基于Android系統的工件自動分揀系統

梁小偉

摘 要：工業機器人可以按照預先編排的程序運行，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。本文通過對工業機器人系統及智能視覺系統的編程，配合自行開發的手持終端 APP，通過無線路由器控制工業機器人。利用手持終端，通過無線網絡，可對分揀系統的工業機器人進行復位、啟動、停止、急停等操作，并在線監視工業機器人的狀態，完成對不同類型工件的自動分類和揀放。

關鍵字：Android系統；工業機器人；機器視覺

1 緒論

工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備[1]。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業機器人以來，機器人技術及其產品發展很快，已成為柔性制造系統、自動化工廠、計算機集成制造系統的自動化工具[2-3]。廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本， 有著十分重要的意義[4]。和計算機、網絡技術一樣，工業機器人的廣泛應用正在日益改變著人類的生產和生活方式。

隨著我國經濟的持續發展和科學技術的突飛猛進，使得機器人在碼垛、涂膠、搬運、測量等領域有著相當廣泛的應用，應用工業機器人代替人工能有效提高工業生產效率[5-7]。其中，工件分揀是工業生產線中一個重要的環節，工件分揀錯誤將直接導致后續加工錯誤，造成直接經濟損失。本文以“THMSRB-4A/4B型工業機器人與智能視覺應用實驗/開發平臺”為應用對象，配合手持終端（手機）發送操作指令，利用該平臺的六自由度工業機器人、智能視覺檢測、工具換裝/供料/輸送/加工機構等設備的硬件和軟件資源，結合軌跡控制、視覺檢測、先進制造的工程應用需求，開展工業機器人、智能視覺、手機與機器人無線通信方面的工程創新應用。

2 系統設計

2.1 系統組成

如圖1所示，系統以手持終端應用（APP）和ABB機器人控制器為控制中心，以ABB機器人為執行機構主體，以FZ5-350智能視覺系統為主要工件信息檢測設備，以APP為人機交互界面并結合多種類型傳感器對工件分揀中的各個環節進行檢測，并最終正確完成工件分揀過程。

ABB機器人是整個系統的執行結構，吸取工件、放置工件、裝配工件等工序都由機器人完成，并能抓取相機對工件進行圖像獲取和信息檢測；智能視覺系統是對工件進行檢測的重要組成部分，包括圖像獲取設備和圖像處理器以及圖像分析處理軟件。該設備能夠通過獲取圖像模型并與手機終端所發送的圖形進行對比分析，判斷工件是否為目標工件，最終確保正確吸取目標工件并放置指定位置。

2.2 手持終端設計

隨著移動互聯網技術和通訊技術的發展，智能手機已成為人們生活中的必需品，如何將它應用到工業機器人實用系統中，提升工作的便攜性、自動性和即時性，是大多數學者關心的問題。近年來，其它領域中移動平臺的應用如雨后春筍般涌現出來，將工業機器人終端搬至移動智能平臺已是大勢所趨。手持終端軟件的設計與實現，使得惡劣環境作業人員在移動設備上能夠隨時隨地查看數據，根據監控數據采取相應措施，實現遠程實時監控。

Android 系統已經成為智能手機中使用用戶量最多的操作系統。將 Android 系統應用到工件分揀系統中，使整個系統具有先進、可靠、便利的特點，已成為大勢所趨。本文所設計的Commander Android客戶端由eclipse 編寫 ，采用Socket通信，Thread線程。Socket通信機制在客戶端規定一個主機和端口號，創建一個Socket實例鏈接到服務器上，并用輸出流傳值，同時Socket對端口有要求，受到防火墻的限制，但傳輸速率快，比較穩定。Thread機制在整個Android開發中都是必不可少的，可以說整個Android程序都在一個主線程中，Android的主線程中是不允許阻塞的，所以要做一個耗時的操作，耗時操作可以運用分支線程去處理，這樣節省時間。使用WIFI網絡為工件分揀數據采集與傳輸提供橋梁；最后通過基于Android 系統的工件分揀 APP 應用軟件，實現手持終端對工業機器人操作的控制。如圖2所示。

手機終端Commander發送10位字符串給機器人，其中每2位為一組，一共5組，前四組中一位代表編號，一位代表顏色；第一組設定為位置1，第二組設定為位置2，第三組設定為位置3，第四組設定為位置4，第五組設定為復位、啟動、停止和急停操作。機器人通過接收解析10位字符串的賦值情況來運行相應子程序。

啟動APP應用程序會進入控制機器狀態界面，這個界面中有，復位，啟動，停止，急停四個及其狀態，在不選擇機器狀態或者選擇機器狀態失敗的情況下，是沒有辦法去下單的。選擇機器狀態之后，點擊去下單跳轉到下單界面，在主頁面選擇貨物信息，選擇好后點擊發送，出現等待框，等待返回結果。如果貨物信息選擇不全，應用會提示信息選擇不完整。

3 結論

當今工業機器人技術正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業環境的自適應能力的方向發展。工業機器人作為高技術戰略，無論在推動國防軍事、智能制造、資源開發、還是在培育發展未來機器人產業上都具有重要意義。

本文中，正常使用該平臺機器人時，是通過示教器編輯程序控制機器人執行取件換裝等操作，本系統使用手持終端APP通過無線通信向機器人發送指令，控制機器人完成取件換裝操作，達到了操作員不在現場還可完成機器人操作的目的。在實際工程中，機器人很可能處于惡劣危險環境中，通過手持終端控制可保證操作員的人身安全，減少不必要的損失和安全事故。

參考文獻

[1].徐方.工業機器人產業現狀與發展[J].機器人技術與應用，2007（5）：2-4.

[2].畢勝.國內外工業機器人的發展現狀[J].機械工程師，2008（7）.

[3].張紅霞.國內外工業機器人發展現狀與趨勢研究[J].電子世界，2013（12）：5-5.

[4].張愛民，孔得鵬，王倩.工業機器人的遠程監控與診斷系統設計[J].機械，2010，37（10）：45-47.

[5].王田苗，陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略木[J].機械工程學報，2014，50（9）.

[6].劉永安，余天榮.工業機器人的應用研究[J].機電工程技術，2014（2）：52-53.

[7].袁國偉.淺談工業機器人在工業生產中的應用[J].科協論壇：下半月，2013（4）：58-59.endprint