【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)中力控制方案運用 力控制技術(shù)在工業(yè)機器人系統(tǒng)中運用的目的 工業(yè)機器人最主要的應(yīng)用是在制造業(yè)，在實際的生產(chǎn)過程中，機器人已經(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，只需要控制機器人的軌跡和姿態(tài)即可，因為作業(yè)過程中機器人并不需要與作業(yè)對象接觸。但在抓持及裝配等作業(yè)過程中，機器人一般會與作業(yè)對象緊密接觸，這就要求不僅需要控制機器人的運動軌跡，還要求控制機器人與作業(yè)對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這類操作進行規(guī)劃和控制的難度。機器人的裝配作業(yè)是指工業(yè)機器人夾持一個工件裝入另一個工件的作業(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接等。在工業(yè)機器人裝配作業(yè)的工程中，因為存在各種不確定的因素，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)機器人的抓持和裝配作業(yè)通常是一種約束運動作業(yè)。為了保證接觸約束和在各種不確定因素存在時的操作柔順性，保證機器人能夠成功地抓持工件去工作，在對機器人進行抓持作業(yè)規(guī)劃和控制時必須考慮接觸約束和各種不確定因素的影響。 由于不同時期和不同型號的模具所產(chǎn)生的汽車輪轂的毛刺的不同，有的厚大，有的比較細小，另外機器人夾具與待加工的汽車輪轂的初始相對位置也是存在誤差的。而機器人是根據(jù)事先編好的程序運行的，只要不對程序進行修改，機器人的軌跡就不會改變。因此，在機器人夾具與汽車輪轂的相對位置發(fā)生變化的時候，如果不對機器人的加工軌跡進行修改，由于相對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，加工系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)以適應(yīng)，使加工過程中接觸力不會變化過大。 力控制方案在本系統(tǒng)中的選擇 雖然目前市場上在使用的工業(yè)機器人系統(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加工精度的要求不斷提高，人們對加工過程中的力控制也越來越重視，力控制技術(shù)的運用使很多機器人具有了力覺反饋功能，這些功能在用于機器人去毛刺、機器人裝配、機器人磨削等領(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等多個系列的工業(yè)機器人，其為用戶提供了升級改造所需完整的力控制功能組，其中包含了升級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、測試與驗證 力控制包硬件 然而，ABB在為本方案所提供的資料中也提到：“使用此功能組將會清除系統(tǒng)的基本設(shè)置，在時間和資源方面存在較大風(fēng)險，如操作不當(dāng)將影響最終結(jié)果?！币虼耍瑸榱藴p小風(fēng)險和降低成本，再考慮到本系統(tǒng)對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，而是在不對機器人進行改造的基礎(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后，經(jīng)PLC控制器內(nèi)部程序?qū)ατX信號進行處理再對機器人輸出加工速度信息，對機器人的加工進刀速度進行閉環(huán)控制。 力控制在本系統(tǒng)中的具體運用 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)化為電子信號的器件，力學(xué)量可以分為幾何量、運動學(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，運動學(xué)量是指幾何學(xué)量的時間函數(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)中只需檢測刀具進刀方向的壓力，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，因為它的外形像S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)，膠密封防護處理，安裝容易，使用方便，適用于吊秤，配料秤，機改秤等電子測力稱重系統(tǒng)。 傳感器基于這樣一個原理：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（增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。 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) 機器人加與力傳感器的配合 因為系統(tǒng)加工過程中只需要測量刀具進刀方向的壓力，所以S型力傳感器將被組裝到毛刺打磨機的機架上，打磨機則組裝到機器人的法蘭盤上，、： 打磨機主視圖 打磨機左視圖 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）。因為開環(huán)控制準(zhǔn)確性不高，所以此次項目采用PID控制，但在使用PID方法控制時容易出現(xiàn)震蕩，是程序編制的難點之一。 PID自動控制的很關(guān)鍵的部分是，做出正確的測量和比較后，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 積分時間常數(shù)。 Td 微分時間常數(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積分時間常數(shù)。TD微分時間常數(shù)。 “P”“ I”“ D” 三個參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運行現(xiàn)場要依據(jù)實際情況進行如下微調(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)減小積分時間 I ，還可加大微分時間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