【正文】 tionA。 ArcC pWeld_A30,pWeld_A40,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 ArcCEnd pWeld_A50,pWeld_A10,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 MoveL Offs(pWeld_A10,0,0,150),v1000,z10,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 MoveJ offs(pWeld_A60,0,0,150),vmax,z10,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 ArcLStart pWeld_A60,v1000,sm1,wd1,fine,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 ArcL pWeld_A70,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 ArcC pWeld_A80,pWeld_A90,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 ArcCEnd pWeld_A100,pWeld_A60,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 MoveL offs(pWeld_A60,0,0,50),vmax,z10,tWeldGun\WObj:=wobjStationA。 MoveJ pHome,vmax,z10,tWeldGun\WObj:=wobj0。ENDPROCPROC rWeldingPathB() MoveJ pHome,vmax,z10,tWeldGun\WObj:=wobj0。 MoveJ Offs(pWeld_B10,0,0,350),v1000,z10,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcLStart pWeld_B10, v1000, sm1, wd1, fine, tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcL pWeld_B20,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcC pWeld_B30,pWeld_B40,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcCEnd pWeld_B50,pWeld_B10,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 MoveL Offs(pWeld_B10,0,0,150),v1000,z10,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 MoveJ offs(pWeld_B60,0,0,150),vmax,z10,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcLStart pWeld_B60,v1000,sm1,wd1,fine,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcL pWeld_B70,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcC pWeld_B80,pWeld_B90,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 ArcCEnd pWeld_B100,pWeld_B60,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 MoveL offs(pWeld_B60,0,0,50),vmax,z10,tWeldGun\WObj:=wobjStationB。 MoveJ pHome,vmax,z10,tWeldGun\WObj:=wobj0。ENDPROCPROC main() rInitAll。 While TRUE DO rCheckGunState。 IF di06WorkStation1=1 THEN rCellA_Welding。 ELSEIF di07WorkStation2=1 THEN rCellB_Welding。 ENDIF WaitTime 。 ENDWHILEENDPROC 4 輪轂加工系統(tǒng)中力控制方案運(yùn)用 力控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中運(yùn)用的目的 工業(yè)機(jī)器人最主要的應(yīng)用是在制造業(yè)，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，機(jī)器人已經(jīng)在焊接及噴涂等作業(yè)方面得到了成功的應(yīng)用。