装配机器人作业的示教方法优化

装配是生产制造业的重要环节， 而随着生产制造结构复杂程度的提高， 传统装配已不能满足日益增长的产量要求。 装配机器人代替传统人工装配成为装配生产线上的主力军， 可胜任大批量、重复性强的工作。 目前， 工业机器人四巨头都已经抓住机遇成功研制出相应的装配机器人产品(ABB 的IRB360 和IRB140 系列、KUKA 的KR5 SCARA R350、KR10 SCARA600KR16-2 系列、FANUC 的M、LR、R 系列、YASKAWA 的MH、SIASDA、MPP3 系列)。 装配机器人作业示教与其他工业机器人一样， 需确定运动轨迹， 即确定各程序点处工具中心点的位姿。 对于装配机器人， 末端执行器结构不同， 工具中心点设置也不同， 吸附式、夹钳式可参考搬运机器人工具中心点设定； 专用式末端执行器工具中心点一般被设在法兰中心线与手爪前端平面交点处， 组合式工具中心点需依据起主要作用的单组手爪确定。

螺栓紧固作业。 装配机器人在装配生产线中可为直角式、关节式， 具体的选择需依据生产需求及企业实例， 选择直角式(或SCARA 机器人) 装配机器人， 末端执行器为专用式螺栓手爪。 采用在线示教方式为机器人输入装配作业程序， 以A 螺纹孔紧固为例， 阐述装配作业编程， B、C、D 螺纹孔紧固可按照A 螺纹孔操作进行扩展。 此程序由编号为1 ～9 的9 个程序点组成(图6-2-6)， 每个程序点的用途说明见表6-2-1。 具体作业可参照图6-2-7 所示流程开展。

(1) 开始示教前， 请做如下准备：

①给料器准备就绪。

②确认自己和机器人之间保持安全距离。

③机器人原点确认。

图6-2-6　装配运动轨迹

1—程序1， 程序9； 2—程序2； 3—程序3； 4—程序4； 5—程序5； 6—程序6；7—程序7； 8—程序8； 9—给料器； 10—传送带

表6-2-1　程序点说明

图6-2-6　装配运动轨迹

1—程序1， 程序9； 2—程序2； 3—程序3； 4—程序4； 5—程序5； 6—程序6；7—程序7； 8—程序8； 9—给料器； 10—传送带

表6-2-1　程序点说明

(2) 新建作业程序点。 按示教器的相关菜单或按钮， 新建一个作业程序， 如“Assembly bolt”。

(3) 程序点的输入在示教模式下， 手动操作直角式(或SCARA) 装配机器人按运动轨迹设定程序点1 ～9 移动， 为提高机器人运行效率， 程序点1 和程序点9 需设置在相同点，且程序点1 ～9 需处于与工件、夹具互不干涉位置， 具体示教方法可参照表6-2-2。

(2) 新建作业程序点。 按示教器的相关菜单或按钮， 新建一个作业程序， 如“Assembly bolt”。

(3) 程序点的输入在示教模式下， 手动操作直角式(或SCARA) 装配机器人按运动轨迹设定程序点1 ～9 移动， 为提高机器人运行效率， 程序点1 和程序点9 需设置在相同点，且程序点1 ～9 需处于与工件、夹具互不干涉位置， 具体示教方法可参照表6-2-2。

图6-2-7　螺栓紧固机器人作业示教流程

表6-2-2　程序点示教方法

图6-2-7　螺栓紧固机器人作业示教流程

表6-2-2　程序点示教方法

续表

续表

(4) 设定作业条件。 本例装配作业条件的输入， 主要涉及以下几个方面：

①在作业开始命令中设定装配开始规范及装配开始动作次序。

②在作业结束命令中设定装配结束规范及装配结束动作次序。

③依据实际情况， 在编辑模式下合理选择配置装配工艺参数及选择合理的末端执行器。

(5) 检查试运行。 确认装配机器人周围安全， 按如下操作进行跟踪测试作业程序：

①打开要测试的程序文件。

②将光标移动到程序开始位置。

③按住示教器上的“跟踪功能键”， 实现装配机器人单步或连续运转。

(6) 再现装配。

①打开要再现的作业程序， 并将光标移动到程序的开始位置， 将示教器上的“模式开关” 设定到“再现/自动” 状态。

②按示教器上“伺服ON 按钮”， 接通伺服电源。

③按“启动按钮”， 装配机器人开始运行。

任务实施

分析讨论：(www.xing528.com)

(1) 请简述装配机器人的分类及特点。

(2) 请分析装配机器人的系统组成。

(3) 请分析装配机器人螺栓紧固作业的方法。

知识拓展

装配机器人是工业生产中用于装配生产线上对零件或部件进行装配的一类工业机器人。作为柔性自动化装配的核心设备具有精度高、工作稳定、柔顺性好、动作迅速等优点。比如：

(1) 操作速度快， 加速性能好， 可缩短工作循环时间。

(2) 精度高， 具有极高重复定位精度， 可保证装配精度。

(3) 提高生产效率， 解放单一繁重体力劳动。

(4) 改善工人劳作环境， 摆脱有毒、有辐射装配的环境。

(5) 可靠性好、适应性强、稳定性高。

(4) 设定作业条件。 本例装配作业条件的输入， 主要涉及以下几个方面：

①在作业开始命令中设定装配开始规范及装配开始动作次序。

②在作业结束命令中设定装配结束规范及装配结束动作次序。

③依据实际情况， 在编辑模式下合理选择配置装配工艺参数及选择合理的末端执行器。

(5) 检查试运行。 确认装配机器人周围安全， 按如下操作进行跟踪测试作业程序：

①打开要测试的程序文件。

②将光标移动到程序开始位置。

③按住示教器上的“跟踪功能键”， 实现装配机器人单步或连续运转。

(6) 再现装配。

①打开要再现的作业程序， 并将光标移动到程序的开始位置， 将示教器上的“模式开关” 设定到“再现/自动” 状态。

②按示教器上“伺服ON 按钮”， 接通伺服电源。

③按“启动按钮”， 装配机器人开始运行。

任务实施

分析讨论：

(1) 请简述装配机器人的分类及特点。

(2) 请分析装配机器人的系统组成。

(3) 请分析装配机器人螺栓紧固作业的方法。

知识拓展

装配机器人是工业生产中用于装配生产线上对零件或部件进行装配的一类工业机器人。作为柔性自动化装配的核心设备具有精度高、工作稳定、柔顺性好、动作迅速等优点。比如：

(1) 操作速度快， 加速性能好， 可缩短工作循环时间。

(2) 精度高， 具有极高重复定位精度， 可保证装配精度。

(3) 提高生产效率， 解放单一繁重体力劳动。

(4) 改善工人劳作环境， 摆脱有毒、有辐射装配的环境。

(5) 可靠性好、适应性强、稳定性高。