一种自动化涂胶移动平台系统的设计_李海霞.pdf
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1、收稿日期:2023 03 25基金项目:甘肃省高等学校创新基金项目(2022B 299)第一作者:李海霞(1984),女,甘肃武威人,副教授,主要从事自动控制方面研究工作。E mail:li_haixia1984163 com一种自动化涂胶移动平台系统的设计李海霞1,张衡2(1 兰州石化职业技术大学,甘肃 兰州 730060;2 航天科工智能机器人有限责任公司,北京 100070)摘要:某类产品使用螺钉对其外壳进行紧固连接后,在螺钉沉孔位置有规格不等的孔,需进行表面预留孔位进行封堵作业。从产品工艺、安全和美观角度出发,达到降低人工成本、追求产品的批量化生产的目的,设计了一种自动化抹胶封堵机器人
2、系统,可以实现孔位的自动定位、孔内自动化涂胶等工序,并对封堵表面进行质量检测。测试结果表明,该系统可完成预定尺寸内的孔位的自动化封堵任务,降低人工劳动强度,提高了工作效率。关键词:自动化涂胶;自动化上料;视觉定位;协作机器人中图分类号:TP242文章编号:1000 0682(2023)04 0008 04文献标识码:ADOI:10 19950/j cnki cn61 1121/th 2023 04 002Design of a mobile automatic gluing platform systemLI Haixia1,ZHANG Heng2(1 Lanzhou Petrochemica
3、l University of Vocational Technology,Gansu Lanzhou 730060,China;2 Aerospace Science and Technology Intelligent obot Co,Ltd,Beijing 100070,China)Abstract:When the housing of a product is connected and tightened with screws,some holes withdifferent sizes may be left at the mounting position,so that t
4、he reserved surface holes shall be sealed Toreduce labor costs and realize mass production from the perspective of product process,safety and aes-thetics,an automatic gluing and sealing robot system was designed which could implement automatic po-sitioning and gluing for internal holes and test qual
5、ity for the sealing surface The test results indicate thatthe system can complete automatic sealing for holes with reserved size,reduce labor intensity and improvework efficiency to a large extentKeywords:automatic gluing;automatic feeding;visual positioning;collaborative robot0引言涂胶、封堵机器人逐步取代人工作业,在智
6、能制造业中得到了广泛应用1 3。同时,涂胶封堵机器人结合了现代自动控制理论技术和视觉技术,朝着智能涂胶封堵方向发展4 5。例如,文献 6为解决管道长期使用出现的破损等问题,提出了一种分布式自适应管道封堵修复机器人。文献 7 通过自动路径功能优化,提高了涂胶效率和质量。文献 8 为满足精确控制机器人底涂质量的要求,提出了最小二乘法逆向计算喷涂速率和流量的方法。文献 9设计基于点云分析的柔性化机器人涂胶系统,满足航空制造领域多形式、大结构的生产模式。文献 10 设计了一种涂胶机器人离线编程系统涂胶轨迹更加均匀,满足高精度生产需求。在某类产品完成外壳安装后,需要对产品表面预留螺钉孔进行封堵作业,目前
7、该环节均为人工手工完成,由于封堵工艺比较复杂、孔位较多等原因,完成单个产品的封堵时间比较长;同时,产品质量往往凭操作人员经验来保证,不利于产品的批量化生产。因此,需对产品外壳表面预留孔位进行自动涂胶封堵作业,采用一台带有视觉定位以及力控功能的协作机器人实现,机器人末端配备夹取机构用于夹取和放置堵头作业。整体系统放置在 AGV 平台上,可实现跨区域作业。该系统可实现从堵头上料夹取、孔位识别定位、精细化涂胶作业到产品外观检测等全流程的自动化作业。该文对该系统的设备机8工业仪表与自动化装置2023 年第 4 期构组成、工作流程、控制系统等环节进行了整体设计和详细阐述,并对封堵后的产品进行了质量检测。
8、1系统组成该系统主要由移动平台、自动化上料、自动化涂胶、自动化封孔、机器视觉定位和协作机器人执行系统等 6 个功能环节组成。系统核心组件主要由激光导航 AGV 小车、自动化上料库、刮胶工位、协作机器人、气动胶枪、堵头夹取机构、机器视觉定位系统组成,系统层次明了、整体控制闭环,适合应用于工业场景。其系统整体框架如图 1 所示。图 1整体系统组成图1 1移动平台由于涂胶和封堵的对象长度较长,表面不规则、孔位分布分散等情况,可将整体系统放置在移动平台上完成整体作业任务。该移动平台具备精确定位行走机构、电源、人机交互和自动升降等功能。行走机构由标准化两轮差速 AGV 底盘、导航和避障系统组成,两轮差速
9、可实现移动平台原地自转,达到最小转弯半径的效果,减震悬挂可提高整体运行的平稳性,避障系统由两台覆盖范围 270的安全激光扫描仪组成,通过连续不停的发射旋转激光脉冲,可以实时监测和控制 AGV 运行期间的障碍物,保持足够的安全距离。平台携带有大容量电池,可实现整体系统的内部供电需求,不受线缆的影响,作业更灵活、范围更大。人机交互系统主要包括移动平台的控制参数和涂胶封堵系统参数设置。自动升降系统设置主要目的是适应整体系统的作业范围,主要由电机和导轨组成的模组构成,匹配 400 W 伺服电机,位置精度可达 0 05 mm,导向柱为高负载高精度直线导轨,能有效提升升降机构的整体刚度。1 2协作机器人系
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