工控机下AGV装配机器人控制系统设计方法分析

摘 要：随着科技水平的不断提升，越来越多的行业开始使用机器人以减少人工的使用。本文就工控机下AGV装配机器人控制系统设计方法进行了探究，讲述了可以磁带导航具备的寻线功能，然后利用PSD方法对AGV和生产线进行同步监测，接着利用无线网络实现机器人的运作，在进行数据的传输以及运作调解的时候可以通过TCP/IP协议来完成。

关键词：工控机；AGV；机器人；设计方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.117

1 引言

随着国家经济的不断发展，科学技术水平也得到了快速的发展。中国作为全球最大的加工生产中心，很多的外国企业都来中国进行投资，尤其是国外的物流行业。随着国际企业的自动化要求不断提升，越来越多的企业开始使用机器人进行生产，所以企业对于装配机器人的要求就比之前更加严格。但是我国家对于AGV装配机器人的设计开发起步比较晚，有一些高端技术还得依靠国外的支持，这严重阻碍了AGV机器人的发展。这篇文章在工控机的前提下，设计了一套具体的双举升AGV，并且还把它运用到了汽车生产线的装配领域。

2 控制系统总体方案设计

对于AGV的控制单元通常采用工控机这种模式，一般会用高速数据处理器DSP来进行AGV的数据，会采用触摸屏进行人机界面的处理，机器人的传感界面一般会使用磁带导航和PSD位置检测的方式，在进行伺服运动控制的时候会使用伺服电机和舵轮电机二者结合的方式，在安全防护方面会采用PBS扇形检测、PX-2梅花状检测等新型的检测方法，可以通过使用无线网卡的TCP/IP协议来实现数据的传输工作。

3 系统硬件控制平台设计

（1）硬件平台总体设计。在工控机的大前提之下，要想完成AGV装配机器人的控制系统可以通过使用磁导航传感器来及时的检测机器人的左右行动的位置，对于前后动作的位置检测则可以使用PSD同步跟踪模块。机器人在运动的时候，会有7路伺服电机来支持其运动，在7路伺服电机之中的动力源电机和舵轮电机会使用模拟量速度伺服控制模式，对于举升电机通常会利用模拟量位置伺服控制模式。AGV在运动的过程中，可以通过无线网卡的WiFi接入网络把相关的数据传送到监控中心，这样AGV就可以和监控中心通过TCP/IP协议来进行数据的传送和共享。

（2）工控机选型及I/O扩展。对于工业控制计算机来说，它拥有的独特的特性，不但具有较高的防磁能力还有较高的防尘和防冲击的能力，这种优势确保了它们可以在艰苦的环境中进行平稳的工作。这篇文章中所提到的控制器是固高GUC-T系列8轴一体化的运动控制器，DSP运动控制器作为底层数据处理器的部分，可以有效的提高运行效率。I/O扩展的主要内容是：进行寻线传感器工作、PSD的同步跟踪、安全防护措施和操作面板等相关方面。

（3）基于WiFi的系统网络设计。这篇文章所设计的双举升AGV，就是通过使用无线网络来实现和监控中心的数据传输。无线WiFi的普及不仅是作业的需求，也是进行数据通讯的需求，因此，在设计的时候，要完善AGV的无线接入点，构建一个完整的信息通讯桥梁。在本文里所设计的双举升AGV采用的无线是一种Infrastructure的模式，简单来说就是AP模式。至少有一个无线接入点AP在整个组成结构中，通过使用AP，无线站点可以和已有的中心网进行连接，构建一个完整基础的服务组。在基础的服务组之中，所有的站点的无线频率都要相同。AGV的工控机可以利用车载WiFi和作业现场的无线网絡进行连接，从而完成和监控中心的数据信息的传送，保证无线通信系统的正常运作。

4 系统软件功能设计与实现

（1）软件系统总体设计。这篇文章对于AGV软件系统的设计主要有11个模块，可谓是步步明确。在整个运行过程中，AGV的不同功能有着对应的工作领域，在AGV的启动阶段会检测各项传感器的工作状态，如果各项传感器的工作状态都是良好的，那么AGV就会进入到界面的启动状态，实现开机的同时进行自我检查。在构建电子地图站点的时候可以采用RFID卡进行地标的确定，这样就可以在AGV行驶过程中提供一个准确的位置信息。

（2）工控机界面设计。我们在设计AGV的时候采用的是VC++语言，这主要取决于这个系统的多线程性、程序的良好分装性和实时性这几个方面，主要有6个功能模块在AGV的控制系统中，第一，速度参数设置，会设置4档变速按钮，可以对速度进行实时的调节，是非常方便安全的；第二，系统参数设置，可以有效的调节前后轮的电机以及舵机的PID调节；第三，轨迹参数设置，可以构建一个电子地图，布置自己的站点和站点的指令；第四，开始运行，系统会进入一个轨迹同步跟踪的状态；第五，手动模式，我们可以手动调节，将汽车的行动控制在自己的手里；第六，远程端控制，可以在中央控制系统里体现出AGV的定位地址和基本信息，这样可以有效的提高汽车的行动准确性。

（3）基于RFID站点识别设计。无线电信号可以对指定的目标进行读写，了解相关的数据，在这个识别过程中，不需要识别系统和指定目标之间的机械或者是光学接触信号的技术就是RFID技术。在指定目标进到磁场后，接收的解读器会发出一种特殊的射频信号，然后将感应到的信息发到芯片上，保留产品的相关信息。串口通信一般会使用Modbus通信协议，是一种新型的、较为全面的信息储备方式。

5 结语

综上所述，机器人的制造对于各行企业来说有着越来越重要的存在意义，机器人不仅节约了大量的劳动力还极大的提高了工作效率，提高了企业的盈利水平。虽然我国在这方面起步比较晚，但是我相信随着我国技术行业的不断发展，机器人制造行业一定会越来越好。

参考文献：

[1]万海波.一种小型定位装配机器人的设计和研制[J].浙江水利水电专科学校学报，2013

[2]武启平，金亚萍，任平，查振元.自动导引车（AGV）关键技术现状及其发展趋势[J].制造业自动化，2013.

作者简介：申少魁（1987-），男，河南林州人，硕士，研究方向：流程工业和机器人控制方向。