提高抓取精度的方法和要求

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：原则上，每个自动化工序都有不同的精度要求。在这种情况下，工件位置不再精确地集中在手指之间，这可能导致连接操作中的精度问题。由于对抓取或放置精度的要求如此之高，因此应相应地调整一般条件，以避免此类错误。图3.117用公差角度来审视系统对于抓取或者放置来说十分重要摄像机测量误差可能具有不同的性质。当涉及在装配过程中对工件的纯搬运时，或如图3.117所示，当相当多的因素影响精度时，这些考虑尤其重要。

原则上，每个自动化工序都有不同的精度要求。例如，在包装过程中，毫米范围内的精度对于香肠的包装通常是相当高的。对于测量装夹工位上的高质量可转位刀头，需要在0.1 mm或0.01 mm范围内进行更精确的定位。工件抓取工序中定位不准确主要由以下原因引起：

（1）上料中的工件位置偏差；

（2）机械手抓取工件的位置偏差；

（3）工件本身公差引起的位置不一致性；

（4）机械手磨损引起的位置偏差。

上料过程中的工件位置偏差可能是由不同的原因造成的。例如，如果使用最初用于手动拆卸的货架，则货架的形状可能不太适合自动拆卸。货架接触的任何环境和工艺条件也可能影响工件搬运机械手的精度，如喷漆或清洗工序。在设计抓取公差时，应考虑所有这些因素。如有必要，应提高工件的定位精度。

搬运系统或移动抓取机械手的平移装置也可能导致系统中的定位不准确，这些不准确性可能会对抓取工序中的机械手和整个搬运系统造成压力。当机械手手指关闭时，由于工件与机械手之间的位置偏差，可能会产生应力（见第4章关于补偿装置）。

对此可以通过在机器人上安装一个柔性的工件托盘或补偿装置来防止。然而，机械手中的定位尚不准确。在这种情况下，可以使用抓取策略，如图3.116中的说明。在图（a）中，可以沿一个平面移动的工件，首先在X方向上推靠端部止位块。在下一步中，机械手在Y方向相对于另一个末端挡块移动。可以选择端部止位块，使工件伸出端部止位块的边缘，允许在最后一步中用手指将其夹住。图（b）工件被夹在两个手指之间，并在其质心高度居中。在下一步中，可以通过松开手指移动机械手中的工件，直到其位于手指的中间。这里需要传感器技术，能够检测工件在手指间的位置（如外部凸轮或触觉传感器系统）。一旦工件对中，就会被夹住。另一种可能是工件没有移动，而是由放置工件时的搬运系统进行补偿。图（c）工件的中心位置可以通过工件的可调抓取位置和适当形状的手指实现。

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图3.116　对于工件在机械手中对准位置的不同策略

由于工件公差，如切屑污染，抓取时手指之间的工件定位也可能不准确。在这种情况下，工件位置不再精确地集中在手指之间，这可能导致连接操作中的精度问题。

由于对抓取或放置精度的要求如此之高，因此应相应地调整一般条件，以避免此类错误。如果无法避免，则可由传感器检测。

由于机械手模块（如手指导轨）磨损，周期精度可能会随着时间的推移而发生偏差。应定期进行维护和测试，以允许系统技术检测和纠正这些缺陷，否则在极端情况下，它们可能会在工件放置位置造成碰撞。

因此，可以得出结论，即现代机械手模块的机械手精度远远高于用于自动化的搬运系统或外围设备的精度。

即使是先前使用传感器系统（如照相机）测量的位置，也会显示出某些测量误差或测量系统校准产生的偏差。在这方面，抓取时总是有必要考虑整个公差链，以便能够设计夹持器的充分开口宽度等。不良分布的耐受性区域，在最坏的情况下，都可能存在于公差上边界，因此对于这个问题应该予以重视。

装配进料系统时，当需要达到较高的定位精度时，单个装配技术部件的选择是重要的；单个组件的测量误差会导致整个系统中的后续误差，如图3.117所示。

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图3.117　用公差角度来审视系统对于抓取或者放置来说十分重要

摄像机测量误差可能具有不同的性质。从光学开始，它可能是由照明、透镜和照相机芯片的分辨率引起的，也可能是由于工件受到污染或机器人手臂定位不准确造成的。每一级都有公差。在最坏的情况下，它们可能最终都会影响到同一个方向。建立和校准这些系统也非常重要。例如，当从传送带上取下工件后，应立即进行后续的任务时，需要进行精密的定位工作。

当涉及在装配过程中对工件的纯搬运时，或如图3.117所示，当相当多的因素影响精度时（由于传送送带上的抓取行为），这些考虑尤其重要。在下一节中，我们将更详细地了解这个案例，并强调适用性的挑战。我们还将重新检查第4章中装配工件时涉及的考虑因素，因为想更详细地解释补偿单元补偿过程的可选性。

提高抓取精度的方法和要求

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