機(jī)器人在玻璃涂膠控制系統(tǒng)的應(yīng)用

楊欣慧

摘要：本文的研究核心是應(yīng)用機(jī)器人對玻璃進(jìn)行涂膠，機(jī)器人作為執(zhí)行元件，反應(yīng)快，且可以長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力強(qiáng)，是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備。機(jī)器人控制系統(tǒng)的手腕、肘關(guān)節(jié)運(yùn)動通過伺服電機(jī)來控制，準(zhǔn)確、反應(yīng)快，零慣性；通過示教作業(yè)控制機(jī)器人系統(tǒng)的軟件操作，指定的機(jī)器人語言來控制機(jī)器人的涂膠操作。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人 示教作業(yè) 伺服電機(jī) 再生作業(yè)

中圖分類號：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）07-0033-01

一、機(jī)器人系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

機(jī)器人系統(tǒng)包括四部分組成：機(jī)器人主體、懸式示教操作臺、AX控制裝置、操作面板。

機(jī)器人主體的作用相當(dāng)于機(jī)械手，完成對玻璃的涂膠；關(guān)節(jié)部分通過伺服電機(jī)控制，將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)化成角位移信號，工作穩(wěn)定性好，精度高，所需要電壓小，在0-15V電壓作用。伺服電機(jī)的控制方式是脈寬調(diào)制（PWM）控制方式，通過數(shù)字量對模擬量進(jìn)行控制，經(jīng)濟(jì)、抗干擾，節(jié)約空間，電機(jī)能夠迅速制動，無慣性旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)示教操作臺能夠完成手動作業(yè)，以“手動操作”將機(jī)器人誘導(dǎo)至將要記錄的點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)方式包括：機(jī)器人主體旋轉(zhuǎn)，上腕旋轉(zhuǎn)，下腕前后動作，手掌上下動作，上腕上下動作，手掌旋轉(zhuǎn)。

AX控制裝置外接外部緊急停止輸入、安全插頭輸入、示教動作開關(guān)輸入等設(shè)備。當(dāng)外部緊急停止輸入信號變成開啟狀態(tài)時(shí)，機(jī)器人立即發(fā)生緊急剎車，運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備（伺服電源）會被硬件電路切斷。機(jī)器人在動作中，為了預(yù)防作業(yè)人員未經(jīng)許可就進(jìn)入安全防護(hù)柵，設(shè)有安全插頭，當(dāng)門扉開時(shí)，機(jī)器人即自動停止，而其連接至機(jī)器人控制裝置的安全插頭輸入。

二、機(jī)器人系統(tǒng)的軟件調(diào)試

機(jī)器人系統(tǒng)的編程思路是：先進(jìn)行示教作業(yè)，再進(jìn)行再生作業(yè)。示教作業(yè)是指教給機(jī)器人動作及位置號碼，此工作是在現(xiàn)場調(diào)試完成的。示教的過程需要確定機(jī)器人工作姿勢及工作點(diǎn)，在調(diào)試中根據(jù)玻璃的形狀選擇內(nèi)插種類及應(yīng)用指令。示教結(jié)束后，選擇再生作業(yè)，即機(jī)器人按照示教指定的工作軌跡進(jìn)行再生作業(yè)。具體流程圖如下圖1所示。

圖1 編程思路流程圖

在機(jī)器人軟件調(diào)試的過程中，示教作業(yè)是調(diào)試的核心。示教作業(yè)需要反復(fù)調(diào)試，根據(jù)玻璃的形狀，結(jié)合機(jī)器人指令、機(jī)器人工作姿勢及工作點(diǎn)，確定轉(zhuǎn)軸的位置及工作點(diǎn)。調(diào)試中出現(xiàn)的問題主要包括兩個(gè)方面：收尾處的膠形控制和膠形的控制。因涂膠的形狀是閉合的曲線，收尾處的軌跡控制需要走外緣切線及適當(dāng)?shù)恼{(diào)整玻璃的角度，這樣才能滿足玻璃涂膠膠形的工藝要求。膠形的控制需要采取膠形垂直于地面的方式，否則容易出現(xiàn)倒膠的效果。

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在玻璃粘接中需要先涂玻璃底膠，玻璃底膠相對穩(wěn)定性好，在使用前需要在室溫下放置2-24小時(shí)；如果不用時(shí)，瓶口應(yīng)密閉。底膠在空氣中自然干燥的時(shí)間至少為5min。在涂底膠的過程中，需要先確認(rèn)膠條有無裂紋、彎曲、變形、變色等外觀缺陷，且不能黏附油、水、手紋等污漬。

底膠涂完后，沿著底膠進(jìn)行涂膠，加熱有利于提高膠體的化學(xué)性能，提高內(nèi)聚強(qiáng)度與粘接強(qiáng)度。加熱固化的方式有多種：電加熱，高頻加熱及超聲波加熱等。加壓也影響膠粘劑的固化，使膠膜更加均勻地滲透微孔，加快膠粘劑的縮聚反應(yīng)，同時(shí)有利于排除水分、溶劑、氣泡等物質(zhì)，粘接強(qiáng)度高。安裝壓力一般在玻璃上加壓100N—150N，具體情況具體分析。加壓過程中會產(chǎn)生剪切力，剪切力是指物體由于載荷、溫度等外界因素變化時(shí)，膠體產(chǎn)生變形，它的內(nèi)部任一截面產(chǎn)生的相互作用力，剪切力越大，剪切作用越強(qiáng)，效果也越好。

粘接寬度是指充分?jǐn)D壓的玻璃的有效寬度，黏結(jié)寬度越寬，所能承受的剪切力越大。

靜負(fù)荷是指單位面積上承受的力，由實(shí)驗(yàn)可知：溫度越高，同等壓力下，涂膠的下壓量越大；同一溫度下，靜負(fù)荷越大，涂膠的下壓量越大。

通過實(shí)驗(yàn)可知：玻璃膠截面的形狀是三角形，長7mm，高12mm，能夠符合基本的工藝要求。

四、結(jié)論

總之，系統(tǒng)以機(jī)器人控制系統(tǒng)為控制裝置的核心，機(jī)器人系統(tǒng)通過編制機(jī)器人識別的語言，控制機(jī)器人的涂膠操作，控制精度高，手臂旋轉(zhuǎn)靈活，可以在惡劣的環(huán)境中長期使用；而且可以輸入不同的編程指令，來控制不同車型玻璃的涂膠操作，實(shí)用性高。因此，在企業(yè)的汽車涂膠控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：楊國棟