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摘 要

近些年来，随着非标自动化设备的科学技术水平不断发展，机器人非标夹具也被得到越来越广泛的运用。产品质量的提高，生产效率的提高，工作条件的改善，产品的快速改进，产品的更新换代，这些都得益于非标自动化的发展。伴随着工业化、自动化、非标化的不断推进，工业机器人已经成为了各行各业不可或缺的工具。控制系统、驱动系统、执行机构构成了机器人非标夹具的三大组成部分。按驱动方式可划分为电动式、气动式、机械式和手动式机机器人夹具；按适用范围可划分为通用式机器人夹具和专用式机器人夹具两种；按运动轨迹可划分为连续轨迹控制和点位控制机器人夹具等。

本文就机器人非标夹具的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面，提升了我们的专业素养。同时，我们的能力得到了培养、思维得到了训练，为我们的未知领域填补空白，对制造业的不断发展有着深远的意义。

关键词：机器人夹具；研究方向；发展趋势

Robot system design and control of non-standard fixture

Abstract

In recent years, with the scientific and technological level of non-standard automation equipment, the continuous development of non-standard jig robot also been more widely used. Improve product quality, production efficiency, improve working conditions, rapid improvement, product replacement products, which have benefited from the development of non-standard automation. With industrialization, automation, non-standard continuous progress, industrial robots have become an indispensable tool for businesses. Control systems, drive systems, actuators constitute the three main components of the robot non-standard fixture. Press-driven approach can be divided into electric, pneumatic, mechanical and manual machine robotic gripper; press scope can be divided into general-purpose robot jig and fixture two kinds of special robots; press trajectory can be divided into point and continuous path control position control of the robot fixture.

This article briefly outlines on the current situation and development prospects of the application of non-standard robot fixture. Expand our knowledge to improve our professionalism. At the same time, our ability to obtain a culture of thinking has been trained to fill the gaps for us to uncharted territory, for the continuous development of the manufacturing sector has far-reaching significance.

Key words: robotic gripper; research direction; development trend

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1工业机器人概述 1

1.2 工业机器人国内外发展现状 2

1.3 工业机器人的应用现状 3

1.4 工业机器人研究的目的、意义 3

1.5 发展前景及方向 4

第二章 机器人夹具的整体设计方案 6

2.1设计时要解决的几个问题 6

2.1.1 具有足够的夹紧力 6

2.1.2 夹具应具有一定的开闭角 6

2.1.3 保证工件准确定位 6

2.1.4 具有足够的强度和刚度 6

2.2机器人夹具的设计要求 6

2.3 机器人夹具的系统工作原理及组成 6

2.3.1 机器人夹具的系统工作原理框图 6

2.3.2 执行机构 7

2.3.3 驱动系统 8

2.3.4 控制系统 8

2.3.5 位置检测装置 8

2.4 机器人夹具的坐标型式与自由度 9

第三章 非标夹具的设计 10

3.1装夹工件的分析 10

3.2 夹具的基本组成部分 10

3.2.1 定位装置 10

3.2.2 夹紧装置 11

3.2.3 夹具体 12

3.3 夹具的定位原理及实现 14

3.4 夹具的夹紧原理及实现 15

3.4.1 夹紧方式 15

3.4.2 夹紧动作过程 15

3.4.3 夹紧点的位置 16

3.4.4夹紧力的计算 16

第四章 工业机器人控制系统 18

4.1 控制系统的选择及其介绍 18

4.1.1系统选择 18

4.1.2 PLC的应用特点 18

4.1.3 PLC的工作原理 19

4.2 机器人夹具电路设计任务 19

4.3 PLC选型及I/O表的分配 21

4.4 PLC外围硬件电路设计 22

4.5 机器人夹具电路系统的设计 23

4.5.1 软件设计思路 23

4.5.2 程序流程图与梯形图 24

第五章 非标夹具气动控制系统的设计 26

5.1 非标夹具气动工作原理 26

5.2 气压驱动系统设计 26

总 结 28

致 谢 30

参考文献 31

第一章 绪 论

1.1工业机器人概述

工业机器人如图1-1所示或称为机器人操作臂、机器人臂、机械手等。从如图所示的外观看，它就像人的手臂一样，一些刚性连杆和一些柔性关节相互连接从而行成了开式链。这些连杆就像人的骨架，类似于胸、手臂、手腕、腰关节和肩关节等。末端执行器像人的手一样装在操作臂的前端，两个或两个以上的个手指组成了手抓，手指能进行"开”与"合”的动作，这样抓取动作和细微操作都能得以实现。手臂一般具有较大的动作幅度，能实现大范围的作业^[7]。

图1-1

1.2 工业机器人国内外发展现状

工业机器人在汽车行业中应用最为广泛，也是最早应用的，常常用于焊接，涂装，装卸和运输等作业。工业机器人就像人体一样，具有手臂、身体、大脑的功能等。在工作环境比较恶劣的情况下，例如有毒、高低温、高低压、异味、噪音等环境，它可以代替人来从事这些危险的工作，避免了由于枯燥乏味、单调循环的工作使工人疲劳而引发的一系列的事故，这样既节约了人员成本、提高生产效率又确保了产品质量的稳定性。现如今，在汽车制造、电气控制、塑料成型及机械生产制造有着非常普遍的应用。随着计算机技术和柔性制造技术的发展，在数控加工中常常用机器人夹具和自动运输往返小车结合工作实现非标自动化的生产。随着非标自动化的发展和性能的日益改进，机器人夹具在日益扩大的领域得到应用。

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