談噴涂機器人安全保護

現代汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展帶來(lái)汽車(chē)型號的迅速變化和車(chē)體設計的不斷調整，只有采用機器人才能適應這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。采用機器人來(lái)代替噴涂機械，進(jìn)行工件表面的自動(dòng)噴涂，由機器人控制噴槍?zhuān)怪趪娡窟^(guò)程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的軟件對噴涂對象的三維模型進(jìn)行處理，確定噴槍的移動(dòng)路徑和相應的噴涂參數。機器人全自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現了精確噴涂和環(huán)保涂裝。如果發(fā)生起機器人碰撞，將會(huì )造成很?chē)乐氐慕?jīng)濟損失。
1、機器人碰撞的分類(lèi)
綜合目前現場(chǎng)遇到的機器人碰撞事件主要分為以下幾種類(lèi)型：
（1）機器人本體之間的相互碰撞
（2）機器人與噴漆室室體之間的碰撞

（3）機器人與待噴涂物之間的碰撞
2、碰撞原因分析
（1）機器人本體之間的碰撞。
此種碰撞一般較為少見(jiàn)。在噴涂機器人進(jìn)行新車(chē)型導入的時(shí)候會(huì )伴有此種情況的發(fā)生。發(fā)生碰撞的原因也比較簡(jiǎn)單。即在進(jìn)行新的車(chē)型仿型示教時(shí)，噴涂動(dòng)作路徑的不合理設置。
（2）機器人與噴漆室室體之間的碰撞。
此種碰撞與前一種碰撞類(lèi)似，發(fā)生原因基本一致。
（3）機器人與待噴涂物之間的碰撞。
此種碰撞是機器人靜電噴涂系統之中最為常見(jiàn)的一種。導致此類(lèi)碰撞發(fā)生的原因主要是以下幾點(diǎn)：
3、仿型示教的動(dòng)作路徑設置偏差。
（1）機器人在新車(chē)型導入時(shí)一般是現在仿型示教軟件上按照現場(chǎng)實(shí)際機器人的位置進(jìn)行建模并將新車(chē)型的數模導入到工程文件里面進(jìn)行離線(xiàn)模擬。之后，將仿型示教程序導入至現場(chǎng)的各個(gè)機器人控制柜中。手動(dòng)運行動(dòng)作，按照實(shí)際車(chē)身的位置進(jìn)行微調。如果微調量較大并且未能進(jìn)行有效驗證。那么就會(huì )產(chǎn)生機器人自動(dòng)動(dòng)作時(shí)碰撞。
（2）待噴涂物形狀發(fā)生較大形變。
機器人在現場(chǎng)自動(dòng)噴涂的過(guò)程中按照仿型示教的動(dòng)作路徑進(jìn)行自動(dòng)執行。而當待噴涂物發(fā)生較為嚴重的形變時(shí)，機器人無(wú)法自動(dòng)識別待噴涂物的實(shí)際狀態(tài)，依然按照原來(lái)的動(dòng)作路徑運行。碰撞因此產(chǎn)生。
（3）待噴涂物位置產(chǎn)生較為嚴重的偏差。
噴涂機器人系統有著(zhù)自己特定的位置跟蹤系統。當待噴涂物實(shí)際位置與機器人反饋位置出現偏差時(shí)，機器人依然按照設定好的位置運行。這樣就會(huì )導致機器人與待噴涂物發(fā)生干涉。就海馬轎車(chē)有限公司涂裝車(chē)間現場(chǎng)實(shí)際情況（載著(zhù)車(chē)身的滑撬在雙鏈上面依靠摩擦力保證滑撬與雙鏈同步運行）分析，待噴涂物產(chǎn)生位置偏差的原因主要有以下幾個(gè)方面：
1、滑撬與雙鏈的護板存在較為嚴重的摩擦，導致滑撬與雙鏈之間出現相對運動(dòng)，偏差由此產(chǎn)生。此種問(wèn)題的出現一方面是雙鏈的護板發(fā)生形變下垂，另一方面則是滑撬發(fā)生變形再與蓋板發(fā)生干涉卡死。雙鏈護板阻擋滑撬的前行。
2、雙鏈本身運轉不平穩，存在爬行的情況。這樣也會(huì )使滑撬與雙鏈之間存在相對運動(dòng)。
3、位置跟蹤系統出現偏差。機器人本體接收到的位置信號出現誤差。機器人接收工件位置信息是依靠雙鏈驅動(dòng)輪帶動(dòng)編碼器齒輪，從而編碼器發(fā)出脈沖信號傳送給機器人進(jìn)行位置數據的計數。當編碼器出現計數偏差時(shí)必然導致機器人接收的位置數據的偏差。
4、預防性措施
針對不同的碰撞情況，在采取預防性措施時(shí)，會(huì )有較大的差別。下面我們針對不同的碰撞情況進(jìn)行逐一分析。
首先，對于機器人本體之間的相互碰撞以及機器人與噴漆室室體的碰撞來(lái)說(shuō)，主要通過(guò)以下兩種方式來(lái)避免。第一，設置防撞檢測。在機器進(jìn)行仿型示教時(shí)，以每臺機器人為中心設置一個(gè)防撞區。如下圖所示：　當機器人在進(jìn)行正常作業(yè)時(shí)，以1號機器人為中心的A區是不允許2號機器人動(dòng)作的，這樣就可以避免機器人本體之間的相互碰撞。第二，機器人各個(gè)軸的轉動(dòng)是通過(guò)伺服電機來(lái)完成的。當機器人發(fā)生碰撞之后各軸的脈沖反饋值出現異常，機器人立即產(chǎn)生干涉報警，防止更為嚴重的碰撞事件發(fā)生。
其次，對于機器人與工件之間的碰撞來(lái)說(shuō)，預防措施較多。第一，控制工件發(fā)生嚴重形變。增加多重檢測，對于容易發(fā)生形變的位置進(jìn)行專(zhuān)業(yè)檢測。一旦發(fā)生形變立即產(chǎn)生報警以便于提醒現場(chǎng)人員進(jìn)行處理。在涂裝車(chē)間我們目前采用的檢測手段主要有：后背門(mén)防撞檢測。車(chē)門(mén)開(kāi)度檢測等。第二，從防止工件位置出現偏差入手。具體到涂裝的轎車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，將雙鏈的蓋板位置加高，防止出現摩擦。加強對鏈條的檢查及保養，保證鏈條處于較為平穩的運行狀態(tài)。對于編碼器的脈沖來(lái)說(shuō)，采取編碼器防波動(dòng)措施。在硬件位置無(wú)法改變的前提下，通過(guò)軟件控制（增加脈沖鎖存）來(lái)達到編碼器脈沖穩定的效果，進(jìn)一步保證雙鏈與滑撬之間處于同步運行狀態(tài)。
機器人靜電噴涂系統較為復雜，成本投入較大。隨著(zhù)工業(yè)機器人的廣泛應用，只有在保證設備安全的前提下才能使其發(fā)揮更大的作用。不同的現場(chǎng)有著(zhù)不同的安全防范措施，只有適時(shí)適地的保護才會(huì )起到作用。