機(jī)器人涂膠示教系統(tǒng)難題的處理

于國輝

（廣汽本田汽車有限公司，廣東 廣州 510700）

1.機(jī)器人涂膠示教中存在的問題

由于機(jī)器人姿態(tài)變化速率快等原因，造成如下問題：①由于膠管的高速甩動(dòng)，帶動(dòng)膠槍抖動(dòng)，使得膠形不穩(wěn)定。②對(duì)機(jī)器人臂與膠管產(chǎn)生磨損。③由于膠管的甩動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，對(duì)膠管的壽命及機(jī)器人的機(jī)械壽命產(chǎn)生影響，常以降低涂膠速度維持生產(chǎn)，為此，應(yīng)加以解決。

2.計(jì)算膠槍姿態(tài)變化對(duì)膠形的影響

參數(shù)：W——膠形寬度；H——膠形高度；α——膠槍三角口的底邊與涂膠軌跡前進(jìn)方向垂直線的夾角（標(biāo)準(zhǔn)為0，單位為°）；β——膠槍與玻璃面法線的角度（標(biāo)準(zhǔn)為0，單位為°）；W0——在機(jī)器人涂膠速度與涂膠量的匹配測(cè)試后，α=0時(shí)的膠形寬度；H0——在機(jī)器人涂膠速度與涂膠量的匹配測(cè)試后，β=0時(shí)的膠形高度；h——膠槍尖端距玻璃表面的高度。

擋風(fēng)玻璃的膠形通常為寬8±1mm、高12±1mm的三角膠形。以此為例，考察膠槍姿態(tài)變化對(duì)膠形的影響。

（1）對(duì)膠形寬度W的影響

W=W0×cosα （見表1）。

①由表1可見，W0不在下限附近（即大于8.40mm），膠槍的α角變化不大于20°，也可滿足膠形寬度W的精度要求。

②調(diào)試時(shí)應(yīng)將W0調(diào)整在精度要求的上限附近，以保證膠槍的α角變化時(shí)，膠形寬度W仍可滿足精度要求。

③在玻璃拐角處，可充分利用這一特性，降低機(jī)器人姿態(tài)變化的速率，使系統(tǒng)達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行。

（2） 對(duì)膠形高度H的影響

H=H0×cosβ （見表2）。

①由表2可見，膠槍的β角發(fā)生變化時(shí)，只要在陰影區(qū)域內(nèi)，也可滿足膠形高度H的精度要求。

表1

表2

②調(diào)試時(shí)應(yīng)將H0調(diào)整在精度要求的上限附近，以保證膠槍的β角變化時(shí)，膠形高度H仍可滿足精度要求。

③膠形高度H還可以通過示教時(shí)調(diào)整膠槍距玻璃的高度進(jìn)行補(bǔ)償。

④在玻璃弧度變化較大處、涂膠首尾連接處，可利用這一特性，降低機(jī)器人姿態(tài)變化的速率，使系統(tǒng)達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行。

3.實(shí)例

圖1

由以上計(jì)算可知：在系統(tǒng)調(diào)試初期，機(jī)器人與膠泵的聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，應(yīng)將W0、H0調(diào)整在精度要求的上限附近（例如W0≈8.8mm，H0≈12.8mm），這樣有利于接下來的示教工作。下面就三處的不同特點(diǎn)提出處理意見。

（1）玻璃拐角處的處理方法

通過超前處理或滯后處理，將膠槍在圓弧段的旋轉(zhuǎn)角度減小，使運(yùn)動(dòng)軌跡平緩、穩(wěn)定（見圖1）。

①在進(jìn)入拐角圓弧前約50~100mm的位置（P1點(diǎn)，α1=0°處）開始將膠槍的α角漸變，進(jìn)入拐角圓弧起始點(diǎn)（P2點(diǎn)） 時(shí)，形成約α2=15°~20°。

