桁架机器人项目报告1项目简介随着制造业的用工成本上舐 技能人才紧缺.高危环保、高强度作业等问题的凸显，对于工作效率的要求越来越高企业如何运用低成本回收大利润是每个生产厂家心目当中在 意的事情。而通过这些年的实践证明数控车床桁架机械手参与生产制造已被广泛认知和不 断使用，成为社会关注的焦点。例如在数控车床、立式加工中心机、卧式加工中心机、数控 立式车床、数控磨床、数控磨齿机等上下料时，其毛坯料可能是几公斤甚至几百公斤重，还 有小型零件频繁上下料,大型电机売体发动机売体.减速机売体等的搬运也很费时.费力， 直接影响工作效率、机床利用率及生产安全。目前诸如此类零部件的搬运在欧美发达国家 早已实现自动化在机器人和自动化工业生产领域中”龙门式机器人即实现了制造过程的完 全自动化，并采用了集成加工技术，适用于机床、生产线的上下料、工件翻转、工件转序 等，同时其高精度夹持定位工具系统为机器人自动化加工提供了标准接口。2项目详细内容桁架式机器人也叫做直角坐标机器人和龙门式机器人。工业应用中，能够实现自动控 制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、适合不同任务的自动化设备，运动自由度 间成空间直角关系、多用途的操作机。它能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业。本 项目推广以后可用于汽车零部件及五金、机械、农机、冶金、化工等行业对机床上下料、搬 运、码垛、装配等工序。21立项背景智能制造技术已成为世界制造业发展的客观趋势世界上主要工业发达国家正在大力推 广和应用。发展智能制造既符合我国制造业发展的内在要求，也是重塑我国制造业新优势， 实现转型升级的必然选择。智能制造不仅仅是单一的先进技术和设备的应用，而是新模式的 转变。高效灵活的生产模式、产业链有效协作与整合、新型生产服务型制造、协同开发和云 制造”这些都是其很明显的优势 近年来”各国为提高产品质量、降低成本、缩短研制周期， 制订多项先进制造发展战略与规划，调整产业架构,促进产业转型，急需用智能制造提升能 力和效率 此外，相关技术条件已逐渐成熟。信息技术和新的智能技术为智能制造提供了最 重要的基础。目前中国制造业正处于转型升级的浪潮之中，正是机器人自动化的发展良机，08年经济危机之后，现代化制造对员工素质要求越来越高，人工成本増长迅速，招工难”日益严重，如何在生产中降低劳动强度，实现智能自动化，提高生产效率，减少 人员配置，缩小生产空间，降低社会成本，甚至于无人化智能加工，在机械加工行业 势在必行。我国绝大多数工厂的生产线上数控机床操作、装卸工件仍由人工完成，其劳动 强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了 提高工作效率，降低成本，将车间物流系统、机床操作、送检、上下料、甚至包装及后道工 序揉成一有机整体，并使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代机械行业自动化生产的要 求，针对具体生产工艺，结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用上下料机械手代替 人工工作”以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线”实现加工过 程的自动化和无人化。在现代化生产线中，越来越讲究的是柔性化生产。机械设备自动化 是这个世纪制造业发展的大趋势机器人产业将是一个阳光产业，未来的世纪是机器人技术 极度发展的世纪，人类将从单调繁杂的体力劳动中解放出来，从事更加富有创造性的工作。 自动生产线和自动化程度高的加工设备已经成为今后制造工厂的一个必然趋势。单一的和、ttEhsttSSMS EI1Z、UH is 2& 豐盘理 *3wbKxsl、Miiss slttiSKSsXSK1 .tssxsssesffissxsMl es esssssexski i、Kfiss .sis is J-ldsiHisslKl.ssssmssMems3fflsxsKl.MKS&S 嵯feK四堤5SHCESHSS5赢卅噩罷H話番4T & ,S8 Es tts Knes ssixsKl Ez A、swslw .XSSSHmH、XSKd0xslzz.eisssSSKSilE、enssML&nsesfise i .nea裂聶里 isalllp、SSKf - 8 stt&SM. QBS&R (9s&ti (S fisssshs? Esss3fi (“wsss (dSIE siM (MEs sis SKEK SKS fss .sesnme ssp SSSHmKk “9 .UE ,SK ,EIX .KSSKSKness s s 孑 .5Knes ,ss ,ss ,sss .swiasstts up ssff 7要求;不断拓展开源创新、协同创新、集成创新、流程创新等创新方式的内涵，加以灵活组 合和应用;倾力培育创新团队的急需人才，保障创新活动持续有效开展选准着力点，强化创 新投入，有效提升创新能力。