基于工業機器人的自動生產線組建技術研究

王富春

摘 要：隨著我國制造業的產業升級過程，工業機器人在現今生產企業中占據著越來越重要的地位。工業機器人的自動生產線組建技術是工業機器人應用的核心技術，通過對工業機器人IO端口的研究，實現工業機器人的生產線組建設計。

關鍵詞：工業機器人；端口；PLC

隨著我國工業大規模的崛起，人力成本的日益增高，在日益激烈的市場競爭中，在生產過程中不斷提高其生產效率、降低生產成本、有效地控制產品質量是目前各制造企業發展面臨的嚴峻問題。在現代信息化工業背景下，各大工業廠商特別是汽車生產商將工業機器人應用于生產中作為解決上述問題的首選，以此提高企業的生產效率和自動化水平。

1 工業機器人的組成

工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作；控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。

2 工業機器人的控制設計

工業機器人在工廠中的應用幾乎都是取代原有流水線工位上的操作工，完成該工位所需要執行的工序，由此，一般工業機器人在某工位上完成的任務是固定的。對工業機器人的控制是建立在對該機器人所在工位需完成的任務進行工藝分析的基礎上的。以某款汽車的車架為對象，采用工業機器人對其進行焊接所需要進行的工作為：

（1）分析該車架的焊接工藝，根據焊接工藝總結需要完成的焊點以及焊縫數量，然后結合機器人的工作特點以及工作范圍，對車架上的焊點、焊縫進行歸類，從而得出該車架所需采用的工位數以及機器人數量。

（2）在分析工業機器人焊接工藝基礎上，利用工業機器人廠商所提供的編程語言進行編程。通常的編程方法有兩種，一種為使用示教器直接編程，另一種為采用廠商提供的離線編程軟件進行離線編程。示教器直接編程是根據機器人所需走的路徑選擇相應的編程語句，并在手動方式下移動機器人到目標點，記錄下該點，依此一步步完成機器人所有路徑的編程記錄。離線編程是在裝有離線編程軟件的計算機中完成，該種方法需要對焊接對象進行建模，并在獲得確定的機器人與工件的相對位移情況下，規劃機器人的工作路徑，程序由軟件自動生成。

（3）程序編寫完成后對工業機器人進行調試驗證，直至機器人的運轉達到預計目標。

3 工業機器人的組建生產線技術

在以上的工業機器人控制方法中，所完成的僅僅是一臺獨立機器人進行工作的控制，但是在工業生產中，生產任務往往是需要幾臺甚至更多的工業機器人分工位分任務的完成，并且，工業機器人與工業機器人之間存在著協同工作。將兩臺以及更多的工業機器人連接起來組成自動生產線進行協同工作，我們稱之為組線技術，最常見的生產線組建方法是通過端口連接控制來實現。

每一種工業機器人都會配備相應的輸入輸出模塊，通過輸入輸出模塊就能實現機器人與外部設備的連接。ABB工業機器人通常在標配中提供輸入輸出模塊DSQC651，該模塊具有8路輸入、8路輸出以及兩路模擬量輸出端口，每一路端口可以根據實際需求在系統中進行設置為信號連接、系統輸入以及系統輸出。通過該模塊與PLC連接，實現PLC對整套生產線的協調控制。

4 結束語

基于工業機器人的IO端口，通過PLC實現工業機器人與外圍設備、工業機器人與工業機器人之間的協調控制，完成基于工業機器人的自動生產線控制架構設計，該控制架構對相關的工業機器人生產線組建控制具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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