工業機器人碼垛應用存在的問題及解決方案

閱讀:198次    日期:2020-08-29
 

一、工業碼垛機器人應用存在的問題

1 碼垛抓手問題

碼垛機器人能夠在不同的作業任務情況下工作,主要取決於機器人法蘭盤抓手的設計。機器人抓手的品質和性能直接影響工業搬運機器人的工作質量和效率。傳統搬運機器人抓手由純機械部件組成,結構複雜、整體笨重、動作速度慢、不具備自動檢測、控製位置能力、控製精度低、受工作環境溫度和工件重量影響會產生運動不到位等眾多問題,影響搬運機器人的正常工作效率,在生產中存在安全隱患,針對不同的物品設計特定的抓手工業機器人才可以作業。但是,麵對工業生產製造中,在同一工位上,可能會出現不止一種的產品規格,這種情況下機器人隻能特定地抓取,無法滿足品種多樣化地抓取。由此一來,機器人抓手的選擇和設計顯得格外重要。針對這種情況,急需設計出一種自適應,多功能的機器人抓手。

碼垛機器人

2 自動識別抓取問題

在xrk93xry向日葵官网工業機器人碼垛和分揀作業過程中,由於產品種類的多樣化,需要根據物品的類別進行分類拾取碼垛,將同一條流水線上的物品,搬運到不同的托盤上。其次,物品在傳輸過程中待抓取位置可能不固定,這就需要機器人能夠自主識別物品抓取點的位置。因此,選擇化的識別抓取對碼垛機器人的應用十分重要。


3 運動路徑規劃

工業機器人在碼垛應用中,單位時間內碼垛次數,是衡量工業機器人性能的很重要的一個指標,特別對於高吐量的產線來說,工業機器人的碼垛速率,決定了整個產線的產能。影響機器人碼垛效率的因素有很多,象伺服電機的性能,負載強度,機器人的機械結構等,特別是機器人將物品碼放成不同的垛型,碼垛擺放的順序也是影響碼垛效率的關鍵因素。當碼垛順序固定後機器人運動路徑的優化對提高效率有很大幫助,如果是搬運到同一終點,機器人路徑選取不同,機器人運動解算結果差異很大,最終速度差也很大。所以,機器人運動路徑和碼放垛型順序的設計對機器人工作效率的提升起到關鍵作用。


二、關鍵技術解決方案

1 自適應抓手

該文為了實際工作需要設計了一種具有自動檢測、控製位置能力的工業搬運機器人自動抓手,以解決現有技術存在的控製精度低、工作效率低及存在安全隱患等問題。機器人夾爪自動控製器的中央處理器內預置工作程序,可與工業搬運機器人的主控製器建立通信,當搬運機器人到達拾取工件位置時,依據搬運機器人主控製器的指令開始抓取,抓手夾取過程受負反饋作用,當檢測抓手壓力變化時,自動調節電機扭矩已達到抓取力度和行程的控製。如此一來,對於不同規格的物品,一種夾爪就可以滿足抓取任務,減少了頻繁更換夾具的流程,提高了碼垛工作的效率。

碼垛機器手

2 機器視覺係統

機器人視覺係統包括CCD數字相機、鏡頭、光源、機器人本體控製係統。CCD數字相機通過交換機與工業計算機連接,電氣控製櫃接入交換機,相機單元對物品的圖片拍攝,數據采集,並通過交換機傳輸至工業計算機,工業計算機對采集到的備份件物品圖片進行圖像處理和精準定位後,通過交換機向機器人控製係統發送控製信號。這種技術解決了傳統碼垛在產品種類多,位置多變的情況下的碼垛問題,在分揀碼垛作業中提高了工作效率,讓碼垛機器人更加智能化,人性化。


3 垛型設計和運動路徑優化

要想提高機器人工作效率,必須對垛型設計和運動路徑合理設計。對運動優化進行深入研究,提出了路徑規劃和軌跡規劃綜合優化的方法,來同時優化這2個相互耦合的過程。在路徑規劃後,采用B樣條插值的方法對離散路徑進行擬合得到光滑路徑,為了得到路徑的光滑程度有一個量化的表示,采用模糊控製器來控製路徑的修正幅度,進而求得機器人沿該路徑運行的最小時間。再結合實際分析了時間最優軌跡規劃的特點,采用參數化表示的方法降低動力學模型的維數和動態規劃法求取最優時間來控製機器人碼垛運動。對於機器人碼垛的擺放順序,根據擺放的方向,層數,每層個數的需要,以由遠到近,相鄰擺放的原則設計擺放順序可以縮短路徑的總和,已達到提高碼放效率的目的。


三、未來發展方向

1 雲端控製化

製造業的無人化或許將為中國製造業的升級提供一條路徑。目前工業機器人的應用多是處在獨立的工作站中,每個機器人是獨立的。未來針對比較複雜的生產工藝,生產信息需要共享,需要遠程監控機器人,所以雲端控製化是機器人的一個重要發展方向。雲端控製需要解決關鍵問題是需要網關轉化不同的通信協議,遠程服務器儲存大量機器人工作案例,針對當前機器人工作的內容,從雲端匹配工作案例,對機器人運動進行遠程控製。雖然近年來,出現不少遠程控製機器人的案例,但是要想控製機器人使其滿足複雜的環境和工作內容,還需要對機器人的運動數據和通信數據進行進一步研究。


2 多傳感器信息融合化

目前工業機器人的應用多是在工作站或流水線,還沒有與人的接觸和配合,未來針對比較複雜的生產工藝,人和機器人的協作將會是一個非常重要的發展方向隨著工業機器人的工作內容的複雜性提高,機器人需要變得更加智能,來感知周圍環境信息,才能夠規劃下一決策和行為。這就需要借助傳感器係統的多個傳感器信息融合,以檢測多變的外部環境,做出判斷和決策,其實質類似於人的五官和身體的綜合感覺功能,包括視覺、觸覺、力覺、滑覺、接近覺、壓覺、聽覺、味覺、嗅覺、溫覺等。研究包括各類傳感信息的采集及融合處理、傳感器與驅動器一體化技術、感覺功能繼承模塊等。目前,很多大型工廠都有大量的工業機器人,它們與人力一起,為社會工業化生產創造了不計其數的價值。目前的工業機器人仍舊在不停地發生著技術上的改進,特別是隨著MEMS加速度傳感器、陀螺儀、壓力傳感器等智能化元器件的更新與改進,工業機器人也會借助傳感器技術使它們變得更智能、使用更安全,從而激發提供更大的價值和更多潛能。