工业机器人在汽车换档防盗装置耐久测试中的应用

马强 孙红杰

摘  要：依据我国相关标准法规的要求，对于作用于汽车换档机构上的防盗装置需要进行耐久测试。本项目利用工业六轴机器人具有六个自由度以及精度高的特点，可以预先设定运行轨迹，从而实现各种复杂运动轨迹的换档防盗装置可靠性试验，并通过万能夹紧工装夹具来实现各种不同形状换档手柄的夹持。本项目利用气缸实现制动踏板和点火开关的动作，并通过PLC与工业机器人进行联动控制，从而保证试验的顺利进行。

关键词：汽车防盗;工业机器人;PLC控制

中图分类号：U467.529      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）36-0176-02

Abstract： According to the requirements of the relevant standards and regulations of our country， the anti-theft device acting on the automobile shift mechanism needs to be tested for durability. This project makes use of the characteristics of six degrees of freedom and high precision of the industrial six-axis robot， which can set the running trajectory in advance， so as to realize the reliability test of the shift anti-theft device with all kinds of complex motion trajectories. And through the universal clamping fixture， it is intended to achieve a variety of different shapes of shift handle clamping. In this project， the cylinder is used to realize the action of brake pedal and ignition switch， and the linkage control is carried out with industrial robot through PLC， so as to ensure the smooth progress of the test.

Keywords： automobile anti-theft; industrial robot; PLC control

汽车防盗装置是指设计用来防止非法将发动机或车辆其他的主要动力源正常起动的系统与下面所列系统之一共同组成的装置，防盗装置一般分为转向机构锁止系统、传动系锁止系统、换挡机构锁止系统。汽车防盗装置对于提高汽车的安全性和防盗能力，保护车主财产安全有重要的现实意义。根据国家强制性标准GB15740-2006《汽车防盗装置》要求，作用于换挡机构上的防盗装置进行2500次锁止循环耐久试验，由于不同车型换挡机构差异很大，布置方式不同，故当前国内检测机构均采用人工手动换挡的方式进行试验，试验效率低成本高。本项目在测试方法分析的基础上，通过调研当前主流换挡机构防盗装置工作原理和布置方式，搭建换挡机构防盗装置自动测试平台，满足测试需求。工业机器人重复定位精度高，可以通过人工编程实现复杂的曲线运动，特别适合于模拟换挡机构的运行轨迹。也可以根據不同的测试需求，调整试验方案。因此利用工业机器人进行换挡机构防盗装置耐久测试具有广阔应用前景。

通过大量的市场调研，企业出于成本考虑，作用于转向机构上的防盗装置逐步被作用于换挡机构上的防盗装置。当防盗装置起作用时，发动机不能启动，通过钥匙点火后，防盗装置停止工作。汽车换挡机构防盗装置测试布置如图1所示。

1 设计输入

（1）换挡机构位于P挡，通过工装将机器人①与换挡机构连接，接通电源，手动操作换挡机构由P挡换至D挡，每个挡位的空间位置记为P1，P2，……Pn，返回P挡，关闭电源。

（2）机器人①由P1运动到P2，当机器人受力达到50N（暂定）且仍未运动到P2位置，中止操作，返回P1位置（换挡防盗装置在防盗位能锁止），否则换挡防盗锁止功能失效，声光报警，试验停止，输出失效原因。

（3）步骤（2）完成后，输出信号，气动点火装置②启动，使电源开关位于ON，并向机器人①输入启动信号。

（4）机器人①开始由P1向Pn运动，到达Pn后，反向返回P1，实现换挡操作。完成后，输出信号，否则换挡防盗换挡功能失效，声光报警，试验停止，输出失效原因。

（5）气动点火装置②接到输入信号，使电源开关位于OFF，并向机器人输出信号。

重复执行步骤（2）-（5），2500次后未报警，试验完成。

2 设计输出

机器人①示教功能模式：机器人①示教功能，可基于机械手驱动控制系统二次开发运动轨迹，人工示教设定多点位运动模式，开发程序为机械手自动开发系统，操作简单，易学易用。（此项满足设计输入1中（1）（4）功能要求）

力矩测量功能：机器人①采用柔性卡具执行机构，可有效避免因过力对机车造成的机械性伤害，另外将力矩测量结果通过力矩传感器传输给驱动控制系统，已达到力矩的实时反馈，从而达到通过力矩控制来实现锁止检测功能。（此项满足设计输入1中（2）功能要求）

气动点火装置②：因轿厢内操作空间局限，不适合两台机器人同时工作，采用气动点火装置，简洁方便，可靠性好，与机器人①驱动控制器采用0～24v高低电平信号传输，通讯稳定，逻辑简单。（此项满足设计输入1中（3）（5）功能要求）

不同车型的换挡手柄以及点火开关往往是不一样的，我们也需要设计一种能对不同部件进行夹持的工装，来对换挡机构防盗装置进行耐久测试。目前的试验中，对于不同结构的加载需要更换各种加载头且更换通常由人工完成。本项目设计了一种与KUKA六轴工业机器人配套使用的夹持装置。该装置采用气动插销式结构，构造简单维修方便如图2所示。

综上，该系统使用机器人模拟汽车的换挡点火功能，在多次的换挡过程中，实时监控换挡点火过程中换档所用扭矩，以此完成汽车换挡的疲劳测试。首创性的对汽车换挡机构防盗装置通过工业机器人的二测开发实现耐久测试。改变了传统的汽车部件的可靠性试验主要用气缸、油缸和电缸来执行的独立的往复或者旋转运动现状。通过拥有六个自由度的工业机器人模拟各种复杂动作，实现加载点上的复合运动。

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