摘要：減速器控制在工業機器人中是一種最常見的控制方式， 在其他的工業控制領域也非常重要。從優化控制軟體的算法和控制 方式兩個方面建立流程確保更好地發揮工業機器人的體系優勢， 提出了減速器類型、末端執行器的選取、示教器中參數的設定、 減速器控制上料、減速器控制取件、標定坐標的選取共 6 步， 來完成生產生活中常見的裝配貨物的流程算法。採用以上設定方式 的工業機器人可以大量節約人力成本， 同時可以完成人力無法實現的工業控制要求， 通過相關算法的計算來完成相應的控制要求。 通過將法蘭盤的一系列操作來完成對一些基礎構件的裝配。從這些算法和步驟來完善整個控制流程， 完成其對應的工序， 其中減 速器在整個動作完成的過程中起到關鍵的作用。通過實操流程結果表明， 按照以上控制的 6 個步驟來進行設置和選取， 可以很好 地完成裝配貨物的控制要求。
關鍵詞：減速器控制,工業控制,工業機器人,法蘭盤
Discussion on Assembly Process Algorithm Based on Reducer Control
Wang Xiaofeng
(Lanzhou Vocational and Technical College, Lanzhou 730070. China)
Abstract: Reducer control is one of the most common control methods in industrial robots, and it is also very important in other industrial control fields. The process established from the two aspects of optimizing the algorithm and control mode of the control software to ensure that the system advantages of the industrial robot can be better played. A total of six steps was proposed to complete the process algorithm of assembling goods commonly used in production and life, including the type of reducer, the selection of the terminal actuator of the robot, the setting of parameters in the teaching pendant, the control and loading of reducer, the control and taking of reducer, and the selection of calibration coordinates. The industrial robot with the above setting method can save a lot of manpower cost, and can complete the industrial control requirements that can′t be achieved by manpower. The corresponding control requirements were completed through the calculation of relevant algorithms. Through a series of operations of the flange plate, the assembly of some basic components was completed. From these algorithms and steps to improve the whole control process and complete its