工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)柔性制造離不開的核心部件

 

機(jī)器人工具快換裝置（Robotic Tool Changer）通過使機(jī)器人自動(dòng)更換不同的末端執(zhí)行器或外圍設(shè)備,使機(jī)器人的應(yīng)用更具柔性。這些末端執(zhí)行器和外圍設(shè)備包含例如點(diǎn)焊焊槍、抓手、真空工具、氣動(dòng)和電動(dòng)馬達(dá)等。工具快換裝置包括一個(gè)機(jī)器人側(cè)用來安裝在機(jī)器人手臂上，還包括一個(gè)工具側(cè)用來安裝在末端執(zhí)行器上。工具快換裝置能夠讓不同的介質(zhì)例如氣體、電信號(hào)、液體、視頻、超聲等從機(jī)器人手臂連通到末端執(zhí)行器。機(jī)器人工具快換裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：

 

1. 生產(chǎn)線更換可以在數(shù)秒內(nèi)完成；

2. 維護(hù)和修理工具可以快速更換，大大降低停工時(shí)間；

3. 通過在應(yīng)用中使用1個(gè)以上的末端執(zhí)行器，從而使柔性增加；

4. 使用自動(dòng)交換單一功能的末端執(zhí)行器，代替原有笨重復(fù)雜的多功能工裝執(zhí)行器。

 

機(jī)器人工具快換裝置，使單個(gè)機(jī)器人能夠在制造和裝備過程中交換使用不同的末端執(zhí)行器增加柔性，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)點(diǎn)焊、弧焊、材料抓舉、沖壓、檢測(cè)、卷邊、裝配、材料去除、毛刺清理、包裝等操作。另外，工具快換裝置在一些重要的應(yīng)用中能夠?yàn)楣ぞ咛峁﹤浞莨ぞ撸行П苊庖馔馐录?。相?duì)人工需數(shù)小時(shí)更換工具，工具快換裝置自動(dòng)更換備用工具能夠在數(shù)秒鐘內(nèi)就完成。同時(shí)，該裝置還被廣泛應(yīng)用在一些非機(jī)器人領(lǐng)域，包括托臺(tái)系統(tǒng)、柔性?shī)A具、人工點(diǎn)焊和人工材料抓舉。

 

工業(yè)機(jī)器人視覺引導(dǎo)與定位

 

 

對(duì)于工作在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人來說，其完成最多的一類操作是“抓?。胖?rdquo;動(dòng)作。為了完成這類操作，對(duì)被操作物體定位信息的獲取是必要的，首先機(jī)器人必須知道物體被操作前的位姿，以保證機(jī)器人準(zhǔn)確地抓??；其次是必須知道物體被操作后的目標(biāo)位姿，以保證機(jī)器人準(zhǔn)確地完成任務(wù)。

 

在大部分的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合，機(jī)器人只是按照固定的程序進(jìn)行操作，物體的初始位姿和終止位姿是事先規(guī)定的，作業(yè)任務(wù)完成的質(zhì)量由生產(chǎn)線的定位精度來保證。為了高質(zhì)量作業(yè)，就要求生產(chǎn)線相對(duì)固定，定位精度高，這樣的結(jié)果是生產(chǎn)柔性下降，成本卻大大增加，此時(shí)生產(chǎn)線的柔性和產(chǎn)品質(zhì)量是矛盾的。

 

視覺引導(dǎo)與定位是解決上述矛盾的理想工具。

 

 

工業(yè)機(jī)器人可以通過視覺系統(tǒng)實(shí)時(shí)地了解工作環(huán)境的變化，相應(yīng)調(diào)整動(dòng)作，保證任務(wù)的正確完成。這種情況下，即使生產(chǎn)線的調(diào)整或定位有較大的誤差也不會(huì)對(duì)機(jī)器人準(zhǔn)確作業(yè)造成多大影響，視覺系統(tǒng)實(shí)際上提供了外部閉環(huán)控制機(jī)制，保證機(jī)器人自動(dòng)補(bǔ)償由于環(huán)境變化而產(chǎn)生的誤差。

 

理想的視覺引導(dǎo)與定位應(yīng)當(dāng)是基于視覺伺服的。首先觀察物體的大致方位，然后機(jī)械手一邊運(yùn)動(dòng)一邊觀察機(jī)械手和物體之間的偏差，根據(jù)這個(gè)偏差調(diào)整機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方向，直到機(jī)械手和物體準(zhǔn)確接觸為止。但是這種定位方式在實(shí)現(xiàn)上存在諸多困難。