工業(yè)機器人在汽車換檔防盜裝置耐久測試中的應用

馬強 孫紅杰

摘? 要：依據我國相關標準法規(guī)的要求，對于作用于汽車換檔機構上的防盜裝置需要進行耐久測試。本項目利用工業(yè)六軸機器人具有六個自由度以及精度高的特點，可以預先設定運行軌跡，從而實現(xiàn)各種復雜運動軌跡的換檔防盜裝置可靠性試驗，并通過萬能夾緊工裝夾具來實現(xiàn)各種不同形狀換檔手柄的夾持。本項目利用氣缸實現(xiàn)制動踏板和點火開關的動作，并通過PLC與工業(yè)機器人進行聯(lián)動控制，從而保證試驗的順利進行。

關鍵詞：汽車防盜;工業(yè)機器人;PLC控制

中圖分類號：U467.529? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）36-0176-02

Abstract： According to the requirements of the relevant standards and regulations of our country， the anti-theft device acting on the automobile shift mechanism needs to be tested for durability. This project makes use of the characteristics of six degrees of freedom and high precision of the industrial six-axis robot， which can set the running trajectory in advance， so as to realize the reliability test of the shift anti-theft device with all kinds of complex motion trajectories. And through the universal clamping fixture， it is intended to achieve a variety of different shapes of shift handle clamping. In this project， the cylinder is used to realize the action of brake pedal and ignition switch， and the linkage control is carried out with industrial robot through PLC， so as to ensure the smooth progress of the test.

Keywords： automobile anti-theft; industrial robot; PLC control

汽車防盜裝置是指設計用來防止非法將發(fā)動機或車輛其他的主要動力源正常起動的系統(tǒng)與下面所列系統(tǒng)之一共同組成的裝置，防盜裝置一般分為轉向機構鎖止系統(tǒng)、傳動系鎖止系統(tǒng)、換擋機構鎖止系統(tǒng)。汽車防盜裝置對于提高汽車的安全性和防盜能力，保護車主財產安全有重要的現(xiàn)實意義。根據國家強制性標準GB15740-2006《汽車防盜裝置》要求，作用于換擋機構上的防盜裝置進行2500次鎖止循環(huán)耐久試驗，由于不同車型換擋機構差異很大，布置方式不同，故當前國內檢測機構均采用人工手動換擋的方式進行試驗，試驗效率低成本高。本項目在測試方法分析的基礎上，通過調研當前主流換擋機構防盜裝置工作原理和布置方式，搭建換擋機構防盜裝置自動測試平臺，滿足測試需求。工業(yè)機器人重復定位精度高，可以通過人工編程實現(xiàn)復雜的曲線運動，特別適合于模擬換擋機構的運行軌跡。也可以根據不同的測試需求，調整試驗方案。因此利用工業(yè)機器人進行換擋機構防盜裝置耐久測試具有廣闊應用前景。

通過大量的市場調研，企業(yè)出于成本考慮，作用于轉向機構上的防盜裝置逐步被作用于換擋機構上的防盜裝置。當防盜裝置起作用時，發(fā)動機不能啟動，通過鑰匙點火后，防盜裝置停止工作。汽車換擋機構防盜裝置測試布置如圖1所示。

1 設計輸入

（1）換擋機構位于P擋，通過工裝將機器人①與換擋機構連接，接通電源，手動操作換擋機構由P擋換至D擋，每個擋位的空間位置記為P1，P2，……Pn，返回P擋，關閉電源。

（2）機器人①由P1運動到P2，當機器人受力達到50N（暫定）且仍未運動到P2位置，中止操作，返回P1位置（換擋防盜裝置在防盜位能鎖止），否則換擋防盜鎖止功能失效，聲光報警，試驗停止，輸出失效原因。

（3）步驟（2）完成后，輸出信號，氣動點火裝置②啟動，使電源開關位于ON，并向機器人①輸入啟動信號。

（4）機器人①開始由P1向Pn運動，到達Pn后，反向返回P1，實現(xiàn)換擋操作。完成后，輸出信號，否則換擋防盜換擋功能失效，聲光報警，試驗停止，輸出失效原因。

（5）氣動點火裝置②接到輸入信號，使電源開關位于OFF，并向機器人輸出信號。

重復執(zhí)行步驟（2）-（5），2500次后未報警，試驗完成。

2 設計輸出

機器人①示教功能模式：機器人①示教功能，可基于機械手驅動控制系統(tǒng)二次開發(fā)運動軌跡，人工示教設定多點位運動模式，開發(fā)程序為機械手自動開發(fā)系統(tǒng)，操作簡單，易學易用。（此項滿足設計輸入1中（1）（4）功能要求）

力矩測量功能：機器人①采用柔性卡具執(zhí)行機構，可有效避免因過力對機車造成的機械性傷害，另外將力矩測量結果通過力矩傳感器傳輸給驅動控制系統(tǒng)，已達到力矩的實時反饋，從而達到通過力矩控制來實現(xiàn)鎖止檢測功能。（此項滿足設計輸入1中（2）功能要求）

氣動點火裝置②：因轎廂內操作空間局限，不適合兩臺機器人同時工作，采用氣動點火裝置，簡潔方便，可靠性好，與機器人①驅動控制器采用0～24v高低電平信號傳輸，通訊穩(wěn)定，邏輯簡單。（此項滿足設計輸入1中（3）（5）功能要求）

不同車型的換擋手柄以及點火開關往往是不一樣的，我們也需要設計一種能對不同部件進行夾持的工裝，來對換擋機構防盜裝置進行耐久測試。目前的試驗中，對于不同結構的加載需要更換各種加載頭且更換通常由人工完成。本項目設計了一種與KUKA六軸工業(yè)機器人配套使用的夾持裝置。該裝置采用氣動插銷式結構，構造簡單維修方便如圖2所示。

綜上，該系統(tǒng)使用機器人模擬汽車的換擋點火功能，在多次的換擋過程中，實時監(jiān)控換擋點火過程中換檔所用扭矩，以此完成汽車換擋的疲勞測試。首創(chuàng)性的對汽車換擋機構防盜裝置通過工業(yè)機器人的二測開發(fā)實現(xiàn)耐久測試。改變了傳統(tǒng)的汽車部件的可靠性試驗主要用氣缸、油缸和電缸來執(zhí)行的獨立的往復或者旋轉運動現(xiàn)狀。通過擁有六個自由度的工業(yè)機器人模擬各種復雜動作，實現(xiàn)加載點上的復合運動。

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