毛久勇

（國(guó)家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保催化劑有限公司，重慶 401336）

工業(yè)機(jī)器人在全球制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用。這么多年，人們一直在研究避免機(jī)器人和其周?chē)脑O(shè)備可能對(duì)工人造成的危害。常規(guī)的措施會(huì)將機(jī)器人鎖在安全防護(hù)欄內(nèi)，預(yù)防機(jī)器人和工人接觸[1-3]。然而，協(xié)作機(jī)器人則需要和工人在同一區(qū)域共同參與組裝工作，因?yàn)楣と撕蜋C(jī)器人在一天中會(huì)有很多合作，協(xié)作機(jī)器人的出現(xiàn)使得常規(guī)的安全防護(hù)失去意義，工人的安全問(wèn)題得依靠傳感器和控制程序來(lái)解決[4-7]。

1 工作原理

檢測(cè)員位于檢測(cè)平臺(tái)安全區(qū)域時(shí)，機(jī)器人負(fù)責(zé)將傳輸皮帶A上的產(chǎn)品搬運(yùn)到檢測(cè)平臺(tái)位置1處，放好產(chǎn)品后機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)到安全位置等待運(yùn)行命令。檢測(cè)員前往檢測(cè)平臺(tái)檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量，檢測(cè)完成后將產(chǎn)品放到檢測(cè)平臺(tái)位置2處，然后檢測(cè)員后退離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域。檢測(cè)員進(jìn)入安全區(qū)域后，機(jī)器人運(yùn)行到檢測(cè)平臺(tái)位置2處，將產(chǎn)品搬運(yùn)到傳輸皮帶B上。檢測(cè)員和機(jī)器人不斷地重復(fù)整個(gè)工作過(guò)程。檢測(cè)平臺(tái)工作流程如圖1所示。

在機(jī)器人區(qū)域中，有兩個(gè)區(qū)域需要工人和機(jī)器人都參與工作，而不是同時(shí)參與。這對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)是一個(gè)復(fù)雜部件?？梢杂靡粋€(gè)安全光幕進(jìn)行區(qū)域掃描，監(jiān)控人類(lèi)員工的位置，當(dāng)工人進(jìn)入特定區(qū)域時(shí)不讓機(jī)器人進(jìn)入。

圖1 檢測(cè)平臺(tái)工作流程圖

2 控制系統(tǒng)硬件組成

控制系統(tǒng)組態(tài)西門(mén)子S7-300PLC為主站，ABB公司IRC5系列6640機(jī)器人為DP從站，主從站之間采用西門(mén)子的Pro-Bus總線通信[8]?？刂葡到y(tǒng)硬件組態(tài)如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)硬件組態(tài)圖

3 I/O分配

ABB機(jī)器人通過(guò)總線適配器DSQC667連接到主站CPU，西門(mén)子PLC的組態(tài)中為機(jī)器人分配了兩個(gè)字的I/O地址，主站PLC通過(guò)輸出地址Q(chēng)256.0-Q259.7對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，通過(guò)總線傳送到機(jī)器人的輸入信號(hào)BOARD11地址0-32；機(jī)器人的輸出指令為BOARD11上0-32位地址，通過(guò)總線傳送給主站PLC的I256.0-I259.7地址區(qū)。I/O分配情況見(jiàn)表1。

表1 I/O分配表

4 程序設(shè)計(jì)

4.1 主站PLC程序設(shè)計(jì)

根據(jù)檢測(cè)員和機(jī)器人的整個(gè)工作流程，設(shè)計(jì)了主站PLC程序。設(shè)備處于自動(dòng)模式且緊急停止沒(méi)有被按下時(shí)，檢測(cè)員在檢測(cè)平臺(tái)位置檢驗(yàn)產(chǎn)品的過(guò)程中，腳下的安全地墊和檢測(cè)平臺(tái)位置的安全光幕信號(hào)處于導(dǎo)通，這時(shí)機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)使能信號(hào)處于斷開(kāi)狀態(tài)；相反，檢測(cè)員檢測(cè)完產(chǎn)品回到安全位置的安全地墊上，主站發(fā)送信號(hào)允許機(jī)器人運(yùn)行。主站PLC程序圖如圖3所示。

圖3 主站PLC程序圖

4.2 ABB機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

主站PLC的輸出信號(hào)Q256.0通過(guò)總線傳送到機(jī)器人的使能運(yùn)行輸入信號(hào) I_RobotRunEnabling，根據(jù)機(jī)器人運(yùn)行的安全流程，在機(jī)器人主程序中加入中斷程序監(jiān)控指令，機(jī)器人檢測(cè)到輸入信號(hào)I_RobotRunEnabling為低電平時(shí)觸發(fā)中斷程序，機(jī)器人執(zhí)行中斷程序中的停止命令和等待運(yùn)行命令。當(dāng)機(jī)器人輸入信號(hào) I_RobotRunEnabling為高電平時(shí)，機(jī)器人程序指針離開(kāi)中斷程序恢復(fù)正常的邏輯運(yùn)行[9-11]。機(jī)器人中斷程序如圖4所示。

在機(jī)器人程序編輯器中創(chuàng)建中斷連接程序PROC LinkIR()，定義輸入信號(hào)I_RobotRunEnabling對(duì)應(yīng)的中斷名稱(chēng)為IR_RobotRunEnable，定義中斷名稱(chēng) IR_RobotRunEnable連接中斷陷阱程序T_RobotRunEnable，中斷子程序T_RobotRunEnable寫(xiě)入機(jī)器人停止命令和等待運(yùn)行命令。創(chuàng)建一個(gè)子程序PROC IWatchIRs()，該程序用于打開(kāi)中斷監(jiān)控，然后在主程序 main()中調(diào)用子程序 PROC IWatchIRs()，當(dāng)機(jī)器人輸入指令I(lǐng)_RobotRunEnabling為0時(shí)，機(jī)器人立即停止；反之，機(jī)器人運(yùn)行。

5 結(jié)論

將協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用于人工檢測(cè)平臺(tái)完成工作的想法，最初在負(fù)責(zé)工作安全的人看來(lái)是很復(fù)雜的。但是將操作分解到不同的順序步驟后，整個(gè)過(guò)程就變得可以管理，也相信了協(xié)作機(jī)器人的安全性。協(xié)作機(jī)器人在檢測(cè)平臺(tái)上的安全控制在實(shí)際中得到了應(yīng)用，實(shí)踐證明效果好，安全可靠性高。最大的優(yōu)點(diǎn)是減少了工人的人員配置，并降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖4 機(jī)器人程序

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