工業機器人取料放料實時在線智能檢測技術

車江濤，李順利，張黎燕，李亞萍

（河南機電職業學院，河南鄭州 451191）

0 引言

隨著科技的進步以及現代化進程加快，工業機器人的應用領域越來越廣。取料、放料便是一種常見的工業機器人應用方向，因其操作具有極高的重復性、所以工業機器人比起人工效率更高。當下，人們對取料速度要求越來越高，傳統的人工取料、放料只能應用在物料輕便、尺寸和形狀變化大、吞吐量小的場合，這已經遠遠不能滿足工業需求，機器人的取料、放料應運而生。工業機器人可以代替人們在危險、有毒、低溫、高熱等惡劣環境中工作，幫助人們完成繁重、單調、重復的勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。但是，傳統的工業機器人取料、放料仍需一線技術人員在生產現場緊盯各個生產步驟和環節，以確保生產工作的有序進行。取料、放料工作出現故障時，技術人員必須打開檢測器深入探查才能發現故障所在，必須親臨生產現場才能實時把握生產進程。對于一線技術人員來說，一些危險的生產場景，尤其是有毒、高溫、取、放易燃易爆物料等的生產車間無疑增加了人身安全風險。

基于此缺點設計出工業機器人取料放料實時在線智能監測裝置GUI，旨在幫助工業機器人取料、放料生產線上一線技術人員（以下簡稱用戶）監測各個生產步驟、生產進程、生產過程中的信號變化、機器人當前位置、機器人當前動作、機器人取料與放料數量以及生產是否完成等生產過程中的各項信息。

1 GUI 設計及說明

圖1 所示的是GUI 首頁，左側工業機器人的圖片喻示著本裝置適用的行業領域是工業機器人行業，使用對象是采用機器人進行取料、放料生產的一線技術人員。右側是“信號監測頁”、“位置監測頁”“生產設定頁”3 個按鈕，用戶點擊相應按鈕即可進入如圖2、圖3、圖4 所示的相關操作界面。如圖4 所示，點擊首頁“生產設定頁”按鈕后，系統自動跳轉至該界面。

圖1 GUI 首頁

圖2 GUI 設計之信號監測頁

圖3 GUI 設計之位置監測頁

圖4 GUI 設計之生產設定頁

2 生產要求設定及進程界

圖5 所示的是本軟件生產要求設定及進程界面的操作說明，編號為1 的是放料層數設定數字輸入框如圖6 所示，用戶點擊該數字輸入框，即可輸入放料層數。

圖5 生產要求設定及進程界面用戶操作說明

圖6 放料層數數字輸入框

編號為2 的是6 個機器人位置輸入按鈕，用戶點擊按鈕即可分別輸入機器人取料點、放料點1、放料點2、加工點、機器人運動起始點等實際生產場景所要求的位坐標。以其中一個點的位置坐標設定為例，用戶點擊對應的位置輸入按鈕，如圖7 所示，本軟件自動彈出機器人位置X、Y、Z 坐標值設定窗口。

圖7 位置坐標設定

編號為3 的是機器人取料數的統計顯示框，當機器人在輸送鏈上每取走一次物料數值自動加1，以此來實時統計機器人取料總數的多少，借此反映生產進程。此數值，用戶僅可觀察，不能修改。編號為4 的是生產進程柱狀圖，該圖用于顯示機器人工作完成量和剩余量，柱狀圖上方數字為百分數。編號為5 的是生產是否完成的檢查框，當生產進程完成時，生產進程柱狀圖顯示100%，檢查框中亮起如圖8 所示的對勾。

圖8 檢查框的使用

用戶點擊生產要求設定及進程界面左下角的“上一頁”按鈕，本裝置屏幕自動跳轉至上圖3 所示的位置監測頁界面，點擊“回到首頁”按鈕，屏幕自動跳轉至圖1 所示的GUI 首頁。

3 生產過程實時在線—信號智能監測頁

本裝置分界面之生產過程實時在線—信號智能監測頁（以下簡稱信號監測頁），該界面中共有6 個信號燈，充分對應生產工藝中PLC 設備及工業機器人系統的各個信號，涵蓋機器人從運動開始到結束的所有系統間傳遞的信號。用戶借助這些信號燈的亮起與否即可判斷機器人處于何種工作狀態、生產是否出現停止和故障，以及故障出現在何處。采用本裝置進行生產操作，可以為用戶節省大量時間和精力。

生產進行時系統中信號的變化如圖9 所示，從圖9 可以判斷出機器人工作站中輸送鏈，機器人末端執行器等外部設備正常啟動，機器人已成功抓取物料，即將進行放料操作。用戶點擊本界面左下方“上一頁”按鈕，本裝置屏幕自動跳轉至圖1 所示的GUI 首頁，點擊“下一頁”按鈕，屏幕跳轉至圖3 所示的位置監測界面。

圖9 生產過程信號變化

4 生產過程實時在線—位置智能監測頁

圖3 為本裝置分界面之生產過程實時在線—位置智能監測頁。在界面中，左側為生產工藝中各個關鍵點的文字注釋說明，右側是各個對應點的實時坐標值。隨著生產場景的不斷變化，操作者設定的各個關鍵點的坐標值實時顯示在屏幕中。用戶可根據顯示的當前設定坐標值與理論值的對比，不斷調試生產工藝，提高機器人工作效率。用戶點擊該界面左下方“上一頁”按鈕，本軟件屏幕自動跳轉至圖2 所示的信號監測頁，點擊“下一頁”按鈕，屏幕自動跳轉至圖4 所示的生產設定頁。

5 結束語

根據當前工業機器人工作環境的限制開發了工業機器人取料放料實時在線智能監測裝置，并且設計出人機對話的窗口，降低了一些非專業人員的操做難度。根據不同工作環境的狀況，使得傷及人員事故的概率降到最低。而且將信號監測應用到機器人的工作情況中，能夠更好的判斷機器人在工作中出現的故障，使得維修成本更低。能后滿足企業對機器人的要求，具有一定的實用性。