1、一、机器人(机械手)在铸造行业的应用-降低废品率，增强生产效率首先就机器人与机械手的概念简单解释如下:工业机器人：通常指的是一个单纯的机器人（它是机器人的一种，其他的如服务机器人等）。可进行编程操作，但它自己通常和末端执行器（机械手）组装才能组成一台完整的机器；机械手：1 指简单的机器；2 智能机器的末端执行器。比如用于搬运玻璃的吸盘架等随着现代化铸造业的不断发展，对铸件及其生产效率要求的不断提高，这就要求铸造业自动化水平也要不断提高，应用于铸造行业的机械手也就应运而生了。针对铸造行业的特殊要求，能够适应 “耐高温、节能高效、多功能化” 多种技术于一体的铸造专用机器人系统是值得开发的，为实现高
2、效节能的自动化作业，特别适合铸造应用的恶劣环境，开发出精准可靠的机器人是非常有必要的，只有有了机器人高可靠性的保证才能更好的实现绿色铸造理念。近十年来，随着计算机计术的迅猛发展及机械设计水平的不断提高，机械手功能越来越多，性能也越来越稳定，种类也越来越丰富。下面简单介绍几种铸造行业常用的机器人。1、压铸机械手 这种机械手从压型中的取出铸件，然后送到红外线扫描系统检测铸件是否合格，经电脑分析后将合格的铸件放到切边机或传送带上，然后再清理铸件表面。2、熔模锻造机械手 这种机械手将模组从蜡模架上取下，然后将模组浸入料桶内，在桶内旋转，然后再 从桶内取出模组，在空中转动，将多余的涂料甩掉，然后将模组放
3、入撒吵槽中，取出后再加行旋转等步骤。3、精密铸造制壳机械手(机器人)： 这种机械手能够依次完成上涂料、撒砂、干燥等各个步骤，而且能自动采集各个环节的信息，并反馈给电脑。4取件机器人（机械手）：将高温高灰尘等人类不易接近环境中的铸件取出，降低工人作业风险，提高运作效率。5芯子机器人：机器人将芯子从制芯机上取出，并有序的排放到相应的工作台上或者输送带上，而后修模机器人进行既定程序方案的修芯子，并将修完并检查合格的芯子依次放到存储架或者小车上，等待芯子的装入。芯子纳入机器人将根据系统提供的信号，将不同种类的芯子依次组装排放到相应的砂型中。6.喷涂涂料机器人（机械手）：将按照既定方案对砂型的不同部位实
4、行不同用量的喷涂。能保证最有效的节约用量并能实现喷涂的科学性及稳定性。7去毛刺机器人（机械手）：高效准确的去除铸件的飞边毛刺，提高铸件的标准性，并有效降低因人为原因出现的质量参差不齐现象，解决用工难人工成本贵的弊端。8.浇注机器人（机械手）：根据砂型信息快速对应浇注量及浇注速度的变化，并实现浇口位置的变化。实现不同砂型不同浇口位置不同浇注量不同浇注速度的分别控制。等等机械手（机器人）应用于铸造行业可以大大提高铸件的生产效率及品质，可以有效降低工人的劳功强度，可以避免一些人身伤害事故。目前，国外一些有实力的大型铸造企业已经大规模使用机械手（机器人）来替代人工生产了，效益显著提高，而我国目前只有极
5、少数的铸造企业使用机械手（机器人）。目前，我国的机械手的研发和应用还处于一个发展阶段，与日本和美国等发达国家相比还有很大差距，特别是在高精度机械手（机器人）产品上差距更加明显。为了更快的促进我国的铸造业发展，我青岛群荣机械设备有限公司愿与您一同就机械手的选择共同努力，为您铸造中使用机械手提供可行性分析方案。关于机器人（机械手）在中国的未来发展简单总结如下：随着由于生态和经济原因而引发的铝及其他轻合金对钢铁材料的大规模替代，铸造厂正在斥巨资采购新的机械设备。中国勘称全球铸造业的生产基地之一，其中大部分来自长三角地区。随着经济全球化进程的加速，国内外市场对中国铸件的需求呈持续增长的趋势。铸造工人的
