基于工业机器人的极板搬运工作站的设计与实现

杨明

摘要：随着我国工业的高速发展，各种先进的工业制造技术在工业生产当中的应用不断增加。为了进一步提升工业生产的效率和质量，将员工从高强度的劳动环境中解放出来，有必要将工业机器人用于工业生产当中，建设各种机器人搬运站。为此，我将要在本文中对基于工业机器人的极板搬运工作站的设计与实现进行介绍，希望对促进我国工业的发展，可以起到有利的作用。

关键词：工业机器人;极板搬运;工作站

一、前言

随着我国能源危机的不断加剧，国家在新能源建设上投入了非常大的力量。蓄电池作为一种成熟的新技术，在工业和生活领域中的应用不断增加。在电池极板的生产过程中，通常采用的人工搬运的方式，不仅工作效率低下，铅粉污染还会对人们的生命健康造成非常严重的影响。为了有效解决这个问题，企业决定进行工业机器人搬运站建设利用机器人对各种极板进行搬运，这对实现蓄电池行业的转型升级，可以发挥非常好的作用。

二、机器人搬运站的设计

当前机器人在实际工业生产的过程中，其经常会采用机器人工作站和机器人生产线整合集成应用的方式。通过机器人搬运站的使用，能够有效代替人力来进行货物的搬运工作，有效提高对极板的搬运效率和质量[1]。

机器人极板搬运站主要是由机器人、电池极板运输机、极板架和控制系统所组成。机器人在运输站中发挥着核心的作用，其负责对极板的搬运工作，输送机负责对极板的输送，然后由机器人负责对极板的抓取，将这些极板放置到指定的地点。机器人在实际运行的过程呢过中，会首先采用传感器来接受各种信号，然后按照规划的路径，将极板输送到合适的位置，末端执行器负责对极板进行夹取，然后按照一定的轨迹，将极板运输到指定的位置。

工作站机器人的选型工作。在工作站实际选型的过程中，其应该考虑如下的几个指标：1.自由度指标。通过该指标，能够有效反映机器人的灵活程度，自由度越多，机器人的动作执行也就更灵活，但機器人的价格也就越贵，需要根据实际生产需要来进行选择。2.工作空间指标。其主要指的是机器人的工作范围，机器人末端执行器可以达到的最大范围，其工作空间越大，机器人的运动范围也就越大。在对机器人的实际选择过程中，应该认真考虑机器人运动的极限位置。3.机器人的承载能力。机器人的承载能力指的是其最大可以承受的负荷，这取决于负载的质量、速度和加速度等，在实际选择的过程中，需要根据机器人抓取物品的指廊进行选择[2]。4.机器人的定位精度。其主要是指机器人在运动过程中的实际位置和理想位置之前的偏差，重复定位精度时考量一个机器人工作效果的重要方式，机器人重复到相同位置的偏差越小，其重复定位精度也就越高。

末端执行器的设计。由于机器人抓取物品的形状经常差异很大，对机器人末端设计经常会采用非标设计的形式。末端执行器是机器人的关键部件，其对提升机器人的工作能力，可以起到非常有利的作用，其可以分为电磁式、气动式、机械式等，机械式主要分为回转式和平移式。根据极板形状和质量的特点，我们最终选择使用气驱平移式的二指抓取机构，其动作响应非常灵活，可以抓取极板进行大范围横向运动。

电池极板运输机。电池极板运输机主要是由支架、输送链、输送槽、极板定位板等组成。在其实际工作的过程中，需要由三相异步电机带动主轴进行运动，然后采用链式传动机构对电池极板进行运输。

三、控制系统

机器人极板搬运熊的电气控制系统可以实现如下的几个功能;1.对机器人进行试教编程，让机器人实现自动化运行。2.末端执行器通过传感器信号的反馈，控制系统在对这些反馈信号记性处理之后，就可以驱动末端执行机构的驱动器件，完成对极板的抓取。3.工业机器人通过PLC和人机界面，来完成各种参数的设置。4.对极板的搬运由工作站来完成。

极板搬运工作站的控制系统主要是由以下的部分所组成的：1.机器人的示教器、工作人员在对机器人的工作工艺流程进行详细的查看之后，就可以对机器人的动作位姿、工作路径、工作路径、运动参数和工艺参数进行调试，按照相关任务的要求完成对机器人的编程示教工作。在整个程序的编制过程中，需要工作人员熟练操作机器人示教器，通过示教器的使用，来完成相关的编程工作。2.在机器人的控制系统当中，最为核心的是机器人多轴控制平台，其可以优先实现对多轴机器人关节的伺服控制，使用专门的运动控制算法，保证机器人能够按照预定轨迹进行运动，同时还设置了专门的总线控制和以太网控制端口，方便和外界进行有效的通信[3]。3.PLC控制柜是整个控制系统的核心。其负责对各种传感器信号的接受工作，然后通过PLC核心的微处理器对这些数据进行处理，经常相关算法的处理，得到运动决策，然后实现对机器人的运动控制。

控制系统的软件设计。在机器人的软件控制当中，都是围绕PLC来开展的。根据搬运工作站的实际需要，采用示教器对机器人的运动轨迹进行有效的规划，然后考虑机器人在搬运极板所需的运动学和动力学性能，以最舒服的姿势来进行工作。在对机器人轨迹示教完成之后，可以根据机器人抓取执行极板准备、极板到位、进行抓取、机器人搬运极板到指定位置进行放置，然后重复以上过程，不断完成极板搬运作业。

在整个系统开机之后，就需要按动初始化按钮，让搬运工作站按照先后的顺序恢复到初始的位置，让机器人处于准备工作的状态。通过机器人示教功能的应用，对机器人运动轨迹进行优化设置，并最终完成运动轨迹的编程。

自动运行。在按照操作界面的自动运行按钮之后，机器人就可以按照设定的程度，自动循环完成对极板的搬运作业。监控系统会对整个搬运过程进行监视，能够及时发现问题，并及时进行处理。

四、结语

随着时代的不断发展，对工业发展提出了更高的要求，应该积极将工业机器人应用到极板的搬运生产过程中，有效取代工作效率较低的人力操作，还能进一步确保搬运工作质量。

参考文献：

[1]王海霞，李志宏，吴清锋.工业机器人在制造业中的应用和发展[J].机电工程技术，2015（10）：22-23.

[2]王贵民，马晓建，赵言正.蓄电池生产线极板上料装置[J].轻工机械，2014（03）：33-34.

[3]王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].机械工程学报，2014（09）：55-56.