智能機器人在動力總成裝配線中應用探討

劉凱，宋承秀

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智能機器人在動力總成裝配線中應用探討

劉凱，宋承秀

（大連豪森瑞德設備制造有限公司，遼寧 大連 116000）

工業環境中，特別是智能化日益增加的今天多機器人已經成為了越來越普遍的應用模式。如今機器人各種各樣，各種品牌，但能夠達到與人協作，沒有防護罩，或者代替人類來裝配的機器人少之又少，但智能化是未來發展的方向。文章就智能機器人在通用裝配線中代替人工裝配的應用進行了詳細的介紹。

機器人；協作；智能化

前言

當一個工位，比如齒輪嚙合工位，傳統的裝配線智能人工安裝，人工操作找正位置才能夠裝配成功，但現在利用KUKA的iiwa智能機器人就能夠達到替代，把一個手動工位變成一個自動工位，提升裝配線自動化，也向工業智能化更進一步。

1 了解KUKA的iiwa機器人函數程序功能

（1）iiwa機器人除了具有普通機器人的走位置功能外，還具有按照設定好的函數程序，走相應的函數曲線，例如sin函數：機器人在工具坐標的Y方向上執行相對運動TCP中的系統。 X方向上的正弦力振動被覆蓋。下圖是坐標系的XY平面中的波狀路徑：

圖1 XY平面中的波狀路徑

（2）除了sin函數曲線外，Lissajous 曲線函數也是比較典型的一種，當正弦力振蕩覆蓋在2個不同的笛卡爾方向時，即為利薩如曲線。兩次振蕩的疊加使它可以成為實際上截然不同的形式。實際的路徑取決于其中的一些參數：

圖2 Lissajous 曲線

除了這兩種函數曲線外，iiwa機器人還有多種函數程序，在實際中需要根據需求選擇適合的函數即可，這里就不一一介紹了熟悉iiwa機器人的程序之前，我們需要鞏固一下我們的Java程序知識，并且了解iiwa機器人特有的類程序。

2 選擇函數并設置初始參數

（1）在我們這個工位上我們選擇sin函數，因為是齒輪嚙合工位，經過多次試驗，我們選擇sin函數成功率很高，程序如下圖：

其中我們在C平面是用了sin函數曲線，這樣我們就可以在齒輪嚙合的時候進行旋轉下壓，模仿人工安裝過程，并且設置好硬度與阻尼后，隨著iiwa機器人的實時反饋，不會讓機器人與設備卡死而導致報警。

（2）在設置好初始參數后，在程序調用的過程中需要再設置一個函數數程序跳出條件，即安裝合格條件設置，這樣在iiwa機器人檢測到安裝成功后，傳出合格信號，并且進行下一步動作：

3 設置判定合格程序

在設置好參數和初始參數后，我們還需要選擇判定合格的條件程序，在合格條件程序中，根據實際情況進行編寫，當然如果實際情況很難達到的話，我們可以用很多巧妙的方法進行修正：

上圖的判定程序中，我們就采取了很簡單的方式判定Z軸位移，只要齒輪嚙合成功，位移肯定在一定范圍內，這是比較簡單的情況，就不再介紹了。

4 設定機器人安全力

在iiwa配置過程中，我們還需要設置一個力保護，可能在此自動工位中，意義不大，但是在人機協作的工位中，意義很大，如果在運動過程中，檢測到超過力保護的撞擊，立即停止，保證了人的安全。

5 在關鍵程序增加注釋

編程者需要在每個關鍵的程序增加注釋，以方便讀寫與更改。

6 測試并修正參數

在我們調試過程中，我們需要反復的修正函數程序中的參數，比如stiff我們需要反復驗證比較硬的情況到比較軟的情況，哪個更能實現更好的裝配效果，還有sin函數旋轉擺動的幅度，我們經過了無數次的驗證，在變速箱裝配線3&4軸裝配的工位上實現了99%以上的成功率安裝。

7 數據記錄

在齒輪嚙合工位上，我們還用了數據記錄功能，在齒輪嚙合過程中，我們實時采集了旋轉時候的受力，以數據表的形式儲存到機器人控制器中，以方便我們以后分析我們失敗的原因；

8 結語

對于智能機器人的應用與亞久有利于工業智能化的發展，同時在自動化越來越強大的未來，許多機器將代替人的工作，工業4.0的時代趨勢如此，我們每一個人都應該考慮到時代在進步，我們也都在進步，我們應該與時俱進，向智能化的未來邁進。

[1] KUKA_SunriseOS_110_SI_en.KUKA.

[2] 徐文.KUKA工業機器人編程與實操技巧.機械工業出版社,2017 (5).

[3] 葉暉.工業機器人典型案例精析.機械工業出版社,2013(6).

Discussion on Application of Flexible Robot in Assembly Line

Liu Kai, Song Chengxiu

( Dalian Haosenread Equipment Manufacture Co., Ltd, Liaoning Dalian 116000 )

In the industrial environment, especially today, the increasing number of intelligent robots has become an increasingly common application mode. Nowadays, there are various kinds of robots and various brands, but there are few robots that can cooperate with people, without protective covers, or instead of humans, but intelligence is the direction of future development. This article gives a detailed introduction to the application of intelligent robots in the general assembly line instead of manual assembly.

Robot; Cooperation; Intelligent

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1671-7988(2019)07-185-02

劉凱（1987-），男，電氣工程師/初級，就職于大連豪森瑞德設備制造有限公司，從事于智能機器人應用與電氣控制研究工作。

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.062