ABB型智能化機械設備的分析與應用

岳立新

摘 要：通過對機器人主要結構和功能特點的分析，以及對控制面板基本應用操作的介紹。讓工程師更多地了解該類型機器人的工作特點，減少實際操作中遇到的困惑和突發情況。

關鍵詞：機械手;示教器;操作指令

1 概述

ABB型機器人是瑞典機器人生產商ABB公司的產品，常用于金屬的焊接，切面的涂刷，流水線搬運與弧度切割等操作的智能化機械設備。這類機型主要用于小型機床的生產過程，例如：小型家用車床、小型鉆銑床、小型多功能機床、小型數控機床等。在生產流水線中，該類機型的智能化設備使用PLC控制，靈活方便，起到了至關重要的作用。

2 ABB機器人分析

ABB機器人主要結構為機械手和控制柜兩部分。機械手是ABB機器人的工作部分，通過機械手可以完成生產線上的焊接、涂刷、搬運及切割等操作。機械手由六個獨立的轉軸組成的一個空間六桿開鏈機構。該六個獨立轉軸從上到下分別命名為J6、J5、J4、J3、J2、J1，其中J1、J4、J6三個轉軸可進行左右轉動，J2轉軸可進行前后移動，J3、J5兩個轉軸可進行上下移動。空間六桿開鏈機構在理論上可達到運動范圍內空間的任何一點。

機械手能夠靈活工作是由于六個轉軸均由各自獨立的AC伺服電機進行驅動。每個AC伺服電機均有編碼器，可以單獨對每個電機進行編碼。并且每個轉軸都帶有一個齒輪箱，用于轉軸運動精度的控制，使機械手綜合運動精度達正負0.05mm至正負0.2mm。機械手帶有的手動松閘按鈕，可以便于工程師在日常維護等工作中，快速拆裝并進行內部線路維護。

機械手上還有很多輔助的性能，如帶有平衡氣缸及彈簧可用于搬運過程中的穩定性;帶有串口測量板（SMB），測量板配備了六節可充電的鎳鉻電池，可防止意外斷電而丟失數據。

最后，電源系統主要由Transformer、Supply unit所構成。其中Transformer是進電變壓器。Supply unit是直流供電單元，用于整流輸出電壓及短路保護。

3 控制面板基本操作應用

機器人的操作分為三種模式，分別為自動模式、手動限速模式和手動全速模式。在自動模式下，機器人工作時的編程功能被鎖定，不能修改。手動限速模式可以在機器人程序測試時使用，它的速度小于250mm/s。手動全速模式盡量在技術經驗豐富的工程師作程序測試時使用，一般情況下，普通員工不能隨意使用該模式進行測試。這三種模式可用對應的鑰匙在操作面板的操作模式選擇器進行操作選擇。

在操作面板的操作模式選擇器中選擇相應模式后，即可在示教器的觸摸屏中通過不同按鍵來進行查看及操作控制機器人。示教器觸摸屏的按鍵按其功能分為窗口鍵、導航鍵、運動控制鍵、其他功能鍵、自定義鍵這五個區域。

3.1 Windows keys（窗口鍵）區域

進入窗口鍵區域，該類按鍵使示教器中顯示區域顯示出不同的操作窗口。最常用的有Jogging（操縱窗口），它可以使觸摸屏中顯示機器人的當前位置以及當前坐標系。進入操縱窗口后，在顯示屏右側Robot pos中顯示機器人當前位置。當機器人運動模式為直線運動或姿態運動時，顯示屏顯示機器人當前X、Y、Z坐標值與空間姿態值Q1、Q2、Q3、Q4。根據基坐標系、機器人工具TCP或工件坐標系的不同選擇，數值會發生變化。

其次是Program（編程窗口），它可以使觸摸屏中顯示編程窗口，可用于編程及測試。Program memory是機器人的程序儲存器，由Program（應用程序）和System modules（系統模塊）組成。在機器人程序儲存器中，只允許存在一個主程序，其余所有例行程序與數據無論存在于哪個模塊，全部被系統共享，所有例行程序與數據除特殊定義外，名稱必須是唯一的。

3.2 Navigation Keys（導航鍵）區域

導航鍵中的控制主要是使光標在示教器屏幕中幾個區域切換，不同區域間通常以雙實線進行分割。還可以使光標向上或向下快速移動;向前或向后進行翻頁以及光標單步移動等。

3.3 Motion Keys（運動控制鍵）區域

在手動狀態下，該區域主要負責對機器人本體和設備所控制的一些其他機械裝置之間進行切換的操作。當光標指向“機器人”標志，表示可用操縱桿操縱機器人本體運動。當光標指向“外軸運動單元”標志時，表示可以對操縱桿外軸進行操作，根據上文分析中可知，一臺機器人最多可控制J1至J6這六個外軸。

如果要使機器人在直線運動與姿態運動之間進行切換，可以使用Motion Type 1。機器人有四種不同的坐標系可以選擇，分別是大地坐標系、基礎坐標系、工具坐標系和工件坐標系。使光標指向直線運動標志，就能使機器人保持在工具姿態不變的同時，沿著坐標軸做線性移動。

在運動過程中如果要手動控制機器人的速度，可以使用Incremental（點動操縱鍵）來啟動或關閉點動操作功能。在該模式下，使光標定位于選項Incremental后，在None、Small、Medium、Large、User五種選項中選擇一項，再按相應功能鍵選擇相應速度。當機器人處于點動狀態時，每動下搖桿，機器人移動一步，搖桿傾斜超過1秒鐘后，機器人以每秒10步的速度連續移動，直到搖桿復位。

3.4 Other Keys（其他功能鍵）區域

這部分包括停止或終止機器人程序運行的Stop（停止鍵）;調節顯示器對比度的Contrast（光亮鍵）;顯示各種命令的下拉式菜單Menu Keys（菜單鍵）;可以直接選擇各種指令的Function Keys（功能鍵）;以及進入光標所示數據，或確認所選數據最常用的Enter（回車鍵）。

需要注意的是Delete（刪除鍵）在非機器人操作時，只刪除顯示屏所選擇數據;在機器人操作時，可刪除任何數據、文件、目錄等。

4 總結

在實際操作中，需要注意以下幾個方面。第一，相對機器人手爪姿勢的變化，在移動距離相對較短，并且使用了直線指令的情況下，即使指令設定較遲，機器人也可能以最高速度完成動作。第二，如果各軸在點動操作以外的手動操作時，J3至J5角度超過180度動作，并且J4軸又要回轉的情況下，電纜回轉可能比較困難。第三，將對象機器人放置在預定領域，采用互鎖信號，減小干涉領域，盡量避免干涉。

參考文獻：

[1]佚名.ABB機器人操作[EB/OL].2017.9.