六軸混合機器人在激光噴丸中的應用
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圖3是無故障工作了三年，回廠保養(yǎng)的五軸聯(lián)動機器人。
五軸聯(lián)動機器人的第四個軸是安裝在Z軸下端，以Z軸為軸心的轉動軸，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軸帶動轉動軸B以水平面為軸轉動。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)動機器人的控制系統(tǒng)及電箱
由于五軸聯(lián)動機器人的Z軸采用雙Z軸滾珠絲桿同步驅動方式，共計采用了6臺伺服電機。我們采用了沈陽萊茵機器人公司自己開發(fā)的，基于ARM的嵌入式8軸連動控制系統(tǒng)。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軸連動控制系統(tǒng)帶CAN總線,RS485接口和以太網(wǎng)接口，支持Modbus通信協(xié)議。可以鏈接常見的觸摸屏和工控機。所有IO口帶短路保護及擴展，還可以很方便搭建成主從時式分布式控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)是萊茵機器人十多年開發(fā)積累的，已在織布機的電送點卷，包裝機和火焰切割機上批量連續(xù)可靠工作多年的嵌入式系統(tǒng)。該系統(tǒng)有是一個高度開放的控制系統(tǒng)，可以方便修改，增添功能，及用戶自己二次開發(fā)。
四、工作過程
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(wěn)運動，確保激光束在要被噴丸處理的區(qū)域，按要求的軌跡和順序噴丸。為此采用示教方式工作，各個軸間可以同時聯(lián)動和獨立運動。激光系統(tǒng)可以放出一個幾乎沒有任何能量的激光點，我們稱為參照激光點。參照激光點的方位與噴丸的激光束完全一樣。示教時，先手動運動使參照激光點照到要被噴丸處理的軌跡上，然后確認該點為有效點。示教時操作者可以用手動操作器在被噴丸零件邊上邊看看控制運動。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(jiān)控系統(tǒng)來控制參照激光點在零件上的位置。系統(tǒng)自動記錄下這些有效點對應機器人各種軸的位置，然后上位機離線自動生產(chǎn)噴丸運動軌跡，自動優(yōu)化各個軸在各個點的運動分量，使運動過程平穩(wěn)高速。可以對噴丸軌跡進行圖示，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(shù)據(jù)，給出噴丸信息后，借助CAM軟件可以自動生成運動軌跡。但通常出于保密等原因，通常是得不得對應的3DCAD數(shù)據(jù)。
五、六軸連動機器人
對于復雜的整體葉輪等采用六軸聯(lián)動機器人會更方便。圖4是混合型六軸聯(lián)動機器人的結構形式之一，它由三個直線運動軸，兩個轉動軸和一個擺動軸組成。其中三個直線運動軸是典型的懸臂型直角坐標機器人，也可以是圖2中所以的龍門式三維直角坐標機器人。在上下運動的Z軸下端帶動一個旋轉軸，旋轉軸帶動一個擺動軸，擺動軸末端再帶動一個旋轉軸。最末端的旋轉軸帶動手爪。由于兩個旋轉軸和一個擺動軸其實就是關節(jié)機器人的末端三個運動軸，所以六軸混合機器人就是三軸直角坐標機器人加上關節(jié)機器人的三個最末端運動軸組合而成。根據(jù)實際應用需要，混合型機器人的直線運動軸也可以是二維的XY軸結構或XZ軸結構，也可以是龍門式結構。其各個直線運動軸的行程及承載能力可以按要求去做。而兩個轉動軸和一個擺動軸組成也可以按需要僅選擇一個轉動軸，如從生產(chǎn)線把箱體碼垛到托盤上，也可以是一個轉動軸和一個擺動軸及其他組合。
圖4：混合型六軸聯(lián)動機器人示意圖
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