机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。工业机器人由机械、传感和控制三大部分六个子系统组成。六个子系统是驱动系统、机构与结构系统、感觉系统、机器人与环境交互系统、人机交互系统和控制系统。图1和图2分别是机器人本体和机器人控制柜及编程器。

　　1、纸卷包装机

　　纸卷包装机是造纸完成生产线必备的包装设备之一，其主要功能是对纸卷的外层进行包装，以便于运输和存储。包装材料一般是牛皮纸，包装层数一般为3～5层。纸卷包装机由放纸、送纸、卷纸、切纸喷胶、热压合等部分组成。目前的包装机在选择包装纸规格、送纸、喷胶、断纸、加压热封、踢纸等动作实现了自动化，但是在放置内外封头时还是由人工来完成。一方面降低了包装速度，另一方面由于热压盘的温度在20 0℃左右，增加了人工在放置外封头时的安全隐患。

　　2 、机器人放封头系统

　　2.1 、系统组成及工艺流程

　　机器人放封头系统由搬运机器人(包括控制器和编程器)、机器人夹手、机器人底座、封头检测装置和自动控制系统组成。

　　系统检测到被包装纸卷的直径后通知机器人系统，其中一个机器人自动抓取相吻合的封头并将其放在封头输送链上，当纸卷需要放置封头时由另外两个机器人从输送链上抓取并将其放在纸卷两端。机器人夹具装有一个传感器，以确认封头是否抓住。若封头抓住后，机器人按照固定事先示教好的轨迹运行到摆放位置(摆放位置通过示教记录实现)，通过传感器确定封头是否放下，封头摆放完毕，机器人回到起始位置等待下一个抓取命令，接到命令后重复以上动作。

　　由于纸卷规格不一样，封头尺寸也不一样，根据不同产品规格预先编好程序，机器人自动调用。

　　2.2 、机器人本体及夹具

　　采用6自由度多关节型通用机器人，其抓取机构采用真空吸盘式夹手。真空吸盘由于是橡胶材料所造，吸取或者放下工件时不会对工件造成任何损伤。机器人主要参数如表1。

　　2.3 、自动控制系统

　　为了能比较全面和可靠地自动控制，同时考虑到控制系统的灵活性、方便性、可靠性和易维护性等因素，电气系统各个单元采用PLC控制。采用西门子S7-200系列PLC作为控制器，另配触摸屏，可对各个工作单元的工作状况进行监控，显示目前的工作状态，在手动工作方式时可通过触摸屏对各个工作单元进行手动操作，系统如发生故障，触摸屏可显示报警信息并提示解决办法，同时将信息记录归档。机器人控制器配有I/O模块与PLC I/O模块直接通信，机器人按预先示教好的程序运行，并受PLC控制。系统总体框图如图3所示。

　　图3 系统总体框图

　　2.4、封头检测系统

　　在封头输送链上安装定位传感器，为机器人抓取封头提供准确的位置信息。机器人抓具上面也装有传感器用来检测封头是否被安全抓起，如果没有抓住，机器人会停止下一步动作，并重新执行抓取动作，安全抓起后机器人才进行下一步动作。

　　2.5 、辅助系统

　　从安全生产的角度考虑关键工位设有急停按钮，并有明显标识。通过传感器对全线进行监控，出现故障立即停机。PLC控制器的电源前端加有隔离变压器和滤波器，防止电网的波动和噪声污染使PLC发生故障。

　　单元操作面板上有上电按钮和急停按钮，上电后可对系统进行操作，手动操作可对各单元的传送带启动和停止进行单独控制。触摸屏画面分手动操作、自动操作、故障复位、参数设置、I /O状态显示、报警信息显示、事件消息显示及单元生产数据显示。

　　各单元上设有三色塔灯，显示系统目前的工作状态。人机界面选用触摸屏完成，可对全部受控元件(电机、气缸等)进行监控，显示目前的工作状态，用手动工作方式时可以对每一个受控元件进行手动操作。系统如发生故障，人机界面可显示报警信息，同时将信息记录到报警存档中，为系统的维护提供参考。