|
基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)
賈會(huì)會(huì) 2021/8/8 14:35:28
（江蘇省徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)學(xué)校，江蘇徐州 221004）
［摘 要］工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人作為我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化建設(shè)發(fā)展的重要體現(xiàn)，在人工智能技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代背景下，基于工業(yè)機(jī)器人開(kāi)展智能制造單元設(shè)計(jì)，對(duì)于我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)智能化發(fā)展有著重要意義。分析基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)的意義，提出其實(shí)際設(shè)計(jì)中的硬件搭建方式與軟件設(shè)計(jì)方法，研究其控制技術(shù)和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的智能化控制發(fā)展。
［關(guān)鍵詞］工業(yè)機(jī)器人；智能化；智能制造單元；硬件架構(gòu)；軟件設(shè)計(jì)
［中圖分類號(hào)］ ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A
智能制造是新時(shí)期我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)，在工業(yè)生產(chǎn)智能化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人是核心設(shè)備之一，是智能技術(shù)體系的承載體。在工業(yè)機(jī)器人智能化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要通過(guò)智能制造單元的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)制造模式的改變。在智能制造單元設(shè)計(jì)的實(shí)際過(guò)程中，涉及到硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)等諸多內(nèi)容，需要保證每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的科學(xué)化開(kāi)展。
1 基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)意義
工業(yè)是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，工業(yè)機(jī)器人作為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的核心設(shè)備，很大程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中人工的代替，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化。隨著我國(guó)人工智能技術(shù)體系的發(fā)展與進(jìn)步，將智能技術(shù)體系應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人中，提升工業(yè)機(jī)械人的智能化作業(yè)能力，對(duì)于我國(guó)工業(yè)制造發(fā)展有著重要意義。首先是經(jīng)濟(jì)意義。相較于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的人工制造，智能技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐能夠控制其生產(chǎn)成本投入，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，工業(yè)生產(chǎn)制造中的人工成本投入逐漸增加，這也是當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人逐漸替代人工制造的主要原因之一。工業(yè)機(jī)器人的智能制造應(yīng)用，節(jié)約了工業(yè)產(chǎn)業(yè)人工成本，后期僅需要投入微量的維護(hù)成本，這對(duì)于新時(shí)期的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展有著重要意義。
2 基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)中，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其單元設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的智能化制造實(shí)現(xiàn)有著重要意義。在工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)工業(yè)機(jī)器人工業(yè)制造實(shí)際情況進(jìn)行硬件系統(tǒng)的構(gòu)建，常規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)制造實(shí)踐中，智能制造單元的工作流程涉及到原材料上下、加工、檢測(cè)以及分揀等功能。在基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)中，其硬件系統(tǒng)構(gòu)建的工作流程如圖1所示。
圖1 工業(yè)機(jī)器人智能化制造工作流程
在基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)構(gòu)建中，主要硬件結(jié)構(gòu)包含總控系統(tǒng)、存儲(chǔ)單元、執(zhí)行系統(tǒng)、加工系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、分揀單元以及相關(guān)輔助設(shè)施等。實(shí)際設(shè)計(jì)中，總控系統(tǒng)由PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，存儲(chǔ)單元即制造系統(tǒng)的自動(dòng)料倉(cāng)，執(zhí)行單元就是工業(yè)機(jī)器人，加工單元即工業(yè)生產(chǎn)線的數(shù)控機(jī)床，檢測(cè)單元為CCD。
在基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元硬件系統(tǒng)構(gòu)建中，總控系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)構(gòu)建的核心內(nèi)容。為全面保證工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)制造作業(yè)的自動(dòng)化開(kāi)展，應(yīng)使用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)化控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中執(zhí)行、加工、分揀、倉(cāng)儲(chǔ)、檢測(cè)等功能系統(tǒng)的通信與控制。實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以采用西門(mén)子S7-1200系列PLC控制設(shè)備。存儲(chǔ)單元是工業(yè)機(jī)器人智能制造單元中的料倉(cāng)結(jié)構(gòu)，是工業(yè)生產(chǎn)原材料以及料坯的儲(chǔ)存位置。存儲(chǔ)單元能夠根據(jù)總控系統(tǒng)的指令，將相關(guān)材料推出，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)實(shí)踐中材料的取用。執(zhí)行單元就是工業(yè)機(jī)器人，根據(jù)總控系統(tǒng)的制造指令進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。加工單元是工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，根據(jù)工業(yè)制造的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行工業(yè)制造作業(yè)。實(shí)際過(guò)程中，可以選擇西門(mén)子828D作為加工單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠滿足智能制造單元設(shè)計(jì)的實(shí)際需求。打磨單元通過(guò)氣缸控制實(shí)現(xiàn)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造的打磨系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也可以通過(guò)工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)。將工業(yè)機(jī)器人的末端工具替換為打磨系統(tǒng)，然后通過(guò)系統(tǒng)編程，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的打磨處理。分揀單元由氣缸和傳送系統(tǒng)共同構(gòu)成，根據(jù)總控系統(tǒng)輸出指令對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行控制，根據(jù)氣缸的動(dòng)作順序，將打磨好的零件分揀出來(lái)。檢測(cè)單元是根據(jù)對(duì)零件的檢測(cè)，將結(jié)果反饋給總控系統(tǒng)。總控系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)氣缸進(jìn)行控制，將不同檢測(cè)數(shù)據(jù)的零件分類處理。
3 基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造單元設(shè)計(jì)中，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接決定了智能制造單元的實(shí)際運(yùn)行效果。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)的要點(diǎn)內(nèi)容就是工業(yè)機(jī)器人主程序的設(shè)計(jì)，是工業(yè)機(jī)器人作業(yè)效果和工業(yè)制造效率的關(guān)鍵因素。一般情況下（未完，下一頁(yè)）
|