多機(jī)器人協(xié)作中干涉區(qū)域設(shè)置方法探討

張馳，竇強(qiáng)

（大連豪森瑞德設(shè)備制造有限公司，遼寧 大連 116000）

多機(jī)器人協(xié)作中干涉區(qū)域設(shè)置方法探討

張馳，竇強(qiáng)

（大連豪森瑞德設(shè)備制造有限公司，遼寧 大連 116000）

工業(yè)環(huán)境中，特別是智能化日益增加的今天多機(jī)器人協(xié)作已經(jīng)成為了越來(lái)越普遍的應(yīng)用模式。雖然多機(jī)器人協(xié)作有很多方法，但機(jī)器人之間的共享的干涉區(qū)一直是實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)作的技術(shù)難點(diǎn)，也是保證設(shè)備正常運(yùn)行和保證人身及設(shè)備安全的重中之重。文章就機(jī)器人協(xié)作中的干涉區(qū)設(shè)置進(jìn)行了一種有效的可行性探討。

機(jī)器人；協(xié)作；干涉區(qū)

KCLC NO.:U466Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)03-57-02

前言

當(dāng)一個(gè)工位上存在多臺(tái)機(jī)器人時(shí)，其中一臺(tái)機(jī)器人的路徑可能與其他機(jī)器人的路徑存在干涉區(qū)域。干涉區(qū)的設(shè)置是為了防止一臺(tái)機(jī)器人的路徑區(qū)域中由于另外一臺(tái)機(jī)器人進(jìn)入而引起碰撞。如果合理設(shè)置干涉區(qū)，可以增加空間公用效率，從而減少工位工時(shí)CycleTime。防止碰撞的功能主要是通過(guò)PLC來(lái)控制特定IO輸出以及設(shè)定的路線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

1、設(shè)置干涉區(qū)

每臺(tái)機(jī)器人可以預(yù)先設(shè)定6個(gè)干涉區(qū)，建議根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布局對(duì)機(jī)器人的序號(hào)進(jìn)行命名，如R1到R6命名方式。當(dāng)機(jī)器人R5和機(jī)器人R3之間有干涉區(qū)時(shí)，當(dāng)機(jī)器人R5要進(jìn)入干涉區(qū)之前的某點(diǎn)時(shí)，機(jī)器人R5需調(diào)用程序“Enter Interference Zone 3”，一旦機(jī)器人R5離開(kāi)干涉區(qū)時(shí)需調(diào)用程序“Exit Interference Zone 3”。

設(shè)定機(jī)器人干涉區(qū)時(shí)需考慮到工時(shí)，所以在設(shè)定干涉區(qū)時(shí)，盡量縮小原先工時(shí)最長(zhǎng)的機(jī)器人在干涉區(qū)等待的時(shí)間。

2、干涉區(qū)規(guī)范

1） Home點(diǎn)不能在干涉區(qū)內(nèi)；

2）需要避免兩個(gè)機(jī)器人之間有多個(gè)干涉區(qū)；

3）盡可能的將可能干涉的機(jī)器人的序號(hào)作為干涉區(qū)號(hào)；

4）如果一個(gè)機(jī)器人與兩個(gè)有相同序號(hào)的機(jī)器人互相干涉，那么與下游機(jī)器人的干涉區(qū)用后一個(gè)可用的編號(hào)（參見(jiàn)圖1的10R2zone2/10R3zone3與5R1/10R1關(guān)系）；

5）編程者需要在調(diào)用干涉區(qū)的程序中加入注釋，以說(shuō)明機(jī)器人序號(hào)和干涉區(qū)號(hào)。

圖1 干涉區(qū)號(hào)設(shè)置

3、干涉區(qū)的實(shí)施步驟

單獨(dú)為每臺(tái)機(jī)器人編程，盡可能的減少與工位內(nèi)其他機(jī)器人的干涉區(qū)；單獨(dú)的運(yùn)行每臺(tái)機(jī)器人，重點(diǎn)關(guān)注需要干涉區(qū)的區(qū)域；確定每臺(tái)機(jī)器人進(jìn)出干涉區(qū)的位置，并在程序中加入適當(dāng)?shù)某绦蛘f(shuō)明。

3.1 設(shè)置進(jìn)入信號(hào)

