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1．前言 進(jìn)入21世紀后，FANUC公司開(kāi)發(fā)成功了配備有視覺(jué)傳感器和力覺(jué)傳感器的智能機器人。到現在，已擁有可搬運質(zhì)量從2公斤到1.2噸的種類(lèi)豐富的商品系列。隨后，FANUC公司又開(kāi)發(fā)了運用這一智能機器人的長(cháng)時(shí)間連續機械加工系統“機器人單元”。在整個(gè)加工工序中，加工作業(yè)本身使用數控機床進(jìn)行白動(dòng)化加工已經(jīng)非常普遍了。但是，附帶作業(yè)，比如在加工中心的夾具上進(jìn)行加工材料裝卸的作業(yè)，以及去毛刺毛邊、清洗等作業(yè)中的很多部分，現在還是依靠人工來(lái)完成。機器人單元使用智能機器人，不但實(shí)現了這些作業(yè)的白動(dòng)化，而且在世界上最早實(shí)現了720小時(shí)的長(cháng)時(shí)間連續加工�，F在在FANUC公司的工廠(chǎng)共運轉著(zhù)13套這樣的機器人單元。機器人單元使用了兩種控制裝置，也就是CNC和機器人控制器。我們現在正在開(kāi)發(fā)使這兩種控制裝置都可以單獨地顯示雙方狀態(tài)的功能，以進(jìn)一步推進(jìn)機床和機器人的融合。 借此機會(huì )，我想簡(jiǎn)單介紹一下機器人單元的主要構成要素。所謂工業(yè)用智能機器人的智能，并不是指具有和人類(lèi)一樣的思考能力，而是指使機械具有能和熟練工相媲美的作業(yè)技能。不具有智能的，也就是普通的重復動(dòng)作型機器人，的確可以提高工廠(chǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)程度，降低生產(chǎn)成本。并且只要完成機器人動(dòng)作的示教，它就能夠正確地重復動(dòng)作，對產(chǎn)品的質(zhì)量穩定起到了很大的作用。但問(wèn)題是必須由人將所有的動(dòng)作細微環(huán)節都示教給機器人，這非�；üΨ�。不僅如此普通機器人還需要使用工件供給裝置等專(zhuān)用周邊設備，或很多工件定位用夾具，這就增加了設備投資費用。另外，還要由人進(jìn)行事先把工件在所定的位置上正確地排放好―這樣非常簡(jiǎn)單的日常勞動(dòng)，出現人為機器人的白動(dòng)化工作打下手的情況。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們開(kāi)發(fā)了配備有眼睛功能的視覺(jué)傳感器，和有手的觸覺(jué)功能的力覺(jué)傳感器的智能機器人，并在此基礎上開(kāi)發(fā)了機器人單元。 2．機器人單元 （1）長(cháng)時(shí)間連續機械加工系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程對機械加工系統來(lái)說(shuō)，盡可能減少初期投資，和盡可能延長(cháng)連續作業(yè)時(shí)間，才能降低加工成本。 80 年代我們開(kāi)發(fā)的第一代機械加工系統，采用了將多個(gè)工件裝到有復數裝載面的隨行夾具上，并把夾具放在交換工作臺自動(dòng)送給裝置上對加工中心進(jìn)行供料，從而實(shí)現了24小時(shí)連續加工。90年代的第二代加工系統，是將4到6臺的加工中心和可容納更多隨行夾具的立體倉庫相結合，實(shí)現了60小時(shí)的連續加工。這意味著(zhù)可以從周五晚間到周一早晨進(jìn)行無(wú)人加工。進(jìn)人21世紀，我們開(kāi)發(fā)了使用智能機器人的第三代機械加工系統“機器人單元”，實(shí)現了每月連續720小時(shí)加工。 （2）機器人單元的構成 機器人單元是由加工中心、加工工件裝卸用機器人、加工完工件去毛刺和清洗用機器人、放隨行夾具的托盤(pán)搬運車(chē)、以及材料倉庫構成的。 （3）工件裝卸作業(yè)的機器人化 智能機器人的視覺(jué)傳感器，能檢測出托盤(pán)上雜亂擺放的加工工件的位置和旋轉角度。這樣機器人就可以用機械手來(lái)抓取工件了。為了能抓取多種工件，機械手使用伺服電機來(lái)驅動(dòng)手指的開(kāi)合。這樣就能通過(guò)機器人程序，根據工件的尺寸自由地改變手指的開(kāi)合度，和根據工件的重量自由地改變抓取的力量。 要把抓取的工件正確地裝到夾具的所定位置上，需要對由于鑄件本身的尺寸誤差引起的抓取偏差進(jìn)行補正。機器人抓取的工件，由另一臺智能機器人用可測出對象物體的三維位置及角度的視覺(jué)傳感器對其進(jìn)行位置和角度測量。根據測量結果，可以求出動(dòng)作示教時(shí)的工件抓取位置和實(shí)際抓取位置的偏差。當機器人在夾具上進(jìn)行工件定位時(shí)，通過(guò)對抓取偏差進(jìn)行補正，就可以實(shí)現準確的定位了。最后，在機器人把工件裝上夾具時(shí)，通過(guò)特別的方式控制機器人的各個(gè)軸，在指定的直角坐標系的方向上讓機器人的動(dòng)作變得柔和，這樣就可以根據夾具的表面狀態(tài)來(lái)自動(dòng)地調整工件的位置和角度。這一方法叫做Soft Float 功能（隨動(dòng)功能），可以把工件高精度地裝上夾具。 有可充分利用場(chǎng)地、和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是很容易引進(jìn)的系統。 （4）大機器人 大型加工中心一般用來(lái)加工重型工件，因此FANUC 公司開(kāi)發(fā)了最大可搬運質(zhì)量達1.2 噸的“大機器人”來(lái)滿(mǎn)足重型工件的加工需要。大機器人，可以輕松地抓取小型機床的鑄件床身，并將它裝到加工中心的夾具土。 （5）CNC和機器人控制器示教操作盤(pán)上的雙方向狀態(tài)顯示 為了使只會(huì )操作機器人，或是只會(huì )操作CNC 的操作員，也能操作機器人單元，FANUC 公司開(kāi)發(fā)了可在機器人示教操作盤(pán)的畫(huà)面上顯示CNC 狀態(tài)的功能、和可在CNC 畫(huà)面上顯示機器人狀態(tài)的功能。今后，我們還將繼續開(kāi)發(fā)使兩者的功能相互融入，進(jìn)一步推進(jìn)CNC 和機器人的融合，并把實(shí)現提高的操作性作為今后的目標。 3．結尾 我們認為機器人單元，是可通過(guò)長(cháng)時(shí)間連續機械加工大幅度削減加工成本的，極具國際競爭力的機械加工系統。這份資料如果能為讀者提供有用的信息，我將感到無(wú)比高興。 |