6、很多工作说起来并不简单,尽管人们努力使这样的工作岗位人性化,但是熟练的工人仍然短缺,随着自动化成为头等必要的事,竞争的压力也与日俱增,如今市场上机器人供应商的数目众多，但我青岛群荣机械设备有限公司专业提供日本进口机器人（机械手）。铸造机器人用于铸件工业中，用于执行高危险的任务，例如：熔炉处理、照管熔炉、加母合金进入熔炉和其他相似的任务。这种机器人被设计工作在前集程序中。铸件机器人的运动通过使用钢轨罐道和其他的控制机械来执行。这种机器人的特征是多轴运动。一些机器人在机器末端有长柄勺，能直接倾注少量的熔融金属进入压力或重力铸模机器中。这些铸件机器人形成一部分生产原理。它们能在危险的条件下工作，节省
7、劳动成本，提供一致的质量。记录的程序，阐述了铸件机器人的去向、冲模和模具定位的正确方向、什么时候拾起熔金、倾注在哪、倾注多少，等等。一直以来以人工为主、劳动力密集的铸造行业，机器人的运用将是大势所趋。特别是当前，铸件品质的稳定性直接决定着其市场反响如何，为此铸造厂不断谋求更多地引入自动化进程削减废品率、增强生产效率。机器人相关资料国产机器人也正在崛起. 沈阳新松机器人 ,广数控, 首钢莫托曼机器人、众为兴都还是不错滴. 广泰机器人一、 机器人的定义1984 年，国际标准化组织（ISO）采纳了美国机器人协会的定义，即 “机器人是一种可重复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机”。或者“
8、 是一种带有执行不同的工作任务的手臂，且可改编程序动作来完成各种作业的特殊机械装置”。我国国家标准 GBT 12643 一 90 将工业机器人定义为 “是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能撇运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。二、机械手、操作机和工业机器人的区别机械手（Mechanical Hand）是一种能模仿人手臂的动作，按事先设定的作业顺序、轨迹和其他要求，实现自动抓取、搬运等作业的机械化、自动化装置。机械手在多数情况下附属于主机，程序固定（也可通过硬件稍作变更） 。操作机（Manipulator）是一种独立的由人工操纵的半自动搬运、抓取、操作的装置
9、。工业机器人（Industrial Robot） ，与专用机械手的重要区别是前者具有独立的控制系统（大多应用计算机技术） ；可以容易地通过再编程的方法实现动作程序的变化来适应不同的作业要求，而机械手则只能完成比较简单的搬运、抓取及上、下料工作，常常作为机器设备上的附属装置，其程序是固定不变的。三、机器人本体机器人本体是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能，是可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。通常由下列部分构成：1.末端执行器 又称手部，可设置夹持器、工具、传感器等。2.手腕 是支承和调整末端执行器姿态的部件，一般具有 23 个回转自由度以调整末端执行器的姿态。3.手臂 靠
10、近末端执行器的一节通常叫小臂，靠近机座的，通常叫大臂。4.机座 有时称为立柱，可分固定式和移动式两类。四、机器人的运动自由度回转副（通常称为回转关节，记作 R） 、移动副（通常称为移动关节，记作 P） 、螺旋副（记作 H）和球面副（记作 S）四种。所谓机器人的运动自由度是指确定一个机器人操作机位置时所需要的独立运动参数的数目，它是表示机器人动作灵活程度的参数。工业机器人的独立运动（自由度）所合成的运动状态（方位） ，决定了末端执行器所夹持的工件（或工具）在空间的位置和姿态。在计算机器人的自由度时，末端执行器的夹持器的动作是不计入的，因为这个动作并不改变工件（或工具）的位置和姿态。五、机械结构类
