機器人涂膠示教系統(tǒng)難題的處理

于國輝

（廣汽本田汽車有限公司，廣東 廣州 510700）

1.機器人涂膠示教中存在的問題

由于機器人姿態(tài)變化速率快等原因，造成如下問題：①由于膠管的高速甩動，帶動膠槍抖動，使得膠形不穩(wěn)定。②對機器人臂與膠管產(chǎn)生磨損。③由于膠管的甩動產(chǎn)生的慣性力，對膠管的壽命及機器人的機械壽命產(chǎn)生影響，常以降低涂膠速度維持生產(chǎn)，為此，應(yīng)加以解決。

2.計算膠槍姿態(tài)變化對膠形的影響

參數(shù)：W——膠形寬度；H——膠形高度；α——膠槍三角口的底邊與涂膠軌跡前進方向垂直線的夾角（標(biāo)準(zhǔn)為0，單位為°）；β——膠槍與玻璃面法線的角度（標(biāo)準(zhǔn)為0，單位為°）；W0——在機器人涂膠速度與涂膠量的匹配測試后，α=0時的膠形寬度；H0——在機器人涂膠速度與涂膠量的匹配測試后，β=0時的膠形高度；h——膠槍尖端距玻璃表面的高度。

擋風(fēng)玻璃的膠形通常為寬8±1mm、高12±1mm的三角膠形。以此為例，考察膠槍姿態(tài)變化對膠形的影響。

（1）對膠形寬度W的影響

W=W0×cosα （見表1）。

①由表1可見，W0不在下限附近（即大于8.40mm），膠槍的α角變化不大于20°，也可滿足膠形寬度W的精度要求。

②調(diào)試時應(yīng)將W0調(diào)整在精度要求的上限附近，以保證膠槍的α角變化時，膠形寬度W仍可滿足精度要求。

③在玻璃拐角處，可充分利用這一特性，降低機器人姿態(tài)變化的速率，使系統(tǒng)達到平穩(wěn)運行。

（2） 對膠形高度H的影響

H=H0×cosβ （見表2）。

①由表2可見，膠槍的β角發(fā)生變化時，只要在陰影區(qū)域內(nèi)，也可滿足膠形高度H的精度要求。

表1

表2

②調(diào)試時應(yīng)將H0調(diào)整在精度要求的上限附近，以保證膠槍的β角變化時，膠形高度H仍可滿足精度要求。

③膠形高度H還可以通過示教時調(diào)整膠槍距玻璃的高度進行補償。

④在玻璃弧度變化較大處、涂膠首尾連接處，可利用這一特性，降低機器人姿態(tài)變化的速率，使系統(tǒng)達到平穩(wěn)運行。

3.實例

圖1

由以上計算可知：在系統(tǒng)調(diào)試初期，機器人與膠泵的聯(lián)機調(diào)試時，應(yīng)將W0、H0調(diào)整在精度要求的上限附近（例如W0≈8.8mm，H0≈12.8mm），這樣有利于接下來的示教工作。下面就三處的不同特點提出處理意見。

（1）玻璃拐角處的處理方法

通過超前處理或滯后處理，將膠槍在圓弧段的旋轉(zhuǎn)角度減小，使運動軌跡平緩、穩(wěn)定（見圖1）。

①在進入拐角圓弧前約50~100mm的位置（P1點，α1=0°處）開始將膠槍的α角漸變，進入拐角圓弧起始點（P2點） 時，形成約α2=15°~20°。

②在拐角圓弧的中間點（P3點），膠槍的α角示教約為α3=0°。

③在拐角圓弧的終止點（P4點），膠槍的α角示教約為α4=-15°~-20°。

④在后面約50~100mm處完成到0°的漸變（P5點，α5=0°）。

（2）玻璃弧度變化較大處的處理方法

圖2

通過超前處理或滯后處理，將在圓弧段的機器人擺動角度減小，減緩機器人的運動速度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性（見圖2）。

①在進入玻璃圓弧前約50~100mm的位置（P1點，β1=0處）開始將膠槍的β角漸變，進入玻璃圓弧起始點（P2點）時，形成約β2=-15°~-20°。

②在玻璃圓弧的中間點（P3點），膠槍的β角示教約為β3=0°。

③在玻璃圓弧的終止點（P4點），膠槍的β角示教約為β4=15°~20°。

④在后面約50~100mm處完成到0°的漸變（P5點，β5=0°）。

（3）涂膠首尾連接處的處理方法。

通過超前處理，采用漸變的方式，在關(guān)閉膠槍之前，完成機器人姿態(tài)的變化，使機器人的運動穩(wěn)定，達到更好的成形效果，并使膠槍不刮帶膠條（見圖3）。

①在進入關(guān)膠點前約50~100mm的位置（P1點，β1=0°） 開始將膠槍的β角漸變，并可適當(dāng)抬高膠槍示教點，進入關(guān)膠點（P2點）時，完成約-45°（β2≈-30°，h2≈1mm）。

②保持膠槍的β角，平推至收尾連接處（P3點，β3≈-30°）。

③提升膠槍，完成連接動作（P4點，β4≈-30°）。

（4） 玻璃弧度變化較大處通常接近玻璃拐角處，要進行處理

通過上述處理方法（1） 和（3） 的綜合應(yīng)用，同時盡量保證動作的簡化、單一，完成平穩(wěn)的動作。進入該區(qū)域前，將兩種超前處理疊加；在相應(yīng)段內(nèi)，只做該段段內(nèi)的處理，保持滯后處理的姿態(tài)；離開該區(qū)域后，再做兩種滯后處理的疊加處理。具體操作方法：

①在進入連續(xù)區(qū)域前約50~100mm位置（P1點，α1=0°，β1=0°） 開始將膠槍的α角、β角漸變，進入連續(xù)區(qū)域起始點（P2點，α2=15°~20°，β2=-15°~-20°）。

②在玻璃圓弧的中間位置（P3點），膠槍的α角不變，β角示教為0°（α3=15°~20°，β3=0°）。

③在玻璃圓弧的終止點（P4點），膠槍的α角不變，β角示教約為15~20°（α4=15°~20°，β4=15°~20°）。

④在拐角圓弧的起始點（P5點），膠槍的α角、β角保持不變 （α5=15°~20°，β5=15°~20°）。

⑤在拐角圓弧的中間點（P6點），膠槍的α角示教為0°，β角保持不變 （α6=0°，β6=15°~20°）。

⑥在拐角圓弧的終止點（P7點），膠槍的α角示教約為-15°~-20°，β角保持不變 （α7=-15°~-20°，β7=15°~20°）。

⑦在后面約50~100mm處完成到正常姿態(tài)的漸變（P8點，α8=0°，β8=0°）。

圖3