基于离线编程的机器人打磨轨迹规划.pdf

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1、第５期（总第２０４期）机械工程与自动化No．５２０１７年１０月MECHANICAL_ENGINEERING_&_AUTOMATIONOct．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０５‐００５２‐０３基于离线编程的机器人打磨轨迹规划１２邓华健，赵汝海（１．广东工业大学机电工程学院，广东_广州_５１０００６；２．佛山博文机器人自动化科技有限公司，广东_佛山_５２８２２５）摘要：开发了机器人打磨抛光系统，并提出一种基于离线编程的机器人打磨轨迹规划方法，利用离线编程软件快速生成打磨程序，用于复杂轨迹的打磨。将该方法

2、用于一种不锈钢三通分水器的抛光打磨，实验结果表明：该方法生成的程序能够精确地完成打磨作业，效果良好，具有一定的实用性。关键词：机器人；离线编程；轨迹规划；打磨抛光中图分类号：TP３９１.７___文献标识码：A0_引言打磨磨削机为带力控的砂带磨削机，其内部结构随着社会经济的快速发展，人们对手机外壳、卫浴如图２所示。打磨磨削机主驱动电机为三相电机，功中的水龙头、门把手、汽车轮毂等产品的外观要求越来率为２．２kW，砂带与接触轮、张紧轮、驱动轮、随动轮越高，但是，科技水平的提高并没有给这些产品的制造组成一个四轮柔顺装

3、置，通过绷紧机构可调节砂带的过程带来更多的附加值，这些造型美观的产品大多仍张力，从而调节砂带或接触轮与工件的打磨力。图２然需要纯手工的加工方法来制造。中的气缸调节装置由调压阀实现，其工作原理为：压手工打磨这些金属制品存在很多弊端，如：工作车力传感器装于检测气缸中，由传感器检测压力大小并间噪声大、粉尘多、光线暗，工作环境十分恶劣；产品加反馈给控制器；控制器根据恒力设定驱动比例阀工［１－２］工效率和加工精度低，劳动力成本逐年升高。为作，当打磨压力大于设定的阈值时，控制器控制气缸通此，使用以机器代替人手的砂带磨削技

4、术势在必行，而过滑台机构带动砂轮及时向接触力变小的方向移动，在各种可运用的机器设备中，具有高自由度、高灵活性使打磨力变小从而使接触力保持在一个恒定区间；同［３］的工业机器人是首选。目前国内采用机器人实现自理，当打磨压力小于设定值时，气缸向接触力变大的方动化打磨的企业相对较少，普遍缺乏比较完善的打磨向移动，从而使磨削力稳定。加工设备和操作方法，大多数使用机器人手工示教方法，效率低，精度难以保证。异型件表面不规则，抛磨设备与被抛磨表面的相对运动复杂，机器人动作程序难以编制，对于一些曲面或者较难实现的轨迹只能结合手

5、工打磨的方法实现。虽然这种打磨方法在一定程度上提高了生产效率，但最终还是离不开手工打磨这个流程。由于打磨工件具有品种多、小批量的特点，针对每一种产品，依靠手工示教的磨削路径程序编制都图１机器人打磨抛光系统图２_砂带磨削机内部结构十分繁琐，且精度得不到保证。离线编程可以较好地１．２_系统软件设计解决复杂曲面的编程问题，能够快速准确地生成打磨打磨系统由PLC完成整体的程序逻辑控制，分别程序。因此，结合离线编程的机器人打磨系统能提高负责机器人程序的切换、砂带机的启停以及调速和气打磨的自动化程度，保证产品质量，使效率

6、更高。动夹持器的开合等动作。1_机器人打磨抛光系统开发打磨抛光工作站运行过程如下：上位机控制器发１．１_系统硬件组成出指令，机器人运行至取件台，自动夹取工件到达指定开发的机器人打磨抛光系统如图１所示，主要由位置后开启砂带机，机器人夹持工件按照预定的程序一台六轴机器人与一台双工位砂带磨削机组成。机器进行打磨作业；根据传感器反馈的信息，在打磨过程中人本体为安川六轴机器人，型号为MH５０；机器人控制调整气缸压力以确保打磨质量；完成打磨作业后，主控系统为DX‐１００。制器通知机器人到达放件台，将工件放置于指定位置，国

7、家国际科技合作专项（２０１５DFA１１７００）收稿日期：２０１７‐０３‐０２；修订日期：２０１７‐０６‐２９作者简介：邓华健（１９９１‐），男，广东广州人，在读硕士研究生，研究方向：机器人离线编程。_２０１７年第５期___________邓华健，等：基于离线编程的机器人打磨轨迹规划·５３·同时关闭砂带机。打磨过程中，若系统发生故障，控制Di（mi，ni，pi），由于圆弧上任意一点的切线容易求得，程序将发出报警信息，并停止所有的作业。一个作业程则在圆弧上由轨迹点的法向量和切向量可以求得其第序完成后，如无故障发生

8、，将进入下一个作业程序。三个姿态向量Ni×Di，至此，圆弧上任意一点都能够１．３_离线编程系统完全定义。圆弧曲线轨迹点位姿表示如图４所示，圆在机器人打磨作业中，采用手工示教来生成机器弧曲线可以由一系列离散点插补构成。任意轨迹点的人打磨程序，并需要不断地示教、测试和修改，耗时较齐次方程为：长，对于复杂轨迹，示教过程更繁琐，有的甚至难以实NiDiNi×DiPi［４］Ti＝．（１）现。因此，本设计采用离线