新型多機(jī)器人協(xié)同工作組

1、職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫新技術(shù)新工藝稱:新型多機(jī)器人協(xié)同工作組人： 箱:2014.11話:編制時間:編制單位：遼寧省交通高等?？茖W(xué)校新型多機(jī)器人協(xié)同工作組34V為順應(yīng)汽車制造業(yè)“準(zhǔn)時化”、“精益生產(chǎn)”的發(fā)展趨勢，新型多機(jī)器人協(xié)同工作 組應(yīng)運而生。當(dāng)今汽車業(yè)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期一再縮短，小批量、多品種的生產(chǎn)方式已經(jīng)成為 眾多汽車制造商投資過程中競相追崇的目標(biāo)。受汽車工業(yè)大環(huán)境的影響，設(shè)備的投入和 生產(chǎn)成本也不斷受到控制，而汽車生產(chǎn)工藝的要求又在不斷提高，這就對設(shè)備的柔性化、 集成化和多任務(wù)處理的能力提出了更高的要求。為了迎合這種汽車制造業(yè)中“準(zhǔn)時化” 和“精益生產(chǎn)”的發(fā)展趨勢，KUKA公

2、司突破傳統(tǒng)的機(jī)器人協(xié)同工作組的概念，對機(jī)器 人協(xié)同工作組的功能和工作模式進(jìn)行了歷史性的革新。單獨控制協(xié)同機(jī)器人工作組中所有的機(jī)器人個體均采用標(biāo)準(zhǔn)的KUKA機(jī)器人系統(tǒng)，工作組通過1OOMBit/s的高速以太網(wǎng)進(jìn)行通訊連接和數(shù)據(jù)交換。由于KUKA機(jī)器人的KRC2 控制系統(tǒng)是真正意義上的基于工業(yè) PC和WindowsXP的操作系統(tǒng),這就使得強(qiáng)大的計算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制功能得以在機(jī)器人工作組網(wǎng)絡(luò)中充分發(fā)揮。汽車生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步要求協(xié) 同機(jī)器人工作組中機(jī)器人的數(shù)量不斷增加。正是針對于這種要求，為了突破傳統(tǒng)思想中 用一個控制器來控制多個機(jī)器人的局限性，KUKA公司對協(xié)同機(jī)器人工作組中每個機(jī)器 人分別使用單獨的

3、控制器進(jìn)行控制，其優(yōu)越性表現(xiàn)在:可以增加協(xié)同工作的復(fù)雜程度;協(xié)同工作的需要超越了單個控制器的區(qū)域局限性以及設(shè)計局限性;因為使用標(biāo)準(zhǔn)控制器實現(xiàn)了其批量生產(chǎn)可以大大節(jié)省機(jī)器人系統(tǒng)成本。目前，KUKA公司已經(jīng)成功地在梅塞德斯-奔馳的車間里實現(xiàn)了多達(dá)15臺機(jī)器人 共同工作的機(jī)器人協(xié)同工作組，而且這一數(shù)字還有望不斷增加。在將來的白車身焊裝車間里，我們將會看到很多由812臺機(jī)器人組成的單元（如 圖1所示），這些機(jī)器人被有組織的安排在一個小區(qū)域內(nèi)， 對板件或者車身件進(jìn)行搬運、 傳遞和焊接。一臺機(jī)器人可以和另外一臺機(jī)器人相互配合工作，也可以和他們分開獨立 的進(jìn)行工作。圖J白車身焊裝機(jī)SSA協(xié)同工作組4*主機(jī)示

