激光傳感下的工業(yè)機(jī)器人定位技術(shù)

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摘要:為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)工件的自動(dòng)化定位及精確抓取，設(shè)計(jì)基于激光傳感的工業(yè)機(jī)器人定位系統(tǒng)。將工件以任意位置、任意角度放置在傳送帶上，工件運(yùn)送到傳送帶底部后，機(jī)器人經(jīng)由裝載在其末端的激光傳感器通過(guò)機(jī)器人的程序指令運(yùn)動(dòng)循環(huán)以達(dá)到掃描工件的效果，得到工件距離掃描起始點(diǎn)的距離與工件偏轉(zhuǎn)的角度，確定工件中心點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)由程序指令控制的自動(dòng)化工件定位，并將工件利用吸盤(pán)統(tǒng)一碼垛到同一位置上。

關(guān)鍵詞:工業(yè)機(jī)器人;工件定位;程序控制;激光傳感器

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的初期階段僅限于搬運(yùn)貨物、工業(yè)焊接、液體噴涂等方面，工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)技術(shù)的飛速更新令其逐漸涉及貨物裝配、零件打磨等各種精細(xì)的工業(yè)加工。為了使機(jī)器人具有柔性特征，完成自動(dòng)化生產(chǎn)，保證機(jī)器人可以快速開(kāi)展工作，保證生產(chǎn)安全，可以將視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行快速的識(shí)別，并明確具體位置。而這時(shí)在工業(yè)機(jī)器人精加工時(shí)的前提即利用工業(yè)機(jī)器人獲取工件精確的尺寸與姿態(tài)就顯得尤其重要［1-3］。我們將利用ABB機(jī)器人IRB1410型號(hào)進(jìn)行實(shí)機(jī)展示主要依托機(jī)器人程序算法利用激光傳感器以達(dá)到定位的效果。

1方案設(shè)計(jì)

根據(jù)定位系統(tǒng)要求，使用ABBRobotStudio軟件進(jìn)行仿真模擬與離線(xiàn)編程。由于A(yíng)BB系列工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)，在完成仿真操作后，只需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)示教即可達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。針對(duì)已知尺寸與姿態(tài)的工件，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶上隨機(jī)放置然后令其傳動(dòng)到傳送帶末端，抵達(dá)末端后ABB機(jī)器人利用機(jī)械臂末端安裝的激光傳感器對(duì)物件進(jìn)行掃描檢測(cè)工件的位置，然后定位工件的位置，然后利用機(jī)械臂上的吸盤(pán)對(duì)其進(jìn)行工件中心點(diǎn)的精確抓取，然后把不同且隨機(jī)位置的工件進(jìn)行統(tǒng)一位置的碼垛。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)順序步驟:(1)基于robotstudio的工作站仿真。(2)ABB機(jī)器人實(shí)機(jī)調(diào)試。

2項(xiàng)目工作站仿真設(shè)計(jì)

工作站仿真設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)步驟的目標(biāo):第一階段目標(biāo)，主要是傳送帶的設(shè)置。這一部分包括傳送帶上隨機(jī)位置生成工件的Smart組件設(shè)置，應(yīng)用到了隨機(jī)組件。第二階段目標(biāo)，主要是仿真工作站里的各種工具的設(shè)置。這一部分包括激光傳感器對(duì)工件是否到位的檢測(cè)和位姿的定位以及吸盤(pán)吸附物料的條件判斷，主要通過(guò)RobotStudio中的smart組件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)組件內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)吸盤(pán)吸取物體與放置物體的效果。第三階段目標(biāo)，主要是通信邏輯和激光定位程序邏輯的設(shè)置。設(shè)置整體工作站的邏輯，為下一步準(zhǔn)備。第四階段目標(biāo)，主要是整體協(xié)調(diào)配合。根據(jù)仿真的工作站信號(hào)通信邏輯與幾個(gè)激光傳感器的配合關(guān)系，根據(jù)激光傳感定位編寫(xiě)運(yùn)作工作站的代碼，使得能夠成功利用RobotStudio仿真，以達(dá)到機(jī)器人利用激光傳感定位抓取工件再進(jìn)行碼垛的效果。

3ABB機(jī)器人實(shí)機(jī)調(diào)試

實(shí)機(jī)調(diào)試包括以下幾個(gè)步驟的調(diào)試:第一階段，主要是接線(xiàn)(信號(hào)連接)。設(shè)計(jì)信號(hào)的輸入與輸出，然后根據(jù)傳感器的類(lèi)型確定其接線(xiàn)情況，最后按照總體的通信邏輯完成了對(duì)電路的現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)。如下表所示，為電路的IO分配表。第二階段，主要是對(duì)仿真中各點(diǎn)以及相應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向的現(xiàn)場(chǎng)示教。如下圖所示，機(jī)器人在工作時(shí)，主要經(jīng)過(guò)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位，并以工具坐標(biāo)和預(yù)期算法進(jìn)行作業(yè)。第四階段，完成實(shí)機(jī)上的各示教點(diǎn)位匹配后，再匹配實(shí)際激光傳感器的誤差完善程序后最終成功在A(yíng)BB機(jī)器人實(shí)機(jī)上完成了項(xiàng)目的目標(biāo):ABB機(jī)器人能夠自動(dòng)化完成在傳送帶末端上將隨機(jī)擺放的工件進(jìn)行統(tǒng)一碼垛。

4結(jié)語(yǔ)

將工件以任意位置、任意角度放置在傳送帶上，工件運(yùn)送到傳送帶末端后，經(jīng)過(guò)放在傳送帶底部的激光傳感器對(duì)機(jī)器人輸入信號(hào)，激活機(jī)器人經(jīng)由裝載在其末端的激光傳感器通過(guò)機(jī)器人的程序指令運(yùn)動(dòng)循環(huán)以達(dá)到掃描工件的效果，得到工件距離掃描起始點(diǎn)的距離與工件偏轉(zhuǎn)的角度，確定工件中心點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)由程序指令控制的自動(dòng)化工件定位，并將工件利用吸盤(pán)統(tǒng)一碼垛到同一位置上。

參考文獻(xiàn):

［1］余永維，杜柳青，許賀作．柔性裝夾機(jī)器人工件視覺(jué)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．制造業(yè)自動(dòng)化，2020，42(02):77-81．

［2］郭軍．基于機(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人工件定位系統(tǒng)研究及實(shí)際應(yīng)用［J］．科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020(14):103-104．

［3］龔海強(qiáng)，單奇，羅新河．激光掃描在工件角點(diǎn)定位中的應(yīng)用方法［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2020(09):239-242+247．

作者：張楚晉 曾宇軒 周清正 陳麗莎 陳俊任 單位：華南理工大學(xué)廣州學(xué)院