張渤海 劉卓 荊紅偉

摘? 要：該文通過(guò)對(duì)全國(guó)職業(yè)院校技能大賽中職組“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”賽項(xiàng)研究學(xué)習(xí)，主要聚焦研究該賽項(xiàng)中定制涂膠工藝的實(shí)現(xiàn)方法。中職組“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”賽項(xiàng)自2017年開(kāi)辦以來(lái)，涂膠一直是該賽項(xiàng)的必考考點(diǎn)，且難度日益增大，對(duì)參賽選手的編程考察能力要求也愈來(lái)愈高。該文主要提供一種編程思路，讓選手能夠在短時(shí)間內(nèi)編制并調(diào)試程序，并更好地服務(wù)大賽，服務(wù)學(xué)生。

關(guān)鍵詞：中職；工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用；涂膠工藝；編程方法；PLC網(wǎng)絡(luò)通信

中圖分類號(hào)：TP3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）10-000６-0４

Abstract： This paper focuses on the implementation methods of customized glue coating process in the "Industrial Robot Technology Application" eventin National Competition for Skills of Vocational Education. Since its inception in 2017， the "Industrial Robot Technology Application" competition in the secondary vocational school has always been a mandatory test point for glue coating， and the difficulty is increasing. The requirements for the programming and testing abilities of participants are also increasing. This paper mainly provides a programming approach that allows players to write and debug programs in a short period of time， and better serve the competition and students.

Keywords： secondary vocational school; application of industrial robot technology; glue coating process; programming method; PLC network communication

全國(guó)職業(yè)院校技能大賽中職組“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”競(jìng)賽綜合考核了工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)、涂膠、碼垛、分揀、裝配和多設(shè)備間通信等多方面知識(shí)，能夠促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人編程、調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)等工作崗位的高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)，是培養(yǎng)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新人才的重要手段。隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的深入發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越多，范圍越來(lái)越廣，對(duì)技術(shù)技能人才的要求越來(lái)越高，競(jìng)賽的難度也越來(lái)越大。本研究針對(duì)該賽項(xiàng)中的重點(diǎn)考核內(nèi)容“涂膠軌跡”模塊進(jìn)行分析優(yōu)化，提出一種利用ABB機(jī)器人解決復(fù)雜軌跡的編程方法，目的在于提高技能大賽集訓(xùn)學(xué)生的工作效率和技能水平，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的專業(yè)能力。

1本文研究工作介紹

近年來(lái)全國(guó)職業(yè)院校技能大賽（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)賽”）中職組“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”賽項(xiàng)對(duì)參賽選手在機(jī)器人編程邏輯思維方面的考核難度逐漸增大，根據(jù)賽題工作流程的編程方法已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)在比賽要求。本文以2022年國(guó)賽任務(wù)書(shū)中第二賽程的重點(diǎn)考察模塊“產(chǎn)品外殼定制涂膠”為例，分析如何用面向?qū)ο蟮木幊趟悸穪?lái)快速解決競(jìng)賽中復(fù)雜的編程邏輯問(wèn)題。

產(chǎn)品外殼定制涂膠模塊可分為“D軌跡”和“符合軌跡”兩部分涂膠軌跡，涂膠軌跡主要點(diǎn)位信息如圖1所示；觸摸屏上的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)要求如圖2所示；定制涂膠工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

2? 機(jī)器人與PLC網(wǎng)絡(luò)通信

如圖2所示，PLC需要將觸摸屏界面上的設(shè)置的起始點(diǎn)、停留點(diǎn)、特殊段起點(diǎn)和終點(diǎn)等信息傳送給機(jī)器人，簡(jiǎn)單的I/O點(diǎn)位通信顯然難以滿足該項(xiàng)目的通信要求。由于賽事提供的機(jī)器人均添加了選配的系統(tǒng)選項(xiàng)功能616-1 PC Interface，且西門(mén)子S7-200 Smart PLC和機(jī)器人都有自帶網(wǎng)口，因此可以利用機(jī)器人的自帶網(wǎng)口（X6口）與PLC通過(guò)網(wǎng)線進(jìn)行Socket通信。通信時(shí)需設(shè)置機(jī)器人與PLC的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，在機(jī)器人的控制面板中設(shè)置機(jī)器人的IP地址如圖3所示，PLC的IP地址如圖4所示，PLC的通信連接程序如圖5所示，機(jī)器人的通信程序如下。

3? 基礎(chǔ)軌跡實(shí)現(xiàn)

從表1可知，D軌跡涂膠和復(fù)合軌跡涂膠包含了D軌跡、B軌跡和C軌跡，每條軌跡均有若干個(gè)關(guān)鍵軌跡點(diǎn)，這些軌跡點(diǎn)將各軌跡區(qū)分為一段段的更小的軌跡段（基礎(chǔ)軌跡段），在用觸摸屏選擇軌跡起點(diǎn)、終點(diǎn)、軌跡方向等參數(shù)時(shí)，實(shí)際上是將這些關(guān)鍵軌跡點(diǎn)分開(kāi)的基礎(chǔ)軌跡段組合連接，從而生成符合要求的軌跡。由于現(xiàn)場(chǎng)示教編程在軌跡編程時(shí)需要示教多個(gè)軌跡點(diǎn)，且對(duì)于一些軌跡曲線不容易編程實(shí)現(xiàn)，因此一般對(duì)于復(fù)雜的軌跡編程，采用大賽要求的離線編程軟件PQArt進(jìn)行軌跡編程。關(guān)鍵軌跡點(diǎn)形成的基礎(chǔ)軌跡見(jiàn)表2。