11、型 为实现末端执行器（手部）在空间的位置所需要的 3 个自由度，可以有不同的运动（自由度）组合，通常可以将其设计成如下五种型式。1圆柱坐标型（代号 RPP） 。它与直角坐标型比较，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大。2直角坐标型（代号 PPP） 定位精度高、结构简单。3球坐标型 又称极坐标型（代号 RRP） ，能够抓取地面上或较低位置的工件，具有结构紧凑、工作空间范围大。4关节型（代号 RRR） ，能抓取靠近机座的物体。5平面关节型 这种型式又称 SCARA 型装配机器人，是 Selective Compliance Assembly Robot Arm 的缩写，意思是具有选
12、择柔顺性的装配机器人手臂。在水平方向有柔顺性，在垂直方向则有较大的刚性。用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配。六、研究机器人机构运动学的意义从机构学观点来看，实现操作功能的机器人是由一系列用关节（运动副）联在一起的构件所组成的具有多个自由度的开链型空间连杆机构。它由若干个构件（刚体）用转动关节或移动关节串接而成。开链的一端固接在机座上，另一端则是末端执行器（用来安装工具或夹持工件） 。研究机器人机构运动学和动力学目的是要建立机器人各运动构件与末端执行器在空间的位置、姿态之间的关系，建立机器人手臂运动的数学模型，为控制机器人的运动提供分析的方法和手段，为仿真研究手臂的运动特性和设计控制器
13、实现预定的功能提供一种高效、方便的方法。七、机器人的机构和空间坐标变换基本原理的关系机器人的机构属于空间机构，因而可以采用空间坐标变换基本原理及坐标变换的矩阵解析方法来建立描述各构件（坐标系）之间相对位置和姿态的矩阵方程。空间机构的位置分析，就是研究刚体（构件）在三维空间进行的旋转和移动。我们可以在机构的每一构件上建立一右手直角坐标系，把构件运动后的新位置看成是这一坐标系的变换。这样就把空间机构的位移问题抽象为数学上的坐标变换问题。八、D-H 矩阵的概念Denavit-Harterberg 矩阵（简称 D-H 矩阵） ，是 J.Denavit 和 R.S. Harterberg 在 1955
14、年首先采用的一种系统性和规范性较强的齐次坐标变换矩阵方法。齐次坐标及齐次坐标变换矩阵不但能用来描述机器人运动杆件间的几何关系，处理机器人运动学和动力学问题；还可以用来构成机器人的各种控制算法。为机器人的运动控制和运动分析提供了一个有效的方法。九、机器人的末端执行器机器人是一种通用性较强的自动化作业设备，机器人末端执行器则是直接执行作业任务的装置，大多数末端执行器的结构和尺寸都是根据其不同作业任务要求来设计的，从而形成了多种多样的结构形式。根据其用途和结构的不同可以分为机械式夹持器、吸附式末端执行器和专用工具（如焊枪、喷嘴、电磨头等）三类。它安装在机器人的手腕的机械接口上。多数情况下末端执行器是
15、为特定的用途而专门设计的。十、机器人必须具备的控制功能要有效地控制工业机器人，它的控制系统就必须具备以下的功能：1.示教再现功能示教再现功能是指在执行新的任务之前，预先将作业的操作过程示教给工业机器人然后让工业机器人再现示教的内容，以完成作业任务。2.运动控制功能运动控制功能是指对工业机器人末端执行器的位姿、速度、加速度等项的控制。 以上两种功能也是工业机器人控制系统所必需的基本功能。我现在用的主要是 ABB IRB2400 和 KUKA 的 KR15L6 两种,另外见过的还有 YASKAWA和 FANUC 的.我比较喜欢 ABB 的,我们使用的 FOUNDRY 型的,很可靠, 故障率很低,大