corresponding processes, in which the reducer played a key role in the whole process of action completion. The practical operation process results show that the control requirements of assembled goods can be well completed by setting and selecting according to the above six control steps .
Key words: reducer control; industrial control; industrial robot; flange
0 引言
隨著工業機器人在工業控制領域的廣泛使用， 提高 單位工作效率， 解決貨物的運送問題， 以及降低在動作 過程中的事故率是首要任務。
國內外對工業機器人的重要部件之一的減速器做了 大量的研究。減速器的設計類型也在不斷地完善和優 化[1]， 近些年也出現了一些特殊用途的減速器。尤其在 新元件、新產品方面， 在減速器中增加了平面二次包絡 蝸杆減速器[2]。在新材料方面， 編入了新型工程材料 ——鈦和鈦合金， 解決了耐腐蝕、高低溫特性、生物相 容性等技術難題。上述文獻雖然解決了減速器控制的絕 大部分控制問題和材料設計問題， 但是沒有涉及到減速器之後的末端行為控制， 正是因為如此， 減速器控制以 後的末端控制和相關參數的設定過程存在一定的問題。
本文將從工業機器人中的基礎部件減速器開始， 到 最後的坐標系選取給出了一系列的方案，基於工業機器人 本體的減速器控制， 到提出末端執行器的選取要求指標， 提出相關參數標定的模塊順序，採用減速器控制上料、取 件。針對基坐標體系進行分析， 驗證其準確性與有效性。
1 工業機器人中的減速器
減速器在工業系統中很容易見到， 在工業機器人中 是一個極為重要的部件。其和伺服電機有聯繫， 可以使 其按需要的速度來運行， 以工業機器人為例， 在完成動 作的過程中要給每個關節、每個軸進行合理降速來完成移動， 準確地到達程序中設置的點位。即降速移動的過 程就是完成一個個點的捕捉， 如同採樣取數據是一樣的。 降速是完成運動點的捕捉， 但是機械臂並不是在所有的 情況下都是空載， 其抓取的物品在回程的過程中要考慮 新加的重量， 所以要考慮力矩的輸出要夠大。
之前考慮到重量問題， 也就是帶載的負重[3]。接下 來考慮的是移動過程中精度的保持狀態問題。不管是哪 個軸的運動過程， 大部分動作都是重複的， 因為在書寫 程序的過程中會使用相似的指令來寫完整個程序。這樣 使用會有很大的作用， 其一不用設置過多的採樣點來增 加額外的工作量， 其二確保運行過程中的安全性[4]。因 為有些工作檯上面設置了很多的傳感器和檢查裝置， 其 走形路線是相對固定的， 看似任意， 其實都是採樣好的 點， 所以確保精度是工業機器人能正常工作的前提， 需 由減速器來完成這個功能。
目前市面主流有 RV 減速器、諧波減速器、行星減 速器等， 可以根據不同的情況來作出選擇， 在這裡不再 贅述。減速器在工業機器人中的控制非常關鍵， 以後的 各種控制也是在減速器這個控制元件下完成的。
2 末端執行器
操作對象是法蘭盤， 所以要選擇工業機器人的末端執 行器，作為工業機器人的執行機構，類似於人的手部，主 要是裝在工業機器人手腕上用於直接抓握工件，或者執行 作業的部分[5]。機器人的手不一定像人類手部那樣有手指， 也可以是沒有手指的手，可以是類似人類的手爪，也可以 是進行專業作業的工具， 像裝在機器人手腕上的噴塗槍、 點焊工具等。主要應用領域不同，機器人末端執行器就會 不同。對於普通管狀物體的抓取也有需要注意的地方[6]。
