新型多機器人協(xié)同工作組

1、職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫新技術新工藝稱:新型多機器人協(xié)同工作組人： 箱:2014.11話:編制時間:編制單位：遼寧省交通高等?？茖W校新型多機器人協(xié)同工作組34V為順應汽車制造業(yè)“準時化”、“精益生產(chǎn)”的發(fā)展趨勢，新型多機器人協(xié)同工作 組應運而生。當今汽車業(yè)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期一再縮短，小批量、多品種的生產(chǎn)方式已經(jīng)成為 眾多汽車制造商投資過程中競相追崇的目標。受汽車工業(yè)大環(huán)境的影響，設備的投入和 生產(chǎn)成本也不斷受到控制，而汽車生產(chǎn)工藝的要求又在不斷提高，這就對設備的柔性化、 集成化和多任務處理的能力提出了更高的要求。為了迎合這種汽車制造業(yè)中“準時化” 和“精益生產(chǎn)”的發(fā)展趨勢，KUKA公

2、司突破傳統(tǒng)的機器人協(xié)同工作組的概念，對機器 人協(xié)同工作組的功能和工作模式進行了歷史性的革新。單獨控制協(xié)同機器人工作組中所有的機器人個體均采用標準的KUKA機器人系統(tǒng)，工作組通過1OOMBit/s的高速以太網(wǎng)進行通訊連接和數(shù)據(jù)交換。由于KUKA機器人的KRC2 控制系統(tǒng)是真正意義上的基于工業(yè) PC和WindowsXP的操作系統(tǒng),這就使得強大的計算 機網(wǎng)絡控制功能得以在機器人工作組網(wǎng)絡中充分發(fā)揮。汽車生產(chǎn)工藝的不斷進步要求協(xié) 同機器人工作組中機器人的數(shù)量不斷增加。正是針對于這種要求，為了突破傳統(tǒng)思想中 用一個控制器來控制多個機器人的局限性，KUKA公司對協(xié)同機器人工作組中每個機器 人分別使用單獨的

3、控制器進行控制，其優(yōu)越性表現(xiàn)在:可以增加協(xié)同工作的復雜程度;協(xié)同工作的需要超越了單個控制器的區(qū)域局限性以及設計局限性;因為使用標準控制器實現(xiàn)了其批量生產(chǎn)可以大大節(jié)省機器人系統(tǒng)成本。目前，KUKA公司已經(jīng)成功地在梅塞德斯-奔馳的車間里實現(xiàn)了多達15臺機器人 共同工作的機器人協(xié)同工作組，而且這一數(shù)字還有望不斷增加。在將來的白車身焊裝車間里，我們將會看到很多由812臺機器人組成的單元（如 圖1所示），這些機器人被有組織的安排在一個小區(qū)域內(nèi)， 對板件或者車身件進行搬運、 傳遞和焊接。一臺機器人可以和另外一臺機器人相互配合工作，也可以和他們分開獨立 的進行工作。圖J白車身焊裝機SSA協(xié)同工作組4*主機示

4、教多機器人協(xié)同工作組中，示教工作是一項非常棘手的任務，多任務處理程序需要同 時進行編輯和調(diào)試，為了簡化協(xié)同工作中多任務處理的難度，提供一個多任務處理的單 一控制點，KUKA公司開發(fā)了共用示教器的功能（如圖 2）。也就是說，在同一個機器 人工作組內(nèi)，只有其中一臺機器人的控制器安裝有示教器，則該機器人被稱為“主機”， 其他的機器人控制器則被稱為“客戶機”NTHIM通過機器人共享示教控制器，新開發(fā)出來的操作和編程的概念使得機器人工作組內(nèi)多控制器的操作和程序邏輯的分配變得異常簡單和輕松。這就使得對機器人任務的控制 和操作方式都大大簡化。在硬件連接上，像急停和操作安全等信號也都可以通過簡單的 接線來實現(xiàn)

5、。時鐘同步為保證機器人工作組中工作過程的精度以及各獨立機器人控制器之間數(shù)據(jù)交換的 可靠性，控制器之間在空間連接和時間同步上的伺服和計數(shù)時鐘序列得以采用，一個獨 立于以太網(wǎng)的串行時鐘同步信號保證了伺服序列的通信響應時間控制在微秒級。在開發(fā)機器人工作組之初，KUKA公司的研究人員一改傳統(tǒng)的以機器人為中心的對從而保證了單臺機器人進行編程示教的模式，而是把工件的數(shù)學模型作為示教的中心展開，機器人 工作組中任何單個機器人的運動都會實時地對組內(nèi)的其他機器人產(chǎn)生影響, 組內(nèi)所有機器人在軌跡上和運動序列上的一致性，運動空間的幾何模型在任何時候都會 精確地保持一致。高精度的同步數(shù)據(jù)計算和交換保證了過程處理的高度

6、精確。單個機器人所有的與安全相關聯(lián)的信號也會同時作用于整個機器人工作組。如果兩個機器人之間的通信發(fā)生故障，則整個機器人組會立即切換到安全模式（見圖3）。結束語顯然，協(xié)同工作機器人組的工作方式與傳統(tǒng)的單機工作方式或者只能通過現(xiàn)場總線以及I/O信號方式進行通信的機器人組工作方式相比，無論在信號的傳遞、機器人之間的實時控制、還是公共工作空間的互鎖方面，其性能都有了質(zhì)的飛躍（見圖4）。對于汽 車制造工藝的柔性化和多樣化生產(chǎn)都有重要作用，主要表現(xiàn)為:-»1|-M* 戶nsKail *鷲:Atf 衛(wèi)牌:粛工脂圖忖葩 JCtr -在項目規(guī)劃階段提供高度的靈活性,滿足各種不同的生產(chǎn)線布局和設計思想;

7、4為下一個系列的車型提供最簡單的整改便可以實現(xiàn)，滿足快速、低成本更換新車型 的要求;提供多處理器資源，使得各機器人可以更加方便和靈活地集成其他軟件;工件的定位方式更加靈活，從而可以更好地進行軌跡和工藝過程的優(yōu)化，可以很好 地避免傳統(tǒng)工作方式中工藝的優(yōu)化、定位方式和可達性之間產(chǎn)生的沖突;傳統(tǒng)的夾具定位方式對工件的翻轉(zhuǎn)和變位能力是非常有限的，而靠機器人的動作和 姿態(tài)實現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)和變位則千變?nèi)f化，可以滿足各種作業(yè)過程中對位置的要求;多種工藝操作同時進行成為可能，生產(chǎn)線結構更趨于簡單化，設備的生產(chǎn)效率也得 以提高，同時，通過負載共享，標準機器人的負載經(jīng)過組合能滿足負載多樣化的需求；無夾具工作站的設計和開發(fā)使得汽車制造工藝更趨于智能化（見圖5）。在過去，零 件必須通過夾具進行精確定位。夾具不僅要保證精度和動作的準確度，還要滿足工藝要 求，不會和作業(yè)過