[发明专利]一种基于人机协作的大型铸件清理打磨方法

说明书

本发明公开了一种基于人机协作的大型铸件清理打磨方法，该方法将大型铸件分成若干单元进行打磨，每个单元的大小小于所采用的机器人的工作范围，且两个相邻的单元之间有少量重叠区域，机器人打磨完一个单元后，通过移动铸件或者机器人打磨相邻的单元，以此类推，直至完成整个铸件的打磨。该方法既解决了人工作业面临的困境，又避免了工业机器人所采用的编程方式的局限性。通过搭建机器人示教平台进行轨迹仿真和现场测试运行，结果表明示教系统性能稳定，轨迹跟踪准确，具有良好的示教功能，为大型铸件清理打磨提供了一种新的解决方案。

技术领域

本发明属于机加工技术领域，涉及铸件清理打磨领域，具体涉及一种基于人机协作的大型铸件清理打磨方法。

背景技术

铸件打磨清理是一项十分繁重的工作，工作条件差(高温、粉尘、环境脏)，劳动强度大。当前，铸造行业中铸件的清理打磨仍然使用大量的人工，而人工成本的不断上涨加重了铸造企业的负担，同时粉尘飞扬的打磨环境对工人身体健康造成极大危害，职业病预防、工伤赔偿进一步提高了人工成本，作业环境差、劳动强度大也使企业陷入了招工难的困境。另外，大型铸件使用人工打磨，需要大量的场地，效率低下，打磨质量不能保证，这些都无形中增加了企业的生产成本。而且，随着人民生活水平的提高和健康意识的增强，很多铸造厂已经很难招到打磨工人了。所以，在铸造行业特别是铸件打磨清理工序，采用机器人替代人工已经是大势所趋。

机器人自动打磨方案主要有两种：机器人抓取打磨工具打磨和机器人抓取铸件打磨。中小型铸件特别是大批量生产场合，采用工业机器人进行清理的技术已经成熟，已经逐渐在很多企业的到应用。对于大中型铸件，一般采用机器人的末端执行器(手)抓取打磨工具对工件进行打磨，铸件的装卸、翻转可由人工通过吊车进行。

为了实现打磨操作，需要对机器人进行编程，让机械手实现特定的运动轨迹，从而实现末端打磨工具的打磨操作。一般工业机器人的编程方式主要有离线编程和在线编程(示教编程)两种。

示教编程，即操作人员通过示教器，手动控制机器人的关节运动，以使机器人运动到预定的位置，同时将该位置进行记录，并传递到机器人控制器中，之后的机器人可根据指令自动重复该任务，示教器控制机器人走一遍之后，把走过完的路径记录下来，以后让机器人重复走这条路，这就是编程。但各家机器人的示教器可谓五花八门，操作也不一样，编程指令也不一样。示教编程有编程门槛低、简单方便、不需要环境模型；对实际的机器人进行示教时，可以修正机械结构带来的误差等优点，但示教在线编程过程繁琐、精度完全是靠示教者的目测决定，而且对于复杂的路径示教在线编程难以取得令人满意的效果，示教器种类太多，学习量太大；示教过程容易发生事故，轻则撞坏设备，重则撞伤人；对实际的机器人进行示教时要占用机器人；另外，手持示教器示教效率低，例如，大型汽车车体生产厂商通常要花费几个月的时间进行电弧焊接机器人的编程，而整个焊接过程中机器人的工作时间却仅为十几个小时。虽然这种情况对于大批量汽车制造还勉强能够接受，但对于制造业中越来越普遍的多品种、小批量的柔性化生产则难于得到有效实施。因此，目前，示教编程方式主要集中在搬运、码垛、焊接等轨迹简单，手工示教时，记录的点不太多的领域。