工業機器人通過安裝不同類型的末端執行器， 可以 完整地實現對圓盤類、長軸類、不規則形狀、金屬板類 等各種元件的搬運、自動上料/下料、工件翻轉、工件轉 序等工作步驟。它看似不起眼， 在最末端， 也有可能是 最小的， 卻在控制過程中不可或缺[7]。作為與生產過程 相互作用的執行部件， 對提高工業機器人的任務完成度 和實際表現有著重要的作用，其工作過程的狀態，在很大 程度上決定了整個工業機器人的工作完成度和質量好壞。
近年來， 國內外先後研究開發了多種工業機器人末 端執行器， 很多材料為非剛性材料， 其質地、形狀和尺 寸等差異很大。針對不同的領域、不同的行業， 使用的 機器人末端執行器基本都是專款專用的。對於各種柔脆 不規則形狀材料的靈巧柔順抓取， 一直是機器人末端執 行器的操作難點。
3 相關參數的標定
手動創建相關需要的參數， 進行工具數據的設定， 也 就是TOOLDATA， 在示教器的介面上按照從上到下進行設 置。根據圖 1. 完成本次標定的順序。首先是名稱， 本次操作是取、吸、還是夾工件， 根據操作內容來命名， 可以在 大量程序里快速的找到所需要的程序， 這也是命名的技巧。
範圍要確定的是局部變量還是全局變量， 這裡選擇 全局變量。存儲類型選擇可變量， 模塊選擇 MOD， 這些 都在示教器上有相應的選項， 選擇即可。在創建完以後， 不要點擊確定， 要看一下初始值[8]。在這裡有一個工具 坐標系的標定設置。通過四點或六點進行坐標系的標定， 作為手動輸入法， 要設置 X 軸、 Y軸、Z 軸的坐標， 還有 q1 、q2 、q3 、q4 的初值設定， 最後初始值里還有質量 mass 的設定， 初始值為- 1. 要手動的設置為 1. 數據準備完 成後可以正式寫入程序[9]。
4 通過減速器控制上料
相關參數設置結束後就可以進入供料部分的設置了。 流程是加速器將法蘭盤放到井式供料箱裡， 通過氣缸推 出法蘭盤， 由傳送帶將工件運送到末端， 完成控制。
井式供料的控制是通過氣缸的收縮來完成的， 在井 式供料箱的底部需要放置一個傳感器 EXDI3. 氣缸部分 有相同作用的是 EXDI2. 在運算開始時， 氣缸部分的傳 感器 EXDI2 處在待命的狀態， 使用 WAIT， 傳感器 EXDI2 狀態數值可以設置為 1.根據圖 2 所示， 完成氣缸模塊的 順序控制。下一步， 傳感器 EXDI3 檢測到法蘭盤在檢測 範圍內， 使用 WAIT， 傳感器 EXDI3 狀態數值可以設置 為 1.傳感器 EXDI3 置 1 可以進行下一個步序， 氣缸的推 出。氣缸的推出是 EXDI3=1 給到 PLC 輸入信號後， 再由 PLC 的輸出來完成的， 通過 I/O點的分布， 找到氣缸輸出 的線圈來完成。 這裡考慮到氣動部件是一個伸縮元件， 而且可能要頻繁動作， 可以通過置位復位完成氣缸的伸 縮設置， 這裡可以使用和 PLC 一樣的指令來完成邏輯操 作。還要在置位 SET、復位 RESET 之間插入一個時間的 設置。如果這兩個程序依次完成的話， 可能會使法蘭盤 無法穩定的被送到傳送帶上， 同時還會出現在回縮過程 中把井式供料箱裡的法蘭盤給一塊帶出來。所以這裡設 置一個等待時間為 2 S， 直接設置數字 2 就可以。在復位 RESET 完成後， 也就是氣缸回到初始點後， 再次將傳感 器 EXDI2 設置為 1. 為下一次的推出做好準備， 之後的 設置如同上面的順序操作即可， 就可以再一次推出井式 供料箱裡的法蘭盤。
當工件到達傳送帶時， 讓傳送帶帶著工件到達傳送 帶的末端， 這裡有一個點需要注意， 傳送帶在檢測到工 件時如何起動運轉， 在寫程序的過程中要對 PLC I/O 中對 應傳送帶馬達的輸出進行置 1 操作。同樣到達末端的時 候進行置 0 操作。在傳送帶末端有一個傳感器檢測工件 的到來， 如果有工件到達， 傳感器對應的 PLC輸入點置 1 操作， 在這裡應該就完成了工件到末端的相應流程[10]。 但是由於傳感器的檢測範圍較大， 在不同的距離都可以 檢測到， 檢測到以後就進行置 0 操作， 也就是讓傳送帶 及時停止， 這樣可能工件並沒有到末端的合適位置。所 以為了避免不同工件造成的移動位置誤差， 需要在 PLC 輸入點置 1 操作後等待 3 s， 然後再進行置 0. 讓傳送帶 停轉。讓工件在傳送帶末端穩定下來。如果不設置延時 時間， 就會造成工件每次到達末端的位置都不一致， 不 利於下一項流程的位置定位。還有在這裡傳送帶的轉速 是由 PLC 控制， 這裡是一個典型的模擬量控制， 為了運 行平穩， 讓傳感器的信號來作為一個啟動開關， 速度設 置成一個固定值， 不再隨條件變化數值的大小。
