曾兆奎

（海南省技師學(xué)院，海南 海口 571199）

1.通過優(yōu)化程序提高調(diào)試效率

在整個項(xiàng)目中，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行程序通常會有二十至三十條不等，甚至更多。在短時間內(nèi)完成所有程序的錄入，對工業(yè)機(jī)器人運(yùn)維人員是一個很大的考驗(yàn)，而且，編輯程序會占用大量的時間，不僅考驗(yàn)運(yùn)維人員的記憶能力，增加錄入難度，同時，復(fù)雜的程序也增加了故障和事故的發(fā)生概率和后期故障排除的難度。因此，在保證項(xiàng)目正常實(shí)施的前提下，合理地簡化程序，解決以上難題，具體操作大致有以下幾方面：

在有陣列位置常量的情況下，比如料倉和工具架，位置常量多達(dá)數(shù)十個，逐個示教會占用大量的時間，嚴(yán)重降低調(diào)試效率。所以，應(yīng)結(jié)合PLC的I/O信號，如行號、列號或者具體的倉位號，根據(jù)實(shí)際工況編輯陣列公式，既能精簡程序，又能節(jié)省示教的時間；

合理規(guī)劃工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行路徑，減少不必要的過渡位置常量，不僅可以簡化程序，還能減少轉(zhuǎn)折點(diǎn)的頓挫，工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行中也更加平順穩(wěn)定；

在整個程序項(xiàng)目（模塊）中，盡量共用位置常量，例如，在第七軸（軌道）位置常量的選擇上，工具架、車床、料庫的取、送料位置可以共用一個位于第七軸（軌道）的位置常量、機(jī)械零點(diǎn)和準(zhǔn)備點(diǎn)（安全點(diǎn)）等等。共用位置常量，既簡化程序和路徑，又便于記憶，也能縮短運(yùn)行周期，從而提高生產(chǎn)效率。

簡化程序名和位置常量的符號。運(yùn)維人員應(yīng)該根據(jù)自己的記憶方式，在保證程序正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，盡可能使用簡短的符號，既方便記憶，又能優(yōu)化編輯和錄入的時間。

離線編程可以有效提升程序的錄入時間，但要建立在數(shù)字符號絕對精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，否則，后期程序報(bào)錯和處理工作會占用大量時間，因此，時間允許的情況下，盡量在線編程。

優(yōu)化程序是工業(yè)機(jī)器人調(diào)試前期的重要工作，運(yùn)維人員在日常管理工作中應(yīng)多結(jié)合工況，不斷地優(yōu)化程序，縮短調(diào)試和工步時間，提高經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，程序編輯和錄入時間的長短，很大程度上也取決于運(yùn)維人員對示教器的熟練程度。

2.結(jié)合實(shí)際工況統(tǒng)籌規(guī)劃示教方法

近些年，各大工業(yè)機(jī)器人廠商持續(xù)開發(fā)和更新自身配套仿真軟件，有條件的大中型企業(yè)可對生產(chǎn)線進(jìn)行系統(tǒng)性的“量身定制”，建立數(shù)字仿真模型，通過仿真軟件在線示教，隨著仿真軟件的普及和應(yīng)用，在線示教也逐漸取代傳統(tǒng)的現(xiàn)場示教。仿真模型的使用和在線示教，給工業(yè)機(jī)器人的前期調(diào)試提供了便捷，然而，這些便捷需要進(jìn)行實(shí)地測繪、數(shù)據(jù)采集、構(gòu)建模型等前期準(zhǔn)備工作和人力、物力、財(cái)力的投入。相對于設(shè)備比較單一的小型企業(yè)來說，這是一筆不小的資金投入，相比而言，傳統(tǒng)的手動示教比數(shù)字仿真示教更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，下文主要結(jié)合智能制造設(shè)備，淺析工業(yè)機(jī)器人傳統(tǒng)示教的方法與技巧。

2.1 快捷鍵（自定義按鍵）的使用

部分品牌的示教器支持自定義按鍵，可根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置相應(yīng)的快捷信號輸出，如ABB、華數(shù)等。在硬件支持的情況下，示教過程中盡量使用快捷鍵控制信號輸出，具體的信號反饋取決于機(jī)械臂所搭載的工具，如吸盤、卡爪、紅外線和工具的整體裝卸等等?？旖萱I的使用，不僅節(jié)省示教時間，而且固定的快捷鍵使用起來方便、快捷、精準(zhǔn)，還可以降低誤操作的概率，有效提升調(diào)試效率。