2.5产业化应用情况及前景国家“十二五规划中将机器人及智能制造装备产业作为国家战略性新兴产业之 一，工业和信息化部制定的高端装备制造业“十二五”发展规划中，将包括机器人 在内的智能制造装备确定为发展重点，机器人产业将伴随第三次工业革命的到来，迎来 黄金发展期，在引领传统装备制造业转型升级、促进中国制造”向“中国智造”迈进 中发挥重要作用。机器人将重新定位工业革命中国以往人口红利的优势正在趋于 消失，这将使中国经济增长趋势出现一些新的变化。随着新一轮城市化浪潮的兴起，劳 动力成本的提升不得不靠机器人来补充。因此国内对于机器人的消费潜力无可限。”用机器人做出来的产品更加精准和标准化。相关研究报告显示，低端劳动力短缺 和劳动力价格上涨是机器人产业增长的驱动力”尤其在生产节拍高的自动化生产线和恶 劣的环境中，机器人能提供稳定的高效率与高质量产品。机器人早已不是人们简单理解 的一种产品或技术工具，机器人改变的生产方式，不是单一的效率提高，而是带来制造 业在制造模式、理念、技术多个层面的深层次变革。所以，由机器人技术、信息技术和 数字制造带来的新工业革命正快步走来，它将改变全球制造业格局，而中国制造业格局 也将重新定位。本项目研究的五轴五联动机器人在数控加工行业具有应用有非常大的需 求，一旦推广应用开始，将使整个行业发生深层次的变革。26经济效益及社会效益1,整机可满足24小时连续不间断生产，可一人同时操作多台机器同时运作，工作效 率大大提高，整机成本约为2个成熟操作工一年的工资，客户投资回报率极高，由于整 机设计采用模块化、标准化，针对不同的客户可快速匹配，易于实现批化，整机生产 周期短.2，桁架机器人重复定位精度高，保证了产品质量的稳定性3，当今社会人口老龄化加剧，招工难，使用桁架机器人从真正意义上解决了企业的用 工难问题。4，把工段工艺比较难的，劳动生产力强度大的用机器人替代起来，真正意义上做到机 器人换人的概念桁架机械手与关节机器人的对比：桁架机械手关节机器人桁架机械手关节机器人工作空间 桁架机械手安装于设备上方，完全的空中 作业形式，少量的占用工厂地面空间。 桁架机械手可以采用多根梁拼接的方式，很大程度上延伸了加工生产线的工作长 度，容易实现多工序多加工方式的连接，可 实现零件的完整自动化生产。 桁架机械手在一根横梁上可以装多个Z 轴（带手爪的头），可适于加工节拍短的工 作方式。 桁架机械手给机床上料绝大多为机床顶 部，不占用机床正面空间或极少的占用正面 空间。在加工时不停机，人员观察加工过程， 调整刀具，甚至维修都非常方便。传统的关节机器人应用，是将机器人固 定于地面，这样，就使得机器人的工作空 间受限，只能在特定的空间范围内工作。 机床的排列方式较固定，这种情况不适于 加工节拍长，或工序多，设备数量多的生 产现场。关节机器人轨迹为极坐标轨迹不适合 长杆件的抓取。为适应多工序设备数量多的工作方式， 关节机器人可以增加地轨，在地面行走但 会增加换料时间。由于关节机器人给机床上下料使用的 是机床的前面，有由于工作轨迹是极坐标， 加工时工作区域是不能有人的，不能在加 工时观察，调整刀具，更不能维修。承载能力 桁架机械手垂直提升零件，无悬伸，承 载能力强。 桁架机械手采用重载横梁、重载导轨和 重载滑块结构，最大承载重量可达3吨 桁架机械手手爪可采用多种方式，并可 采用多种料道方式。 关节机器人在空间内抓取零件，悬伸越 长，承载能力越差。 关节机器人随着抓取零件重量的增加， 其承载能力也要相应的增强，但为保证其 稳定的机械结构，价格会非常高。保证其 稳定的机械结构，价格会非常高。 关节机器人抓取重量有限，手爪复杂会 影响它的爪取重量，由于它的空间限制料 道方式也会限制。工作精度（重 复定位精度 按负载100kg 计）桁架机械手由于结构简单，重复定位精度土0.05mm，右采用冋精密齿轮齿条，其精度可 以更咼。关节机器人的重复定位精度一般都 在土 0.2mm。载荷越大，精度也会越差。