摘要：协作机器人相较于普通机器人在设计中需要更多的考量其生产控制过程中与人类生产的配合功能，还需要充分考虑到协作机器人在近距离操作下对人类有可能造成的安全威胁，其必须要做好生产控制过程中对人类的安全保护工作。因此相较于普通机器人来说，协作机器人的研究设计更加复杂，同时也为机器人的功能拓展提供了更多的可能性，能够充分满足部分特殊环境或者危险环境下的工艺操作要求。基于此，本文将以某生产线检测平台上的协作机器人设计为对象，分析协作机器人在检测平台上的安全控制设计。
关键词：协作机器人；检测平台；安全控制；工作原理
协作机器人是当前机器人智能化发展过程中一项较为新颖的技术产物，其能够与人类处于相同的工作区域范围中，同时在具体的生产操作过程中与人类有偏近距离的各项互动。与常规机器人相比，协作机器人的兴起能有效弥补常规机器人在某项操作行为上的不足，或者满足某项产品生产的市场需求。同时协作机器人还能充分满足当前中小型企业对于机器人的生产功能需求，其同样具备节省人力资源、稳定生产效率的诸多功能，但整体部署成本相较于常规机器人更为低廉，相较于常规机器人也能够拥有更小的体积、更加灵活的操作和更加多元的类型，非常适宜特定环境下的生产工艺及生产流程需求。但需要注意的是，在协作机器人的研究设计中，其需要考虑的内容相较于常规机器人更多且更加复杂，相关设计人员必须充分做好协作机器人与人类行为交互时的安全保护工作。基于此，本文将以某生产线检测平台上的协作机器人设计为对象，对该协作机器人研发过程中的工作原理、设备组成以及程序设计等内容进行总结。
一、协作机器人的工作原理
对某检测平台的具体工作流程进行全面分析。首先协作机器人需要将位于传送位置A处的产品，移动至检测平台上的A1位置处。此时协作机器人接受下一步命令并将自身位置调整至附近的安全区域；其次检测人员此时需要前往检测平台的A1位置处，完成对产品的生产检测任务。确认检测结束后则将产品移送至检测平台的B处，同时前往附近的安全区域；最后协作机器人离开安全区域，前往检测平台B处并将产品移送至传送位置的B2处。如此往返重复，完成产品的搬运、检测等工作内容。
基于此，协作机器人在整个生产流程中需要完成移动、搬运等工作。相关人员需要规划协作机器人的移动路线、运输操作。同时检测人员也需要相应的安全空间，与协作机器人交叉分开以完成整个生产流程。对此，本文中设计了一个安全光幕以对检测平台的附属区域进行全面扫描，实时监控人类和协作机器人的具体位置，一旦人类进入某项规定的区域时则严禁机器人进入该项区域。
二、协作机器人的设备组成
本文中针对协作机器人的研发，其以西门子S7-300PLC作为主站的控制系统，同时采取ABB公司研发的IRC56640机器人作为DP从站。对主站与从站之间的通信连接，使用西门子Pro-Bus完成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，ABB机器人种设计有2个插槽，其DPID分别为209、225。
三、协作机器人I/O分配
针对协作机器人设计中的I/O地址分配，由总线适配器DSQC667负责对ABB机器人和主站CPU进行有效连接。其中主站PLC系统对机器人进行控制操作的输出地址为Q256.0-Q259.7，其控制过程为借助通信总线对机器人的BOARD11地址进行数据传输和命令传送；机器人的输出指令送达地址为BOARD11上0-32位，依然通过总线传输并直至主站PLC系统的I256.0-I259.7地址区。此外，协作机器人PLC系统中的I/O地址分配以Q256.0作为机器人气的运行控制地址，以I0.0作为安全光幕检测员在检测平台的具体位置，以I0.1作为安全地垫检测员在检测平台的具体位置，以I0.2作为检测平台1处且有产品，以I0.3作为检测平台位置2处且有产品，以I0.4作为安全光幕显示检测人员在安全位置时的操控地址，以I0.5作为安全地垫处理检测人员在安全位置时的操控地址，以I0.6作为协作机器人的紧急停止地址，以I0.7作为协作机器人的自动模式操控地址。
四、协作机器人的程序设计
4.1 主站PLC系统的程序设计
首先根据当前检测平台的实际工作流程和设计要求，在协作机器人主站PLC系统的设计过程中，应当确保当前协作机器人仍然处于自动逻辑运行状态，并没有接受紧急停止功能。此时检测人员在检测平台A1处完成产品检测，其脚下则设计有专门的安全地垫。同时安全地垫与操作空间范围内的安全光幕具备相应的连接功能，通过安装光幕的信号传输对机器人的逻辑运行状态进行调整，以此确保协作机器人的运转使能信号在此刻处于断开状态；同时在检测人员已经完成产品检测并返回至人体安全区域的情况下，此时协作机器人主站PLC系统应当发布相应的信号并允许机器人完成下一步操作指令。
4.2 ABB机器人的程序设计
首先针对主站PLC系统所输出的具体信号地址为I-RobotRunEnabling，在其程序中输入中断程序指令。若协作机器人检测I-RobotRunEnabling信号输入为低电则停止其自动逻辑运行模式，执行中断程序中的停止命令和等待运行命令；若协作机器人检测到I-RobotRunEnabling输入为高电状态，则协作机器人恢复至正常的逻辑运行过程。
其次设计人员通过对机器人编辑器的有效利用，完成对中端连接程序PROC LinkIRO的设计和创作，将其在协作机器人传播中的输入信号定义为IR-RobotRunEnablle，以此与输入信号中的I-RobotRunEnabling相互对应，同时将协作机器人的连接中断陷阱程序定义为T-RobotRunEnable，将中断子程序T-RobotRunEnable规定为协作机器人的停止命令和等待运行命令。最终若对协作机器人输入I-RobotRunEnabling为0，则协作机器人会立即停止运转；反之则协作机器人会恢复正常逻辑的运转。
五、结语
综上所述，本文针对某检测平台上的协作机器人研发进行了原理分析，同时对某协作机器人的硬件组成、I/O分配以及程序设计进行了综合阐述。最终实践结果证明，该协作机器人在某检测平台上的应用效果良好，相关人员可以依靠不同的程序命令对协作机器人进行实施操控和监督，其安全性较高的同时能有效提升某检测平台的生产运行效率。
参考文献：
[1]毛久勇. 协作机器人在检测平台上的安全控制[J]. 电气技术, 2018, 19(4): 51-53.
[2]肖聚亮, 田志伟, 洪鹰. 一种轻型模块化协作机器人碰撞检测算法[J]. 天津大学学报(自然科学与工程技术版), 2017(11):28-35.
[3]李以聪, 戴福全, 肖明伟, et al. 基于STM32的协作机器人机械臂控制系统设计[J]. 科技与创新, 2017(10):27-28.
[4]姚湘, 徐平平, 王华君. 基于深度图像检测的机器人碰撞避免方案[J]. 控制工程, 2017(7):55-56.
论文作者:周晓晓1,邹蔚2
论文发表刊物:《科技研究》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
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