关于机器人换枪盘（ATC）信号通讯方式的研讨

郭劲松 何长青 孙兴龙 陈荣楠 邹远滨

摘 要：采用换枪盘双通道环面接触通讯方式，有效提升换枪盘通讯稳定性，换枪盘双通道环面接触，接触面积大、抗干扰性强、通讯稳定性好。换枪盘双通道环面接触实现通讯通道冗余，当一组通道通讯异常，不会造成通讯中断，保证设备持续稳定运行。

关键词：换枪盘（ATC）、通讯模块插针、通讯稳定性

一、换枪盘的定义：

换枪盘是一种用于机器人快速更换末端执行机构的装置。可以通过在数秒内快速更换不同的末端执行机构，使机器人更柔性、更高效的用于多种不同作业方式。换枪盘包含一个机器人侧，一般用来安装在机器人六轴法兰处，还包含一个或多个工具侧，用来分别安装在不同的末端执行机构上，利用电信号和压缩空气完成机器人侧和工具侧的耦合锁紧或打开，换枪盘能够使不同介质从机器人侧联通到工具侧，如：电源、电信号、气体、液体等。

二、换枪盘通讯方式分类：

1.换枪盘通讯模块插针点接触：

传统加工制造业中，要实现机器人侧信号与工具侧信号的通讯，一般使用换枪盘的通讯模块实现，通讯模块之间的信号交互为通讯针脚，通讯针脚的接触使用的是点接触。因换枪盘通讯模块针脚使用点接触，当接触点表面被氧化或脏污时，将导致换枪盘通讯模块之间通讯中断，造成设备停线。同时，因使用换枪盘将机器人与工具结合在一起，当机器人运行过程中出现停顿，会造成工具侧的微量晃动，集中体现在换枪盘结合部位的间隙略微增大，也会造成换枪盘通讯不稳定或通讯中断出现。

2.换枪盘通讯模块插针环形面接触：

因换枪盘的点接触形式，会出现通讯模块间偶发信号交互丢失，导致通讯中断，为增加针脚的接触面，保证通讯的稳定性，现代制造业多采用通讯针脚的环形面接触。通讯针脚的环面接触形式，通讯模块公侧的插针嵌入到母侧的插孔内，使插针接触面形成一个环面，有效的增加通讯针脚的接触面积，即使出现换枪盘工具侧微量晃动或接触面局部脏污、氧化问题，也能保证其它接触面的良好通讯能力，使其通讯稳定性得到进一步的提升。

换枪盘通讯模块的环形面接触设计，基本解决了换枪盘常见的通讯稳定性故障，但从用户的现场的使用情况来看，并未解决换枪盘偶发单针脚损坏或单针较通讯等故障问题。

3.換枪盘通讯模块双通道插针环形面接触：

为进一步增强换枪盘的通讯稳定性，解决现场实际问题。采用了换枪盘通讯模块双通道插针环形面接触。当换枪盘通讯模块中一个针脚被电蚀、变形或损坏时，另一个冗余针脚可保证通讯的持续性，不会造成设备通讯中断，进一步加强换枪盘通讯稳定性。至此，解决了机器人侧与工具侧的通讯可靠性差的问题。

从图（二）中可以看出，在原有的换枪盘通讯模块（图一）中，利用备用插针接线进行改造，将原有预留针脚6、针脚7分别与通讯针脚8、通讯针脚9连接，将原有预留针脚16、针脚17分别与通讯针脚10、通讯针脚11连接，实现双通道冗余通讯，当其中一路通讯针脚通讯异常时，冗余通道将保持通讯持续性和稳定性。

三、换枪盘通讯方式总结：

通过换枪盘通讯方式分类对比，得出采用换枪盘双通道环面接触通讯方式，是保证产品性能提升的有效方法，更适应现代化产业发展需求 ，满足现代化产业对产品稳定性、持久性这一特点需求。高稳定性、低故障率是对客户对产品的基本需求，也是产品不断创新发展的动力源泉，是未来产品更新换代的一种发展趋势。

参考文献：

[1]《霓达自动工具交换装置使用注意事项》

[2]《史陶比尔换枪盘安装维保手册》