2025《工业机器人抓取与放置系统设计案例》1800字.docxVIP

工业机器人抓取与放置系统设计案例

目录

TOC\o1-3\h\u6987工业机器人抓取与放置系统设计案例 1

45181.1工业机器人型号的选择 1

176611.2工业机器人参数设置 2

153481.3工业机器人上下料运动轨迹设计 3

265121.4工业机器人上下料程序设计 3

104691.5真空吸附回路设计 5

1.1工业机器人型号的选择

随着智能制造产业的快速发展，生产现场恶劣的工作环境以及缺乏劳动人力等问题，再加上产品批量少、多品种的特点以及生产线的频繁变换，需要智能化、工作效率高、工作可靠稳定，根据市场需求进行调整的制造产线，本视觉检测系统选用的工业机器人的型号为台达的SCARA机器人如图1.1所示，图1.2为SCARA机器人的整体三维模型。它具有三个旋转自由度和一个移动自由度，J1、J2、J4轴为旋转自由度，J3轴为上下移动自由度,具有较高的平面定位精度[15]。同时具备较快的运动速度、重复定位精度高、运动时的稳定性能好、垂直度性能以及价格便宜等优势，再配合上机器视觉检测系统，能够实现对随机位姿的产品零件做精准定位并夹取放置到指定区域。因此，采用该SCARA机器人作为定位抓取项目的执行部分，可以满足本次视觉检测系统的工作要求。

图1.1SCARA机器人图1.2SCARA机器人的整体三维模型

SCARA机器人的控制器型号为DCS，该控制器带有较多的高速接口，如Gige、串口、USB等，能够满足对信号的高速处理，并且该控制器为驱动、控制一体式的设计，可以使用DRAStudio软件或用示教器对其进行编程，使用方便。它的编程语言为LUA语言，这种语言的通用性能强，机器人的功能指令库里面建有完善的机器人指令集，操作简便通俗易懂容易上手。

1.2工业机器人参数设置

为了保证SCARA机器人能够平稳的运行，需要对机器人的PID参数进行修改调整。可以使用与机器人配套的DRAStudio软件中的增益调整功能进行PID参数优化。图1.3为未进行增益调整的机器人转矩波形，其中CH1表示J1轴的平均马达转矩波形；CH2表示J2轴的平均马达转矩波形；CH3为J3轴的平均马达转矩波形；CH4为J4轴的平均马达转矩波形。纵轴转矩单位为0.01%，横轴时间单位为s。该图上各轴的转矩变化剧烈，特别是J3的转矩超过了额定转矩的60%，极大地影响了电机的到位精度。

图1.3未进行增益调整的转矩波形图

使用DRAStudio软件中的增益调整模块，选用增益估测功能，将会得到完成增益调整的各轴转矩波形图，如图1.4所示，由波形图可知，此时各轴的转矩波形趋于正常，执行周期性运动时，各轴的转矩值波动极小，SCARA机器人的运行稳定性好，增加了机械臂的使用寿命，也能满足取料时的到位精度要求。

图1.4完成增益调整的各轴转矩波形图

1.3工业机器人上下料运动轨迹设计

工业机器人的吸嘴在吸取银触头时，为了避免物料与物料以及供料盘之间产生碰撞，末端机构的上升方向必须与供料盘的平面保持垂直；当摆放银触头时，

末端机构的下降方向也必须与放料盘的平面保持垂直，即采用拱门型直线运动，做点对点的拱门运动，如图1.5所示。因此，工业机器人在完成一次上料、放料过程中，除抓取点和放料点外，还必须建立预抓取点和预放料点。

工业机器人从预抓取点运动到抓取点以及预放料点运动到放料点的过程中，J3轴的伺服电机做连续减速度驱动；工业机器人从抓取点回到预抓取点以及放料点回到预放料点的过程中，J3轴的伺服电机做连续加速度驱动。保证了工业机器人运动的连续性和稳定性。

图1.5拱门型运动轨迹图

1.4工业机器人上下料程序设计

根据工业机器人的工作要求，可以将其基本动作分解为：取料→抓料→送料→放料→回零→循环。图1.6是工业机器人取料放料程序流程图。

机器人控制器接收算法平台发送的数据并保存到Mudbus存储单元，如图1.7所示。0×1000、0×1001、0×1002分别对应算法软件处理过的x、y、a数据；0×1003、0×1004、0×1005分别对应x、y、a的数值符号。取料位置是随机的，需要靠机器视觉来传输；而放料位置是固定的，需要对其示教，设定好全域点位。

图1.6工业机器人取料放料程序流程

图1.7Mudbus存储单元

1.5真空吸附回路设计

通过真空发生器抽取吸嘴内部的气体，从而使吸嘴内产生负压，在大气压作用下，真空吸嘴吸附银触头，实现抓取动作。使用真空吸嘴完成对银触头的抓取，由于产品体积小、质量轻，只用一个吸嘴便可将银触头吸附。

图1.8为三位三通换向阀控制的真空回路，当换向阀5的A端电磁铁得电处于上位时，吸嘴8与真空发生器2接通，吸嘴8将工件吸起，当真空