智能機(jī)器人在動(dòng)力總成裝配線中應(yīng)用探討

劉凱，宋承秀

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智能機(jī)器人在動(dòng)力總成裝配線中應(yīng)用探討

劉凱，宋承秀

（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)器人已經(jīng)成為了越來(lái)越普遍的應(yīng)用模式。如今機(jī)器人各種各樣，各種品牌，但能夠達(dá)到與人協(xié)作，沒(méi)有防護(hù)罩，或者代替人類(lèi)來(lái)裝配的機(jī)器人少之又少，但智能化是未來(lái)發(fā)展的方向。文章就智能機(jī)器人在通用裝配線中代替人工裝配的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

機(jī)器人；協(xié)作；智能化

前言

當(dāng)一個(gè)工位，比如齒輪嚙合工位，傳統(tǒng)的裝配線智能人工安裝，人工操作找正位置才能夠裝配成功，但現(xiàn)在利用KUKA的iiwa智能機(jī)器人就能夠達(dá)到替代，把一個(gè)手動(dòng)工位變成一個(gè)自動(dòng)工位，提升裝配線自動(dòng)化，也向工業(yè)智能化更進(jìn)一步。

1 了解KUKA的iiwa機(jī)器人函數(shù)程序功能

（1）iiwa機(jī)器人除了具有普通機(jī)器人的走位置功能外，還具有按照設(shè)定好的函數(shù)程序，走相應(yīng)的函數(shù)曲線，例如sin函數(shù)：機(jī)器人在工具坐標(biāo)的Y方向上執(zhí)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)TCP中的系統(tǒng)。 X方向上的正弦力振動(dòng)被覆蓋。下圖是坐標(biāo)系的XY平面中的波狀路徑：

圖1 XY平面中的波狀路徑

（2）除了sin函數(shù)曲線外，Lissajous 曲線函數(shù)也是比較典型的一種，當(dāng)正弦力振蕩覆蓋在2個(gè)不同的笛卡爾方向時(shí)，即為利薩如曲線。兩次振蕩的疊加使它可以成為實(shí)際上截然不同的形式。實(shí)際的路徑取決于其中的一些參數(shù)：

圖2 Lissajous 曲線

除了這兩種函數(shù)曲線外，iiwa機(jī)器人還有多種函數(shù)程序，在實(shí)際中需要根據(jù)需求選擇適合的函數(shù)即可，這里就不一一介紹了熟悉iiwa機(jī)器人的程序之前，我們需要鞏固一下我們的Java程序知識(shí)，并且了解iiwa機(jī)器人特有的類(lèi)程序。

2 選擇函數(shù)并設(shè)置初始參數(shù)

（1）在我們這個(gè)工位上我們選擇sin函數(shù)，因?yàn)槭驱X輪嚙合工位，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，我們選擇sin函數(shù)成功率很高，程序如下圖：

其中我們?cè)贑平面是用了sin函數(shù)曲線，這樣我們就可以在齒輪嚙合的時(shí)候進(jìn)行旋轉(zhuǎn)下壓，模仿人工安裝過(guò)程，并且設(shè)置好硬度與阻尼后，隨著iiwa機(jī)器人的實(shí)時(shí)反饋，不會(huì)讓機(jī)器人與設(shè)備卡死而導(dǎo)致報(bào)警。

（2）在設(shè)置好初始參數(shù)后，在程序調(diào)用的過(guò)程中需要再設(shè)置一個(gè)函數(shù)數(shù)程序跳出條件，即安裝合格條件設(shè)置，這樣在iiwa機(jī)器人檢測(cè)到安裝成功后，傳出合格信號(hào)，并且進(jìn)行下一步動(dòng)作：

3 設(shè)置判定合格程序

在設(shè)置好參數(shù)和初始參數(shù)后，我們還需要選擇判定合格的條件程序，在合格條件程序中，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行編寫(xiě)，當(dāng)然如果實(shí)際情況很難達(dá)到的話，我們可以用很多巧妙的方法進(jìn)行修正：

上圖的判定程序中，我們就采取了很簡(jiǎn)單的方式判定Z軸位移，只要齒輪嚙合成功，位移肯定在一定范圍內(nèi)，這是比較簡(jiǎn)單的情況，就不再介紹了。

4 設(shè)定機(jī)器人安全力

在iiwa配置過(guò)程中，我們還需要設(shè)置一個(gè)力保護(hù)，可能在此自動(dòng)工位中，意義不大，但是在人機(jī)協(xié)作的工位中，意義很大，如果在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，檢測(cè)到超過(guò)力保護(hù)的撞擊，立即停止，保證了人的安全。

5 在關(guān)鍵程序增加注釋

編程者需要在每個(gè)關(guān)鍵的程序增加注釋?zhuān)苑奖阕x寫(xiě)與更改。

6 測(cè)試并修正參數(shù)

在我們調(diào)試過(guò)程中，我們需要反復(fù)的修正函數(shù)程序中的參數(shù)，比如stiff我們需要反復(fù)驗(yàn)證比較硬的情況到比較軟的情況，哪個(gè)更能實(shí)現(xiàn)更好的裝配效果，還有sin函數(shù)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的幅度，我們經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次的驗(yàn)證，在變速箱裝配線3&4軸裝配的工位上實(shí)現(xiàn)了99%以上的成功率安裝。

7 數(shù)據(jù)記錄

在齒輪嚙合工位上，我們還用了數(shù)據(jù)記錄功能，在齒輪嚙合過(guò)程中，我們實(shí)時(shí)采集了旋轉(zhuǎn)時(shí)候的受力，以數(shù)據(jù)表的形式儲(chǔ)存到機(jī)器人控制器中，以方便我們以后分析我們失敗的原因；

8 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于智能機(jī)器人的應(yīng)用與亞久有利于工業(yè)智能化的發(fā)展，同時(shí)在自動(dòng)化越來(lái)越強(qiáng)大的未來(lái)，許多機(jī)器將代替人的工作，工業(yè)4.0的時(shí)代趨勢(shì)如此，我們每一個(gè)人都應(yīng)該考慮到時(shí)代在進(jìn)步，我們也都在進(jìn)步，我們應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，向智能化的未來(lái)邁進(jìn)。

[1] KUKA_SunriseOS_110_SI_en.KUKA.

[2] 徐文.KUKA工業(yè)機(jī)器人編程與實(shí)操技巧.機(jī)械工業(yè)出版社,2017 (5).

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

Discussion on Application of Flexible Robot in Assembly Line

Liu Kai, Song Chengxiu

( Dalian Haosenread Equipment Manufacture Co., Ltd, Liaoning Dalian 116000 )

In the industrial environment, especially today, the increasing number of intelligent robots has become an increasingly common application mode. Nowadays, there are various kinds of robots and various brands, but there are few robots that can cooperate with people, without protective covers, or instead of humans, but intelligence is the direction of future development. This article gives a detailed introduction to the application of intelligent robots in the general assembly line instead of manual assembly.

Robot; Cooperation; Intelligent

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A

1671-7988(2019)07-185-02

劉凱（1987-），男，電氣工程師/初級(jí)，就職于大連豪森瑞德設(shè)備制造有限公司，從事于智能機(jī)器人應(yīng)用與電氣控制研究工作。

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.062