在完成這類任務(wù)時(shí)，只需要控制機(jī)器人的軌跡和姿態(tài)即可，因?yàn)樽鳂I(yè)過程中機(jī)器人并不需要與作業(yè)對(duì)象接觸。但在抓持及裝配等作業(yè)過程中，機(jī)器人一般會(huì)與作業(yè)對(duì)象緊密接觸，這就要求不僅需要控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，還要求控制機(jī)器人與作業(yè)對(duì)象之間的作用力以使兩者能過以柔順的方式接觸，這種加工要求的存在就增加了對(duì)這類操作進(jìn)行規(guī)劃和控制的難度。機(jī)器人的裝配作業(yè)是指工業(yè)機(jī)器人夾持一個(gè)工件裝入另一個(gè)工件的作業(yè)形式。這類作業(yè)形式除了在制造業(yè)的裝配作業(yè)中存在以外，還大量存在于其他各類非制造業(yè)的應(yīng)用中，比如航天器的空間對(duì)接等。在工業(yè)機(jī)器人裝配作業(yè)的工程中，因?yàn)榇嬖诟鞣N不確定的因素，工件與環(huán)境之間的接觸和碰撞是無法避免的，所以工業(yè)機(jī)器人的抓持和裝配作業(yè)通常是一種約束運(yùn)動(dòng)作業(yè)。為了保證接觸約束和在各種不確定因素存在時(shí)的操作柔順性，保證機(jī)器人能夠成功地抓持工件去工作，在對(duì)機(jī)器人進(jìn)行抓持作業(yè)規(guī)劃和控制時(shí)必須考慮接觸約束和各種不確定因素的影響。 由于不同時(shí)期和不同型號(hào)的模具所產(chǎn)生的汽車輪轂的毛刺的不同，有的厚大，有的比較細(xì)小，另外機(jī)器人夾具與待加工的汽車輪轂的初始相對(duì)位置也是存在誤差的。而機(jī)器人是根據(jù)事先編好的程序運(yùn)行的，只要不對(duì)程序進(jìn)行修改，機(jī)器人的軌跡就不會(huì)改變。因此，在機(jī)器人夾具與汽車輪轂的相對(duì)位置發(fā)生變化的時(shí)候，如果不對(duì)機(jī)器人的加工軌跡進(jìn)行修改，由于相對(duì)位置的改變和毛刺大小的變化而引起加工過程中接觸力的變化，甚至有可能由于加工接觸力過大而損壞機(jī)器人或者加工刀具。因此我們需要考慮如何給設(shè)備賦予一定的柔順性，以保證在加工環(huán)境存在一定范圍內(nèi)的變化時(shí)，加工系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)，使加工過程中接觸力不會(huì)變化過大。 力控制方案在本系統(tǒng)中的選擇 雖然目前市場(chǎng)上在使用的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)大部分只能提供位置及姿態(tài)控制的功能，不過隨著加工過程對(duì)加工精度的要求不斷提高，人們對(duì)加工過程中的力控制也越來越重視，力控制技術(shù)的運(yùn)用使很多機(jī)器人具有了力覺反饋功能，這些功能在用于機(jī)器人去毛刺、機(jī)器人裝配、機(jī)器人磨削等領(lǐng)域能帶來諸多好處。 其中ABB公司就在力控制技術(shù)的應(yīng)用方面做了許多努力，包括其為ABB機(jī)器人用戶提供完整的力控制改造方案。該系列改造方案適用于IRB 1IRB 2400、IRB 4400等多個(gè)系列的工業(yè)機(jī)器人，其為用戶提供了升級(jí)改造所需完整的力控制功能組，其中包含了升級(jí)過程中將要用到的所有軟件和硬件設(shè)備。 基本功能組包括（）: ① RW Machining FC軟件 ② 圖形用戶界面 (GUI) ③ DAQ板卡 ④ 力/力矩傳感器 ⑤ 成套電纜 ⑥ 安裝、測(cè)試與驗(yàn)證 力控制包硬件 然而，ABB在為本方案所提供的資料中也提到：“使用此功能組將會(huì)清除系統(tǒng)的基本設(shè)置，在時(shí)間和資源方面存在較大風(fēng)險(xiǎn)，如操作不當(dāng)將影響最終結(jié)果?！币虼耍瑸榱藴p小風(fēng)險(xiǎn)和降低成本，再考慮到本系統(tǒng)對(duì)力覺反饋的性能要求并不高，本系統(tǒng)將不采用ABB給公司所提供的力控制改造方案，而是在不對(duì)機(jī)器人進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上，在加工工具上加裝力覺傳感器，通過PLC控制器采集力反饋信號(hào)后，經(jīng)PLC控制器內(nèi)部程序?qū)ατX信號(hào)進(jìn)行處理再對(duì)機(jī)器人輸出加工速度信息，對(duì)機(jī)器人的加工進(jìn)刀速度進(jìn)行閉環(huán)控制。 