jìn)而構(gòu)成相互依存的系統(tǒng)自動(dòng)化架構(gòu)，讓控制系統(tǒng)與機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本體鏈接，實(shí)現(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)信息傳輸，完善系統(tǒng)控制的自動(dòng)化功能。例如：控制系統(tǒng)內(nèi)的文檔管理模塊，對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作、指令等等程序進(jìn)行保存以及存儲(chǔ)，主要保存在控制卡硬件上，以二字符指令集的形式存儲(chǔ)。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模塊，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度進(jìn)行計(jì)算，掌握機(jī)器加工的最佳位置以及姿態(tài)，就還可以計(jì)算出機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的角度酒，用于檢驗(yàn)工業(yè)機(jī)器人是否達(dá)到預(yù)先的要求。軌跡規(guī)劃模塊，輸入機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)形式，借助己經(jīng)成型的指令程序進(jìn)行插補(bǔ)，最終促使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自由的曲線運(yùn)動(dòng)。

2.3工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人要確保生產(chǎn)流程的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，確保工業(yè)機(jī)器人能夠真正地替代人工完成生產(chǎn)作業(yè)。在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中，上位機(jī)的PLC能夠借助總線技術(shù)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知工作人員對(duì)生產(chǎn)線上的故障進(jìn)行排查和維修，PLC系統(tǒng)主要是就使用Profibus總線，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的安全區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在日常的維修檢驗(yàn)的時(shí)候進(jìn)行及時(shí)的更新檢查，維護(hù)工業(yè)機(jī)器人的各個(gè)部件運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)排查和預(yù)防故障，降低沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中失誤發(fā)生的頻率。

2.4工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人為了能夠在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中替代人工操作，其工作和運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作和程序必需與人類的施工操作具有一定的相似性，因此在強(qiáng)化對(duì)于自動(dòng)生產(chǎn)線的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)顯得尤為必要，在進(jìn)行仿真系統(tǒng)校準(zhǔn)的過程中，工業(yè)機(jī)器人可以通過模擬沖壓生產(chǎn)線的環(huán)境對(duì)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，在模擬的環(huán)境之中發(fā)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)疏漏，及時(shí)調(diào)節(jié)工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的運(yùn)營(yíng)節(jié)奏，有效提高生產(chǎn)效率，并實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中通過分析實(shí)施監(jiān)督得到的數(shù)據(jù)，做好離線調(diào)試，模擬機(jī)器人的動(dòng)作模式以及運(yùn)行路線，做到實(shí)時(shí)調(diào)整，降低和縮短工業(yè)機(jī)器人的調(diào)試時(shí)間以及工作過程中失誤發(fā)生的概率，讓沖壓自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性得到有效的提升，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性也滿足工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的需求。

3總結(jié)

工業(yè)機(jī)器人這一新興產(chǎn)物運(yùn)用到自動(dòng)化生產(chǎn)線之中，有效緩解了工業(yè)生產(chǎn)與時(shí)代需求之間的矛盾，大大提升了工業(yè)生產(chǎn)以及加工的效率，讓沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的運(yùn)行效率有所提升，替代人工單調(diào)、重復(fù)的低效勞動(dòng)，提高工業(yè)生產(chǎn)的精密化，讓工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益不斷提升，有效推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)朝著智能化的方向發(fā)展，為人工智能時(shí)代的全面到來做好準(zhǔn)備，推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

參考文獻(xiàn)

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