日 期 　　　 传统的家具喷涂采用人工喷涂的形式，喷涂过程中产生的油漆等等涂料，对于人体有着极大的危害，这使得喷漆工人的身体素质越来越差。在诸多行业都使用自动化设备的今天，喷涂行业使用自动化也是一个必须要完成的工作。本文主要介绍了以ABB机器人中IBR 5400这一型号为主体的一个机器人工作站，辅以传感器，PLC等等整体协调完成一次家具的表面的一次喷涂。喷涂的主要影响因素就是涂料的配比，喷涂过程中运行的速度，喷枪头的孔设置的大小。人工会因为在工作过程中劳累导致喷涂不合格，机器人则并不会。传感器是最好的一个感知设备，可以通过感知光强的变化，来感知机器人末端距工件的距离。依次来判断机器是否走出了工件的边缘。依次来确定机器人的工作与复位。工作站是一个整体，包含了多个机器的共同协作。只有一个机器是组不成一个工作站的，只有多个机器一起协调工作，才能完成整个工作站。
目 录
一、设计背景 1
二、工作站的总体设计与要求 2
（一） 机器人在家具喷涂工艺中的应用 2
（二） 系统的总体设计方案 2
三、工作站硬件的选择 5
（一） PLC的选择 5
（二）机器人的选择 6
（三）传感器的选择 9
（四）其他设备的选择 9
四、工作站系统软件设计 10
（一）PLC流程设计 10
（二）机器人动作流程 10
（三）PLC与机器人的通信 11
五、总结与展望 13
（一）总结： 13
（二）展望： 13
参考文献 14
致谢 15
一、设计背景
当今的社会，越来越多的工厂使用机器来代替人工，这里的机器就是各种自动化设备，工业机器人就是其中的最为先进的一种自动化设备。
美国早在1954年就提出了工业机器人这一概念，并且在1958年设计出了第一台工业机器人，这是一台用于压铸的五轴液压驱动机器人。美国的机器人产业在现在处于世界领先水平，并且成为世界上机器人发展强国之一。 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072& 

日本的机器人则是从20世纪60年代发展到现在，并且日本政府信赖机器人，在代替人工，完成重复作业这一方面有极大的优势，一直在发展机器人，并且现在机器人在日本已经成为保持经济增长速度和产品竞争能力的一支必不可少的产品。
我国的机器人则是从20世纪70年代开始发展，发展时间少于他国，我国的机器人发展依旧存在一些问题，具体表现在机器人运动学和运动学分析，轨迹规划和运动学仿真方面，这些都是需要提高的方面。
发展到如今，机器人应用的场景越来越多，汽车装配，流水线设备的制作，高危作业，恶劣环境作业等等，机器人在其中都发挥着重要的作用。本课题主要描述了机器人在喷涂这一方面的应用，喷涂是一种表面强化技术，它可以在设备维修中使破损的设备焕然一新，也可以在新产品制造中进行强化和预保护，增加其使用寿命。喷涂对社会又极大的好处，但是它在喷涂过程中对于工人身体的伤害也是极大的，而且喷涂是一个极为看经验的工作，新手想要完美的完成一次喷涂是十分困难的，只有经过很长一段时间的训练，才可以完成工厂的要求，而机器人工作站则是不用在意新手的问题，在工作人员编程后，经过整个工作站的联合工作，即可完成一个工件的喷涂工作。而且对于工厂来说，喷涂的效果和样板是极为相似的，故机器人喷涂在如今是合适的。
本文主要的喷涂对象是房门，柜子等等大面积的家具的表面。应用的场合是小型的，私人的家具厂，工件的尺寸基本上是固定的，所以可以使用手动示教的方法。根据生产的要求来决定变位机的选用类型，机器人的选用类型，控制系统，包括周围环境以及各种硬件设备的选用。如此，也就完成了整个喷涂工作站的设计。
二、工作站的总体设计与要求
（一） 机器人在家具喷涂工艺中的应用
家具喷涂的主要对象就是人们在生活中常用的床板，门板，柜子等等物体。有的时候也包括家庭装修中的一些木制品。一些量产的木制茶具也可以用喷涂机器人来喷涂油漆等等涂料。
通过喷涂，一来可以减少其中木制材料的受潮，使其保存的时间可以更长，延长其使用时间，二来，可以增添各种不同颜色，使家具变得更加漂亮，从而使家中更加温馨。而且如今人们在家庭装修时是离不开喷漆这一步骤的。
目前，使用人工喷涂是一些小工厂的选择，并且这些工作很少有年轻人愿意去做，因为油漆中含有大量的甲醛，苯等对人身体有害的物质，这些都使得参与家具喷涂的工人的身体越来越差。稍微大一点的工厂都开始使用机器人来进行喷涂，快捷而且方便。
人工喷涂在随着工人年龄的增长，体力跟不上，就会导致喷涂的效果达不到预期的要求，与样品的差距过大。
机器人在喷涂过程中起到的主要作用就是代替人工，机器人的运行速度是恒定的，不会像人一样因为各种原因变化而变化。喷漆成品表面颜色的主要影响因素就是漆料的各种材料的配比，还有就是在喷涂过程中的速度，重复次数。人工会因为人体的疲惫导致速度的不同，而机器人则没有这个顾虑，所以机器人是适合喷涂这一行业的。
（二） 系统的总体设计方案
本文的主要目的是设计一个整体的机器人工作站，应用于各种家具的表面喷涂。其主要是由机器人，传感器，气动系统，控制系统几个部分组成，其中机器人是整个工作站中重要的部件，主要负责带着气动系统中的气枪，走完工件的表面；传感器是整个系统的感知部分负责告诉控制系统，在什么情况下控制其余组成的运作；气动系统的主要功能就是负责喷漆这道工序，由电磁阀控制气枪的开和闭；控制系统则主要是由PLC这一控制器控制，主要由程序和传感器共同控制PLC的运行。总体方案设计如图21所示：
图21 总体设计方案图
这些部分应该满足以下一些特点：
（1）传感器是非接触式的，能在恶劣的环境下工作。
（2）气动系统要求气管的走线有规律。
（3）机器人的工作范围应该大，灵活度应该足够灵活。并且机器人的防爆等级应该足够。
（4）控制系统的操作应该简单，便于查找其中的错误。
工作站的操作流程如下表21示：

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