工業(yè)機(jī)器人在汽車換檔防盜裝置耐久測試中的應(yīng)用

馬強 孫紅杰

摘? 要：依據(jù)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的要求，對于作用于汽車換檔機(jī)構(gòu)上的防盜裝置需要進(jìn)行耐久測試。本項目利用工業(yè)六軸機(jī)器人具有六個自由度以及精度高的特點，可以預(yù)先設(shè)定運行軌跡，從而實現(xiàn)各種復(fù)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(guān)的動作，并通過PLC與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)動控制，從而保證試驗的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：汽車防盜;工業(yè)機(jī)器人;PLC控制

中圖分類號：U467.529? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計用來防止非法將發(fā)動機(jī)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(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)鎖止系統(tǒng)、傳動系鎖止系統(tǒng)、換擋機(jī)構(gòu)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(hù)車主財產(chǎn)安全有重要的現(xiàn)實意義。根據(jù)國家強制性標(biāo)準(zhǔn)GB15740-2006《汽車防盜裝置》要求，作用于換擋機(jī)構(gòu)上的防盜裝置進(jìn)行2500次鎖止循環(huán)耐久試驗，由于不同車型換擋機(jī)構(gòu)差異很大，布置方式不同，故當(dāng)前國內(nèi)檢測機(jī)構(gòu)均采用人工手動換擋的方式進(jìn)行試驗，試驗效率低成本高。本項目在測試方法分析的基礎(chǔ)上，通過調(diào)研當(dāng)前主流換擋機(jī)構(gòu)防盜裝置工作原理和布置方式，搭建換擋機(jī)構(gòu)防盜裝置自動測試平臺，滿足測試需求。工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度高，可以通過人工編程實現(xiàn)復(fù)雜的曲線運動，特別適合于模擬換擋機(jī)構(gòu)的運行軌跡。也可以根據(jù)不同的測試需求，調(diào)整試驗方案。因此利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行換擋機(jī)構(gòu)防盜裝置耐久測試具有廣闊應(yīng)用前景。

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

1 設(shè)計輸入

（1）換擋機(jī)構(gòu)位于P擋，通過工裝將機(jī)器人①與換擋機(jī)構(gòu)連接，接通電源，手動操作換擋機(jī)構(gòu)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(guān)閉電源。

（2）機(jī)器人①由P1運動到P2，當(dāng)機(jī)器人受力達(dá)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(guān)位于ON，并向機(jī)器人①輸入啟動信號。

（4）機(jī)器人①開始由P1向Pn運動，到達(dá)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(guān)位于OFF，并向機(jī)器人輸出信號。

重復(fù)執(zhí)行步驟（2）-（5），2500次后未報警，試驗完成。

2 設(shè)計輸出

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

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

氣動點火裝置②：因轎廂內(nèi)操作空間局限，不適合兩臺機(jī)器人同時工作，采用氣動點火裝置，簡潔方便，可靠性好，與機(jī)器人①驅(qū)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(shè)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(guān)往往是不一樣的，我們也需要設(shè)計一種能對不同部件進(jìn)行夾持的工裝，來對換擋機(jī)構(gòu)防盜裝置進(jìn)行耐久測試。目前的試驗中，對于不同結(jié)構(gòu)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(shè)計了一種與KUKA六軸工業(yè)機(jī)器人配套使用的夾持裝置。該裝置采用氣動插銷式結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡單維修方便如圖2所示。

綜上，該系統(tǒng)使用機(jī)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?fù)Q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(jī)構(gòu)防盜裝置通過工業(yè)機(jī)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(fù)或者旋轉(zhuǎn)運動現(xiàn)狀。通過擁有六個自由度的工業(yè)機(jī)器人模擬各種復(fù)雜動作，實現(xiàn)加載點上的復(fù)合運動。

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