5 減速器控制取件
當上面的流程結束後， 就要使用減速器取走法蘭盤。 通過控制工業機器人末端執行器來完成動作。如圖 3 所 示， 完成末端執行器的控制順序。需要操作的元件是法 蘭盤， 使用常見的弧口夾具很難夾取法蘭盤， 其他夾具 對柱形元件操作良好， 但是對法蘭盤操作不友好。由於 法蘭盤上面有一個光滑平面， 可以使用真空吸盤夾具來 操作。不同於夾取操作的末端執行器， 這個是通過 PLC 對控制吸盤的氣動裝置通過氣路管道來完成的。當 PLC 收到抓取的信號， 先打開氣路閥門， 後通過示教器控制 吸住並抓穩法蘭盤， 將工件移動到放置區域， 再關閉氣 路閥門， 法蘭盤脫離末端執行器， 完成取件操作[11]。
幾點需要說明， 真空發生器的觸發依然使用 SET 來 設置， 在抓取物件的時候要先在元件的上方找一個固定 的點標記下來， 好確定回程。然後下移靠近法蘭盤， 在 啟動真空發生器， 不要在物體上方的時候就啟用， 這樣 會使物體抓取的位置不在中心點， 這裡儘量靠近物體的 中心點， 再開啟真空發生器， 這樣也方便放置元件的時 候好確定位置， 減少誤差。當抓取到物體後按原來的路 線返回， 切勿發生移動， 帶上元件在上移的過程中發生 移動會很容易碰到周圍的物體造成取件失敗。同時在取 件的速度設置上也是儘量控制在低速， 讓動作的過程能 夠穩一點， 不要發生對周圍物體的碰撞。一個比較理想 的速度值可以設定為 50. 儘量不要過大。
HOME 在這裡並不是坐標原點， 而是每個關節的角 度和值。也就是在設置 ABSJ 這個變量的時候要使用關節 變量來設置目標點。
6 坐標確定
6.1 基坐標
基坐標在工業機器人的底座中心， 是坐標系的原點。 X 軸在右側， Y 軸在 X 軸左側 90°的方向上， 於 XOY平面 垂直 90°的是 Z 軸。
6.2 工件坐標系
工件坐標系在工業機器人的操作末端， 示教的點是 TCP， 也就是 T0 點相對基坐標的偏移量。如果工具不止一 個可以再設置一個坐標系 T1. 同時可以對這個點進行示 教， 也就是系統裡面是可以允許多個工件坐標系存在的， 可以是 Tn， 只是新增加的坐標系要重新進行示教。當然 這裡 T0 、T1 、Tn 相對基坐標的偏移量肯定會不一樣。但 設置的時候要選擇一個確定的坐標系。一般情況下， 設 置兩個坐標系就可以了。
7 結束語
本文基於減速器控制的裝配流程算法探討， 通過完成 對裝配過程的設置，可以看出減速器在控制的過程中只要 涉及到移動，就都會出現在控制過程裡面。同時在設計的 過程中還要熟知傳感器在 PLC中的輸入接點，以及類似氣 缸等輸出裝置的輸出接點[12]。同時要合理利用延時在控制 系統中的作用。在末端執行器的選擇上要根據實際的工件 形狀來確定類型。通過以上的設計流程，可以在實操過程 中很好地完成類似法蘭盤一類工件的裝配過程。針對工業 機器人的實際操作也完成了對減速器的控制優化。而在後 續的控制算法上， 可以繼續開展裝配流程算法方面的研究。
參考文獻：
[1] 張春宜 . 減速器設計實例精解[M]. 北京:機械工業出版社,2009.
[2] 聞邦椿 . 機械設計手冊單行本:減速器和變速器[M]. 北京:機械 工業出版社,2015.
[3] 周明衡 . 減速器選用手冊[M]. 北京:化學工業出版社,2002. [4] 何成平 . 工業機器人建模[M]. 北京:電子工業出版社,2018.
[5] 葉暉,管小清 . 工業機器人實操與應用技巧[M]. 北京:機械工業 出版社,2010.
[6] 王曉峰 . 淺析關於機器人夾爪位姿的過程調整[J]. 科技風 , 2020(15):155.
[7] 張展 . 減速器設計選用手冊[M]. 上海:上海科學技術出版社,2002. [8] 白井良明 . 機器人工程[M]. 北京:科學出版社,2001.
