机器人涂胶示教系统难题的处理

于国辉

（广汽本田汽车有限公司，广东 广州 510700）

1.机器人涂胶示教中存在的问题

由于机器人姿态变化速率快等原因，造成如下问题：①由于胶管的高速甩动，带动胶枪抖动，使得胶形不稳定。②对机器人臂与胶管产生磨损。③由于胶管的甩动产生的惯性力，对胶管的寿命及机器人的机械寿命产生影响，常以降低涂胶速度维持生产，为此，应加以解决。

2.计算胶枪姿态变化对胶形的影响

参数：W——胶形宽度；H——胶形高度；α——胶枪三角口的底边与涂胶轨迹前进方向垂直线的夹角（标准为0，单位为°）；β——胶枪与玻璃面法线的角度（标准为0，单位为°）；W0——在机器人涂胶速度与涂胶量的匹配测试后，α=0时的胶形宽度；H0——在机器人涂胶速度与涂胶量的匹配测试后，β=0时的胶形高度；h——胶枪尖端距玻璃表面的高度。

挡风玻璃的胶形通常为宽8±1mm、高12±1mm的三角胶形。以此为例，考察胶枪姿态变化对胶形的影响。

（1）对胶形宽度W的影响

W=W0×cosα （见表1）。

①由表1可见，W0不在下限附近（即大于8.40mm），胶枪的α角变化不大于20°，也可满足胶形宽度W的精度要求。

②调试时应将W0调整在精度要求的上限附近，以保证胶枪的α角变化时，胶形宽度W仍可满足精度要求。

③在玻璃拐角处，可充分利用这一特性，降低机器人姿态变化的速率，使系统达到平稳运行。

（2） 对胶形高度H的影响

H=H0×cosβ （见表2）。

①由表2可见，胶枪的β角发生变化时，只要在阴影区域内，也可满足胶形高度H的精度要求。

表1

表2

②调试时应将H0调整在精度要求的上限附近，以保证胶枪的β角变化时，胶形高度H仍可满足精度要求。

③胶形高度H还可以通过示教时调整胶枪距玻璃的高度进行补偿。

④在玻璃弧度变化较大处、涂胶首尾连接处，可利用这一特性，降低机器人姿态变化的速率，使系统达到平稳运行。

3.实例

图1

由以上计算可知：在系统调试初期，机器人与胶泵的联机调试时，应将W0、H0调整在精度要求的上限附近（例如W0≈8.8mm，H0≈12.8mm），这样有利于接下来的示教工作。下面就三处的不同特点提出处理意见。

（1）玻璃拐角处的处理方法

通过超前处理或滞后处理，将胶枪在圆弧段的旋转角度减小，使运动轨迹平缓、稳定（见图1）。

①在进入拐角圆弧前约50~100mm的位置（P1点，α1=0°处）开始将胶枪的α角渐变，进入拐角圆弧起始点（P2点） 时，形成约α2=15°~20°。

②在拐角圆弧的中间点（P3点），胶枪的α角示教约为α3=0°。

③在拐角圆弧的终止点（P4点），胶枪的α角示教约为α4=-15°~-20°。

④在后面约50~100mm处完成到0°的渐变（P5点，α5=0°）。

（2）玻璃弧度变化较大处的处理方法

图2

通过超前处理或滞后处理，将在圆弧段的机器人摆动角度减小，减缓机器人的运动速度，提高系统的稳定性（见图2）。

①在进入玻璃圆弧前约50~100mm的位置（P1点，β1=0处）开始将胶枪的β角渐变，进入玻璃圆弧起始点（P2点）时，形成约β2=-15°~-20°。

②在玻璃圆弧的中间点（P3点），胶枪的β角示教约为β3=0°。

③在玻璃圆弧的终止点（P4点），胶枪的β角示教约为β4=15°~20°。

④在后面约50~100mm处完成到0°的渐变（P5点，β5=0°）。

（3）涂胶首尾连接处的处理方法。

通过超前处理，采用渐变的方式，在关闭胶枪之前，完成机器人姿态的变化，使机器人的运动稳定，达到更好的成形效果，并使胶枪不刮带胶条（见图3）。

①在进入关胶点前约50~100mm的位置（P1点，β1=0°） 开始将胶枪的β角渐变，并可适当抬高胶枪示教点，进入关胶点（P2点）时，完成约-45°（β2≈-30°，h2≈1mm）。

②保持胶枪的β角，平推至收尾连接处（P3点，β3≈-30°）。

③提升胶枪，完成连接动作（P4点，β4≈-30°）。

（4） 玻璃弧度变化较大处通常接近玻璃拐角处，要进行处理

通过上述处理方法（1） 和（3） 的综合应用，同时尽量保证动作的简化、单一，完成平稳的动作。进入该区域前，将两种超前处理叠加；在相应段内，只做该段段内的处理，保持滞后处理的姿态；离开该区域后，再做两种滞后处理的叠加处理。具体操作方法：

①在进入连续区域前约50~100mm位置（P1点，α1=0°，β1=0°） 开始将胶枪的α角、β角渐变，进入连续区域起始点（P2点，α2=15°~20°，β2=-15°~-20°）。

②在玻璃圆弧的中间位置（P3点），胶枪的α角不变，β角示教为0°（α3=15°~20°，β3=0°）。

③在玻璃圆弧的终止点（P4点），胶枪的α角不变，β角示教约为15~20°（α4=15°~20°，β4=15°~20°）。

④在拐角圆弧的起始点（P5点），胶枪的α角、β角保持不变 （α5=15°~20°，β5=15°~20°）。

⑤在拐角圆弧的中间点（P6点），胶枪的α角示教为0°，β角保持不变 （α6=0°，β6=15°~20°）。

⑥在拐角圆弧的终止点（P7点），胶枪的α角示教约为-15°~-20°，β角保持不变 （α7=-15°~-20°，β7=15°~20°）。

⑦在后面约50~100mm处完成到正常姿态的渐变（P8点，α8=0°，β8=0°）。

图3