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1、机器人柔性装配演示流水线的设计20cO机器人柔性装配演示流水线的设计牌堡顿向明杨汝清上海交通大学机器人研究所，上海200030过装配试验对方案进行了验证…茎蓄人TP装242笺耋文章身i鞋缀,,20oo）〜l・0001・03〜TP2421001000103,,幸c}l,中图分类号:文献标识码:B文章号:一§265匚.JD'offlcx〜lerobotassoomlydtmmlineSUNBinZHANGg^ij^.DUNXiangmingYANGRuqingofthesystemandthedesignofhardwareandso-
2、yy-Ioo£heykm.f,7加・，K呵W圳吐;:robOtassemb;assemhhne;dem.1刖B为满足多品种，小批量产品的市场需求，现代化工业生产中出现了以柔性制造技术和柔性装配技术为代表的一系列先进制造技术•这些技术的出现,把人从繁重的重复劳动中解放出来，降低了产品成本,提高了产品质量，缩短了产品的生产周期，提高了市场竞争力.为了向公众展示现代化的计算机集成制造技术，普及先进制造技术知识,上海科技城将建立一条机器人自动装配演示流水线,向公众演示现代化工业生产从产品设计，零件制造到产品装配的全过程，以及计算机辅助设计/
3、制造(CAD/CAM)技术，物流管理技术和机器人柔性装配等关键技术•下面将讨论该系统设计以及初步实旌.2系统设计该系统的设计既要考虑展示上述一系列先进制造技术•又要考虑参观者广泛的知识层次和科普教育的耍求•基于这些考虑，该系统的设计遵循以下三点原则：1)参观者可以参与产品及零件的设计，体现系统的参与性：2）系统能够将用户设计体现在产品上，体现制造的柔性；3）系统能完成多种产品的自动化装配，即体现机器人装配的柔性.基于以上原则设计的演示系统如图1所示.系统由游客设计子系统（一台游客设计计算机及辅助设备），自动仓库子系统（小型自动化立体
4、仓库）,数控雕刻子系统（一台机械数控雕刻机和一台装卸机器人）和机器人装配子系统（一台装配机器人，一台拧螺钉机器人，一个工作台变位器，一条环形输送线及气动装置）组成，可以同时完成两个种类,四个型号的礼品的装图1系统组成1•环形输送线2•三维敷匣雕射机3机器下料机构5•参观者附计算机6•控制器7系统监控计算机8拧螺钉机9变位器10•机器儿•小型立体仓库12•通讯厢培13•系统服务嚣2000年第9配•游客可以在游客计算机上选择要装配的礼品的种类并设计礼品标牌上的图案，由数控雕刻机进行加工.小型立体仓库进行物料管理，仓库内存有摆放好不同型号
5、礼品的零备件的托盘，并可通过自动选料系统自动标识和调度•机器人装配子系统完成礼品的装配并送到游客于屮，具体的装配动作由装配机器人，拧螺钉机器人和二自由度变位器以及气动系统协调完成，环行输送线保证零件的自动传输.3装配任务序列设计根据展项设计的耍求，采用汽车模型和带有科技城造型的八音盒作为自动装配演示的对象•兼顾演示的观赏性和系统的复杂性,装配件的数量设计在6〜8件，装配动作设计在815个•以汽车模型为例，该模型由5种零件组成:底盘（1件），车身（1件），车轮（4件），标牌（1件），总计7个零件构成（不含联结螺钉）.同时将设计两种不同
6、车型和两种不同颜色供参观者挑选•八音盒的设计类似汽车模型,由底座（1件），外型壳体（1件），机芯（1件），标牌（1件），钥匙,（1件）和装饰件（如旗杆或纪念碑）（1件）组成.以汽车模型为例,装配任务序列如下：1）根据参观者的选择，自动化仓库自动选择相应的料盘，并通过传送带送到仓库出口，由输送线在指定位置定位；2）机器人2抓取待雕刻零件传送到机器人1,机器人1将该零件安装到三维数控雕刻机的工作台上，自动夹具夹紧:机器人2抓取待装配的其他零件并放到装配托盘相应的位置；3）雕刻机开始加工游客设计的图案,完成后，自动夹具松开，机器人1把雕刻
7、好的零件放到装配托盘对应位置上：4）机器人2抓取托盘中的汽车模型底盘，放到变位器上的装配工作台上，自动夹具夹紧：5）变位器绕水平轴旋转90•，机器人2依次抓取轮1,轮2,压人底盘的轮轴上；6）变位器绕水平轴旋转一180〜,机器人2依次抓取轮3,轮4,压人底盘的轮轴上；7）变位器绕水平轴和垂直轴同吋旋转90〜，机器人2抓取标牌，插入底盘尾部：8）拧螺钉机器人启动，插入并拧紧标牌与底盘的联接螺钉：9）变位器绕水平轴和垂直轴同时旋转一90〜•机器人2抓取车身，放置在底盘上:10）拧螺钉机器人启动，依次拧车身与底盘的两个联结螺钉；11）自动
8、夹具松开，机器人2抓取装配完的汽车模型，放到环形输送线的传输板上；12）环形输送线将汽车模型送到指定位置,机器人1抓取汽车模型，并放到出料装置上；13）出料装置将汽车模型送出装配区，游客取下礼品4主要设备的选择和设计装配机器人要完成除