[9] 王曉峰 . 淺析 RFID 在智能機器人識別系統中的用法[J]. 南方 農機,2021.52(8):169- 170.
[10] 葉暉 . 工業機器人典型應用案例精析[M]. 北京:機械工業出 版社,2004.
[11] 北京賽育達科教有限責任公司 . 工業機器人應用編程(ABB) [M]. 北京:高等教育出版社, 2020.
[12] 北京華航唯實機器人科技股份有限公司 . 工業機器人集成 應用(ABB)[M]. 北京:高等教育出版社,2020.
關鍵詞：減速器控制,工業控制,工業機器人,法蘭盤
Discussion on Assembly Process Algorithm Based on Reducer Control
Wang Xiaofeng
(Lanzhou Vocational and Technical College, Lanzhou 730070. China)
Abstract: Reducer control is one of the most common control methods in industrial robots, and it is also very important in other industrial control fields. The process established from the two aspects of optimizing the algorithm and control mode of the control software to ensure that the system advantages of the industrial robot can be better played. A total of six steps was proposed to complete the process algorithm of assembling goods commonly used in production and life, including the type of reducer, the selection of the terminal actuator of the robot, the setting of parameters in the teaching pendant, the control and loading of reducer, the control and taking of reducer, and the selection of calibration coordinates. The industrial robot with the above setting method can save a lot of manpower cost, and can complete the industrial control requirements that can′t be achieved by manpower. The corresponding control requirements were completed through the calculation of relevant algorithms. Through a series of operations of the flange plate, the assembly of some basic components was completed. From these algorithms and steps to improve the whole control process and complete its corresponding processes, in which the reducer played a key role in the whole process of action completion. The practical operation process results show that the control requirements of assembled goods can be well completed by setting and selecting according to the above six control steps .
