六轴混合机器人在激光喷丸中的应用
图3是无故障工作了三年，回厂保养的五轴联动机器人。
五轴联动机器人的第四个轴是安装在Z轴下端，以Z轴为轴心的转动轴，叫A轴。A轴主要由高精度交流伺服和反向间隙小于0.5弧分的紧密减速机组成。A轴带动转动轴B以水平面为轴转动。B轴也主要由高精度交流伺服和反向间隙小于0.5弧分的紧密减速机组成。
三、五轴联动机器人的控制系统及电箱
由于五轴联动机器人的Z轴采用双Z轴滚珠丝杆同步驱动方式，共计采用了6台伺服电机。我们采用了沈阳莱茵机器人公司自己开发的，基于ARM的嵌入式8轴连动控制系统。为了双Z轴的严格同步，在FPGA里面两路伺服电机位置环控制信号由同一路控制信号控制。如图4所示，该嵌入式8轴连动控制系统带CAN总线,RS485接口和以太网接口，支持Modbus通信协议。可以链接常见的触摸屏和工控机。所有IO口带短路保护及扩展，还可以很方便搭建成主从时式分布式控制系统。该控制系统是莱茵机器人十多年开发积累的，已在织布机的电送点卷，包装机和火焰切割机上批量连续可靠工作多年的嵌入式系统。该系统有是一个高度开放的控制系统，可以方便修改，增添功能，及用户自己二次开发。
四、工作过程
由于激光束的方向是不能改变的，必须控制被喷丸的工件如此精确平稳运动，确保激光束在要被喷丸处理的区域，按要求的轨迹和顺序喷丸。为此采用示教方式工作，各个轴间可以同时联动和独立运动。激光系统可以放出一个几乎没有任何能量的激光点，我们称为参照激光点。参照激光点的方位与喷丸的激光束完全一样。示教时，先手动运动使参照激光点照到要被喷丸处理的轨迹上，然后确认该点为有效点。示教时操作者可以用手动操作器在被喷丸零件边上边看看控制运动。但出于安全考虑，操作员也可以借助高分辨率高清晰的视频监控系统来控制参照激光点在零件上的位置。系统自动记录下这些有效点对应机器人各种轴的位置，然后上位机离线自动生产喷丸运动轨迹，自动优化各个轴在各个点的运动分量，使运动过程平稳高速。可以对喷丸轨迹进行图示，局部放大，优化喷丸顺序，删减等操作。
如果能得到被喷丸零件的3DCAD数据，给出喷丸信息后，借助CAM软件可以自动生成运动轨迹。但通常出于保密等原因，通常是得不得对应的3DCAD数据。
五、六轴连动机器人
对于复杂的整体叶轮等采用六轴联动机器人会更方便。图4是混合型六轴联动机器人的结构形式之一，它由三个直线运动轴，两个转动轴和一个摆动轴组成。其中三个直线运动轴是典型的悬臂型直角坐标机器人，也可以是图2中所以的龙门式三维直角坐标机器人。在上下运动的Z轴下端带动一个旋转轴，旋转轴带动一个摆动轴，摆动轴末端再带动一个旋转轴。最末端的旋转轴带动手爪。由于两个旋转轴和一个摆动轴其实就是关节机器人的末端三个运动轴，所以六轴混合机器人就是三轴直角坐标机器人加上关节机器人的三个最末端运动轴组合而成。根据实际应用需要，混合型机器人的直线运动轴也可以是二维的XY轴结构或XZ轴结构，也可以是龙门式结构。其各个直线运动轴的行程及承载能力可以按要求去做。而两个转动轴和一个摆动轴组成也可以按需要仅选择一个转动轴，如从生产线把箱体码垛到托盘上，也可以是一个转动轴和一个摆动轴及其他组合。
图4：混合型六轴联动机器人示意图
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