運(yùn)行R2機(jī)器人到進(jìn)入預(yù)計(jì)干涉區(qū)前的路徑點(diǎn)；

運(yùn)行R4機(jī)器人通過(guò)其所有路徑。如果仍存在干涉區(qū)，則將R2機(jī)器人往回移動(dòng)一個(gè)路徑點(diǎn)，直到R4可以沒(méi)有干涉的通過(guò)所有路徑；

將該點(diǎn)設(shè)置為R2機(jī)器人“EnterInterferenceZone4”的信號(hào)點(diǎn)。

3.2 設(shè)置離開(kāi)信號(hào)

圖2 干涉區(qū)點(diǎn)設(shè)置以及測(cè)試

運(yùn)行R2機(jī)器人到離開(kāi)預(yù)計(jì)干涉區(qū)前的路徑點(diǎn)；

運(yùn)行R4機(jī)器人通過(guò)其所有路徑。如果仍存在干涉區(qū)，則將R2機(jī)器人往后移動(dòng)一個(gè)路徑點(diǎn)，直到R4可以沒(méi)有干涉的通過(guò)所有路徑；

將該點(diǎn)設(shè)置為R2機(jī)器人“ExitInterferenceZone4”的信號(hào)點(diǎn)。

4、干涉區(qū)測(cè)試

編程人員需要驗(yàn)證PLC邏輯的正確性。PLC邏輯中需要加入干涉區(qū)信號(hào)的互鎖。

4.1 測(cè)試R2機(jī)器人

運(yùn)行R2機(jī)器人到與R4機(jī)器人的干涉區(qū)內(nèi)，然后停止程序運(yùn)行。

運(yùn)行R4機(jī)器人至調(diào)用“EnterInterferenceZone 2”處，此時(shí)機(jī)器人會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，等待PLC發(fā)出的干涉區(qū)可進(jìn)入信號(hào)；

繼續(xù)運(yùn)行R2機(jī)器人程序，一旦R2機(jī)器人執(zhí)行了“ExitInterferenceZone4”程序，R4機(jī)器人將接收到PLC的輸入信號(hào)并可以繼續(xù)運(yùn)行程序。

4.2 測(cè)試R4機(jī)器人

運(yùn)行R4機(jī)器人到與R2機(jī)器人的干涉區(qū)內(nèi)，然后停止程序運(yùn)行。

運(yùn)行R2機(jī)器人至調(diào)用“EnterInterferenceZone 4”處，此時(shí)機(jī)器人會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，等待PLC發(fā)出的干涉區(qū)可進(jìn)入信號(hào)；

繼續(xù)運(yùn)行R4機(jī)器人程序，一旦R4機(jī)器人執(zhí)行了“ExitInterferenceZone2”程序，R2機(jī)器人將接收到PLC的輸入信號(hào)并可以繼續(xù)運(yùn)行程序。

5、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于多機(jī)器人協(xié)作的研究有利于工業(yè)智能化的發(fā)展，同時(shí)，多機(jī)器人協(xié)作中的干涉區(qū)問(wèn)題的處理關(guān)系到產(chǎn)品可靠性、生產(chǎn)安全性等問(wèn)題，是工業(yè)自動(dòng)化及工業(yè)4.0的基礎(chǔ)問(wèn)題，是所有設(shè)計(jì)者應(yīng)該重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

[1] 多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同原理與技術(shù).蔡自興等著.國(guó)防工業(yè)出版社.2011年2月.

[2] 機(jī)器人技術(shù)手冊(cè).日本機(jī)器人協(xié)會(huì)（宗光華、程軍實(shí)等譯）.

[3] 工業(yè)機(jī)器人典型案例精析.葉暉.機(jī)械工業(yè)出版社. 2013年6月.

Discussion on interference region setting in multi robot cooperation

Zhang Chi, Du Qiang
( Dalian howson rhett equipment manufacturing co., LTD, Liaoning Dalian 116000 )

Today, especially in the industrial environment, intelligent robots are becoming more and more popular. Although there are many methods of cooperative multi robot, but the robot sharing between interference area has been the technical difficulty of multi robot cooperation, but also to ensure the normal operation of the equipment and ensure the priority among priorities of people and equipment safety. In this paper, an effective feasibility of interference zone in robot cooperation is discussed.

Robot; Cooperation; interference area

U466

A

1671-7988 (2017)03-57-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.03.022

張馳，就職于大連豪森瑞德設(shè)備制造有限公司。