Key words: reducer control; industrial control; industrial robot; flange
0 引言
隨著工業機器人在工業控制領域的廣泛使用， 提高 單位工作效率， 解決貨物的運送問題， 以及降低在動作 過程中的事故率是首要任務。
國內外對工業機器人的重要部件之一的減速器做了 大量的研究。減速器的設計類型也在不斷地完善和優 化[1]， 近些年也出現了一些特殊用途的減速器。尤其在 新元件、新產品方面， 在減速器中增加了平面二次包絡 蝸杆減速器[2]。在新材料方面， 編入了新型工程材料 ——鈦和鈦合金， 解決了耐腐蝕、高低溫特性、生物相 容性等技術難題。上述文獻雖然解決了減速器控制的絕 大部分控制問題和材料設計問題， 但是沒有涉及到減速器之後的末端行為控制， 正是因為如此， 減速器控制以 後的末端控制和相關參數的設定過程存在一定的問題。
本文將從工業機器人中的基礎部件減速器開始， 到 最後的坐標系選取給出了一系列的方案，基於工業機器人 本體的減速器控制， 到提出末端執行器的選取要求指標， 提出相關參數標定的模塊順序，採用減速器控制上料、取 件。針對基坐標體系進行分析， 驗證其準確性與有效性。
1 工業機器人中的減速器
減速器在工業系統中很容易見到， 在工業機器人中 是一個極為重要的部件。其和伺服電機有聯繫， 可以使 其按需要的速度來運行， 以工業機器人為例， 在完成動 作的過程中要給每個關節、每個軸進行合理降速來完成移動， 準確地到達程序中設置的點位。即降速移動的過 程就是完成一個個點的捕捉， 如同採樣取數據是一樣的。 降速是完成運動點的捕捉， 但是機械臂並不是在所有的 情況下都是空載， 其抓取的物品在回程的過程中要考慮 新加的重量， 所以要考慮力矩的輸出要夠大。
之前考慮到重量問題， 也就是帶載的負重[3]。接下 來考慮的是移動過程中精度的保持狀態問題。不管是哪 個軸的運動過程， 大部分動作都是重複的， 因為在書寫 程序的過程中會使用相似的指令來寫完整個程序。這樣 使用會有很大的作用， 其一不用設置過多的採樣點來增 加額外的工作量， 其二確保運行過程中的安全性[4]。因 為有些工作檯上面設置了很多的傳感器和檢查裝置， 其 走形路線是相對固定的， 看似任意， 其實都是採樣好的 點， 所以確保精度是工業機器人能正常工作的前提， 需 由減速器來完成這個功能。
目前市面主流有 RV 減速器、諧波減速器、行星減 速器等， 可以根據不同的情況來作出選擇， 在這裡不再 贅述。減速器在工業機器人中的控制非常關鍵， 以後的 各種控制也是在減速器這個控制元件下完成的。
2 末端執行器
操作對象是法蘭盤， 所以要選擇工業機器人的末端執 行器，作為工業機器人的執行機構，類似於人的手部，主 要是裝在工業機器人手腕上用於直接抓握工件，或者執行 作業的部分[5]。機器人的手不一定像人類手部那樣有手指， 也可以是沒有手指的手，可以是類似人類的手爪，也可以 是進行專業作業的工具， 像裝在機器人手腕上的噴塗槍、 點焊工具等。主要應用領域不同，機器人末端執行器就會 不同。對於普通管狀物體的抓取也有需要注意的地方[6]。
工業機器人通過安裝不同類型的末端執行器， 可以 完整地實現對圓盤類、長軸類、不規則形狀、金屬板類 等各種元件的搬運、自動上料/下料、工件翻轉、工件轉 序等工作步驟。它看似不起眼， 在最末端， 也有可能是 最小的， 卻在控制過程中不可或缺[7]。作為與生產過程 相互作用的執行部件， 對提高工業機器人的任務完成度 和實際表現有著重要的作用，其工作過程的狀態，在很大 程度上決定了整個工業機器人的工作完成度和質量好壞。
近年來， 國內外先後研究開發了多種工業機器人末 端執行器， 很多材料為非剛性材料， 其質地、形狀和尺 寸等差異很大。針對不同的領域、不同的行業， 使用的 機器人末端執行器基本都是專款專用的。對於各種柔脆 不規則形狀材料的靈巧柔順抓取， 一直是機器人末端執 行器的操作難點。
