二、 机器人给机床自动上下料设计
2.1 设计的相关信息
目标：用机器人给四台数控机床自动上下料，全程无人参与加工。
加工工件：调心滚子轴承内圈，内径∮260mm，外径∮330mm,重量为30KG。 机床数量：四台磨床+三台退磁清洗机 工件的加工节拍：180S/件
加工工艺流程：内圈外径磨——退磁清洗——内圈双滚道磨——退磁清洗——内圈内径磨——退磁清洗——超精滚道
2.2 自动线设计布局
根据已知信息，从占地面积及工艺流程的流畅性和可行性进行分析，作出了以下比较合理的布局方式，如下图：
图中OP10为内圈外径磨，OP10为内圈双滚道磨，OP30为内圈内径磨，OP40为超精滚道。
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2.3 夹爪设计
一般机器人手爪，多为双指手爪。按手指的运动方式，可分为回转型和移动型，按夹持方式来分，有外夹式和内撑式两种。
机器人夹爪的驱动方式主要有三种
1.气动驱动方式 是用电磁阀来控制手爪的运动方向，用气流调节阀来调节其运动速度。由于气动驱动系统价格较低并且系统相对简单，所以气动夹持器在工业中应用较为普遍。另外，由于气体的可压缩性，使气动手爪的抓取运动具有一定的柔顺性，这一点是抓取动作十分需要的。
2.电动驱动方式 电动驱动手爪应用也较为广泛。这种手爪，一般采用直流伺服电机或步进电机，并需要减速器以获得足够大的驱动力和力矩。电动驱动方式可实现手爪的力与位置控制。但是，这种驱动方式不能用于有防爆要求的条件下，因为电机有可能产生火花和发热。另外，用电机作为夹爪的驱动方式，结构体积较大且较重，不适宜安装在负载能力有限的机器人终端轴上。
3.液压驱动方式 液压驱动系统传动刚度大，可实现连续位置控制。但系统较复杂，管路较多，在一定程度上会限制机器人的活动范围，不利于机构设计。
2.3.1机器人夹爪的典型结构
1.楔块杠杆式手爪
利用楔块与杠杆来实现手爪的松、开，来实现抓取工件。 2.滑槽式手爪
当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹紧力，当活塞向后运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应抓取大小不同的物体。
3.连杆杠杆式手爪
这种手爪在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧（松开）运动，由于杠杆的力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。
4.齿轮齿条式手爪
这种手爪通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与松开动作。 5.平行杠杆式手爪
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采用平行四边形机构，因此不需要导轨就可以保证手爪的两手指保持平行运动，比带有导轨的平行移动手爪的摩擦力要小很多。
2.3.2设计具体采用方案
结合具体的工作情况，本设计采用连杆杠杆式的手爪。驱动活塞往复移动，通过活塞杆端部齿条，中间齿条及扇形齿条使手指张开或闭合。手指的最小开度由加工工件的直径来调定。本设计按照工件的直径为330mm来设计。手爪的具体结构形式如下图所示：
2.4 机器人选型
因六轴机器人的相关技术已经很成熟，直接采购比自己开发的机器人会更可靠更便宜，故机器人只需要在知名品牌中选型并购买即可，无需自己设计。
为了提高机器人给机床上下料的效率，在机器人的第六轴上安装两个夹爪，可以同时夹持两个工件。机器人首先从上料仓抓取一个待加工的毛坯，当机床加工完毕后打开门，机器人进入机床内，用空的夹爪将加工好的工件取下来，然后旋转180度，将毛坯件装到机床夹具上，最后退出机床。在上下料的过程中动作一贯相连，提高了自动上下料的效率。
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当两个夹爪都夹持工件时，机器人所承受的负载最大，所以在机器人的选型过程中，一定要注意机器人的负载能力，另外还要看机器人最大的活动范围是否可以覆盖机器人搬运的目的地点。
当机器人两夹爪都夹持工件时，负载
G＝（工件重量M1+夹爪重量M2）*2+结构件重量M3 ＝（30+10）*2+30 ＝110KG
根据负载情况查看相关机器人生产厂家的选型手册，我们选日本安川机器人，选择出合理的机器人型号。通过查找对比，安川的MOTOMAN MH165这款机器人比较符合以上的条件。其相关参数如下图：
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