基于工業機器人的金屬厚板拆垛軌跡規劃

張景生 朱覺榮

（1、廣東職業技術學院，廣東 佛山528041 2、廣東利迅達機器人系統股份有限公司，廣東 佛山528313）

1 概述

隨著中國制造2025 計劃的不斷推進,工業機器人已經應用于很多傳統的制造業中。本文研究內容是根據某企業的折彎自動生化生產線要求所展開的,工業機器人將各種板件進行上料輸送。本文對機器人夾具分進行了結構設計并對上料拆垛軌跡進行編程, 該系統利用氣缸和永磁鐵吸附, 結構簡單,滿足一些工業生產的應用。

2 夾具設計

本項目的目標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,表面有沖壓凸臺或通孔,而且因最終成品不同,這些凸臺或通孔位置都會有變化,上述原因都不適宜用真空吸附的方式,故機器人夾具采取磁鐵吸附的形式。

圖1 機器人上料拆垛

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、導向板、永磁鐵、優力膠組成,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,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。優力膠安裝在導向板前端,在氣缸帶動永磁鐵伸出時,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。夾具兩側各安裝一個接近開關,用于檢測待拾取的金屬板件。

圖2 夾具

圖3 磁鐵組(氣缸伸出狀態)

3 機器人拆垛

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

圖4 上料流程

首先機器人以夾具對于上料臺的底層示教一個基準點P0。如果是首次上料,P1 從P0 的Z 方向偏移300mm 開始。因為板件數量不確定, 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傳感器的任一信號, 此時使用CRobt 功能使P1 記錄當前位置和姿態。但堆疊后傾斜角度也是不確定,所以再使用Reltool 函數,使夾具圍繞工具坐標的Rx 軸旋轉,每旋轉一定的角度,P1 記錄當前位置和姿態。在旋轉到某一個角度時, 有可能出現兩側傳感器都檢測不了板件的情況, 此時使用Offs 函數,使夾具以P1 的位置和姿態,向Z 方向偏移-5mm,每下降一定的距離,P1 記錄當前位置和姿態。這樣通過不斷下降和旋轉,直到夾具兩側信號都為1,此時機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 功能讓機器人夾具快速平行于板件。根據上料流程,設計IO 分配如表1 所示,并在RobotStudio 軟件中編寫機器人上料程序如圖5 所示。

表1 IO 分配

圖5 機器人上料程序

4 結論

采用氣缸和永磁鐵的專用夾具,實現了工業機器人金屬厚板拆垛上料。拆垛中使用接近開關配合機器人檢測板件傾斜角度,實現快速且準確抓取,提升了拆垛生產效率,降低了工人勞動強度。該結構簡單、易于維護、通用性強,可用于折彎等自動化生產系統中。