3 相關參數的標定
手動創建相關需要的參數， 進行工具數據的設定， 也 就是TOOLDATA， 在示教器的介面上按照從上到下進行設 置。根據圖 1. 完成本次標定的順序。首先是名稱， 本次操作是取、吸、還是夾工件， 根據操作內容來命名， 可以在 大量程序里快速的找到所需要的程序， 這也是命名的技巧。
範圍要確定的是局部變量還是全局變量， 這裡選擇 全局變量。存儲類型選擇可變量， 模塊選擇 MOD， 這些 都在示教器上有相應的選項， 選擇即可。在創建完以後， 不要點擊確定， 要看一下初始值[8]。在這裡有一個工具 坐標系的標定設置。通過四點或六點進行坐標系的標定， 作為手動輸入法， 要設置 X 軸、 Y軸、Z 軸的坐標， 還有 q1 、q2 、q3 、q4 的初值設定， 最後初始值里還有質量 mass 的設定， 初始值為- 1. 要手動的設置為 1. 數據準備完 成後可以正式寫入程序[9]。
4 通過減速器控制上料
相關參數設置結束後就可以進入供料部分的設置了。 流程是加速器將法蘭盤放到井式供料箱裡， 通過氣缸推 出法蘭盤， 由傳送帶將工件運送到末端， 完成控制。
井式供料的控制是通過氣缸的收縮來完成的， 在井 式供料箱的底部需要放置一個傳感器 EXDI3. 氣缸部分 有相同作用的是 EXDI2. 在運算開始時， 氣缸部分的傳 感器 EXDI2 處在待命的狀態， 使用 WAIT， 傳感器 EXDI2 狀態數值可以設置為 1.根據圖 2 所示， 完成氣缸模塊的 順序控制。下一步， 傳感器 EXDI3 檢測到法蘭盤在檢測 範圍內， 使用 WAIT， 傳感器 EXDI3 狀態數值可以設置 為 1.傳感器 EXDI3 置 1 可以進行下一個步序， 氣缸的推 出。氣缸的推出是 EXDI3=1 給到 PLC 輸入信號後， 再由 PLC 的輸出來完成的， 通過 I/O點的分布， 找到氣缸輸出 的線圈來完成。 這裡考慮到氣動部件是一個伸縮元件， 而且可能要頻繁動作， 可以通過置位復位完成氣缸的伸 縮設置， 這裡可以使用和 PLC 一樣的指令來完成邏輯操 作。還要在置位 SET、復位 RESET 之間插入一個時間的 設置。如果這兩個程序依次完成的話， 可能會使法蘭盤 無法穩定的被送到傳送帶上， 同時還會出現在回縮過程 中把井式供料箱裡的法蘭盤給一塊帶出來。所以這裡設 置一個等待時間為 2 S， 直接設置數字 2 就可以。在復位 RESET 完成後， 也就是氣缸回到初始點後， 再次將傳感 器 EXDI2 設置為 1. 為下一次的推出做好準備， 之後的 設置如同上面的順序操作即可， 就可以再一次推出井式 供料箱裡的法蘭盤。
當工件到達傳送帶時， 讓傳送帶帶著工件到達傳送 帶的末端， 這裡有一個點需要注意， 傳送帶在檢測到工 件時如何起動運轉， 在寫程序的過程中要對 PLC I/O 中對 應傳送帶馬達的輸出進行置 1 操作。同樣到達末端的時 候進行置 0 操作。在傳送帶末端有一個傳感器檢測工件 的到來， 如果有工件到達， 傳感器對應的 PLC輸入點置 1 操作， 在這裡應該就完成了工件到末端的相應流程[10]。 但是由於傳感器的檢測範圍較大， 在不同的距離都可以 檢測到， 檢測到以後就進行置 0 操作， 也就是讓傳送帶 及時停止， 這樣可能工件並沒有到末端的合適位置。所 以為了避免不同工件造成的移動位置誤差， 需要在 PLC 輸入點置 1 操作後等待 3 s， 然後再進行置 0. 讓傳送帶 停轉。讓工件在傳送帶末端穩定下來。如果不設置延時 時間， 就會造成工件每次到達末端的位置都不一致， 不 利於下一項流程的位置定位。還有在這裡傳送帶的轉速 是由 PLC 控制， 這裡是一個典型的模擬量控制， 為了運 行平穩， 讓傳感器的信號來作為一個啟動開關， 速度設 置成一個固定值， 不再隨條件變化數值的大小。
5 減速器控制取件
