基于工業(yè)機(jī)器人的金屬厚板拆垛軌跡規(guī)劃

張景生 朱覺榮

（1、廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山528041 2、廣東利迅達(dá)機(jī)器人系統(tǒng)股份有限公司，廣東 佛山528313）

1 概述

隨著中國(guó)制造2025 計(jì)劃的不斷推進(jìn),工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用于很多傳統(tǒng)的制造業(yè)中。本文研究?jī)?nèi)容是根據(jù)某企業(yè)的折彎自動(dòng)生化生產(chǎn)線要求所展開的,工業(yè)機(jī)器人將各種板件進(jìn)行上料輸送。本文對(duì)機(jī)器人夾具分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)上料拆垛軌跡進(jìn)行編程, 該系統(tǒng)利用氣缸和永磁鐵吸附, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,滿足一些工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。

2 夾具設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的目標(biāo)板件為耐候鋼金屬平板,5-6mm厚,尺寸種類較多,例如2650mm×550mm。橫向跨度大使板件彎曲變形,平整度不足,表面有沖壓凸臺(tái)或通孔,而且因最終成品不同,這些凸臺(tái)或通孔位置都會(huì)有變化,上述原因都不適宜用真空吸附的方式,故機(jī)器人夾具采取磁鐵吸附的形式。

圖1 機(jī)器人上料拆垛

夾具如圖2 所示,由法蘭、安裝支架、磁鐵組和傳感器組成。其中機(jī)器人法蘭、磁鐵組、傳感器等都安裝在支架上。磁鐵組如圖3 所示,由氣缸、導(dǎo)向板、永磁鐵、優(yōu)力膠組成,使用亞德客SDA超薄型雙作用氣缸,缸徑32mm,行程25mm。選用強(qiáng)力磁鐵的釹鐵硼磁鐵, 安裝在氣缸活塞缸上的安裝板。氣缸伸出或縮回,改變永磁鐵與工件之間的距離,從而使夾具吸附或釋放工件。氣缸伸出時(shí),永磁鐵不接觸工件,與工件表面的距離約2mm 左右,從而吸附工件。優(yōu)力膠安裝在導(dǎo)向板前端,在氣缸帶動(dòng)永磁鐵伸出時(shí),緩沖膠與工件接觸,不僅防止工件表面刮花,而且可以加大夾具和板件之間的摩擦力。夾具兩側(cè)各安裝一個(gè)接近開關(guān),用于檢測(cè)待拾取的金屬板件。

圖2 夾具

圖3 磁鐵組(氣缸伸出狀態(tài))

3 機(jī)器人拆垛

選用ABB IRB 6700-200 機(jī)器人,整臺(tái)機(jī)器人采用高剛性結(jié)構(gòu),負(fù)載達(dá)到200 kg,工作范圍達(dá)到2.6m。板件在前端沖壓工序之后,碼垛到一定數(shù)量后送到本工序設(shè)備,一般不超過50pcs。堆疊的板件因表面有沖壓凸臺(tái),傾斜于一側(cè),且每批次的板件數(shù)量不確定, 板件傾斜方向和角度都不確定。所以要準(zhǔn)確吸附工件,必須使夾具平行于工件,故兩側(cè)的傳感器都要有信號(hào)。機(jī)器人上料流程如圖4 所示。

圖4 上料流程

首先機(jī)器人以夾具對(duì)于上料臺(tái)的底層示教一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)P0。如果是首次上料,P1 從P0 的Z 方向偏移300mm 開始。因?yàn)榘寮?shù)量不確定, 所以使用SearchL 指令,P1 不斷向P0 的方向下降,直到搜索到夾具兩側(cè)傳感器的任一信號(hào), 此時(shí)使用CRobt 功能使P1 記錄當(dāng)前位置和姿態(tài)。但堆疊后傾斜角度也是不確定,所以再使用Reltool 函數(shù),使夾具圍繞工具坐標(biāo)的Rx 軸旋轉(zhuǎn),每旋轉(zhuǎn)一定的角度,P1 記錄當(dāng)前位置和姿態(tài)。在旋轉(zhuǎn)到某一個(gè)角度時(shí), 有可能出現(xiàn)兩側(cè)傳感器都檢測(cè)不了板件的情況, 此時(shí)使用Offs 函數(shù),使夾具以P1 的位置和姿態(tài),向Z 方向偏移-5mm,每下降一定的距離,P1 記錄當(dāng)前位置和姿態(tài)。這樣通過不斷下降和旋轉(zhuǎn),直到夾具兩側(cè)信號(hào)都為1,此時(shí)機(jī)器人夾具就能平行于板件了。如果不是首次上料,P1 為上一次吸附板件的位置。同理,使用Reltool 和Offs 功能讓機(jī)器人夾具快速平行于板件。根據(jù)上料流程,設(shè)計(jì)IO 分配如表1 所示,并在RobotStudio 軟件中編寫機(jī)器人上料程序如圖5 所示。

表1 IO 分配

圖5 機(jī)器人上料程序

4 結(jié)論

采用氣缸和永磁鐵的專用夾具,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人金屬厚板拆垛上料。拆垛中使用接近開關(guān)配合機(jī)器人檢測(cè)板件傾斜角度,實(shí)現(xiàn)快速且準(zhǔn)確抓取,提升了拆垛生產(chǎn)效率,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、通用性強(qiáng),可用于折彎等自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中。