②在拐角圓弧的中間點(diǎn)（P3點(diǎn)），膠槍的α角示教約為α3=0°。

③在拐角圓弧的終止點(diǎn)（P4點(diǎn)），膠槍的α角示教約為α4=-15°~-20°。

④在后面約50~100mm處完成到0°的漸變（P5點(diǎn)，α5=0°）。

（2）玻璃弧度變化較大處的處理方法

圖2

通過超前處理或滯后處理，將在圓弧段的機(jī)器人擺動(dòng)角度減小，減緩機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性（見圖2）。

①在進(jìn)入玻璃圓弧前約50~100mm的位置（P1點(diǎn)，β1=0處）開始將膠槍的β角漸變，進(jìn)入玻璃圓弧起始點(diǎn)（P2點(diǎn)）時(shí)，形成約β2=-15°~-20°。

②在玻璃圓弧的中間點(diǎn)（P3點(diǎn)），膠槍的β角示教約為β3=0°。

③在玻璃圓弧的終止點(diǎn)（P4點(diǎn)），膠槍的β角示教約為β4=15°~20°。

④在后面約50~100mm處完成到0°的漸變（P5點(diǎn)，β5=0°）。

（3）涂膠首尾連接處的處理方法。

通過超前處理，采用漸變的方式，在關(guān)閉膠槍之前，完成機(jī)器人姿態(tài)的變化，使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，達(dá)到更好的成形效果，并使膠槍不刮帶膠條（見圖3）。

①在進(jìn)入關(guān)膠點(diǎn)前約50~100mm的位置（P1點(diǎn)，β1=0°） 開始將膠槍的β角漸變，并可適當(dāng)抬高膠槍示教點(diǎn)，進(jìn)入關(guān)膠點(diǎn)（P2點(diǎn)）時(shí)，完成約-45°（β2≈-30°，h2≈1mm）。

②保持膠槍的β角，平推至收尾連接處（P3點(diǎn)，β3≈-30°）。

③提升膠槍，完成連接動(dòng)作（P4點(diǎn)，β4≈-30°）。

（4） 玻璃弧度變化較大處通常接近玻璃拐角處，要進(jìn)行處理

通過上述處理方法（1） 和（3） 的綜合應(yīng)用，同時(shí)盡量保證動(dòng)作的簡(jiǎn)化、單一，完成平穩(wěn)的動(dòng)作。進(jìn)入該區(qū)域前，將兩種超前處理疊加；在相應(yīng)段內(nèi)，只做該段段內(nèi)的處理，保持滯后處理的姿態(tài)；離開該區(qū)域后，再做兩種滯后處理的疊加處理。具體操作方法：

①在進(jìn)入連續(xù)區(qū)域前約50~100mm位置（P1點(diǎn)，α1=0°，β1=0°） 開始將膠槍的α角、β角漸變，進(jìn)入連續(xù)區(qū)域起始點(diǎn)（P2點(diǎn)，α2=15°~20°，β2=-15°~-20°）。

②在玻璃圓弧的中間位置（P3點(diǎn)），膠槍的α角不變，β角示教為0°（α3=15°~20°，β3=0°）。

③在玻璃圓弧的終止點(diǎn)（P4點(diǎn)），膠槍的α角不變，β角示教約為15~20°（α4=15°~20°，β4=15°~20°）。

④在拐角圓弧的起始點(diǎn)（P5點(diǎn)），膠槍的α角、β角保持不變 （α5=15°~20°，β5=15°~20°）。

⑤在拐角圓弧的中間點(diǎn)（P6點(diǎn)），膠槍的α角示教為0°，β角保持不變 （α6=0°，β6=15°~20°）。

⑥在拐角圓弧的終止點(diǎn)（P7點(diǎn)），膠槍的α角示教約為-15°~-20°，β角保持不變 （α7=-15°~-20°，β7=15°~20°）。

⑦在后面約50~100mm處完成到正常姿態(tài)的漸變（P8點(diǎn)，α8=0°，β8=0°）。

圖3