装配机器人自动化

装配机器人的研究意义及其必要性：自从进入90年代，商品形式的变更日趋激烈。在装配作业中，出现了以装配机器人为核心，在一个装配单元中适应多种装配作业的综合系统。因此近年来在机器人应用领域中获得迅猛发展的领域是装配作业。在国外一些企业的装配作业中已大量采用机器人来从事装配工作，如美国、日本等国家的汽车装配生产线上采用机器人来装配汽车零部件、在电子电器行业中用机器人来装配电子元件和器件等。为了适应产品多样化和小批量的特点，对具有柔性的自动装配系统的需求日益增多，发展以装配机器人为主体的柔性自动装配作业系统是目前世界上各个工业发达国家的一种趋势。 装配是产品生产的后续工序，在制造业中占有重要地位，在人力、物力、财力消耗中占有很大比例，作为一项新兴的工业技术，机器人装配应运而生。在机器人应用各领域中只占很小的份额。究其原因，一方面是由于装配操作本身比焊接、喷涂、搬运等复杂；另一方面，机器人装配技术目前还存在一些等待解决的问题。如：对装配环境要求高，装配效率低，缺乏感知与自适应的控制能力，难以完成变动环境中的复杂装配，对于机器人的精度要求较高，否则经常出现装不上或“卡死”现象。尽管存在上述问题，但由于装配所具有的重要意义，装配领域将是未来机器人技术发展的焦点之一。其重要性在机器人应用中将跃居**位。由此可见，在整个制造业中装配工序都占据了重要的地位，而作为高新技术发展起来的机器人应用于装配制造业中更是现代技术发展的焦点。因此对装配机器人的研究和应用就有了很大的意义和必要性，也势必引领装配制造业的飞速发展。

装配的特征参数对于装配机器人的使用是必须掌握的：

1） 工作空间的大小和形状。 2） 联接运动的方向。 3） 联接力的大小。 4） 能搬送多大质量的工件。 5） 定位误差的大小。 6） 运动速度（循环时间、节拍时间）。

装配机器人的组成：

手臂是装配机器人的主机部分，由若干驱动机构和支持部分组成。为适应各种用途，它有不同组成方式和尺寸。 驱动装置是带动臂部到达指定位置的动力源。动力一般是直接或经电缆、齿轮箱或其他方法送至臂部。目前主要有液、气动、电动三种驱动方式。电动又有直流电动机、步进电动机和交流电动机驱动。 关节型装配机器人几乎都采取电机驱方式。伺服电动机速度快，容易控制，现在已十分普及。只有部分廉价的机器人采用步进电机。

手爪安装在手部前端，担负抓握对象物的任务，相当于人手。事实上用一种手爪很难适应形状各异的工件，通常，按抓拿对像有不同需要设计特定的手爪。在一些机器人上配备各种可换手，则可以增加通用性。手爪的驱动以压缩空气居多，电机驱动也占一定比例。 控制器的作用是记忆机器人的动作，对手臂和手爪实施控制。控制器的核心是微型计算机，它能完成动作程序、手臂位置的记忆、程序的执行、工作状态的诊断、与传感器的信息交流、状态显示等功能。 示教盒主要右显示部分和输入键组成，用来输入程序、显示机器人的状态等。这是人机对话的主要渠道。显示部分一般采用液晶显示器（LCD）. 借助传感器的感知，机器人可以更好地顺应对象物，进行柔软的操作。视觉传感器常常用来修正对象物的位置偏移。

装配机器人的周边设备：

机器人进行装配作业时，除上面提到的机器人主机、手爪、传感器外，零件供给装置和工件搬运装置也至关重要。无论从投资额的角度还是从安装占地面积的角度，它们往往比机器人主机所占的比例大。周边设备常由可编程控制器控制，此外一般还要有台架、安全栏等。
（1）手 双指气动手价格便宜，因而经常使用。如果给手腕赋予柔顺性，便可以在一定程度上消除装配时 零件相互的定位误差，对配合作业很有利。 （2）传感器 装配机器人经常使用的传感器有视觉、触觉、接近觉和力传感器等。 视觉传感器主要用于零件或工件位置补偿，零件的判别、确认等。 触觉和接近觉传感器一般固定在指端，用来补偿零件或工件的位置误差，防止碰撞等。恰当地配置传感器能有效地降低机器人的价格，改善它的性能。 力传感器一般装在腕部，用来检测腕部受力情况。一般在精密装配或去飞边一类需要力控制的作业中使用。 （3）零件供给器 零件供给器的作用是保证机器人能逐个正确地抓拿待装配零件，保证装配作业正常进行。*近机器人利用视觉和触觉传感技术，已经达到能够从散堆（适度的堆积）状态把零件一一分检出来的水平，部分技术已投入实用。可以预料，不久之后在零件的供给方式上可能会发生显著的改观。

目前多采用下述几种零件供给器。
1）给料器。用振动或回转机构把零件排齐，并逐个送到指定位置。送料器以输送小零件为主。实际上在引入装配机器人以前，已有许多专用给料设备在小零件的装配线上服务。
2）托盘。大零件或易磕碰划伤的零件加工完毕后一般应码放在称为“托盘”的容器中运输。托盘装置能按一定精度要求把零件送到给定位置，然后再由机器人一个一个取出。由于托盘容纳的零件有限，所

以托盘装置往往带有托盘自动更换机构。
3）其他。IC零件通常排列在长形料盘（Stick）内输送，对薄片状零件也有许多巧妙的办法，如码放若干层、机器人逐个取走装配等。

（4）输送装置 在机器人装配线上，输送装置承担把工件搬运到各作业地点的任务。输送装置中以传送带居多。理论上说，零件即使随传送带一起移动，借助传感器机器人也能实现所谓“动态”装配，但原则上，作业时工件都处于静止。所以*常采用的传送带为游离式，这样，装载工件的托盘容易同步停止。 输送装置的技术难点是停止时的定位精度、冲击和减振。用减震器可以吸收冲击能。