CN108555779A - 一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，包括以下步骤：S1、当机器人本体夹持工件在磨抛机上进行打磨作业发生突发状况时，机器人控制器产生停止信号；S2、磨抛机控制器接收停止信号后，对磨抛机接触轮退让气缸电气比例阀发出控制指令，并通过控制气缸气压大小调节磨抛机退让气缸的运动，实现磨抛机接触轮的及时退让；S3、在突发状况处理完成后，机器人控制器发送复位信号给磨抛机控制器，磨抛机控制器随即控制退让气缸和驱动轮电机协同工作，实现磨抛机的复位与正常工作。本发明实现了磨抛机接触轮在磨抛系统发生突发状况后进行主动退让的功能，而且在突发状况处理完成后，磨抛系统能够自动恢复至工作状态。

Description

一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法

技术领域

本发明属于工业机器人和自动控制技术领域，具体涉及一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法。

背景技术

作为智能制造关键技术之一，机器人技术以其自主性和适应性特点广泛应用于航空航天、能源、汽车、高铁、船舶等复杂零部件的高效精密加工。机器人砂带磨抛加工是一种旨在提升零部件加工效率与加工精度的先进制造技术，在实际生产中涉及工业机器人与砂带磨抛机的协同作业。由于生产环境的多变性和生产要素的复杂性，机器人加工系统在实际运行过程中难免会发生突发状况导致其停止作业。若此时，工件仍处于磨抛工位，即工件与磨抛机接触轮接触，则会产生过磨，从而导致工件产生缺陷甚至报废，极大地影响产品质量和生产效率。

传统的机器人加工系统急停机制一般需要人为操作，存在一定的反应时差。此外，由于惯性作用，即使及时中断了磨抛机动力源，接触轮亦不能立即停止，仍会产生一定的过磨。申请号为201510141275.1的中国发明专利申请公开了一种机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，它提出了一种易于实现且自动化程度高的机器人自动后退方法，即机器人磨抛系统在发生意外停止后，机器人进行主动退让，但该方法在实际应用过程中依然存在一定的机器人后退延迟现象，更严重的是，该方法易导致机器人发生意外的情况极大可能使得机器人自动退让程序无法执行，因此其可靠性较差。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，包括以下步骤：

S1、当机器人本体夹持工件在磨抛机上进行打磨作业发生突发状况时，若机器人自身判断其属于在工作状态下的非主动停止事件，则机器人本体作业端停止运动，并由机器人控制器产生停止信号；

S2、磨抛机控制器接收到机器人控制器发送的停止信号后，对磨抛机接触轮退让气缸电气比例阀发出控制指令，并通过控制气缸气压大小调节磨抛机退让气缸的运动，实现磨抛机接触轮的及时退让；

S3、在突发状况处理完成后，机器人控制器发送复位信号给磨抛机控制器，磨抛机控制器随即控制退让气缸和驱动轮电机协同工作，实现磨抛机的复位与正常工作。

按上述技术方案，步骤S1中停止信号的产生需同时满足以下两个条件：1、机器人处于工作状态；2、因意外所产生的机器人运动停止事件。

按上述技术方案，停止信号的产生包括以下两种方式：通过机器人自带的运动状态监视机制产生停止信号，或者通过外部监测方法获取机器人停止事件从而产生停止信号。

按上述技术方案，机器人控制器与磨抛机控制器之间采用DeviceNet总线协议直接连接。

按上述技术方案，步骤S2中，磨抛机采用接触轮式磨削方式，通过气缸的运动实现接触轮的张紧、松弛，故磨抛机控制器对气缸电气比例阀发出控制指令，通过电气比例阀控制气压大小，进而控制退让气缸，实现接触轮的退让运动，同时，磨抛机控制器对驱动轮电机发出停止指令，控制驱动轮的停止。

按上述技术方案，步骤S3中，经过逻辑判断后，磨抛机控制器将机器人控制器发出的复位信号转换为对退让气缸的复位指令，在接触轮完成复位后，磨抛机控制器再对驱动轮电机发出驱动指令，从而实现磨抛机的复位。

本发明产生的有益效果是：本发明实现了磨抛机接触轮在磨抛系统发生突发状况后进行主动退让的功能，避免工件产生过磨。另外，在突发状况处理完成后，磨抛系统能够自动恢复至工作状态。本发明具有简便、实时性强的特点，能显著改善传统砂带磨抛系统退让机制响应滞后进而影响零件加工表面质量的问题，并通过降低人工参与度以及人为操作的复杂性，有效提升机器人加工系统的自动化程度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例中磨抛机接触轮自动退让方法流程图；

