淺談機(jī)器人自動(dòng)插柔性細(xì)導(dǎo)線端子并布線的方法

于　飛　程健偉

（沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司，沈陽110168）

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淺談機(jī)器人自動(dòng)插柔性細(xì)導(dǎo)線端子并布線的方法

于飛程健偉

（沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司，沈陽110168）

摘要：本文主要介紹如何采用機(jī)器人自動(dòng)抓取柔性細(xì)導(dǎo)線，將導(dǎo)線端子頭插入指定的裝置中，并由機(jī)器人完成布線的新式方法。該方法包括細(xì)導(dǎo)線上料方案，機(jī)器人夾爪方案和視覺處理方案三部分。在汽車線束的自動(dòng)化裝配生產(chǎn)領(lǐng)域和一些其他的電氣元件自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域都可以借鑒此方法。

關(guān)鍵詞：柔性細(xì)導(dǎo)線插端子布線自動(dòng)化機(jī)器人

引言

在汽車線束裝配生產(chǎn)過程中，其中很關(guān)鍵的一道工序是將線束端子頭插入護(hù)套之中，傳統(tǒng)的插線工序都是由人工來完成的，其步驟為：一插（插端子），二聽（聽咔嗒聲），三拉（保證插緊）。這種人工工作方式，存在可靠性差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，現(xiàn)在已經(jīng)無法適應(yīng)企業(yè)發(fā)展對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)要求。本文介紹的自動(dòng)插導(dǎo)線端子的裝置，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)將線束端子插進(jìn)護(hù)套工作，滿足工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展需求。并且，以往的機(jī)器人進(jìn)行工作的工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品絕大部分是剛性的材料，很少處理柔性材料，該方法在處理柔性材料的同時(shí)，保證插導(dǎo)線端子的精度和準(zhǔn)確性，同時(shí)可按規(guī)劃好的路徑布線，整齊可靠，所以該方法在自動(dòng)化領(lǐng)域也具有創(chuàng)新和指導(dǎo)性的意義。

1 上料方案

對(duì)柔性導(dǎo)線進(jìn)行上料最關(guān)鍵要確保線能保持繃直狀態(tài)，只有保持繃直狀態(tài)后續(xù)才能方便機(jī)器人進(jìn)行抓線，上料方案如圖1所示。

圖1

上料方案是由六分度分割器驅(qū)動(dòng)一個(gè)回轉(zhuǎn)平臺(tái)帶六個(gè)托盤，人工在一個(gè)工位上料，機(jī)器人在上料工位的對(duì)面工位取料，保證上料工人的工作安全。六個(gè)托盤上的線可共機(jī)器人插線連續(xù)工作約5至6個(gè)小時(shí)，上下料工作和機(jī)器人插線工作可以同時(shí)進(jìn)行。

人工將導(dǎo)線掛在托盤上，托盤上的小沉孔可以卡住導(dǎo)線的防水罩，下面的屢線板上的腰型孔卡住導(dǎo)線另一端的防水罩（防水罩的材料是軟橡膠的，稍微用力拽導(dǎo)線便可以將其取下），這樣便可以將導(dǎo)線繃直。

工人上料時(shí)將滿載細(xì)線束的托盤放置在上料回轉(zhuǎn)盤上，用定位銷定位，鎖緊螺母擰緊托盤，同時(shí)將插拔銷將兩方的直線軸承與屢線板連接。之后要把屢線板取下與托盤分離，并順著細(xì)線束屢到最下方定位處，使所有托盤上的細(xì)導(dǎo)線盡量保持繃直狀態(tài)。其作用是為了保證機(jī)器人抓線后收線不卡滯。

導(dǎo)線掛在托盤上的方式可以具體按照導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)來確定，原則有兩點(diǎn)：一是保證導(dǎo)線繃直，二是保證導(dǎo)線在托盤上的定位精度，這樣才能確保機(jī)器人抓取的準(zhǔn)確性。

