自动送料机器人在金属冶炼中的应用研究

李 琨

（兰州现代职业学院，甘肃 兰州 730000）

自动送料设备作为金属冶炼工业的基础重要设备，一直以来都备受世界各国的广泛关注，采用现代化智能技术生产金属原料，具有金属冶炼效率高、质量好以及冶炼成本低等优点[1]。自动送料机器人在金属冶炼中的地位也越来越重要，特别是伴随着金属冶炼工业的发展，以及人工智能技术和自动化技术的发展，自动送料机器人得到了广泛的应用与发展，目前自动送料机器人已经成为实现金属冶炼自动化生产的关键技术之一[2]。自动送料机器人主要是依靠自动化控制系统控制机器人模仿人的行为自动上料和下料，自动送料机器人所涉及到的技术和学科比较多，其中包括人工智能技术、大数据技术、自动化控制技术等，通过这些技术的应用实现自动送料机器人可以模仿一些人类行为或者思想，自动送料机器人在工业领域中具有重要用途。在当前国际上对自动送料机器人的概念已经逐渐趋于一致，即自动送料机器人是依靠自身动力和控制能力实现送料等功能的一种机器，该类型机器人最大的特点在于可以实现连续作业和智能作业，在金属冶炼生产中具有重要的地位和作用，为此提出自动送料机器人在金属冶炼中的应用研究。

1 自动送料机器人的组成结构

由于自动送料机器人标准不同，可以将自动送料机器人分成不同的类型，按照自动送料机器人运行中手臂部位运动方式不同，可以将自动送料机器人分为关节运动型自动送料机器人、圆柱坐标型自动送料机器人、直角坐标型自动送料机器人以及关联自动送料机器人四种；按照自动送料机器人控制运动机构的机能不同，可以将自动送料机器人分为连续轨迹型自动送料机器人和点位型自动送料机器人；按照自动送料机器人录入程序形式的不同，可以将自动上料机器人分为输入型自动上料机器人和程序型自动上料机器人。每种类型的机器人应用领域和优点也是有所不同的，其中用于金属冶炼中的自动上料机器人主要以关节运动型自动送料机器人、点位型自动送料机器人居多。

但是无论自动送料机器人属于哪种类型，其组成结构基本是相同的，自动送料机器人主要是由控制系统、主体和驱动系统三部分组成。其中控制系统是自动送料机器人的核心部分，该系统一般具有控制和检测两个功能，控制系统会自动检测到各项送料参数是否符合驱动系统和主体的参数要求，根据检测结果控制自动送料机器人自动运行并作出符合送料需求的反馈，控制功能主要是指根据事先设定的送料程序，控制机器人主体完成驱动和执行机构的相关动作指令；主体是指自动送料机器人执行系统，主要由执行部件和机器人的基座组成，其中基座为自动送料机器人的底座，起到固定和稳定的作用，执行机构主要包括机器人的手臂、手腕、肘部等关节，通常情况下自动送料机器人的手臂是末端位置，肘部以上的大臂在机器人基座附近。自动送料机器人依靠主体自由运动3-6个度，实现材料搬运和输送；驱动系统是指自动送料机器人的传动机构和动力系统，利用驱动系统控制机器人执行送料动作，将动力传输给各个执行部件。

2 自动送料机器人送料结构及工作流程

自动送料机器人的送料操作结构主要由机器人本体、机床、控制部件三部分组成，其中机器人主体是机器人送料结构的主要组成部分，通常情况下需要根据工业生产线的现场情况以及生产需求对自动送料机器人主体型号以及大小进行合理选择和布局，其主体摆放的位置要设定合理，如何对其摆放位置没有根据现场情况进行设定，在机器人运行过程中很有可能会影响到各个部件的伸展情况[3]。机床是自动送料机器人送料结构中的操作机构，目前在工业生产中主要采用数控机床。控制部件也就是自动送料机器人的控制单元，该部件主要由控制电路板、电源、断路器、变压结构以及继电器装置等电器元件组成，目前用于工业生产机器人的控制部件多为PLC控制单元，利用PLC来控制自动送料机器人的启动、停止、自动运行等，在应用中注意对PLC的选型，通常情况下会选择欧姆龙公司生产的IHDD-5D5D型号控制电路单元。

自动送料机器人送料的流程主要是从工件原料的运送到加工完成的一些列过程，其具体过程如下：步骤一：将工业原料放入到机器人托盘当中，启动自动送料机器人送料机构，将工业原料运动到原料上料的位置；步骤二：随后工业原料开始在数控机床上进行生产和加工，自动送料机器人将加工完成后的原料输送到生产线上，实现下料操作，此时自动送料机器人托盘空置，利用驱动系统将托盘返回到最初上料的位置；步骤三：自动送料机器人托盘上装有的传感装置会感应到托盘后，此时自动送料机器人电机会直接启动，并启动输送线准备工作，再次进行工业原料上料运送工作。以上三个步骤为一个自动送料周期，自动送料机器人重复以上运输步骤实现自动送料[4]。

3 自动送料机器人在金属冶炼中的应用

自动送料机器人在金属冶炼中的应用主要是利用机器人的自动送料程序实现对金属原料的搬运，它的应用可以减少人工搬运工作，从而减少金属冶炼中劳动力成本，同时还能提高金属冶炼中原料运输时间，自动送料机器人在金属冶炼中的具体应用如下。

自动送料机器人在金属冶炼中的应用，首先需要根据金属冶炼原料送料需求，对自动送料机器人型号进行选型，结合目前自动送料机器人在金属冶炼中的应用效果和现状，JDIF-D41E型号机器人作为常见，且送料质量和效率相对于其他型号自动送料机器人都比较好，因此选择JDIFD41E型号机器人作为金属冶炼生产中原料运输的机器人，下表为JDIF-D41E型号机器人规格参数表。

选择完自动送料机器人型号后，需要对机器人送料参数进行配置，其中包括自动送料机器人的送料动作范围以及送料速度，根据金属冶炼工艺中金属原料送料需求，将机器人送料参数配置如下表所示。

表1 自动送料机器人规格参数表

按照表2对自动送料机器人运行参数进行配置。最后对自动送料机器人抓手进行设计制造，机器人的抓手关系到金属冶炼原料输送效率，根据金属冶炼原料的重量和形状，采用气动外加式三手指抓手，这种类型抓手力学性能良好，最大可以承受5吨的抓取力，抓手的制作材料为IJ978号钢，采用齿轮传动方式将动力传输给抓手，保证抓手的稳定性和牢固性。该抓手的设计可以实现大重量的金属冶炼原料送料，然后按照设定的送料流程实现金属冶炼原料的运送，以此完成自动送料机器人在金属冶炼中的应用。

表2 自动送料机器人送料技术参数表

4 结束语

本文结合目前自动送料机器人相关研究理论，对自动送料机器人在金属冶炼中的应用进行了研究，论述了自动送料机器人的种类、组成、送料结构以及具体在金属冶炼中的应用过程，此次研究对推广自动送料机器人在金属冶炼中的应用具有重要的价值。自动送料机器人作为工业生产领域中一项重要应用技术，它的应用实现了金属冶炼生产的自动化和智能化，极大的节省了金属冶炼成本，具有较高的应用价值，为了促进自动送料机器人在金属冶炼中的广泛应用，今后有待对该方面进行进一步研究，不断推动金属冶炼自动化水平的提高。