六軸混合機器人在激光噴丸中的應用
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圖3是無(wú)故障工作了三年，回廠(chǎng)保養的五軸聯(lián)動(dòng)機器人。
五軸聯(lián)動(dòng)機器人的第四個(gè)軸是安裝在Z軸下端，以Z軸為軸心的轉動(dòng)軸，叫A軸。A軸主要由高精度交流伺服和反向間隙小于0.5弧分的緊密減速機組成。A軸帶動(dòng)轉動(dòng)軸B以水平面為軸轉動(dòng)。B軸也主要由高精度交流伺服和反向間隙小于0.5弧分的緊密減速機組成。
三、五軸聯(lián)動(dòng)機器人的控制系統及電箱
由于五軸聯(lián)動(dòng)機器人的Z軸采用雙Z軸滾珠絲桿同步驅動(dòng)方式，共計采用了6臺伺服電機。我們采用了沈陽(yáng)萊茵機器人公司自己開(kāi)發(fā)的，基于A(yíng)RM的嵌入式8軸連動(dòng)控制系統。為了雙Z軸的嚴格同步，在FPGA里面兩路伺服電機位置環(huán)控制信號由同一路控制信號控制。如圖4所示，該嵌入式8軸連動(dòng)控制系統帶CAN總線(xiàn),RS485接口和以太網(wǎng)接口，支持Modbus通信協(xié)議?？梢枣溄映Ｒ?jiàn)的觸摸屏和工控機。所有IO口帶短路保護及擴展，還可以很方便搭建成主從時(shí)式分布式控制系統。該控制系統是萊茵機器人十多年開(kāi)發(fā)積累的，已在織布機的電送點(diǎn)卷，包裝機和火焰切割機上批量連續可靠工作多年的嵌入式系統。該系統有是一個(gè)高度開(kāi)放的控制系統，可以方便修改，增添功能，及用戶(hù)自己二次開(kāi)發(fā)。
四、工作過(guò)程
由于激光束的方向是不能改變的，必須控制被噴丸的工件如此精確平穩運動(dòng)，確保激光束在要被噴丸處理的區域，按要求的軌跡和順序噴丸。為此采用示教方式工作，各個(gè)軸間可以同時(shí)聯(lián)動(dòng)和獨立運動(dòng)。激光系統可以放出一個(gè)幾乎沒(méi)有任何能量的激光點(diǎn)，我們稱(chēng)為參照激光點(diǎn)。參照激光點(diǎn)的方位與噴丸的激光束完全一樣。示教時(shí)，先手動(dòng)運動(dòng)使參照激光點(diǎn)照到要被噴丸處理的軌跡上，然后確認該點(diǎn)為有效點(diǎn)。示教時(shí)操作者可以用手動(dòng)操作器在被噴丸零件邊上邊看看控制運動(dòng)。但出于安全考慮，操作員也可以借助高分辨率高清晰的視頻監控系統來(lái)控制參照激光點(diǎn)在零件上的位置。系統自動(dòng)記錄下這些有效點(diǎn)對應機器人各種軸的位置，然后上位機離線(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)噴丸運動(dòng)軌跡，自動(dòng)優(yōu)化各個(gè)軸在各個(gè)點(diǎn)的運動(dòng)分量，使運動(dòng)過(guò)程平穩高速?？梢詫娡柢壽E進(jìn)行圖示，局部放大，優(yōu)化噴丸順序，刪減等操作。
如果能得到被噴丸零件的3DCAD數據，給出噴丸信息后，借助CAM軟件可以自動(dòng)生成運動(dòng)軌跡。但通常出于保密等原因，通常是得不得對應的3DCAD數據。
五、六軸連動(dòng)機器人
對于復雜的整體葉輪等采用六軸聯(lián)動(dòng)機器人會(huì )更方便。圖4是混合型六軸聯(lián)動(dòng)機器人的結構形式之一，它由三個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)軸，兩個(gè)轉動(dòng)軸和一個(gè)擺動(dòng)軸組成。其中三個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)軸是典型的懸臂型直角坐標機器人，也可以是圖2中所以的龍門(mén)式三維直角坐標機器人。在上下運動(dòng)的Z軸下端帶動(dòng)一個(gè)旋轉軸，旋轉軸帶動(dòng)一個(gè)擺動(dòng)軸，擺動(dòng)軸末端再帶動(dòng)一個(gè)旋轉軸。最末端的旋轉軸帶動(dòng)手爪。由于兩個(gè)旋轉軸和一個(gè)擺動(dòng)軸其實(shí)就是關(guān)節機器人的末端三個(gè)運動(dòng)軸，所以六軸混合機器人就是三軸直角坐標機器人加上關(guān)節機器人的三個(gè)最末端運動(dòng)軸組合而成。根據實(shí)際應用需要，混合型機器人的直線(xiàn)運動(dòng)軸也可以是二維的XY軸結構或XZ軸結構，也可以是龍門(mén)式結構。其各個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)軸的行程及承載能力可以按要求去做。而兩個(gè)轉動(dòng)軸和一個(gè)擺動(dòng)軸組成也可以按需要僅選擇一個(gè)轉動(dòng)軸，如從生產(chǎn)線(xiàn)把箱體碼垛到托盤(pán)上，也可以是一個(gè)轉動(dòng)軸和一個(gè)擺動(dòng)軸及其他組合。
圖4：混合型六軸聯(lián)動(dòng)機器人示意圖
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