力控制在本系統(tǒng)中的具體運(yùn)用 力傳感器的功能及其選型 力傳感器是將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)的器件，力學(xué)量可以分為幾何量、運(yùn)動(dòng)學(xué)量及力學(xué)量三部分，其中幾何學(xué)量指的是位移、形變、尺寸等，運(yùn)動(dòng)學(xué)量是指幾何學(xué)量的時(shí)間函數(shù)，如速度、加速度等。力學(xué)量包括質(zhì)量、力、力矩、壓力、應(yīng)力等。 力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓力式傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。 由于本系統(tǒng)中只需檢測(cè)刀具進(jìn)刀方向的壓力，再綜合考慮傳感器成本因素，本系統(tǒng)選用了S型拉力傳感器作為加工力測(cè)量的力傳感器。S型拉力傳感器，是傳感器中最為常見的一種傳感器，主要用于測(cè)固體間的拉力和壓力，通用也人們也稱之為拉壓力傳感器，因?yàn)樗耐庑蜗馭形狀，所以習(xí)慣上也稱S型拉力傳感器，此傳感器采用合金鋼材質(zhì)，膠密封防護(hù)處理，安裝容易，使用方便，適用于吊秤，配料秤，機(jī)改秤等電子測(cè)力稱重系統(tǒng)。 傳感器基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。 以下是所選傳感器的具體參數(shù)： S型力傳感器 傳感器尺寸 傳感器技術(shù)參數(shù) 機(jī)器人加與力傳感器的配合 因?yàn)橄到y(tǒng)加工過程中只需要測(cè)量刀具進(jìn)刀方向的壓力，所以S型力傳感器將被組裝到毛刺打磨機(jī)的機(jī)架上，打磨機(jī)則組裝到機(jī)器人的法蘭盤上，、： 打磨機(jī)主視圖 打磨機(jī)左視圖 加工過程力控制的程序?qū)崿F(xiàn) S型力傳感器采集到壓力數(shù)據(jù)經(jīng)過硬件濾波后輸送到PLC，PLC內(nèi)部經(jīng)過一定的處理后給機(jī)器人輸出速度控制量。目前在模擬量的處理方面有傳統(tǒng)開環(huán)控制及閉環(huán)控制（即所謂的PID控制）。因?yàn)殚_環(huán)控制準(zhǔn)確性不高，所以此次項(xiàng)目采用PID控制，但在使用PID方法控制時(shí)容易出現(xiàn)震蕩，是程序編制的難點(diǎn)之一。 PID自動(dòng)控制的很關(guān)鍵的部分是，做出正確的測(cè)量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。PID控制器由比例單元（ P ）、積分單元（I）和微分單元（ D ）組成。其輸入e（t）與輸出u（t）的關(guān)系如式（41）所示：u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] （41） u(t)控制器的輸出值。 e(t) 控制器輸入與設(shè)定值之間的誤差。 Kp 比例系數(shù)。 Ti 積分時(shí)間常數(shù)。 Td 微分時(shí)間常數(shù)。 T 調(diào)節(jié)周期。 式中積分的上下限分別是0和t，因此它的傳遞函數(shù)如式（42）所示：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s] （42）Kp比例系數(shù)。 TI積分時(shí)間常數(shù)。TD微分時(shí)間常數(shù)。 “P”“ I”“ D” 三個(gè)參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)要依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行如下微調(diào)：被控物理量應(yīng)在目標(biāo)值附近振蕩，首先加大積分時(shí)間I ，如仍然有振蕩，可適當(dāng)減小比例增益參數(shù) P。如果被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù)，首先加大比增益 P ，如果恢復(fù)依舊較緩慢，可適當(dāng)減小積分時(shí)間 I ，還可加大微分時(shí)間D。 根據(jù)PID的算法及調(diào)整原則，利用西門子PLC內(nèi)部的STL語言編制了模擬量閉環(huán)控制程序，部分程序如下： SET SAVE = L A COM_RST JCN A7d0 L I_ITLVAL T sIanteilAlt L +000 T LMN 50 CLR = QLMN_HLM = QLMN_LLM T LMN_P T LMN_I T LMN_D L W160 T LMN_PER TAK T PV T ER T sInvAlt T sRestInt T sRestDif T sRueck T sLmn = sbArwHLmOn = sbArwLLmOn JU A7d1 A7d0: L CYCLE DTR L +003