浅谈机器人自动插柔性细导线端子并布线的方法

于　飞　程健伟

（沈阳新松机器人自动化股份有限公司，沈阳110168）



浅谈机器人自动插柔性细导线端子并布线的方法

于飞程健伟

（沈阳新松机器人自动化股份有限公司，沈阳110168）

摘要：本文主要介绍如何采用机器人自动抓取柔性细导线，将导线端子头插入指定的装置中，并由机器人完成布线的新式方法。该方法包括细导线上料方案，机器人夹爪方案和视觉处理方案三部分。在汽车线束的自动化装配生产领域和一些其他的电气元件自动化生产领域都可以借鉴此方法。

关键词：柔性细导线插端子布线自动化机器人

引言

在汽车线束装配生产过程中，其中很关键的一道工序是将线束端子头插入护套之中，传统的插线工序都是由人工来完成的，其步骤为：一插（插端子），二听（听咔嗒声），三拉（保证插紧）。这种人工工作方式，存在可靠性差、效率低、劳动强度大等问题，现在已经无法适应企业发展对工业自动化的生产要求。本文介绍的自动插导线端子的装置，实现全自动将线束端子插进护套工作，满足工业自动化的发展需求。并且，以往的机器人进行工作的工业领域的产品绝大部分是刚性的材料，很少处理柔性材料，该方法在处理柔性材料的同时，保证插导线端子的精度和准确性，同时可按规划好的路径布线，整齐可靠，所以该方法在自动化领域也具有创新和指导性的意义。

1 上料方案

对柔性导线进行上料最关键要确保线能保持绷直状态，只有保持绷直状态后续才能方便机器人进行抓线，上料方案如图1所示。

图1

上料方案是由六分度分割器驱动一个回转平台带六个托盘，人工在一个工位上料，机器人在上料工位的对面工位取料，保证上料工人的工作安全。六个托盘上的线可共机器人插线连续工作约5至6个小时，上下料工作和机器人插线工作可以同时进行。

人工将导线挂在托盘上，托盘上的小沉孔可以卡住导线的防水罩，下面的屡线板上的腰型孔卡住导线另一端的防水罩（防水罩的材料是软橡胶的，稍微用力拽导线便可以将其取下），这样便可以将导线绷直。

工人上料时将满载细线束的托盘放置在上料回转盘上，用定位销定位，锁紧螺母拧紧托盘，同时将插拔销将两方的直线轴承与屡线板连接。之后要把屡线板取下与托盘分离，并顺着细线束屡到最下方定位处，使所有托盘上的细导线尽量保持绷直状态。其作用是为了保证机器人抓线后收线不卡滞。

导线挂在托盘上的方式可以具体按照导线的结构来确定，原则有两点：一是保证导线绷直，二是保证导线在托盘上的定位精度，这样才能确保机器人抓取的准确性。

2 夹爪方案

图2

夹爪方案如图2所示，机器人抓线时夹爪保持竖直，采用试校的方式依次从前到后抓取每一根细线束。将线从托盘取下后通过夹爪上的步进电机和滚轮将多余长出来的线收进收线盒里：夹爪上共有五个平行气爪，最左边和最右边的两个气爪可以将线卡死不动；左边第二个和右边第二个气爪对线起到一个导向作用，并且右边第二个夹爪工装上开了一个长形槽，这样收线时导线就能通过这个槽进入到收线盒内；中间的气爪工装上带动一台小的步进电机，电机驱动两个橡胶轮转动，气爪闭合时两个轮子夹紧导线，通过轮子和导线的摩擦就可将导线送入收线盒中。

插线时先插一端的端子，采用试校的方式插到位后机器人向反向移动1～2mm，通过夹爪上的拉力传感器的示数是否达到要求来判断端子是否插紧。插完一端后，步进电机带动滚轮将余出的线从收线盒中放出来，同时机器人按照要求的路径移动，边布线边放线，布好线之后将另一端的端子插好，重复拉力传感器测试的动作，插线工作即完成，拉力测试的数值由RFID读写头写入信息，并与整条生产线的工控机交互，保证了数据的可追溯性。

3 视觉处理方案

由于有些导线的端子是长方形，或是棱形，在插线时在轴向有一个角度的要求（若插导线的端子没有轴向的角度要求可不进行视觉处理），所以需要采用视觉相机测出角度并进行校正，方案如图3所示。

图3

图4

机器人夹爪夹着收好的线放置在视觉验证工作台上，工作台上的两个夹爪夹紧细线束的防水罩之后机器人夹爪上两端的卡爪松开。通过视觉检测系统测出线束端子偏移的角度，伺服电机驱动齿轮机构转动将端子偏移的角度补偿回来。动作完成后，机器人夹爪两端的卡爪卡紧细线束，视觉验证工作台上的夹爪松开，机器人取走细线束即可进行插线工作。

4 结论

总方案如图4所示，本方案的优点和积极效果为：

（1）目前国内并无柔性导线的布线插线的自动化生产线，该方法方案起到创新引领的进步意义；

（2）实现全自动给料，插细线束端子，检测的工作，大大提高了工作效率，精度及可靠性，节省了人力资源成本；

（3）将视觉检测系统，拉压力传感器检测系统，激光漫反射传感器检测系统相结合，保证了插端子的准确性与可靠性。

（4）集成了RFID技术，抓取时自动读取、写入物料信息，与车间MES系统实时交互，保证了物料的全生命周期的可追溯性。

参考文献

［1］林思克，线束装配设备自动化系统的设计与实现，2014-11-10.

［2］汤红莺，汽车线束上线预装系统设计与研究，2009-04-20.

［3］模块化/KSK线束自动化设计Elisa Pouyanne汽车与配件2012-07-02.

Discussion on the Method of Robotic Automatic Insertion of Flexible Thin Wire Terminals and Wiring

YU Fei,CHENG Jianwei
（Siasun Robot＆Automation CO,LTD,Shenyang 110168）

Abstract:This paper mainly introduces how to use the robot automatically grab the flexible thin wire, wire terminals will head into the specified device, and a new method of wiring is completed by robot. The method includes thin wire feeding scheme, robot gripper scheme and visual processing scheme of the three parts. In the field of automatic assembly production of automotive wiring harness and other electrical components for automation production areas can use this method.

Key words:flexible, fine conductors, terminal, wiring, automation, robots