2.2 合理安排示教順序

在智能制造系統(tǒng)中，工業(yè)機(jī)器人的調(diào)試通常需要各單元設(shè)備同時配合進(jìn)行。制定周全的調(diào)試計(jì)劃，合理設(shè)置各設(shè)備調(diào)試的時間節(jié)點(diǎn)，避免因兩人使用同一設(shè)備而造成時間上的沖突，例如，車床卡盤和加工中心虎鉗位置常量的示教應(yīng)避開車床和加工中心以及PLC的調(diào)試時間。

2.3 按工件類型示教

在智能制造項(xiàng)目中，工件類型多樣化，料倉、車床或者加工中心可能會放置不同類型的工件，如果按照料倉、車床和加工中心的順序來示教所有位置常量，意味著每一臺設(shè)備的示教都要根據(jù)不同類型的工件更換不同的抓取工具，不僅耗費(fèi)大量時間，而且，頻繁地更換抓取工具，會破壞工件與工具之間相對位置的統(tǒng)一性，造成抓取位置誤差。所以，應(yīng)該根據(jù)工件的類型來進(jìn)行示教，通過一次抓取同一種類型的工件，對該工件所經(jīng)過的所有位置進(jìn)行示教，再更換抓取工具。

2.4 利用偏移量進(jìn)行定位

偏移指令的運(yùn)用，不僅可以有效地節(jié)省示教時間，還能在現(xiàn)有的坐標(biāo)系上精準(zhǔn)定位，提高調(diào)試效率、設(shè)備運(yùn)行的安全指數(shù)。如車床卡盤、加工中心虎鉗位置常量偏移量的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)理論上的垂直與水平運(yùn)動（實(shí)際誤差的大小取決于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行精度）。

2.5 使用基坐標(biāo)系示教

在設(shè)備調(diào)試和運(yùn)行時，可以根據(jù)實(shí)際工況使用多個坐標(biāo)系。但是在全程調(diào)試中，線性運(yùn)動均使用基坐標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)試期間坐標(biāo)系的唯一性，而且，全程示教不用切換坐標(biāo)系，方便記憶和操作，同時也節(jié)省了切換坐標(biāo)系的時間。

2.6 合理利用參照物

周邊參照物的利用，可以有效提高示教效率。根據(jù)不同的位置常量，通過目測的方式，適當(dāng)調(diào)整視角，尋找合理的參照物進(jìn)行示教，例如，設(shè)備的邊框輪廓、夾具平臺、各水平垂直平面等等，也可以利用各種物體之間的相對位置進(jìn)行調(diào)整，例如，工具與工件之間的縫隙，可以尋找合適的光源，透過光源觀察縫隙的大小，從而調(diào)整合理的位置，加工中心虎鉗位置的找平和工具架的示教就體現(xiàn)了參照物的重要性。

2.7 先找平再示教

在抓取工件之前，應(yīng)對工業(yè)機(jī)器人終端工具的氣路、感應(yīng)器、形狀等狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的檢查。雖然料倉工件數(shù)量較多，但大部分工件都會放置在同一個平臺上，所以，在示教料倉位置常量時，為了節(jié)省時間，除了運(yùn)用陣列相關(guān)的公式進(jìn)行編程外，應(yīng)先對夾具進(jìn)行一次相對性的找平，一般情況下，只要料倉中每個放置工件的平臺均趨于水平或者同一個平面，就可以針對某一個工件的放置平臺進(jìn)行一次找平即可，可以通過參照物的方法，微調(diào)夾具姿態(tài)，讓夾具平行于工件平臺。經(jīng)過此步驟后，工件軸線也相對垂直于夾具平面，有助于車床卡盤和加工中心的虎鉗等裝夾位置的示教。