當上面的流程結束後， 就要使用減速器取走法蘭盤。 通過控制工業機器人末端執行器來完成動作。如圖 3 所 示， 完成末端執行器的控制順序。需要操作的元件是法 蘭盤， 使用常見的弧口夾具很難夾取法蘭盤， 其他夾具 對柱形元件操作良好， 但是對法蘭盤操作不友好。由於 法蘭盤上面有一個光滑平面， 可以使用真空吸盤夾具來 操作。不同於夾取操作的末端執行器， 這個是通過 PLC 對控制吸盤的氣動裝置通過氣路管道來完成的。當 PLC 收到抓取的信號， 先打開氣路閥門， 後通過示教器控制 吸住並抓穩法蘭盤， 將工件移動到放置區域， 再關閉氣 路閥門， 法蘭盤脫離末端執行器， 完成取件操作[11]。
幾點需要說明， 真空發生器的觸發依然使用 SET 來 設置， 在抓取物件的時候要先在元件的上方找一個固定 的點標記下來， 好確定回程。然後下移靠近法蘭盤， 在 啟動真空發生器， 不要在物體上方的時候就啟用， 這樣 會使物體抓取的位置不在中心點， 這裡儘量靠近物體的 中心點， 再開啟真空發生器， 這樣也方便放置元件的時 候好確定位置， 減少誤差。當抓取到物體後按原來的路 線返回， 切勿發生移動， 帶上元件在上移的過程中發生 移動會很容易碰到周圍的物體造成取件失敗。同時在取 件的速度設置上也是儘量控制在低速， 讓動作的過程能 夠穩一點， 不要發生對周圍物體的碰撞。一個比較理想 的速度值可以設定為 50. 儘量不要過大。
HOME 在這裡並不是坐標原點， 而是每個關節的角 度和值。也就是在設置 ABSJ 這個變量的時候要使用關節 變量來設置目標點。
6 坐標確定
6.1 基坐標
基坐標在工業機器人的底座中心， 是坐標系的原點。 X 軸在右側， Y 軸在 X 軸左側 90°的方向上， 於 XOY平面 垂直 90°的是 Z 軸。
6.2 工件坐標系
工件坐標系在工業機器人的操作末端， 示教的點是 TCP， 也就是 T0 點相對基坐標的偏移量。如果工具不止一 個可以再設置一個坐標系 T1. 同時可以對這個點進行示 教， 也就是系統裡面是可以允許多個工件坐標系存在的， 可以是 Tn， 只是新增加的坐標系要重新進行示教。當然 這裡 T0 、T1 、Tn 相對基坐標的偏移量肯定會不一樣。但 設置的時候要選擇一個確定的坐標系。一般情況下， 設 置兩個坐標系就可以了。
7 結束語
本文基於減速器控制的裝配流程算法探討， 通過完成 對裝配過程的設置，可以看出減速器在控制的過程中只要 涉及到移動，就都會出現在控制過程裡面。同時在設計的 過程中還要熟知傳感器在 PLC中的輸入接點，以及類似氣 缸等輸出裝置的輸出接點[12]。同時要合理利用延時在控制 系統中的作用。在末端執行器的選擇上要根據實際的工件 形狀來確定類型。通過以上的設計流程，可以在實操過程 中很好地完成類似法蘭盤一類工件的裝配過程。針對工業 機器人的實際操作也完成了對減速器的控制優化。而在後 續的控制算法上， 可以繼續開展裝配流程算法方面的研究。
參考文獻：
[1] 張春宜 . 減速器設計實例精解[M]. 北京:機械工業出版社,2009.
[2] 聞邦椿 . 機械設計手冊單行本:減速器和變速器[M]. 北京:機械 工業出版社,2015.
[3] 周明衡 . 減速器選用手冊[M]. 北京:化學工業出版社,2002. [4] 何成平 . 工業機器人建模[M]. 北京:電子工業出版社,2018.
[5] 葉暉,管小清 . 工業機器人實操與應用技巧[M]. 北京:機械工業 出版社,2010.
[6] 王曉峰 . 淺析關於機器人夾爪位姿的過程調整[J]. 科技風 , 2020(15):155.
[7] 張展 . 減速器設計選用手冊[M]. 上海:上海科學技術出版社,2002. [8] 白井良明 . 機器人工程[M]. 北京:科學出版社,2001.
[9] 王曉峰 . 淺析 RFID 在智能機器人識別系統中的用法[J]. 南方 農機,2021.52(8):169- 170.
[10] 葉暉 . 工業機器人典型應用案例精析[M]. 北京:機械工業出 版社,2004.
[11] 北京賽育達科教有限責任公司 . 工業機器人應用編程(ABB) [M]. 北京:高等教育出版社, 2020.
[12] 北京華航唯實機器人科技股份有限公司 . 工業機器人集成 應用(ABB)[M]. 北京:高等教育出版社,2020.
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