機器人在玻璃涂膠控制系統的應用

楊欣慧

摘要：本文的研究核心是應用機器人對玻璃進行涂膠，機器人作為執行元件，反應快，且可以長時間持續工作、精確度高、抗惡劣環境的能力強，是工業以及非產業界的重要生產和服務性設備。機器人控制系統的手腕、肘關節運動通過伺服電機來控制，準確、反應快，零慣性；通過示教作業控制機器人系統的軟件操作，指定的機器人語言來控制機器人的涂膠操作。

關鍵詞：機器人 示教作業 伺服電機 再生作業

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）07-0033-01

一、機器人系統的硬件結構

機器人系統包括四部分組成：機器人主體、懸式示教操作臺、AX控制裝置、操作面板。

機器人主體的作用相當于機械手，完成對玻璃的涂膠；關節部分通過伺服電機控制，將輸入的電壓信號轉化成角位移信號，工作穩定性好，精度高，所需要電壓小，在0-15V電壓作用。伺服電機的控制方式是脈寬調制（PWM）控制方式，通過數字量對模擬量進行控制，經濟、抗干擾，節約空間，電機能夠迅速制動，無慣性旋轉。

旋轉示教操作臺能夠完成手動作業，以“手動操作”將機器人誘導至將要記錄的點。旋轉方式包括：機器人主體旋轉，上腕旋轉，下腕前后動作，手掌上下動作，上腕上下動作，手掌旋轉。

AX控制裝置外接外部緊急停止輸入、安全插頭輸入、示教動作開關輸入等設備。當外部緊急停止輸入信號變成開啟狀態時，機器人立即發生緊急剎車，運轉準備（伺服電源）會被硬件電路切斷。機器人在動作中，為了預防作業人員未經許可就進入安全防護柵，設有安全插頭，當門扉開時，機器人即自動停止，而其連接至機器人控制裝置的安全插頭輸入。

二、機器人系統的軟件調試

機器人系統的編程思路是：先進行示教作業，再進行再生作業。示教作業是指教給機器人動作及位置號碼，此工作是在現場調試完成的。示教的過程需要確定機器人工作姿勢及工作點，在調試中根據玻璃的形狀選擇內插種類及應用指令。示教結束后，選擇再生作業，即機器人按照示教指定的工作軌跡進行再生作業。具體流程圖如下圖1所示。

圖1 編程思路流程圖

在機器人軟件調試的過程中，示教作業是調試的核心。示教作業需要反復調試，根據玻璃的形狀，結合機器人指令、機器人工作姿勢及工作點，確定轉軸的位置及工作點。調試中出現的問題主要包括兩個方面：收尾處的膠形控制和膠形的控制。因涂膠的形狀是閉合的曲線，收尾處的軌跡控制需要走外緣切線及適當的調整玻璃的角度，這樣才能滿足玻璃涂膠膠形的工藝要求。膠形的控制需要采取膠形垂直于地面的方式，否則容易出現倒膠的效果。

三、實驗數據

在玻璃粘接中需要先涂玻璃底膠，玻璃底膠相對穩定性好，在使用前需要在室溫下放置2-24小時；如果不用時，瓶口應密閉。底膠在空氣中自然干燥的時間至少為5min。在涂底膠的過程中，需要先確認膠條有無裂紋、彎曲、變形、變色等外觀缺陷，且不能黏附油、水、手紋等污漬。

底膠涂完后，沿著底膠進行涂膠，加熱有利于提高膠體的化學性能，提高內聚強度與粘接強度。加熱固化的方式有多種：電加熱，高頻加熱及超聲波加熱等。加壓也影響膠粘劑的固化，使膠膜更加均勻地滲透微孔，加快膠粘劑的縮聚反應，同時有利于排除水分、溶劑、氣泡等物質，粘接強度高。安裝壓力一般在玻璃上加壓100N—150N，具體情況具體分析。加壓過程中會產生剪切力，剪切力是指物體由于載荷、溫度等外界因素變化時，膠體產生變形，它的內部任一截面產生的相互作用力，剪切力越大，剪切作用越強，效果也越好。

粘接寬度是指充分擠壓的玻璃的有效寬度，黏結寬度越寬，所能承受的剪切力越大。

靜負荷是指單位面積上承受的力，由實驗可知：溫度越高，同等壓力下，涂膠的下壓量越大；同一溫度下，靜負荷越大，涂膠的下壓量越大。

通過實驗可知：玻璃膠截面的形狀是三角形，長7mm，高12mm，能夠符合基本的工藝要求。

四、結論

總之，系統以機器人控制系統為控制裝置的核心，機器人系統通過編制機器人識別的語言，控制機器人的涂膠操作，控制精度高，手臂旋轉靈活，可以在惡劣的環境中長期使用；而且可以輸入不同的編程指令，來控制不同車型玻璃的涂膠操作，實用性高。因此，在企業的汽車涂膠控制系統中應用很廣。

參考文獻：

[1]張于明.玻璃涂膠控制系統的調試與安裝[J].華北電力大學學報，2015，l0（1）.

[2]王霞.機器人在玻璃涂膠控制系統的應用[J].吉林大學學報，2016，7（5）.

責任編輯：楊國棟