16、大降低了工人的劳动强度,KUKA 的也不错,就是在点对点时, 走的路径没有 ABB 的漂亮,ABB 的更加人性化一点,不过 KUKA 的界面很漂亮 ,操作也比较方便.YASKAWA 的喷涂机器人还可以 ,ABB 的喷涂机器人相对故障率就比较高点,KUKA 在车厂做焊接是没的说,但是不能用来做喷涂 ,它受不了太恶劣的环境 ,我们的环境也比较差,主要是水蒸汽和粉尘,ABB 从来没有出过大问题,KUKA 就有两台出了问题( 串口测量板进水).机器人里库卡（Kuka 德国） ，ABB （瑞典，瑞士）在工业焊接，搬运，涂胶，喷涂是顶级的Adept （美国） ，在视觉机器人里是比较好的，用于物料分拣比较酷
17、。 Fanuc (日本）在数控应用比较广泛，现在已经被 GE 收购，他们机器人最大的市场在（ 80）在北美。这里要说的是 ABB 机器人经过 30 年的发展现在已经在电气领域领先其他机器人 6 年，机械方面领先 3 年abb 的我们用的很多 感觉大体还好 不过故障也不少 kuka 的是十几年前的 20 台现在还在用。 abb 的做工和稳定性不是最好的 但是功能还是很强大的 操作也比较方便 容易上手讲的不错，现在的机器人即使是 6 轴的充其量也就是个机械手而已，不论从结构和动作都是模仿人的手臂使用过 YASKAWA 的 MRC 和 XRC 系列上百台，感觉在比较好的环境下还可以，环境恶劣就容易出
18、问题。IAI 的只使用过 4 轴的我国机器人学研究起步较晚，但进步较快，已经在工业机器人、特种机器人和智能机器人各个方面区的了明显的成就，为我国机器人学的发展打下了坚实的基础。我国工业机器人起步于 20 世纪 70 年代初，经过 20 多年的发展，大致可分为三个阶段：70 年代的萌芽期，80 年代的开发期，90 年代的实用化期。在第一台机械手出现后 20 年，我国于 1972 年开始研制工业机器人，由上海起，接着天津，吉林，哈尔滨，广州，昆明等十几个研究单位和院校分别开发了固定程序、结合式、液压伺服型同用机器人，并开始了机构学（包括步行机构） 、计算机控制和应用技术的研究，这些机器人大约有1/
19、3 用于生产。在该技术的推动下，随着改革开放方针的实施，我国机器人技术的发展得到政府的重视和支持，在 80 年代中期，国家组织了对工业机器人的需求的行业的调研，结果表明，对第二代工业机器人的需求主要集中于汽车行业（占总需要的 60%70% ） 。在众多的专家的建议和规划下，于“七五”期间，由机电部主持，中央各部委，中科院及地方十几所科研院所和大学参加，国家投入相当的资金，进行了工业机器人基础技术，基础元器件，几类工业机器人整机及应用工程的开发研究，完成了示教再现式工业机器人成套技术（包括机械手、控制系统、驱动传动单元、测试系统的设计、制造、应用和小批量生产的工艺技术等）的开发，研制出喷涂、弧焊
20、、点焊和搬运等作业机器人整机，几类专用和通用控制系统及几类关键元部件如交、直流伺服马达驱动单元机器人专用薄壁轴承、谐波传动系统、焊接电源和变压器等，并在生产中经过实用考核，其主要性能指标达到 80 年代初国际同类产品的水平，且形成小批量生产能力。在应用方面，在第二汽车厂建立的我国第一条采用国产机器人的生产线东风系列驾驶室多品种混流机器人喷涂生产线，该线由 7 台国产 PJ系列喷涂机器人和 PM 系列喷涂机器人和周边设备构成，已运行十年，完成喷涂 20 万辆东风系列驾驶室的生产任务，成为国产机器人应用的一个窗口；此外，还建立了几个弧焊和点焊机器人工作站。与此同时，还研制了几种 SCARA 型装配