4、教多機(jī)器人協(xié)同工作組中，示教工作是一項非常棘手的任務(wù)，多任務(wù)處理程序需要同 時進(jìn)行編輯和調(diào)試，為了簡化協(xié)同工作中多任務(wù)處理的難度，提供一個多任務(wù)處理的單 一控制點，KUKA公司開發(fā)了共用示教器的功能（如圖 2）。也就是說，在同一個機(jī)器 人工作組內(nèi)，只有其中一臺機(jī)器人的控制器安裝有示教器，則該機(jī)器人被稱為“主機(jī)”， 其他的機(jī)器人控制器則被稱為“客戶機(jī)”NTHIM通過機(jī)器人共享示教控制器，新開發(fā)出來的操作和編程的概念使得機(jī)器人工作組內(nèi)多控制器的操作和程序邏輯的分配變得異常簡單和輕松。這就使得對機(jī)器人任務(wù)的控制 和操作方式都大大簡化。在硬件連接上，像急停和操作安全等信號也都可以通過簡單的 接線來實現(xiàn)

5、。時鐘同步為保證機(jī)器人工作組中工作過程的精度以及各獨立機(jī)器人控制器之間數(shù)據(jù)交換的 可靠性，控制器之間在空間連接和時間同步上的伺服和計數(shù)時鐘序列得以采用，一個獨 立于以太網(wǎng)的串行時鐘同步信號保證了伺服序列的通信響應(yīng)時間控制在微秒級。在開發(fā)機(jī)器人工作組之初，KUKA公司的研究人員一改傳統(tǒng)的以機(jī)器人為中心的對從而保證了單臺機(jī)器人進(jìn)行編程示教的模式，而是把工件的數(shù)學(xué)模型作為示教的中心展開，機(jī)器人 工作組中任何單個機(jī)器人的運動都會實時地對組內(nèi)的其他機(jī)器人產(chǎn)生影響, 組內(nèi)所有機(jī)器人在軌跡上和運動序列上的一致性，運動空間的幾何模型在任何時候都會 精確地保持一致。高精度的同步數(shù)據(jù)計算和交換保證了過程處理的高度

6、精確。單個機(jī)器人所有的與安全相關(guān)聯(lián)的信號也會同時作用于整個機(jī)器人工作組。如果兩個機(jī)器人之間的通信發(fā)生故障，則整個機(jī)器人組會立即切換到安全模式（見圖3）。結(jié)束語顯然，協(xié)同工作機(jī)器人組的工作方式與傳統(tǒng)的單機(jī)工作方式或者只能通過現(xiàn)場總線以及I/O信號方式進(jìn)行通信的機(jī)器人組工作方式相比，無論在信號的傳遞、機(jī)器人之間的實時控制、還是公共工作空間的互鎖方面，其性能都有了質(zhì)的飛躍（見圖4）。對于汽 車制造工藝的柔性化和多樣化生產(chǎn)都有重要作用，主要表現(xiàn)為:-»1|-M* 戶nsKail *鷲:Atf 衛(wèi)牌:粛工脂圖忖葩 JCtr -在項目規(guī)劃階段提供高度的靈活性,滿足各種不同的生產(chǎn)線布局和設(shè)計思想;

7、4為下一個系列的車型提供最簡單的整改便可以實現(xiàn)，滿足快速、低成本更換新車型 的要求;提供多處理器資源，使得各機(jī)器人可以更加方便和靈活地集成其他軟件;工件的定位方式更加靈活，從而可以更好地進(jìn)行軌跡和工藝過程的優(yōu)化，可以很好 地避免傳統(tǒng)工作方式中工藝的優(yōu)化、定位方式和可達(dá)性之間產(chǎn)生的沖突;傳統(tǒng)的夾具定位方式對工件的翻轉(zhuǎn)和變位能力是非常有限的，而靠機(jī)器人的動作和 姿態(tài)實現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)和變位則千變?nèi)f化，可以滿足各種作業(yè)過程中對位置的要求;多種工藝操作同時進(jìn)行成為可能，生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)更趨于簡單化，設(shè)備的生產(chǎn)效率也得 以提高，同時，通過負(fù)載共享，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人的負(fù)載經(jīng)過組合能滿足負(fù)載多樣化的需求；無夾具工作站的設(shè)計和開發(fā)使得汽車制造工藝更趨于智能化（見圖5）。在過去，零 件必須通過夾具進(jìn)行精確定位。夾具不僅要保證精度和動作的準(zhǔn)確度，還要滿足工藝要 求，不會和作業(yè)過