Durabotics開發(fā)了基于視覺的機(jī)器人，用于實(shí)現(xiàn)連接器裝配過程的自動(dòng)化

用于航空航天領(lǐng)域的電子連接器裝配是一項(xiàng)非常復(fù)雜的操作，過去這項(xiàng)裝配任務(wù)都是由手工完成。在裝配過程中，需要訓(xùn)練有素的操作人員將許多金屬針腳和塑料絕緣密封插頭插入到各種尺寸和形狀的電子連接器中，以確保它們能夠滿足航空航天工業(yè)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

傳統(tǒng)的裝配需要大量的手工操作，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本高昂，并且很容易出錯(cuò)。為了減輕這項(xiàng)裝配任務(wù)中的手工操作，降低成本，提高可靠性，美國(guó)一家航天連接器制造商委托FANUC 機(jī)器人系統(tǒng)集成商—Durabotics公司為其開發(fā)了一套基于視覺的機(jī)器人單元，用于實(shí)現(xiàn)連接器裝配過程的自動(dòng)化。

客戶要求的裝配過程及其繁復(fù)，需要裝配多種型號(hào)及尺寸的連接器。具體來講，機(jī)器人要能識(shí)別超過60種不同型號(hào)的連接器，每種型號(hào)的連接器則需要裝配大約100個(gè)3-6種不同的金屬針腳和插頭。

首先，裝有6個(gè)連接器的托盤被運(yùn)送到機(jī)器人裝配單元中。每個(gè)托盤包含有不同類型和尺寸的連接器，托盤的側(cè)面帶有條形碼，通過掃描條形碼，系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前托盤中連接器的類型和尺寸，以及確定需要裝配到該連接器上的針腳和插頭組合。

機(jī)器人選用的是FANUC LR Mate 200iD/7L萬能機(jī)器人的長(zhǎng)臂型號(hào)，可達(dá)半徑達(dá)到了911MM，手腕部可搬運(yùn)質(zhì)量為7KG。

LR Mate 200iD采用了高剛性手臂和尖端的伺服控制技術(shù)，在高速動(dòng)作時(shí)不易振動(dòng)并可實(shí)現(xiàn)高速平滑的運(yùn)動(dòng)性能。另外，該款機(jī)器人的大小和人手臂相近，所以可以被安裝在狹小的空間來進(jìn)行使用。機(jī)器人搭載的末端執(zhí)行器集成有三個(gè)主要部分：首先，為了捕捉零件的圖像，在末端執(zhí)行器上裝有FANUC iRvision視覺系統(tǒng)并包含一臺(tái)相機(jī)和環(huán)形照明燈。

其次，一個(gè)工具快換裝置，為位于臨近工具架上的四個(gè)定制雙端工具提供了一個(gè)真空電氣和機(jī)械連接。最后，一個(gè)通用夾持器來裝載和卸載托盤上所有種類的連接器。

當(dāng)系統(tǒng)掃描完條碼并識(shí)別連接器類型后，機(jī)器人對(duì)第一個(gè)連接器進(jìn)行拍照并通過數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)來確認(rèn)此連接器是否為正確的連接器。隨后，機(jī)器人抓取連接器并放置到V形鉗裝配站中，連接器在該處被夾緊。

機(jī)器人臂端上的相機(jī)再次捕獲連接器的圖像來確定夾具內(nèi)連接器的位置和朝向，并準(zhǔn)備將金屬針腳和插頭裝配到連接器中。

接著，機(jī)器人選擇合適的末端執(zhí)行器，從三個(gè)被照明供料振動(dòng)臺(tái)中的一個(gè)拾取金屬針腳和插頭。根據(jù)需要，系統(tǒng)還可以另外增加三個(gè)振動(dòng)臺(tái)。供料振動(dòng)臺(tái)通過振動(dòng)將零件分開，這一過程使機(jī)器人視覺系統(tǒng)能夠識(shí)別每個(gè)單獨(dú)的零件。

在每個(gè)零件的拾取過程中，機(jī)器人搬運(yùn)零件經(jīng)過一個(gè)矯直工具，以確保零件以正確的朝向處于末端執(zhí)行器上。然后，每個(gè)零件被送到另一臺(tái)相機(jī)下來捕獲零件的圖像，并確認(rèn)其為正確的待插入針腳和插頭。

接著，機(jī)器人就將零件插入到連接器中直至其被完全安裝。機(jī)器人繼續(xù)裝配連接器，直至所有的零件都裝配完畢。一旦任務(wù)完成，機(jī)器人再將成品連接器放置到最初拾取連接器的托盤中的相同位置。當(dāng)托盤中的所有連接器都裝配完畢后，該托盤便被傳送帶運(yùn)走，下一個(gè)托盤將進(jìn)入該工位并重復(fù)上述所有裝配過程。

由于該系統(tǒng)的模塊化性質(zhì)，可以很容易地進(jìn)行調(diào)整，通過增加更多的供料振動(dòng)臺(tái)來適應(yīng)更多不同種類的金屬針腳和插頭裝配任務(wù)。通過對(duì)視覺系統(tǒng)進(jìn)行少量修改，例如在供料振動(dòng)臺(tái)上方增加相機(jī)，也能在需要的時(shí)候提高系統(tǒng)的吞吐速度。