4? D軌跡實(shí)現(xiàn)方法分析

D軌跡工藝要求，以D1點(diǎn)為起始點(diǎn)，D7點(diǎn)為結(jié)束點(diǎn)，在停留點(diǎn)，停留并計(jì)時(shí)，進(jìn)入特殊軌跡段時(shí)，按照設(shè)定模式對(duì)特殊段處理，按照設(shè)定軌跡層數(shù)完成D軌跡涂膠。從圖1中可知，D軌跡實(shí)際上是由D1-D2軌跡（Glue_D1），D2-D3軌跡（Glue_D2）、D3-D4軌跡（Glue_D3）、D4-D5軌跡（Glue_D4）、D5-D6軌跡（Glue_D5）和D6-D7（Glue_D6）共6條軌跡連接構(gòu)成的，普通軌跡段和特殊軌跡段均可以利用這6條軌跡中的1條或多條連續(xù)的軌跡組合而成；由于每段軌跡的結(jié)束點(diǎn)即下段軌跡的起始點(diǎn)，軌跡的循環(huán)程序號(hào)等于該段軌跡的起始點(diǎn)的變量值，因此可以利用CallByVar指令通過(guò)變量，循環(huán)調(diào)用Glue_D1至Glue_D7無(wú)返回值程序，具體算法流程如下。

此算法流程采用面向?qū)ο蟮膯?wèn)題解決思路，利用問(wèn)題遞歸的解決辦法，軌跡連續(xù)執(zhí)行過(guò)程中循環(huán)改變起始點(diǎn)的變量值來(lái)啟動(dòng)下一條軌跡程序。當(dāng)起始點(diǎn)的變量值等于給定的結(jié)束點(diǎn)時(shí)，跳出循環(huán)完成整個(gè)軌跡運(yùn)行，方便快捷地解決了連續(xù)軌跡中設(shè)定隨機(jī)起始點(diǎn)、終止點(diǎn)、停留點(diǎn)的問(wèn)題。

5? 復(fù)合軌跡實(shí)現(xiàn)方法分析

復(fù)合軌跡涂膠包含B軌跡和C軌跡2條軌跡，根據(jù)表1可知，軌跡順序的設(shè)置其實(shí)就是B軌跡和C軌跡相對(duì)于D軌跡而言增加了涂膠方向的選擇，順時(shí)針（編號(hào)從小到大）或逆時(shí)針（編號(hào)從大到?。壽E順序的具體算法流程如下。

定制B軌跡所需要的程序段見(jiàn)表3，對(duì)比程序循環(huán)變量號(hào)與軌跡點(diǎn)對(duì)應(yīng)值的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，順時(shí)針軌跡程序循環(huán)變量號(hào)等于軌跡點(diǎn)對(duì)應(yīng)值，逆時(shí)針程序循環(huán)變量號(hào)等于總軌跡點(diǎn)數(shù)加1再減去軌跡點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值，B軌跡循環(huán)程序如下。

在運(yùn)行復(fù)合軌跡的過(guò)程中，還涉及“清理”和“吹膠”功能，如圖2觸摸屏界面所示。當(dāng)在軌跡運(yùn)行過(guò)程中隨機(jī)按下觸摸屏上的“清理”按鈕，機(jī)器人更換吸盤(pán)工具，利用小吸盤(pán)吹氣功能對(duì)未完成的B、C軌跡進(jìn)行吹氣清理；運(yùn)行過(guò)程中，若隨機(jī)按下“吹膠”按鈕，機(jī)器人更換吸盤(pán)工具，利用小吸盤(pán)吹氣功能對(duì)已完成B、C軌跡進(jìn)行干燥吹膠；吹膠或清理完成后，機(jī)器人更換涂膠工具完成剩余的軌跡涂膠。

要完成“清理”或“吹膠”功能，就需要在每執(zhí)行一段軌跡端程序后檢查是否有“清理”或“吹膠”信號(hào)；若有“清理”按鈕信號(hào)，則需要更換吸盤(pán)工具對(duì)未完成軌跡進(jìn)行吹氣，未完成的軌跡實(shí)際上就是以原軌跡運(yùn)行過(guò)程中的下一段軌跡起點(diǎn)為起點(diǎn)，以觸摸屏設(shè)定的軌跡終點(diǎn)為終點(diǎn)的軌跡。同理，當(dāng)有“吹膠”信號(hào)時(shí)，需要更換吸盤(pán)工具對(duì)已完成軌跡進(jìn)行吹氣，已完成的軌跡實(shí)際上就是以觸摸屏設(shè)定的軌跡起點(diǎn)為起點(diǎn)，以原軌跡運(yùn)行過(guò)程中的下一段軌跡起點(diǎn)為終點(diǎn)的軌跡?！按的z”或“清理”完成后，“吹膠”或“清理”信號(hào)結(jié)束，機(jī)器人更換回涂膠工具繼續(xù)沿原軌跡完成剩余部分的涂膠任務(wù)。

6? 結(jié)束語(yǔ)

產(chǎn)品外殼定制涂膠作為中職組“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”賽項(xiàng)必考考點(diǎn)，考查難度較大，若按照常規(guī)的順序編程方法難以實(shí)現(xiàn)。文章對(duì)考查內(nèi)容整體分析，采取面向?qū)ο蟮木幊趟悸?，?jiǎn)化了程序編寫(xiě)，同時(shí)更容易理清編程邏輯，并提供了部分經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的程序。本文中分析思路和解決方案以及對(duì)應(yīng)的部分程序，對(duì)同類的復(fù)雜涂膠問(wèn)題有積極的借鑒意義，同時(shí)也提高了技能訓(xùn)練的效率，為培養(yǎng)高技術(shù)、高素質(zhì)的機(jī)器人應(yīng)用復(fù)合型人才提供了技術(shù)保障。

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