图2为本发明实施例中磨抛机复位方法流程图；

图3为本发明实施例中机器人磨抛系统整体布置图；

图4为本发明实施例中接触轮退让示意图；

图5为本发明实施例中磨抛机与机器人通讯示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，包括以下步骤：

S1、当机器人本体夹持工件在磨抛机上进行打磨作业发生突发状况时，若机器人自身判断其属于在工作状态下的非主动停止事件，则机器人本体作业端停止运动，并由机器人控制器产生停止信号；

S2、磨抛机控制器接收到机器人控制器发送的停止信号后，对磨抛机接触轮退让气缸电气比例阀发出控制指令，并通过控制气缸气压大小调节磨抛机退让气缸的运动，实现磨抛机接触轮的及时退让；

S3、在突发状况处理完成后，机器人控制器发送复位信号给磨抛机控制器，磨抛机控制器随即控制退让气缸和驱动轮电机协同工作，实现磨抛机的复位与正常工作。

如图1所示，步骤S1分为两步：S101、机器人产生停止运动事件发生；S102、通过监测停止事件，进行逻辑判断，判断其是否属于在工作状态下的非主动停止事件，若满足停止信号产生条件，产生相应停止信号。其中，停止信号的产生包括但不限于以下两种方式：通过机器人自带的运动状态监视机制产生停止信号，或者通过外部监测方法获取机器人停止事件从而产生停止信号。

步骤S1中停止信号的产生需同时满足以下两个条件：1、机器人处于工作状态；2、因意外所产生的机器人运动停止事件。需要说明的是：1)机器人处于工作状态是指机器人正处于磨抛工作状态，不包括调试、手动示教等原因所产生的机器人运动；2)意外原因包括程序错误、系统自身故障、操作错误等非主动原因所产生的机器人运动停止事件。其中，停止信号采用一种停止事件监测方法对停止事件进行判断，即判断所产生的停止事件是否同时满足以上两个条件，若满足，则产生相应的停止信号，反之，不产生停止信号。

以ABB6700工业机器人为例，采用机器人自带的运动状态监视机制产生停止信号，即在RAPID程序中使用TriggStopProc语句，实现对其运动停止事件的监测。在机器人自身产生停止信号之后，选用具有高实时性、低成本的DeviceNet现场总线协议，将停止信号直接传输至磨抛机控制器。需要注意的是，磨抛机控制器应选用支持DeviceNet总线协议的PLC控制器，本实施例中磨抛机控制器选用台达DVP-SE型号PLC控制器。

如图5所示，对于机器人磨抛系统，都设有相应的中控台对系统中的设备进行集中控制，即磨抛机与机器人之间的通讯需经过中控台，因此信号的传递具有一定的滞后性，为保证机器人停止信号及时传送至磨抛机控制器，通过实时性较强的DeviceNet总线协议，将机器人控制器(IRC5)产生的停止信号直接传输至磨抛机，实现磨抛机与机器人间的实时通讯，缩短了磨抛机响应时间，保证磨抛机响应的实时性，从而保证磨抛机退让的及时性。

在本发明的优选实施例中，步骤S2中，磨抛机采用接触轮式磨削方式，通过气缸的运动实现接触轮的张紧、松弛，故磨抛机控制器对气缸电气比例阀发出控制指令，通过电气比例阀控制气压大小，进而控制退让气缸，实现接触轮的退让运动，同时，磨抛机控制器对驱动轮电机发出停止指令，控制驱动轮的停止。如图1所示，自动退让部分分为三步：S201、磨抛机控制器获取机器人停止信号；S202、磨抛机控制器对接触轮退让气缸电气比例阀发出退让控制指令，同时对驱动轮电机发出停止指令；S203、磨抛机接触轮进行自动退让，驱动轮停止转动。

磨抛机控制机在接收到停止信号后，同时发出退让指令和电机停止指令，通过控制电气比例阀气压大小实现接触轮的退让，通过控制驱动轮电机实现驱动轮的停止。需要注意的是，为了避免因接触轮退让后驱动轮带动未张紧的砂带继续运动发生危险，需要对驱动轮进行停止控制。

在本发明的优选实施例中，步骤S3中，经过逻辑判断后，磨抛机控制器将机器人控制器发出的复位信号转换为对退让气缸的复位指令，实现接触轮的重新张紧，在接触轮完成复位后，磨抛机判断满足砂带张紧的条件后，磨抛机控制器再对驱动轮电机发出驱动指令，实现驱动轮的重新运动，从而实现磨抛机的复位，在磨抛机完成复位后，磨抛机控制器需反馈复位完成信号至机器人控制器，之后机器人控制器再向机器人发出运动指令，最终实现磨抛系统的复位。本发明可以在意外情况处理完后使磨抛机具有复位功能。