2 夾爪方案

圖2

夾爪方案如圖2所示，機(jī)器人抓線時(shí)夾爪保持豎直，采用試校的方式依次從前到后抓取每一根細(xì)線束。將線從托盤取下后通過夾爪上的步進(jìn)電機(jī)和滾輪將多余長出來的線收進(jìn)收線盒里：夾爪上共有五個(gè)平行氣爪，最左邊和最右邊的兩個(gè)氣爪可以將線卡死不動(dòng)；左邊第二個(gè)和右邊第二個(gè)氣爪對(duì)線起到一個(gè)導(dǎo)向作用，并且右邊第二個(gè)夾爪工裝上開了一個(gè)長形槽，這樣收線時(shí)導(dǎo)線就能通過這個(gè)槽進(jìn)入到收線盒內(nèi)；中間的氣爪工裝上帶動(dòng)一臺(tái)小的步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)橡膠輪轉(zhuǎn)動(dòng)，氣爪閉合時(shí)兩個(gè)輪子夾緊導(dǎo)線，通過輪子和導(dǎo)線的摩擦就可將導(dǎo)線送入收線盒中。

插線時(shí)先插一端的端子，采用試校的方式插到位后機(jī)器人向反向移動(dòng)1～2mm，通過夾爪上的拉力傳感器的示數(shù)是否達(dá)到要求來判斷端子是否插緊。插完一端后，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾輪將余出的線從收線盒中放出來，同時(shí)機(jī)器人按照要求的路徑移動(dòng)，邊布線邊放線，布好線之后將另一端的端子插好，重復(fù)拉力傳感器測(cè)試的動(dòng)作，插線工作即完成，拉力測(cè)試的數(shù)值由RFID讀寫頭寫入信息，并與整條生產(chǎn)線的工控機(jī)交互，保證了數(shù)據(jù)的可追溯性。

3 視覺處理方案

由于有些導(dǎo)線的端子是長方形，或是棱形，在插線時(shí)在軸向有一個(gè)角度的要求（若插導(dǎo)線的端子沒有軸向的角度要求可不進(jìn)行視覺處理），所以需要采用視覺相機(jī)測(cè)出角度并進(jìn)行校正，方案如圖3所示。

圖3

圖4

機(jī)器人夾爪夾著收好的線放置在視覺驗(yàn)證工作臺(tái)上，工作臺(tái)上的兩個(gè)夾爪夾緊細(xì)線束的防水罩之后機(jī)器人夾爪上兩端的卡爪松開。通過視覺檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)出線束端子偏移的角度，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)將端子偏移的角度補(bǔ)償回來。動(dòng)作完成后，機(jī)器人夾爪兩端的卡爪卡緊細(xì)線束，視覺驗(yàn)證工作臺(tái)上的夾爪松開，機(jī)器人取走細(xì)線束即可進(jìn)行插線工作。

4 結(jié)論

總方案如圖4所示，本方案的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為：

（1）目前國內(nèi)并無柔性導(dǎo)線的布線插線的自動(dòng)化生產(chǎn)線，該方法方案起到創(chuàng)新引領(lǐng)的進(jìn)步意義；

（2）實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)給料，插細(xì)線束端子，檢測(cè)的工作，大大提高了工作效率，精度及可靠性，節(jié)省了人力資源成本；

（3）將視覺檢測(cè)系統(tǒng)，拉壓力傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，激光漫反射傳感器檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，保證了插端子的準(zhǔn)確性與可靠性。

（4）集成了RFID技術(shù)，抓取時(shí)自動(dòng)讀取、寫入物料信息，與車間MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互，保證了物料的全生命周期的可追溯性。

參考文獻(xiàn)

［1］林思克，線束裝配設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，2014-11-10.

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Discussion on the Method of Robotic Automatic Insertion of Flexible Thin Wire Terminals and Wiring

YU Fei,CHENG Jianwei
（Siasun Robot＆Automation CO,LTD,Shenyang 110168）

Abstract:This paper mainly introduces how to use the robot automatically grab the flexible thin wire, wire terminals will head into the specified device, and a new method of wiring is completed by robot. The method includes thin wire feeding scheme, robot gripper scheme and visual processing scheme of the three parts. In the field of automatic assembly production of automotive wiring harness and other electrical components for automation production areas can use this method.

Key words:flexible, fine conductors, terminal, wiring, automation, robots