浅析关于机器人夹爪位姿的过程调整

王晓峰

摘 要：工业机器人在现代的工业控制生产中广泛出现，得到了很好的应用。其高度的自动化程度可以满足很多的生产场景。那么在生产线的控制系统中，可以进行很多方式的组合来达到最佳的效果。在生产过程中也会碰到诸如点位设置，程序参数设置，位置环节设置等问题。通过合理的参数设置来使生产的数量得到最大化。可以达到物尽其用的效果。

关键词：位置环节;工业机器人;点位设置

在由工业机器人组成的生产平台里，可以由多个平台组成。作为机器人里实施环节中的重要一环，夹爪至关重要。根据生产需要的不同，要用到不同功能的夹爪。如物体为管状、柱状、有两个光滑的抓取面，可以采用握式夹爪来抓取。如需抓取的物体较小，但有较大的光滑面，可以用真空吸盘来抓取，同时可以对机器人的轴进行操作，进行旋紧和松开的操作。在进行轴向操作时，需要找好物体的中心点进行工作，不能发生偏移，由于真空吸盘夹爪直径较小，中心点的偏移会造成物体在运输过程中产生摆动，对物体的运输产生不确定的影响。所以在进行模块测试时，光滑物体要摆在料仓的接近中心的位置。

对于普通管状物体的抓取也有需要注意的地方。握式夹爪在使用时，其夹爪的横向即XOY平面于Z轴垂直。基准面的水平可以保持在后续的各种操作中可以不发生歪斜。其在进行抓取时，握爪如发生倾斜，物体可以在抓取时抓取成功，但在运输过程中会和Z轴产生夹角，在到达目的地后出现无法放置即不能卸货的问题。有一种办法可以临时解决这个问题，在运输的后半程进行点的捕捉。在快要到目的点时调整握爪的角度，使其产生倾斜，在放置的时候产生合理的角度。松开夹爪可以进行下一步的操作。不管夹爪为何，对于较为轻量的负载都采用气动驱动夹爪。

关于物体的放置问题有几点需要说明，有的放置位置在料塔即料仓里，有如立体仓库，在放置的时候要按程序进行放置，是从一层到顶层还是从顶层到一层，要按设定的程序去行走。如何准确的放到平台上。如果放置平面为基准平面，在放置前需要进行定位，也就是将一个实体，被抓放物体先放置在基准平面上，通过MOVEJ等相关指令来进行定位。通过示教器来整定这个点。通过线性模式行走到工件附近，用指令记住点的位置，设置好速度V50左右，同时设定好坐标系，在系统里定好这个点。下一步需要设置打开夹爪，向被夹取物体靠近，放置在能将物体夹好的位置，不要靠前，靠后，居中的位置，因为过于考前和靠后的位置会在物体的放置过程中产生晃动和倾斜。通过程序设置加紧物体，计算料仓的高度，让示教点稍微抬高一点，方便退出。

如果被取目标物在一个基座里，则需要估计好抬起的大致高度，如直接退出会出现目标物掉落或反相倾斜的问题。所以要有大于基座最高点的高度是合适的。如放置区域在顶层以下，则需要计算最高点到这一层顶板的高度是多少，如不计算，会出现抬高后物体撞到本层天花板的现象，所以要计算高度，并除去夹爪上边沿到被夹物体顶端的距离才是可以抬高的合理距离。同时要注意的是，在找到合理的示教点时，一定要把对应的点进行示教。让机器人记住相应的位置，同时进行程序的设置，在靠近目标物体时，要将移动的速度设置的较慢一些，防止误动作时能及时的操作急停。

在靠近目标物体时，我们会发现夹爪始终于目标物不是垂直关系，如果直接抓取，在合适的位置上会出现于Z轴有夹角的问题。在抓取的过程里操作不会有问题，但在放置时会出现无法放平或出现始终无法放置在有固定基座的目标物体里。通过调整位姿来解决问题有时也会出现无法放置的问题，也不可返回初始位置来重放物体。所以只能打开夹爪，取下物体后重新回顾之前的动作。所以在发现夹爪在抓取物体已出现倾斜的情况下要及时的调整位姿来使夹爪于Z轴垂直，于XOY平面平行。

基于抓取位姿的调整，可以使用重定位功能，手臂之前的运动是线性运动或通过各个轴的运动实现，通过重定位可以重新调整機器人的位姿。使夹爪调整到最佳的状态。通过较为缓慢的调整示教器的操纵杆进入手动操作。通过参照物来确定夹爪于XOY平面平行。

机器人的机械手臂前端的工作夹爪也有类似的问题，机器人在初始状态时所有的轴都在零位，形成几字型的位姿。在后面所有的home中都是回到这个点。在一开始都需要到仓库取夹爪。先通过指令找到对应的示教点，在开始的过程中找到合适的示教点非常重要，因为合适的示教点可以避开手臂行进过程中的障碍物，如设置的点不合适，会碰到料库等各种工作元件。如行进过程中有障碍物，可以设置较多的示教点来避开工作台的其他环节，万一碰到其他的工作元件，可以按下示教器上面的急停按钮来停止机器人的下一步动作。在示教点参数的设计上也有需要注意的点，在点位上我们使用合适的指令，机器人中较多的关于移动的指令，选取适用于定点取夹爪的指令。同时在参数设置时需要给对应的点取名字，这里可以将这个点的功能或作用来给这个点命名。在这个点命名后，如果以后需要这个点，可以像子程序一样进行调用。同时取的过程，也可以像子程序调用一样来使用。

同时TOOLPOSTEMP可以作为临时点使用，可以出现在示教点的坐标定位中。在初始抓取的时候，可以将V值设置的比较低，以观察速度是否符合要求，在运行仿真过程中可以观察是否符合要求，如数值有偏差可以进行调整。在需要手臂平滑的运行时，可以将Z值设置到20或50。这样就可以达到运行时，机器人的夹爪处在平滑的转弯状态。如不符合要求，可以在程序库里使用其他的程序。里面很多的设置过程需要在设置后运行操作，可以看见里面有可能设置不合理的地方。

关于工业机器人前端过程的简要描写如本文所示，里面对于不同的程序的使用，不同参数的设置以及相关位置的设置思路都可以改变对应的运行轨迹。可以根据经验设置最优的控制方案。在机器人运行时达到预定的效果。

参考文献：

[1]蒋刚，龚迪琛.工业机器人.成都：西南交通大学出版社，2011.

[2]叶晖.工业机器人典型应用案例精析.北京：机械工业出版社，2004.

[3]叶晖，管小清.工业机器人实操与应用技巧.北京：机械工业出版社，2010.