基于工業機器人的極板搬運工作站的設計與實現

楊明

摘要：隨著我國工業的高速發展，各種先進的工業制造技術在工業生產當中的應用不斷增加。為了進一步提升工業生產的效率和質量，將員工從高強度的勞動環境中解放出來，有必要將工業機器人用于工業生產當中，建設各種機器人搬運站。為此，我將要在本文中對基于工業機器人的極板搬運工作站的設計與實現進行介紹，希望對促進我國工業的發展，可以起到有利的作用。

關鍵詞：工業機器人;極板搬運;工作站

一、前言

隨著我國能源危機的不斷加劇，國家在新能源建設上投入了非常大的力量。蓄電池作為一種成熟的新技術，在工業和生活領域中的應用不斷增加。在電池極板的生產過程中，通常采用的人工搬運的方式，不僅工作效率低下，鉛粉污染還會對人們的生命健康造成非常嚴重的影響。為了有效解決這個問題，企業決定進行工業機器人搬運站建設利用機器人對各種極板進行搬運，這對實現蓄電池行業的轉型升級，可以發揮非常好的作用。

二、機器人搬運站的設計

當前機器人在實際工業生產的過程中，其經常會采用機器人工作站和機器人生產線整合集成應用的方式。通過機器人搬運站的使用，能夠有效代替人力來進行貨物的搬運工作，有效提高對極板的搬運效率和質量[1]。

機器人極板搬運站主要是由機器人、電池極板運輸機、極板架和控制系統所組成。機器人在運輸站中發揮著核心的作用，其負責對極板的搬運工作，輸送機負責對極板的輸送，然后由機器人負責對極板的抓取，將這些極板放置到指定的地點。機器人在實際運行的過程呢過中，會首先采用傳感器來接受各種信號，然后按照規劃的路徑，將極板輸送到合適的位置，末端執行器負責對極板進行夾取，然后按照一定的軌跡，將極板運輸到指定的位置。

工作站機器人的選型工作。在工作站實際選型的過程中，其應該考慮如下的幾個指標：1.自由度指標。通過該指標，能夠有效反映機器人的靈活程度，自由度越多，機器人的動作執行也就更靈活，但機器人的價格也就越貴，需要根據實際生產需要來進行選擇。2.工作空間指標。其主要指的是機器人的工作范圍，機器人末端執行器可以達到的最大范圍，其工作空間越大，機器人的運動范圍也就越大。在對機器人的實際選擇過程中，應該認真考慮機器人運動的極限位置。3.機器人的承載能力。機器人的承載能力指的是其最大可以承受的負荷，這取決于負載的質量、速度和加速度等，在實際選擇的過程中，需要根據機器人抓取物品的指廊進行選擇[2]。4.機器人的定位精度。其主要是指機器人在運動過程中的實際位置和理想位置之前的偏差，重復定位精度時考量一個機器人工作效果的重要方式，機器人重復到相同位置的偏差越小，其重復定位精度也就越高。

末端執行器的設計。由于機器人抓取物品的形狀經常差異很大，對機器人末端設計經常會采用非標設計的形式。末端執行器是機器人的關鍵部件，其對提升機器人的工作能力，可以起到非常有利的作用，其可以分為電磁式、氣動式、機械式等，機械式主要分為回轉式和平移式。根據極板形狀和質量的特點，我們最終選擇使用氣驅平移式的二指抓取機構，其動作響應非常靈活，可以抓取極板進行大范圍橫向運動。

電池極板運輸機。電池極板運輸機主要是由支架、輸送鏈、輸送槽、極板定位板等組成。在其實際工作的過程中，需要由三相異步電機帶動主軸進行運動，然后采用鏈式傳動機構對電池極板進行運輸。

三、控制系統

機器人極板搬運熊的電氣控制系統可以實現如下的幾個功能;1.對機器人進行試教編程，讓機器人實現自動化運行。2.末端執行器通過傳感器信號的反饋，控制系統在對這些反饋信號記性處理之后，就可以驅動末端執行機構的驅動器件，完成對極板的抓取。3.工業機器人通過PLC和人機界面，來完成各種參數的設置。4.對極板的搬運由工作站來完成。

極板搬運工作站的控制系統主要是由以下的部分所組成的：1.機器人的示教器、工作人員在對機器人的工作工藝流程進行詳細的查看之后，就可以對機器人的動作位姿、工作路徑、工作路徑、運動參數和工藝參數進行調試，按照相關任務的要求完成對機器人的編程示教工作。在整個程序的編制過程中，需要工作人員熟練操作機器人示教器，通過示教器的使用，來完成相關的編程工作。2.在機器人的控制系統當中，最為核心的是機器人多軸控制平臺，其可以優先實現對多軸機器人關節的伺服控制，使用專門的運動控制算法，保證機器人能夠按照預定軌跡進行運動，同時還設置了專門的總線控制和以太網控制端口，方便和外界進行有效的通信[3]。3.PLC控制柜是整個控制系統的核心。其負責對各種傳感器信號的接受工作，然后通過PLC核心的微處理器對這些數據進行處理，經常相關算法的處理，得到運動決策，然后實現對機器人的運動控制。

控制系統的軟件設計。在機器人的軟件控制當中，都是圍繞PLC來開展的。根據搬運工作站的實際需要，采用示教器對機器人的運動軌跡進行有效的規劃，然后考慮機器人在搬運極板所需的運動學和動力學性能，以最舒服的姿勢來進行工作。在對機器人軌跡示教完成之后，可以根據機器人抓取執行極板準備、極板到位、進行抓取、機器人搬運極板到指定位置進行放置，然后重復以上過程，不斷完成極板搬運作業。

在整個系統開機之后，就需要按動初始化按鈕，讓搬運工作站按照先后的順序恢復到初始的位置，讓機器人處于準備工作的狀態。通過機器人示教功能的應用，對機器人運動軌跡進行優化設置，并最終完成運動軌跡的編程。

自動運行。在按照操作界面的自動運行按鈕之后，機器人就可以按照設定的程度，自動循環完成對極板的搬運作業。監控系統會對整個搬運過程進行監視，能夠及時發現問題，并及時進行處理。

四、結語

隨著時代的不斷發展，對工業發展提出了更高的要求，應該積極將工業機器人應用到極板的搬運生產過程中，有效取代工作效率較低的人力操作，還能進一步確保搬運工作質量。

參考文獻：

[1]王海霞，李志宏，吳清鋒.工業機器人在制造業中的應用和發展[J].機電工程技術，2015（10）：22-23.

[2]王貴民，馬曉建，趙言正.蓄電池生產線極板上料裝置[J].輕工機械，2014（03）：33-34.

[3]王田苗，陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].機械工程學報，2014（09）：55-56.