3.車床與加工中心位置常量示教的細(xì)節(jié)分析

車床與加工中心屬于精密加工設(shè)備，在安裝時均對水平、垂直等重要參數(shù)進(jìn)行過調(diào)整。在這對兩個位置示教前，可以通過參照物的方法，尋找設(shè)備上相應(yīng)的參照物作為基準(zhǔn)進(jìn)行找平，例如車床的卡盤端面、加工中心虎鉗的上平面、T型槽上平面等等，不同的設(shè)備，找平的方式與技巧也有很大的區(qū)別。為了保證工件與夾具的相對位置在整個運(yùn)行中保持不變，從料倉取件開始，直至完成機(jī)床位置常量的示教，全程夾具均屬于夾緊工件的狀態(tài)。因?yàn)槭褂闷浦噶睿ǔ绦颍┛梢院喕绦?，所以，在機(jī)床上只需在夾具位置示教一個位置常量即可。在卡盤打開的狀態(tài)下，調(diào)整工件姿態(tài)，將工件軸線與車床主軸軸線平行，將工件平移至接近卡盤端面處，以卡盤端面為基準(zhǔn)（參照物），對工件進(jìn)行找平，再將工件移至卡盤中心位置，通過目測的方式調(diào)整對中，并控制好軸向位置。

此時工件軸線與車床主軸軸線的同軸度誤差過大，需進(jìn)一步微調(diào)，否則在卡盤夾緊的瞬間，工件的空間發(fā)生位移，工業(yè)機(jī)器人各軸會因外力的作用被動強(qiáng)行改變姿態(tài)，導(dǎo)致終端工具位置參數(shù)的變化（參數(shù)變化的大小取決工業(yè)機(jī)器人的品質(zhì)），從而影響整個項(xiàng)目所有位置常量的坐標(biāo)參數(shù)，最終可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。

一邊手動控制卡盤松緊，一邊觀察工件的偏移方向和偏移量，采用線性運(yùn)動方式，通過工業(yè)機(jī)器人手動調(diào)整工件的徑向位置，直至卡盤夾緊時工件的位置不再產(chǎn)生偏移，此時可以保存該位置常量。加工中心虎鉗與車床卡盤位置的找平和示教方法類似，均采用參照物找平的方法，間歇松緊夾具為工件找正。

4.通過試運(yùn)行排除故障

4.1 手動運(yùn)行校驗(yàn)子程序

子程序具有較強(qiáng)的針對性，針對終端設(shè)備手動運(yùn)行子程序，主要是對程序的指令、位置常量、I/O信號和設(shè)備運(yùn)行路徑進(jìn)行校驗(yàn)，可以快速、精準(zhǔn)地找到并排除故障。

4.2 配合PLC控制系統(tǒng)校驗(yàn)主程序

工業(yè)機(jī)器人與PLC系統(tǒng)的銜接主要表現(xiàn)在主程序上，調(diào)試前期要對I/O指令符號做一個全面的核對和統(tǒng)一。通過配合PLC進(jìn)行調(diào)試，一邊運(yùn)行一邊觀察I/O控制面板的信號變化和子程序的調(diào)用情況，與PLC的操作員實(shí)時溝通，相互反饋信號的發(fā)送與接收效果，可第一時間找到并排除故障。

5.關(guān)于調(diào)試安全的注意事項(xiàng)

當(dāng)工業(yè)機(jī)器人回到機(jī)械原點(diǎn)或者等待信號位置時，盡量讓工具保持水平姿態(tài)，避免因氣路欠壓時，工具掉落造成安全事故。通常情況下，關(guān)節(jié)運(yùn)動的速度要大于線性運(yùn)動的速度，所以，為了確保安全，在進(jìn)行近身示教或者狹小空間示教時，要盡量使用線性運(yùn)動代替關(guān)節(jié)運(yùn)動，可降低發(fā)生碰撞的概率。熟悉每一個急停按鈕的位置，在調(diào)試和運(yùn)行過程中，要實(shí)時關(guān)注各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生緊急情況時，應(yīng)第一時間就近按下急停按鈕，避免發(fā)生碰撞導(dǎo)致參數(shù)丟失或者人身傷害。在示教機(jī)床的位置常量前，應(yīng)將安全門設(shè)置成打開狀態(tài)，并鎖死，同時提醒其他運(yùn)維人員，整個過程禁止操控機(jī)床，完成機(jī)床的示教后，記得解鎖安全門。全程穿戴勞保護(hù)具。以上描述是以提高智能制造系統(tǒng)的調(diào)試效率為目的，在確保安全的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工況，對工業(yè)機(jī)器人調(diào)試過程中的部分技能點(diǎn)進(jìn)行針對性分析。