工业机器人取料放料实时在线智能检测技术

车江涛，李顺利，张黎燕，李亚萍

（河南机电职业学院，河南郑州 451191）

0 引言

随着科技的进步以及现代化进程加快，工业机器人的应用领域越来越广。取料、放料便是一种常见的工业机器人应用方向，因其操作具有极高的重复性、所以工业机器人比起人工效率更高。当下，人们对取料速度要求越来越高，传统的人工取料、放料只能应用在物料轻便、尺寸和形状变化大、吞吐量小的场合，这已经远远不能满足工业需求，机器人的取料、放料应运而生。工业机器人可以代替人们在危险、有毒、低温、高热等恶劣环境中工作，帮助人们完成繁重、单调、重复的劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。但是，传统的工业机器人取料、放料仍需一线技术人员在生产现场紧盯各个生产步骤和环节，以确保生产工作的有序进行。取料、放料工作出现故障时，技术人员必须打开检测器深入探查才能发现故障所在，必须亲临生产现场才能实时把握生产进程。对于一线技术人员来说，一些危险的生产场景，尤其是有毒、高温、取、放易燃易爆物料等的生产车间无疑增加了人身安全风险。

基于此缺点设计出工业机器人取料放料实时在线智能监测装置GUI，旨在帮助工业机器人取料、放料生产线上一线技术人员（以下简称用户）监测各个生产步骤、生产进程、生产过程中的信号变化、机器人当前位置、机器人当前动作、机器人取料与放料数量以及生产是否完成等生产过程中的各项信息。

1 GUI 设计及说明

图1 所示的是GUI 首页，左侧工业机器人的图片喻示着本装置适用的行业领域是工业机器人行业，使用对象是采用机器人进行取料、放料生产的一线技术人员。右侧是“信号监测页”、“位置监测页”“生产设定页”3 个按钮，用户点击相应按钮即可进入如图2、图3、图4 所示的相关操作界面。如图4 所示，点击首页“生产设定页”按钮后，系统自动跳转至该界面。

图1 GUI 首页

图2 GUI 设计之信号监测页

图3 GUI 设计之位置监测页

图4 GUI 设计之生产设定页

2 生产要求设定及进程界

图5 所示的是本软件生产要求设定及进程界面的操作说明，编号为1 的是放料层数设定数字输入框如图6 所示，用户点击该数字输入框，即可输入放料层数。

图5 生产要求设定及进程界面用户操作说明

图6 放料层数数字输入框

编号为2 的是6 个机器人位置输入按钮，用户点击按钮即可分别输入机器人取料点、放料点1、放料点2、加工点、机器人运动起始点等实际生产场景所要求的位坐标。以其中一个点的位置坐标设定为例，用户点击对应的位置输入按钮，如图7 所示，本软件自动弹出机器人位置X、Y、Z 坐标值设定窗口。

图7 位置坐标设定

编号为3 的是机器人取料数的统计显示框，当机器人在输送链上每取走一次物料数值自动加1，以此来实时统计机器人取料总数的多少，借此反映生产进程。此数值，用户仅可观察，不能修改。编号为4 的是生产进程柱状图，该图用于显示机器人工作完成量和剩余量，柱状图上方数字为百分数。编号为5 的是生产是否完成的检查框，当生产进程完成时，生产进程柱状图显示100%，检查框中亮起如图8 所示的对勾。

图8 检查框的使用

用户点击生产要求设定及进程界面左下角的“上一页”按钮，本装置屏幕自动跳转至上图3 所示的位置监测页界面，点击“回到首页”按钮，屏幕自动跳转至图1 所示的GUI 首页。

3 生产过程实时在线—信号智能监测页

本装置分界面之生产过程实时在线—信号智能监测页（以下简称信号监测页），该界面中共有6 个信号灯，充分对应生产工艺中PLC 设备及工业机器人系统的各个信号，涵盖机器人从运动开始到结束的所有系统间传递的信号。用户借助这些信号灯的亮起与否即可判断机器人处于何种工作状态、生产是否出现停止和故障，以及故障出现在何处。采用本装置进行生产操作，可以为用户节省大量时间和精力。

生产进行时系统中信号的变化如图9 所示，从图9 可以判断出机器人工作站中输送链，机器人末端执行器等外部设备正常启动，机器人已成功抓取物料，即将进行放料操作。用户点击本界面左下方“上一页”按钮，本装置屏幕自动跳转至图1 所示的GUI 首页，点击“下一页”按钮，屏幕跳转至图3 所示的位置监测界面。

图9 生产过程信号变化

4 生产过程实时在线—位置智能监测页

图3 为本装置分界面之生产过程实时在线—位置智能监测页。在界面中，左侧为生产工艺中各个关键点的文字注释说明，右侧是各个对应点的实时坐标值。随着生产场景的不断变化，操作者设定的各个关键点的坐标值实时显示在屏幕中。用户可根据显示的当前设定坐标值与理论值的对比，不断调试生产工艺，提高机器人工作效率。用户点击该界面左下方“上一页”按钮，本软件屏幕自动跳转至图2 所示的信号监测页，点击“下一页”按钮，屏幕自动跳转至图4 所示的生产设定页。

5 结束语

根据当前工业机器人工作环境的限制开发了工业机器人取料放料实时在线智能监测装置，并且设计出人机对话的窗口，降低了一些非专业人员的操做难度。根据不同工作环境的状况，使得伤及人员事故的概率降到最低。而且将信号监测应用到机器人的工作情况中，能够更好的判断机器人在工作中出现的故障，使得维修成本更低。能后满足企业对机器人的要求，具有一定的实用性。