談噴涂機(jī)器人安全保護(hù)

現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展帶來汽車型號的迅速變化和車體設(shè)計的不斷調(diào)整，只有采用機(jī)器人才能適應(yīng)這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。采用機(jī)器人來代替噴涂機(jī)械，進(jìn)行工件表面的自動噴涂，由機(jī)器人控制噴槍，使之在噴涂過程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離，通過專門的軟件對噴涂對象的三維模型進(jìn)行處理，確定噴槍的移動路徑和相應(yīng)的噴涂參數(shù)。機(jī)器人全自動噴涂生產(chǎn)線實現(xiàn)了精確噴涂和環(huán)保涂裝。如果發(fā)生起機(jī)器人碰撞，將會造成很嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
1、機(jī)器人碰撞的分類
綜合目前現(xiàn)場遇到的機(jī)器人碰撞事件主要分為以下幾種類型：
（1）機(jī)器人本體之間的相互碰撞
（2）機(jī)器人與噴漆室室體之間的碰撞

（3）機(jī)器人與待噴涂物之間的碰撞
2、碰撞原因分析
（1）機(jī)器人本體之間的碰撞。
此種碰撞一般較為少見。在噴涂機(jī)器人進(jìn)行新車型導(dǎo)入的時候會伴有此種情況的發(fā)生。發(fā)生碰撞的原因也比較簡單。即在進(jìn)行新的車型仿型示教時，噴涂動作路徑的不合理設(shè)置。
（2）機(jī)器人與噴漆室室體之間的碰撞。
此種碰撞與前一種碰撞類似，發(fā)生原因基本一致。
（3）機(jī)器人與待噴涂物之間的碰撞。
此種碰撞是機(jī)器人靜電噴涂系統(tǒng)之中最為常見的一種。導(dǎo)致此類碰撞發(fā)生的原因主要是以下幾點：
3、仿型示教的動作路徑設(shè)置偏差。
（1）機(jī)器人在新車型導(dǎo)入時一般是現(xiàn)在仿型示教軟件上按照現(xiàn)場實際機(jī)器人的位置進(jìn)行建模并將新車型的數(shù)模導(dǎo)入到工程文件里面進(jìn)行離線模擬。之后，將仿型示教程序?qū)胫连F(xiàn)場的各個機(jī)器人控制柜中。手動運行動作，按照實際車身的位置進(jìn)行微調(diào)。如果微調(diào)量較大并且未能進(jìn)行有效驗證。那么就會產(chǎn)生機(jī)器人自動動作時碰撞。
（2）待噴涂物形狀發(fā)生較大形變。
機(jī)器人在現(xiàn)場自動噴涂的過程中按照仿型示教的動作路徑進(jìn)行自動執(zhí)行。而當(dāng)待噴涂物發(fā)生較為嚴(yán)重的形變時，機(jī)器人無法自動識別待噴涂物的實際狀態(tài)，依然按照原來的動作路徑運行。碰撞因此產(chǎn)生。
（3）待噴涂物位置產(chǎn)生較為嚴(yán)重的偏差。
噴涂機(jī)器人系統(tǒng)有著自己特定的位置跟蹤系統(tǒng)。當(dāng)待噴涂物實際位置與機(jī)器人反饋位置出現(xiàn)偏差時，機(jī)器人依然按照設(shè)定好的位置運行。這樣就會導(dǎo)致機(jī)器人與待噴涂物發(fā)生干涉。就海馬轎車有限公司涂裝車間現(xiàn)場實際情況（載著車身的滑撬在雙鏈上面依靠摩擦力保證滑撬與雙鏈同步運行）分析，待噴涂物產(chǎn)生位置偏差的原因主要有以下幾個方面：
1、滑撬與雙鏈的護(hù)板存在較為嚴(yán)重的摩擦，導(dǎo)致滑撬與雙鏈之間出現(xiàn)相對運動，偏差由此產(chǎn)生。此種問題的出現(xiàn)一方面是雙鏈的護(hù)板發(fā)生形變下垂，另一方面則是滑撬發(fā)生變形再與蓋板發(fā)生干涉卡死。雙鏈護(hù)板阻擋滑撬的前行。
2、雙鏈本身運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，存在爬行的情況。這樣也會使滑撬與雙鏈之間存在相對運動。
3、位置跟蹤系統(tǒng)出現(xiàn)偏差。機(jī)器人本體接收到的位置信號出現(xiàn)誤差。機(jī)器人接收工件位置信息是依靠雙鏈驅(qū)動輪帶動編碼器齒輪，從而編碼器發(fā)出脈沖信號傳送給機(jī)器人進(jìn)行位置數(shù)據(jù)的計數(shù)。當(dāng)編碼器出現(xiàn)計數(shù)偏差時必然導(dǎo)致機(jī)器人接收的位置數(shù)據(jù)的偏差。
4、預(yù)防性措施
針對不同的碰撞情況，在采取預(yù)防性措施時，會有較大的差別。下面我們針對不同的碰撞情況進(jìn)行逐一分析。
首先，對于機(jī)器人本體之間的相互碰撞以及機(jī)器人與噴漆室室體的碰撞來說，主要通過以下兩種方式來避免。第一，設(shè)置防撞檢測。在機(jī)器進(jìn)行仿型示教時，以每臺機(jī)器人為中心設(shè)置一個防撞區(qū)。如下圖所示：　當(dāng)機(jī)器人在進(jìn)行正常作業(yè)時，以1號機(jī)器人為中心的A區(qū)是不允許2號機(jī)器人動作的，這樣就可以避免機(jī)器人本體之間的相互碰撞。第二，機(jī)器人各個軸的轉(zhuǎn)動是通過伺服電機(jī)來完成的。當(dāng)機(jī)器人發(fā)生碰撞之后各軸的脈沖反饋值出現(xiàn)異常，機(jī)器人立即產(chǎn)生干涉報警，防止更為嚴(yán)重的碰撞事件發(fā)生。
其次，對于機(jī)器人與工件之間的碰撞來說，預(yù)防措施較多。第一，控制工件發(fā)生嚴(yán)重形變。增加多重檢測，對于容易發(fā)生形變的位置進(jìn)行專業(yè)檢測。一旦發(fā)生形變立即產(chǎn)生報警以便于提醒現(xiàn)場人員進(jìn)行處理。在涂裝車間我們目前采用的檢測手段主要有：后背門防撞檢測。車門開度檢測等。第二，從防止工件位置出現(xiàn)偏差入手。具體到涂裝的轎車生產(chǎn)線來說，將雙鏈的蓋板位置加高，防止出現(xiàn)摩擦。加強(qiáng)對鏈條的檢查及保養(yǎng)，保證鏈條處于較為平穩(wěn)的運行狀態(tài)。對于編碼器的脈沖來說，采取編碼器防波動措施。在硬件位置無法改變的前提下，通過軟件控制（增加脈沖鎖存）來達(dá)到編碼器脈沖穩(wěn)定的效果，進(jìn)一步保證雙鏈與滑撬之間處于同步運行狀態(tài)。
機(jī)器人靜電噴涂系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本投入較大。隨著工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，只有在保證設(shè)備安全的前提下才能使其發(fā)揮更大的作用。不同的現(xiàn)場有著不同的安全防范措施，只有適時適地的保護(hù)才會起到作用。