21、机器人样机，并进行了试应用。在基础技术研究方面，解剖了国外 10 余种先进的机型，并进行了机构学，控制编程，驱动传动方式，检测等基础理论与技术的系统研究。开发出具有国际先进水平的测量系统，编制了我国工业机器人标准体系和 12 项国标，行标。为了跟踪国外高技术，80 年代在国家高技术计划中，安排了智能机器人的研究开发，包括水下无缆机器人，高功能装配机器人（DD 驱动）和各类特种机器人，进行了智能机器人体系结构，机构控制，人工智能机器视觉，高性能传感器及新材料的应用研究已取得一批成果。这些技术的实用化将加速我国第二代机器人的发展。经过 80 年代尤其是后 50 年的努力，吸引了 160 多个单位从
22、事机器人及其相关技术的研究力量，形成了京津、东北、华东、华南等机器人技术地区和十几家优势单位，培养了一支2000 多人的工业机器人设计、研制、应用队伍，造就了一批机器人专家，使我国的工业机器人技术发展基本上可以立足于国内。90 年代初期，我国主要开发下列机器人及其相关技术：1 喷涂机器人 根据用户多方面的需求，开发了交流伺服离线编程机器人，喷涂机器人（顶喷、侧喷、仿形喷）小型马达器等系列产品，但还未达到产品的定型，从需求出发开发了汽车喷涂生产线，马达，箱体，陶瓷等生产线的机器人应用工程，共完成 20 条生产线及工作站。2 焊接机器人 进行了新机构的探索和焊缝跟踪、工装、变位机等的研究，近几年汽
23、车行业和工程机械行业大量引进点焊、弧焊机器人，提出了许多应用工程和维修技术问题需要解决。3 搬运机器人 根据用户需求，一些单位开发了码垛换力机器人，已在多条生产线上应用。4 装配机器人及视觉、力觉等传感器技术得到高技术计划的支持，研制了高档样机，开始了应用工程。在 90 年代中期，国家已选择以焊接机器人的工程应用为重点进行开发研究，从而迅速掌握焊接机器人应用工程成套开发技术、关键设备制造、工程配套、现场运行等技术，即以机器人焊接工艺为龙头，开展焊装线总体设计、线体总控及多机通讯，新型焊接机器人用焊接电源、送丝机构、焊缝跟踪系统、机电精度、控制技术等开发及完善化，以及几条焊装生产线的全套应用及其
24、可靠性作为主攻目标。90 年代后期是实现国产机器人的商品化，为产业化奠定基础的时期。国内一些机器人专家认为：应继续开发和完善喷涂、点焊、弧焊、搬运等机器人系统应用成套技术，完成交钥匙工程。在掌握机器人开发技术和应用技术的基础上，进一步开拓市场，扩大应用领域，从汽车制造业逐渐扩展到其他制造业并渗透到非制造业领域，开发第二代工业机器人及各类适合我国国情的经济型机器人以满足不同行业多层次的需求，开展机器人柔性装配系统的研究，充分发挥工业机器人在 CIMS（计算机集成制造系统）中的核心技术作用。在此过程中，嫁接国外技术，促进国际合作，促使我国工业机器人得到进一步发展，为 21 世纪机器人产业奠定更坚实的基础。经过 20 年的改革开放，随着对商品高质量和多样化的要求普遍提高，生产过程的柔性自动化要求日益迫切，在电子、家电、汽车、轻工业等行业，工业机器人的应用日趋广泛，随着我国加入 WTO 后国际竞争更加激烈，对工业机器人的需求会越来越大。我国的工业机器人将在 21 世纪得到普及，随我国加入世界贸易组织（ WTO） ，我国的工业机器人产业将面临新的发展机遇和来自国外的挑战，我们要把握这一机遇，迎接挑战，为我国跻身于机器人强国之列而努力奋斗。
