項(xiàng)目背景
在智能制造潮流的發(fā)展下，工業(yè)機(jī)器人近年來快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)場合。作為工業(yè)機(jī)器人非常重要的一個(gè)產(chǎn)品系列，SCARA機(jī)械手擁有良好的順從性和剛度，因此備受用戶青睞且廣泛應(yīng)用在各種作業(yè)環(huán)境。此外，SCARA工業(yè)機(jī)械手可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)人的靈活性和適應(yīng)性，更加凸顯智能的特征，加速其應(yīng)用的范圍。
包裝是目前食品產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最為廣泛的領(lǐng)域。早期包裝生產(chǎn)線的物料搬運(yùn)和上下料工作主要由人工完成，后來逐步采用常規(guī)電氣自動(dòng)化設(shè)備控制。隨著SCARA工業(yè)機(jī)器人的成本逐步下降、優(yōu)點(diǎn)漸漸顯現(xiàn)，再加上人工成本上升，SCARA開始在包裝生產(chǎn)線上取代人工進(jìn)行物料的搬運(yùn)和取放。
國內(nèi)某大型包裝設(shè)備生產(chǎn)公司的主要產(chǎn)品為客戶定制自動(dòng)包裝機(jī)、全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線以及閥口包裝袋等系列產(chǎn)品，是國內(nèi)高檔全自動(dòng)包裝設(shè)備和閥口包裝袋的主要生產(chǎn)廠家之一。其在與客戶定制生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，常常使用SCARA工業(yè)機(jī)器人完成物料的上下料搬運(yùn)。近年來，該公司在進(jìn)行客制化包裝設(shè)備和生產(chǎn)線時(shí)，常會(huì)遇到的困難如客戶工業(yè)現(xiàn)場需要更為多樣、復(fù)雜的設(shè)備。但這使得SCARA留有的空間變小，常規(guī)的機(jī)械手解決方案無法滿足其包裝物料的上下料搬運(yùn)工作，嚴(yán)重影響包裝設(shè)備的生產(chǎn)效率。針對(duì)此特殊要求，臺(tái)達(dá)以進(jìn)階型運(yùn)動(dòng)控制軸卡DMCNET及伺服驅(qū)動(dòng)器ASDA-A2系列為核心，設(shè)計(jì)一套非標(biāo)型5軸SCARA大功率機(jī)械手解決方案，滿足客戶包裝設(shè)備上下料的需求，并大幅拓展SCARA機(jī)械手的應(yīng)用范圍。
項(xiàng)目方案
基于生產(chǎn)的需要，該公司的某客戶生產(chǎn)車間需要一套負(fù)載40～60kg的機(jī)械手在活動(dòng)空間很小的范圍內(nèi)，進(jìn)行包裝物料的上下料搬運(yùn)。起初，該公司計(jì)劃使用傳統(tǒng)的碼垛機(jī)器人，但這類機(jī)器人普遍體積較大，水平活動(dòng)距離短，水平方向上負(fù)載/功率比小，不適合該項(xiàng)目現(xiàn)場;而如果選用常規(guī)的4軸標(biāo)準(zhǔn)SCARA機(jī)械手，負(fù)載能力也不夠，擴(kuò)展性小，無法實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目的要求。
針對(duì)這樣的需求，臺(tái)達(dá)提供現(xiàn)有各種產(chǎn)品(包含運(yùn)動(dòng)控制卡、I/O、伺服驅(qū)動(dòng)器、減速機(jī)以及觸控型PC-Based 工業(yè)控制器MP1產(chǎn)品等)，通過內(nèi)建的SCARA算法，結(jié)合DMCNET總線，成功的把各個(gè)伺服和I/O有機(jī)組合起來，提供一個(gè)可復(fù)制的新方案，即非標(biāo)型5軸SCARA機(jī)械手方案。
方案中，臺(tái)達(dá)進(jìn)階型DMCNET運(yùn)動(dòng)控制軸卡PCI-DMC-B01扮演非常重要的作用。其內(nèi)建標(biāo)準(zhǔn)SCARA運(yùn)動(dòng)算法，可連接任意功率伺服，擺脫常規(guī)機(jī)器人的功率限制問題，是此次非標(biāo)型5軸SCARA機(jī)械手解決方案的關(guān)鍵。PCI-DMC-B01 可直接應(yīng)用在軸卡的硬件上，支持DMCNET? 通訊總線，最多可控制 12 站，其中包含12 個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。經(jīng)由DLL 動(dòng)態(tài)鏈接庫，可靈活整合脈波比較功能，并且在等間距或不等間距的脈波位置對(duì)攝影機(jī)進(jìn)行快門的觸發(fā)、拍照。
臺(tái)達(dá)經(jīng)典的伺服驅(qū)動(dòng)器ASDA-A2系列也是實(shí)現(xiàn)該方案的亮點(diǎn)。作為高功能型伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，ASDA-A2系列不僅提供精準(zhǔn)定位及平順控制，內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)控制模式，還支持多種軸控操作需求，可以完全取代中型可編程控制器PLC 的運(yùn)動(dòng)功能，而電子凸輪功能則便利于機(jī)械手的行程規(guī)劃。
另一個(gè)重要產(chǎn)品則是遠(yuǎn)程脈沖模塊ASD-DMC-GE01PH，由于客戶所使用的SCARA機(jī)械手沒有標(biāo)準(zhǔn)的J3軸，但為了SCARA算法的完整性，故增加ASD-DMC-GE01PH作為一軸模擬J3功能。
此外，方案中還包含臺(tái)達(dá)遠(yuǎn)程擴(kuò)展I/O模塊ASD-DMC-RM32PT、遠(yuǎn)程主機(jī)模塊ASD-DMC-GA01以及伺服電機(jī)ECMA系列等。
該方案為PC-Based 運(yùn)動(dòng)控制解決方案控制中大功率伺服系統(tǒng)的典型案例。相較于傳統(tǒng)PLC控制伺服定坐標(biāo)系，定點(diǎn)位的運(yùn)動(dòng)，使用臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡具備變坐標(biāo)系，提供非線性插補(bǔ)的解決方法, 並體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制卡和工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC等產(chǎn)品在復(fù)雜路徑演算和控制先進(jìn)性。方案具體的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為： 臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)建標(biāo)準(zhǔn)SCARA運(yùn)動(dòng)算法，解決機(jī)械手功率限制問題;支持任意額外軸數(shù)的擴(kuò)展;可滿足客戶機(jī)械手夾爪水平和上下方向的定位運(yùn)動(dòng);基于PC的使用軟件，可做點(diǎn)位示教，故障存儲(chǔ)，路徑規(guī)劃，模擬離線運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn);另外，Visual Studio的開發(fā)，方便后續(xù)遠(yuǎn)程升級(jí)維護(hù)。
項(xiàng)目總結(jié)
這種5軸SCARA機(jī)械手方案提供更高級(jí)的運(yùn)動(dòng)控制整合能力，提升臺(tái)達(dá)IPC和總線型伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的影響力。該方案基于PC控制，方便實(shí)現(xiàn)機(jī)器手路徑算法，有助擴(kuò)展視覺、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、通訊等功能，同時(shí)擴(kuò)大現(xiàn)有SCARA的應(yīng)用范圍。作為PC-Based 運(yùn)動(dòng)控制解決方案中優(yōu)質(zhì)的機(jī)器人案例，該方案也驗(yàn)證臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡SCARA算法的穩(wěn)定性和可行性，讓機(jī)械手在食品、包裝、電子行業(yè)等具有一定的借鑒意義。
（轉(zhuǎn)載）
