摘要：为满足动力电池组装线即把安装好的电池组搬到指定的位置的相关的需求，专门探究研究了一种进行搬运的机械手。文章主要是对此机械手的有关结构进行了探究，以此为前提，通过动力学设计对驱动电机的选择进行了研究。最后，从动力需求的角度提出了一种控制系统，这个控制系统是内嵌式的闭环系统。有关研究表明，该机械手系统运行具备稳定、可靠的性能。早已经在自动生产线中的转运工位得到了广泛的应用。
关键词：动力电池组；电芯；搬运机械手
动力电池组装作为新的一种能源，正越来越受到广泛重视。设计研发线电芯生产线可以从很大程度上提升动力锂电池组的实际生产总量，促进电池组装的产量增长和品质的提升。搬运机械手作为在生产线中所必须的一个部分，所起到的作用是人工难以取代的。在类型划分上，主要分成直角坐标型、极坐标型、多边型与圆锥坐标型。本文所谈到动力电池组装线电芯搬运机械手属于一种直角坐标型的机械手，所使用的驱动是伺服电机，通过两种不同传感器达到准确定位并进行管控的目标，冗杂的人力劳动能够因此被替代，安全事故也会因此减少，实际劳动绩效也得以提升。
1.搬运机械手的基本应用设计
此机械手的抓取装置设置在作为移动模组的第三条轴(即是Z轴)上，想要达成电池组准确位置的放置，就一定需要通过多个仪器来实现，分别是位置传感器、滚珠丝杆模组、伺服电机和直线导轨来一起完成，机械手对电池组进行抓取时所使用的是新型驱动，在判定抓取成功与否时，使用的是物料检测传动器。在成功抓取之后，将电池组搬运到充电的平台上。充满电的电池组出现在充电平台上时,机械手需要将有关的设施运送到对应的指示地点，之后搬运的过程中要注意电池组的安全性，或者就直接对一些处在生产过程的电池组采取搬运。该机械手的移动所使用的是新型电机，利用丝杠、直线导轨的两种方式来达成空间的不同维度的活动,它的尺寸的设置依据是作业环境。龙门性的结构主要被应用于移动组织的水平方向(X轴和Y轴趋势),很大的载荷、足够的实际空间是为抓取机构所提供的,直线导轨、伺服电机与滚珠丝杠来共同可以完成该运动;Z轴方向(竖直方向)使用的是具有刹车功能的伺服电机和多边形丝杠做匀速直线运动。在横轴方向上,链接同步杆完成的是平行轴的同步活动,为了完成三个轴之间的直线运动,需要利用的是伺服电机的旋转带动丝杠。在纵轴方向上,步进电机安装设置在滚珠丝杠的顶部,进而达到第三条轴在纵轴方向里的直线运动。因为多边形螺纹具备自我保护性,故此如若电机失去电力之时能够有效果地预防机械手的抓取机钩往下面掉。除此之外,因为电池组比较重,故此在设置电机的过程中设置减速比为3的新型减速机,能够以此来提升输出的扭矩,确保可以科学可靠地提高电池组。此机械手的抓取所利用的是气缸的驱动。完全出来的是侧板开合气缸,这个时候的侧板的距离达到了最大值,进而使得所张开的手指之间的距离比电池组的距离更短，进而保证机械手指在活动时能够准确地、完整地落在电池组下底面之间，是为下一步工作打下良好的基础。工作进行时，气缸活塞杆主要是通过电磁阀进行控制，临近电池组的是电池组的两个侧板，从而可以达成目标。之后,侧板来到气缸活塞杆一头，电池组和两头挡板靠在一起,防止电池组在搬运过程中因为机械手的快速停下而产生滑动,是依靠挡板通过实际的传感器来进行的判定。最终,移动组织的第三条轴朝着上方运动,手抓举起电池组,完成抓取的这一动作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为加工和装配之间存在一定差距,多种因素都会造成对定位精度的制约作用,所以,我们所设计的机械手所采用的是一种闭环控制系统,如若机械手系统开始进行工作,磁传感机直接对运动部件的实际位置能够快速测出,并对其进行反馈。反馈到控制系统中去,和脉冲系统的有关资料值进行相应的对比。之后依照对比的差值对运动部件的路程采取相应的补偿,完成位置闭环的有关控制。
该系统的工作过程是:如若控制器产生命令要求定位在某个位置时,就是要产生一定数字的相关指令，指令在发送结束之后，伺服电机驱动会启动作业模式，通过相关控制命令抓取组织更为精确地进行作业，对大致定位进行完成，之后控制伺服电机,通过相关传感器在横轴处对电池组的相关位置进行加锁，并对搜索成功过程里的有关数据资料进行正确记录。并以此作为下面动作的重要标准,再通过同样的办法对纵轴方向进行相应的检索,进而实施正确的抓取位置并进行动作的抓取。
抓取、放置物料的位置有物料检测传感器检测物料存在与否；机械手每一个轴移动的位置有位移传感器检测机械手实时移动的位置；抓取的力度采用压力传感器检测，用来保护电池组的能在在安全的压力下被抓取。全部传感器的参数和实时检测数据都实时传送到控制系统中，由系统统一发送、监测、控制、各个模组的正常运行，于此形成一个有机的闭环系统，并可以根据实际需求，将数据上传至中央管控系统中，便于对生产的监控和追溯。
2.机械手的动力学设计
因为需要数字具体化,故此设置的机械手模型必须有助于参数化的表述。因为截面是多边形,而且每个截面的面积是一样的,所以比较容易进行相应的参数化,同时也非常接近这种类似的状况。故此在文中把各个部分简化城面积相等的多边形,而且对一些比较具有争议的表达进行相应的忽视,如塑料链子位置、末端执行器等都采取了相应的简化处置。还需要落实的是这里只是先设置了一个参数的模型,杆子2和杆子3的最终长度并没进行确定,将其作为待优化的目的,其他尺寸都是明显的。三根杆子的长度是a、2a以及3a,材料选择是玄铁,密度很大,截面积很小,即最终能够得到各个不同连杆的质量为不同质量。为了可以在不影响动力学解析的基础上对计算量进行减少,在计算中不考虑机械手手抓的作用,这样能够减少计算总量,而且可以得到相近的最终结果。依照实际布局状况,下面对机械手搬运物资的生产流程进行简单描述,以及通过的关键路径点和路径点的座标:其一,开始的状态是机械手的手柄处处在一个位置。这个时候最下端执行器是由最高点下降至最低点,把物料夹住。其二,如果机械手抓抓住停在运输线过程中的物资,要向上移动回到最高处。其三,机械手底端的执行器从最高移动到中间,在此过程里,关节2和关节3的角度需要保证之前的状态不变,单单只有关节1的角度产生改变,逆时针旋转。
3.结语
面对具体动力电池组的型号以及生产线的工作提示,设定了动力电池组装线电芯搬运机械手搬运的动作是由伺服电机开始的，其动作的驱动体不仅具有结构刚性，而且稳定性也好，维护也便捷。
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论文作者:杨振宇
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/15
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