工業智能機器人中RFID應用技術的研究

閻競實

摘 要：近些年來，名為“射頻識別（RFID）”的自動識別技術在逐步的興起。如果將RFID技術應用到工業的智能機器人上，結合標簽的唯一性，給裝有RFID閱讀器的工業機器人定位。利用RFID標簽提供給工業機器人更多的信息，從而更好地控制工業機器人按照指定的標簽順序去工作。

關鍵詞：射頻識別 機器人 運動控制

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0033-02

工業智能機器人是集合材料科學、機電一體化技術、傳感器技術、計算機編程、控制技術等多門學科于一體的一門自動化控制技術科學，它的發展程度是一個國家工業生產能力和科技實力的重要水平線，工業機器人技術的進步和發展是21世紀工業自動化最有說服力的成就之一。

如果將射頻識別（RFID）技術應用于工業機器人中，可以讓工業機器人獲得更多的外在信息，這些信息能夠給機器人更為準確的定位，從而能夠更好發揮RFID的技術特點，來使智能機器人獲得更好的自動性，為工業生產和工業裝配企業更多的節省人力資源?，F今，RFID的應用逐步被技術人員以及科技人員所重視，對RFID用在工業智能機器人上的研究，可以開拓一條新的思路和應用方向，工業智能機器人也將更為靈活的服務于生產。

該文基于西門子RFID識別系統的技術特點與機器人的融合，進行三菱RV-3SD六自由度工業機器人系統的運動控制的實驗研究。為工業機器人的裝配和自動化順序控制提供了一種新思路。

1 射頻識別技術

1.1 射頻識別系統概況

射頻識別（Radio Frequency Identi

fication，RFID）又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻識別的識別工作無須認為的干涉，能夠工作于生產環境惡劣的場地或車間。RFID技術可識別高速運動的產品或工業配件并可同時識別多個它們上的多個標簽，操作快捷方便。與傳統的條形碼系統、接觸式IC卡等不同，同其他識別系統相比，射頻識別系統具有許多優點，隨著集成電路技術的發展與成熟，射頻識別技術有著更廣闊的市場。

1.2 西門子RFID識別系統

西門子RFID識別系統主要采用西門子RF260R讀寫器、電子標簽。

西門子RF260R是帶有集成天線的讀寫器。設計緊湊，非常適用于裝配。該讀寫器配有：一個RS232接口，帶有3964傳送程序，用于連接到PC系統、S7-1200、三菱等其他控制器。

該文探討設計的工業機器人裝配控制中所使用的RFID就是西門子RF260R系統。

2 控制系統的設計方案

控制系統由PLC和相關應用模塊、上位機、RFID、智能識別系統以及傳感器構成。PLC選用日本三菱公司的FX3U-64MT系列，該系列采用模塊化設計，支持“熱插拔”，有多重數字量I/O模塊可供選擇，且可加以太網通信模塊FX3U-ENET-L，便于和同類CPU、通信模塊以及工業機器手的以太網通訊。上位機采用與日本三菱產品配套的Unity Pro S開發軟件，完成上位機軟件的開發和PLC程序的編寫。上位機通過USB接口與PLC的CPU進行通信，實現程序的下載、運行和實時監控。通過PLC程序對RFID的標簽讀入寫入進行控制，使其能夠為裝配單元的各個類別（比如顏色大小等）寫入唯一性的標簽。在系統工作時，RFID能夠識別唯一性的標簽，并將標簽信號傳輸給機器人，使機器人能夠辨別這個單元是否需要抓取。如需抓取，抓取后，精確的運送到裝配位置，并循環往返運動。圖1為控制系統示意圖。

三菱RV-3SD六自由度工業機器人系統由機器人本體、機器人控制器、示教單元、輸入輸出信號轉換器和抓取機構組成，裝備多種夾具、吸盤、量具、工具等，可對工件進行抓取、吸取、搬運、裝配、打磨、測量、拆解等操作，也可以抓取智能視覺相機對工件、裝配過程進行實時視覺檢測操作。

對傳送帶上產品的采用光電傳感器來機器人傳送啟動信號，當產品通過傳感器，并且RFID讀入的標簽滿足需求裝配的信號，機器人開始工作。

當裝配工作結束或者裝配工作臺裝滿后，由智能視覺系統對裝配的合格與否進行最后檢測。工件的高度和顏色等信息預先存入到上位機中，智能視覺系將拍攝的信息數字化到PLC中，并由PLC程序判斷合格與否。最后進行合格產品和次品的分揀工作。

3 RFID系統的軟件設計

3.1 RFID第三方控制器使用時傳輸數據

RFID與PLC連接使用時，需要進行數據交互，當實現相對應功能時，需要RFID向PLC中傳送相對應的16進制數，以獲取PLC反饋的16進制數，逐級交互，產生邏輯關系。

下面的數據傳送關系中，PLC向RFID傳送數據的時候用OUT表達，當RFID向PLC傳送數據時用IN表達。

上電：IN： ff IN： fc IN： 02 OUT： 10 IN： 02 00 0f 10 03 1e

啟動：OUT： 02 IN： 10 OUT： 0a 00 00 00 25 02 00 00 01 00 01 10 03 3e IN： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 05 00 00 01 02 00 10 03

停止：OUT： 02 IN： 10 OUT： 03 0a 00 02 10 03 18 IN： 10 02 OUT： 10 IN： 02 0a 19 10 03 02

讀標簽：OUT： 10 OUT： 02 IN： 10 OUT： 05 02 00 00 00 10 10 10 03 14endprint

發現標簽及標簽：IN： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 01 0f 00 00 01 10 03 19 OUT： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 15 02 00 00 00 10 10 31 32 33 34 35 36 37 38 39 61 62 63 64 65 66 00 10 03 32

標簽離開：IN： 02 OUT： 10 IN： 04 0f 00 00 00 10 03 18

寫標簽：OUT： 10 OUT： 02 IN： 10 OUT： 15 02 00 00 00 10 10 31 32 33 34 35 36 37 38 39 61 62 63 64 65 66 00 10 03 32 IN： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 02 01 00 10 03 10

3.2 RFID寫標簽的PLC程序

首先對RFID系統的整體進行初始化，對進行讀操作的標簽的信息進行系統的分析，使這些數據接收初始化操作，方便后續智能機器人進行運作時數據進行調用。之后進行上電、啟動、發現標簽、寫標簽等的PLC數據交換編輯，這個過程中的數據來自上位機中儲存的數據，這些數據決定了裝配工件的位置、大小、顏色、序號等有用信息。最后將這些數據進行分析，即按照工藝要求如何進行裝配，好順序后，將這些數據按照裝配順序進行排序，逐步寫入到PLC中。為了數據寫入的有效性，要在程序最后讀寫一次停止及標簽離開的數據信息。

3.3 RFID讀標簽的PLC程序

RFID讀標簽的PLC程序要寫在整體自動化的控制程序中，保證自動化運行的邏輯性。程序如RFID寫標簽的編輯大致相同，不同的地方在于PLC要讀寫一次“寫標簽”中的初始數據，并將信息進行計算，即讀入的數據與不參加自動化控制的空白數據轉化二進制，然后求和的異或，使之數值等于16進制數ff。

4 結語

該文對RFID系統在工業智能機器人中的地位及作用進行了闡述，并對RFID系統在工業智能機器人整體自動化體系中的應用進行了設計?，F今，如文中的技術應用在科研以及教學中，已逐步成熟，發現對工業裝配、生產能提高不俗的效率，并在些許生產單位中已有身影。希望本技術能在今后的工業科技發展中，占有更重要的地位。endprint