[发明专利]基于力感知的多装配工位运行安全系统及其实现方法

说明书

本发明涉及自动化生产装配领域，具体涉及基于力感知的多装配工位运行安全系统及其实现方法。包括：主控制器、转台、转台伺服驱动器、围栏系统、搬运机器人和功能机器人；转台电机、转台、搬运机器人和功能机器人均设于围栏区域内；主控制器通过现场总线连接伺服驱动器、搬运机器人和功能机器人；转台两侧设有搬运机器人与功能机器人，分别设有对应的机器人控制器，并通过硬线安全链路与主控制器连接；搬运机器人的夹具端设有一维力传感器，一维力传感器与机器人控制器连接。本发明优点在于保证设备间通讯的实时性和稳定性，实现工位主要传输设备运行过程中的实时位置和状态信号的控制和监视，完成精确生产定位和工件传输定位。

技术领域

本发明涉及自动化生产装配领域，具体说是基于力感知的多装配工位运行安全系统及其实现方法。

背景技术

在现代化的自动化生产车间内，主生产线包含多个工位，各工位按照各自任务进行装配生产工作。其中个别工位的生产流程较复杂，存在人与机器人或其他自动化设备同时工作的情况。以汽车焊装生产为例，数十个零部件需要准确放置于车架上并由机器人逐个进行焊接工作，完成后部件由输送线传递或由机器人搬运至下一工位。其中部分工位需要人工按顺序上件并由数台机器人进行逐个焊接和整体的搬运工作。由于人和自动化设备间的协同工作不可避免的存在安全隐患，并且当人误操作时易发生机器人从固定式工装抓放工件过程中由于工装和机器人所持工件之间的轻微干涉造成的工件的变形和损伤，这给生产安全造成隐患并且事故发生时影响了生产节拍，也给后期产品的质检增加了工作量。

发明内容

本发明目的是提供基于力感知的多装配工位运行安全系统及其实现方法，线体自动化设备均由现场总线连接至主控制器，主控制器获得各设备的实时状态并对其进行控制，存在人工上件的工位构建硬件安全链路以保证人身安全，负责抓取搬运任务的机器人夹具末端安装一维力传感器判别生产时工件是否损伤。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：基于力感知的多装配工位运行安全系统，包括：主控制器、转台、转台伺服驱动器、围栏系统、搬运机器人和功能机器人；所述转台电机、转台、搬运机器人和功能机器人均设于所述围栏区域内；

所述主控制器通过现场总线连接伺服驱动器、搬运机器人和功能机器人以实现数据通讯和状态监控；

所述转台两侧设有搬运机器人与功能机器人，所述搬运机器人和功能机器人分别设有对应的机器人控制器，并通过硬线安全链路与主控制器连接；

所述搬运机器人的夹具端设有测量夹具压力和拉力的一维力传感器，所述一维力传感器与机器人控制器连接，用于反馈机器人工作时的采集的模拟信号传回机器人控制器。

所述主控制器为用于故障安全的可编程逻辑控制器，设有对应设备数目的安全IO模块，经由主控制器的安全IO模块收发的停机制动信号在主控制器内安全逻辑程序块进行独立编程构成安全互锁逻辑，优先级高于碰撞检测及夹具端力检测反馈信号。

所述围栏系统上开设安全门，工件入口处设有对射式安全光栅，人工上件时由安全光栅进出；所述安全门和安全光栅分别与主控制器的安全IO模块连接。

所述硬线安全链路包括继电器K1和继电器K2，继电器K1和继电器K2均具有强制导向功能的联动双触点结构；继电器的两个联动触点分别与对应的机器人控制器的急停接口连接；当有需要增加运动设备时增加继电器数目，进而扩展硬线安全链路。

所述主控制器与机器人控制器之间设有双路电路；所述双路电路为具有常闭触点的两条回路。

所述转台上设有多个的气动夹具和多个的传感器，用于控制气动夹具的电磁阀和传感器接入置于转台的用于汇总电磁阀和传感器传输数据的现场模块后，经现场总线连接至主控制器进行通讯；转台上用于限定转台位置和方向的接近开关与主控制器的IO模块单独以硬接线方式连接。

基于力感知的多装配工位运行安全系统的实现方法，其特征在于包括以下步骤：