梁小偉

摘 要：工業(yè)機(jī)器人可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。本文通過對(duì)工業(yè)機(jī)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(jī)器人。利用手持終端，通過無線網(wǎng)絡(luò)，可對(duì)分揀系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行復(fù)位、啟動(dòng)、停止、急停等操作，并在線監(jiān)視工業(yè)機(jī)器人的狀態(tài)，完成對(duì)不同類型工件的自動(dòng)分類和揀放。

關(guān)鍵字：Android系統(tǒng)；工業(yè)機(jī)器人；機(jī)器視覺

1 緒論

工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備[1]。自從1962年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)、自動(dòng)化工廠、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的自動(dòng)化工具[2-3]。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本， 有著十分重要的意義[4]。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得機(jī)器人在碼垛、涂膠、搬運(yùn)、測(cè)量等領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人代替人工能有效提高工業(yè)生產(chǎn)效率[5-7]。其中，工件分揀是工業(yè)生產(chǎn)線中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，工件分揀錯(cuò)誤將直接導(dǎo)致后續(xù)加工錯(cuò)誤，造成直接經(jīng)濟(jì)損失。本文以“THMSRB-4A/4B型工業(yè)機(jī)器人與智能視覺應(yīng)用實(shí)驗(yàn)/開發(fā)平臺(tái)”為應(yīng)用對(duì)象，配合手持終端（手機(jī)）發(fā)送操作指令，利用該平臺(tái)的六自由度工業(yè)機(jī)器人、智能視覺檢測(cè)、工具換裝/供料/輸送/加工機(jī)構(gòu)等設(shè)備的硬件和軟件資源，結(jié)合軌跡控制、視覺檢測(cè)、先進(jìn)制造的工程應(yīng)用需求，開展工業(yè)機(jī)器人、智能視覺、手機(jī)與機(jī)器人無線通信方面的工程創(chuàng)新應(yīng)用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

如圖1所示，系統(tǒng)以手持終端應(yīng)用（APP）和ABB機(jī)器人控制器為控制中心，以ABB機(jī)器人為執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體，以FZ5-350智能視覺系統(tǒng)為主要工件信息檢測(cè)設(shè)備，以APP為人機(jī)交互界面并結(jié)合多種類型傳感器對(duì)工件分揀中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)，并最終正確完成工件分揀過程。

ABB機(jī)器人是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，吸取工件、放置工件、裝配工件等工序都由機(jī)器人完成，并能抓取相機(jī)對(duì)工件進(jìn)行圖像獲取和信息檢測(cè)；智能視覺系統(tǒng)是對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)的重要組成部分，包括圖像獲取設(shè)備和圖像處理器以及圖像分析處理軟件。該設(shè)備能夠通過獲取圖像模型并與手機(jī)終端所發(fā)送的圖形進(jìn)行對(duì)比分析，判斷工件是否為目標(biāo)工件，最終確保正確吸取目標(biāo)工件并放置指定位置。

2.2 手持終端設(shè)計(jì)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，智能手機(jī)已成為人們生活中的必需品，如何將它應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人實(shí)用系統(tǒng)中，提升工作的便攜性、自動(dòng)性和即時(shí)性，是大多數(shù)學(xué)者關(guān)心的問題。近年來，其它領(lǐng)域中移動(dòng)平臺(tái)的應(yīng)用如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，將工業(yè)機(jī)器人終端搬至移動(dòng)智能平臺(tái)已是大勢(shì)所趨。手持終端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使得惡劣環(huán)境作業(yè)人員在移動(dòng)設(shè)備上能夠隨時(shí)隨地查看數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采取相應(yīng)措施，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

Android 系統(tǒng)已經(jīng)成為智能手機(jī)中使用用戶量最多的操作系統(tǒng)。將 Android 系統(tǒng)應(yīng)用到工件分揀系統(tǒng)中，使整個(gè)系統(tǒng)具有先進(jìn)、可靠、便利的特點(diǎn)，已成為大勢(shì)所趨。本文所設(shè)計(jì)的Commander Android客戶端由eclipse 編寫 ，采用Socket通信，Thread線程。Socket通信機(jī)制在客戶端規(guī)定一個(gè)主機(jī)和端口號(hào)，創(chuàng)建一個(gè)Socket實(shí)例鏈接到服務(wù)器上，并用輸出流傳值，同時(shí)Socket對(duì)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(jī)制在整個(gè)Android開發(fā)中都是必不可少的，可以說整個(gè)Android程序都在一個(gè)主線程中，Android的主線程中是不允許阻塞的，所以要做一個(gè)耗時(shí)的操作，耗時(shí)操作可以運(yùn)用分支線程去處理，這樣節(jié)省時(shí)間。使用WIFI網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)手持終端對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作的控制。如圖2所示。

手機(jī)終端Commander發(fā)送10位字符串給機(jī)器人，其中每2位為一組，一共5組，前四組中一位代表編號(hào)，一位代表顏色；第一組設(shè)定為位置1，第二組設(shè)定為位置2，第三組設(shè)定為位置3，第四組設(shè)定為位置4，第五組設(shè)定為復(fù)位、啟動(dòng)、停止和急停操作。機(jī)器人通過接收解析10位字符串的賦值情況來運(yùn)行相應(yīng)子程序。

啟動(dòng)APP應(yīng)用程序會(huì)進(jìn)入控制機(jī)器狀態(tài)界面，這個(gè)界面中有，復(fù)位，啟動(dòng)，停止，急停四個(gè)及其狀態(tài)，在不選擇機(jī)器狀態(tài)或者選擇機(jī)器狀態(tài)失敗的情況下，是沒有辦法去下單的。選擇機(jī)器狀態(tài)之后，點(diǎn)擊去下單跳轉(zhuǎn)到下單界面，在主頁面選擇貨物信息，選擇好后點(diǎn)擊發(fā)送，出現(xiàn)等待框，等待返回結(jié)果。如果貨物信息選擇不全，應(yīng)用會(huì)提示信息選擇不完整。

3 結(jié)論

當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強(qiáng)的對(duì)作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人作為高技術(shù)戰(zhàn)略，無論在推動(dòng)國(guó)防軍事、智能制造、資源開發(fā)、還是在培育發(fā)展未來機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上都具有重要意義。

本文中，正常使用該平臺(tái)機(jī)器人時(shí)，是通過示教器編輯程序控制機(jī)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(jī)器人發(fā)送指令，控制機(jī)器人完成取件換裝操作，達(dá)到了操作員不在現(xiàn)場(chǎng)還可完成機(jī)器人操作的目的。在實(shí)際工程中，機(jī)器人很可能處于惡劣危險(xiǎn)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(xiàn)

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