基于Android系統(tǒng)的工件自動分揀系統(tǒng)

梁小偉

摘 要：工業(yè)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(xiàn)各種功能的一種機器。本文通過對工業(yè)機器人系統(tǒng)及智能視覺系統(tǒng)的編程，配合自行開發(fā)的手持終端 APP，通過無線路由器控制工業(yè)機器人。利用手持終端，通過無線網(wǎng)絡，可對分揀系統(tǒng)的工業(yè)機器人進行復位、啟動、停止、急停等操作，并在線監(jiān)視工業(yè)機器人的狀態(tài)，完成對不同類型工件的自動分類和揀放。

關鍵字：Android系統(tǒng)；工業(yè)機器人；機器視覺

1 緒論

工業(yè)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(xiàn)代制造業(yè)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(yè)機器人以來，機器人技術及其產品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)、自動化工廠、計算機集成制造系統(tǒng)的自動化工具[2-3]。廣泛采用工業(yè)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(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節(jié)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(wǎng)絡技術一樣，工業(yè)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(jīng)濟的持續(xù)發(fā)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(yè)機器人代替人工能有效提高工業(yè)生產效率[5-7]。其中，工件分揀是工業(yè)生產線中一個重要的環(huán)節(jié)，工件分揀錯誤將直接導致后續(xù)加工錯誤，造成直接經(jīng)濟損失。本文以“THMSRB-4A/4B型工業(yè)機器人與智能視覺應用實驗/開發(fā)平臺”為應用對象，配合手持終端（手機）發(fā)送操作指令，利用該平臺的六自由度工業(yè)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(yè)機器人、智能視覺、手機與機器人無線通信方面的工程創(chuàng)新應用。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)組成

如圖1所示，系統(tǒng)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(zhí)行機構主體，以FZ5-350智能視覺系統(tǒng)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(huán)節(jié)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(tǒng)的執(zhí)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(tǒng)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(fā)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(lián)網(wǎng)技術和通訊技術的發(fā)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(yè)機器人實用系統(tǒng)中，提升工作的便攜性、自動性和即時性，是大多數(shù)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(xiàn)出來，將工業(yè)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(xiàn)，使得惡劣環(huán)境作業(yè)人員在移動設備上能夠隨時隨地查看數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)采取相應措施，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。

Android 系統(tǒng)已經(jīng)成為智能手機中使用用戶量最多的操作系統(tǒng)。將 Android 系統(tǒng)應用到工件分揀系統(tǒng)中，使整個系統(tǒng)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(guī)定一個主機和端口號，創(chuàng)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(wěn)定。Thread機制在整個Android開發(fā)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(jié)省時間。使用WIFI網(wǎng)絡為工件分揀數(shù)據(jù)采集與傳輸提供橋梁；最后通過基于Android 系統(tǒng)的工件分揀 APP 應用軟件，實現(xiàn)手持終端對工業(yè)機器人操作的控制。如圖2所示。

手機終端Commander發(fā)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(tài)界面，這個界面中有，復位，啟動，停止，急停四個及其狀態(tài)，在不選擇機器狀態(tài)或者選擇機器狀態(tài)失敗的情況下，是沒有辦法去下單的。選擇機器狀態(tài)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(fā)送，出現(xiàn)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(yè)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(yè)環(huán)境的自適應能力的方向發(fā)展。工業(yè)機器人作為高技術戰(zhàn)略，無論在推動國防軍事、智能制造、資源開發(fā)、還是在培育發(fā)展未來機器人產業(yè)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(zhí)行取件換裝等操作，本系統(tǒng)使用手持終端APP通過無線通信向機器人發(fā)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(xiàn)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(huán)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(yè)機器人產業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機器人技術與應用，2007（5）：2-4.

[2].畢勝.國內外工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀[J].機械工程師，2008（7）.

[3].張紅霞.國內外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)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(yè)機器人的遠程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)設計[J].機械，2010，37（10）：45-47.

[5].王田苗，陶永.我國工業(yè)機器人技術現(xiàn)狀與產業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略木[J].機械工程學報，2014，50（9）.

[6].劉永安，余天榮.工業(yè)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(yè)機器人在工業(yè)生產中的應用[J].科協(xié)論壇：下半月，2013（4）：58-59.endprint