如图2所示，意外情况处理完毕后的复位部分分为五步：S301、意外情况处理完毕；S302、机器人控制器判断机器人单元是否满足磨抛机复位条件(机器人端磨抛机复位条件为机器人不会与复位过程中的磨抛机接触轮产生碰撞)，满足则产生相应的复位信号并传输至磨抛机控制器，反之，则报错并返回步骤S301；S303、磨抛机控制器判断磨抛机单元是否满足磨抛机复位条件，满足则发出复位指令，控制接触轮复位，待接触轮完成复位后再对驱动轮发出驱动指令，反之，则报错并返回步骤S301；S304、监测磨抛机复位是否完成，完成则发送复位完成信号至机器人控制器，反之，则返回步骤S301；S305、机器人控制器接收到复位完成信号后，则对机器人发出运动指令，重新进入工作状态。

如图3所示，机器人砂带磨抛系统包括机器人本体303、机器人控制柜号305(具体型号IRC5)、磨抛机301、工件302及夹具、中控台306、防护栏304等部件，机器人磨抛系统工作方式为机器人本体303夹持工件302，通过与磨抛机301接触轮接触，实现对工件的打磨。

如图4所示，磨抛机主要包括接触轮401、砂带402、退让气缸403、张紧轮404、驱动轮405、电气比例阀406、PLC控制器407(台达DVP-SE型号)，PLC控制器407根据传来的停止信号，对电气比例阀406发出控制指令，通过电气比例阀406对退让气缸403进行控制，从而实现接触轮401的退让，同时，控制器对驱动轮驱动电机发出电机停止指令，保证磨抛机的安全停止。

本发明通过机器人自身的运动监视机制产生相应的机器人运动停止信号；当机器人停止时，通过现场总线将停止信号实时传输至磨抛机控制器，实现接触轮的及时退让，有效的避免了因机器人运动停止而产生的工件过磨现象；在意外情况处理完毕后，能自动复位至工作状态，即通过机器人端对磨抛机发出复位信号，经过磨抛机控制器相应逻辑判断和控制指令，实现磨抛机的自动复位功能。本发明具有方法简便、实时性强等优点，且具有可移植性，结合实际情况修改后，能够解决大多数磨抛机接触轮自动退让问题。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、当机器人本体夹持工件在磨抛机上进行打磨作业发生突发状况时，若机器人自身判断其属于在工作状态下的非主动停止事件，则机器人本体作业端停止运动，并由机器人控制器产生停止信号；

S2、磨抛机控制器接收到机器人控制器发送的停止信号后，对磨抛机接触轮退让气缸电气比例阀发出控制指令，并通过控制气缸气压大小调节磨抛机退让气缸的运动，实现磨抛机接触轮的及时退让；

S3、在突发状况处理完成后，机器人控制器发送复位信号给磨抛机控制器，磨抛机控制器随即控制退让气缸和驱动轮电机协同工作，实现磨抛机的复位与正常工作。

2.根据权利要求1所述的机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，其特征在于，步骤S1中停止信号的产生需同时满足以下两个条件：

1、机器人处于工作状态；

2、因意外所产生的机器人运动停止事件。

3.根据权利要求2所述的机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，其特征在于，停止信号的产生包括以下两种方式：通过机器人自带的运动状态监视机制产生停止信号，或者通过外部监测方法获取机器人停止事件从而产生停止信号。

4.根据权利要求1所述的机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，其特征在于，机器人控制器与磨抛机控制器之间采用DeviceNet总线协议直接连接。

5.根据权利要求1所述的机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，其特征在于，步骤S2中，磨抛机采用接触轮式磨削方式，通过气缸的运动实现接触轮的张紧、松弛，故磨抛机控制器对气缸电气比例阀发出控制指令，通过电气比例阀控制气压大小，进而控制退让气缸，实现接触轮的退让运动，同时，磨抛机控制器对驱动轮电机发出停止指令，控制驱动轮的停止。

6.根据权利要求1所述的机器人砂带磨抛系统的磨抛机接触轮自动退让方法，其特征在于，步骤S3中，经过逻辑判断后，磨抛机控制器将机器人控制器发出的复位信号转换为对退让气缸的复位指令，在接触轮完成复位后，磨抛机控制器再对驱动轮电机发出驱动指令，从而实现磨抛机的复位。