圈机器人技术 ＲＯＢＯＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｉ Ｊ：华数机器人ｒＩ动搬运系统ｌ▲作站没ｊ【， 重庆城市职业学院信息工程系杨江领杨文淘袁志会 摘要：本文是介绍华数ＨｓＲ１Ｒ ６０８工业机器人自动搬运的控制原理与设计思路，将华数ＨｓＲ＿‘ＩＲ㈨８工 业机器人与三菱ＦＸ２Ｎ一３２ＭＲ—Ｄ ＰＬＣ结合，设计自动化生产线的应用解决方案，对外围设备的选择及ＰＬＣ 程序的编写设计，该工作站具有简便操作、安全、稳定等特点，在自动化行业中节约人力资源，减少人工的 工作强度，保证生产线顺利安全的运营。 关键字：＿ｒ－，２ｋ机器人；自动化生产线；ＰＬＣ 《５ｌ舌 料搬运至加工处，机器人在加ｒ安全距 随着中国的人力劳动成本愈来愈 高，在汽车、机械、冶金、电子等行业 使用机器人替换昂贵的人力劳动来搬运 离外等待物料加工，等待物料加ｌｆ：完成， 机器人再次夹取物料放置与挡块处，搬 运完成，挡块电磁线圈得电，并启动传 送带电机，物料进入下一个装配站进行 装配。上下料流程框图如图２所示。 物料趋势也愈演愈烈， 业机器人是面 向工业控制领域的多关节机械手或多自 由度的机器装置，与人比起来有诸多优 点，可替代人工在某些单调、频繁和重 复的长时间、危险、恶劣的环境下作业。 图１整体布局图 Ｔ业机器人与ＰＬＣ的充分结合，非常显 著的提高了自动化生产线的生产效率和 安全性。 ２．１设计要求 上电之前Ｔ作站应处于以下状态： 物料传送系统上无物料、机器人松开手 爪、机器人在初始位置。设备检查完毕 ２系统工作站控制设计 １二业机器人自动搬运工作站由华 数ＨＳＲ。ＪＲ ６０８工业机器人本体控制系 统、ｊ三菱ＦＸ２Ｎ一３２ＭＲ．Ｄ ＰＬＣ控制系 统、物料传送系统、按钮操作盒以及显 示指示灯等四部分组成。整体布局如图 １所示。 后，按下启动按钮，系统开始运行，并 且亮起绿色的指示灯，上料机把物料放 置于物料传送带起始处，１号光电传感 器检测到有物料，启动物料传送带电机， 物料传送带将物料传送至搬运起始处 时，被挡块挡住同时２号传感器检测到 有物料，传送带电机停止，机器人将物 ５６ Ｉ智能机器人 ｝ＮＴＥ Ｌ ＬＧ Ｅ ＮＴ ＲＯＢＯＴ，、ｎ 《智能机器人》Ｊｕｎｅ．２０１８ Ｏ 瑚 瑚 １ ２ ３方寨设 ｝ ３．１系统框图设计 机器人上搬运工作站以三菱ＦＸ２Ｎ．３２ＭＲ．Ｄ ＰＬＣ为控制 核心，以传感器、启动按钮、复位按钮、上电按钮、继电器 传送带电机、指示灯作为三菱ＦＸ２Ｎ．３２ＭＲ—Ｄ ＰＬＣ的输入输 硬件，上料系统与ｌ一菱ＦＸ２Ｎ一３２ＭＲ．Ｄ ＰＬＣ之间通过连接 表２工作站与ＰＬＣ输入输出地址及变量定义 输入（ｘ） ｌ输出（Ｙ） 变量定义 指示灯绿 甲 Ｉ Ｉ ● 指示灯黄 指示灯红 传送带电机 挡块线圈 点传送信息：机器人通过机器人接口与三菱ＦＸ２Ｎ．３２ＭＲ．Ｄ ＰＬＣ之间传送信息，如罔３所示。 ● ● Ｉ机器人程序启动 机器人报警 机器人使能伺服 机器人停止 机器人开始搬运 ｌ Ｉ Ｘ１０ ｌ加工站工作完毕 操作系统 ： 操作对象 ： 翟序设计 叵！ ： 日地０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 困Ⅺ ． Ⅺ Ｊ．１ Ｉ 块 ：Ｌ——— ； ｉ ： 图３系统框图 华数 业机器人的指令在运动程序中主要分为四类：运 动指令、信号处理指令、流程控制指令和运算平移指令。编 ｉ ｉ ： 写华数机器人的运动程序时根据机器人在生产线的范围内动 作，确认机器人的动作运行轨迹，按照机器人运行的动作轨 迹编写程序。程序如下： ＰＲＯＧＲＡＭ；主程序 ３．２接口配置 ．义钮钮钮钮触蝴锄椭鼬撼撼撼龇搬虹一一一 一一一一一一 膀啡 ＭＯＶＪ Ｐ０，Ｖ５０，Ｚ０；机器人Ｔ作原点 ＤＯＵＴ ＯＴ＜５＞ＯＦＦ；机器人搬运完成信号清除 ＬＡＢ１：标签１ ＷＡＩＴ Ｎ＜４＞ＯＮ；机器人等待ＰＬＣ发 开始搬运信号 ＩＷＡＩＴ ＩＮ＜ｌ＞ＯＦＦ；机器人手爪松开 ＬＡＢ２：标签２ ＨＩＯ．１０１１Ｎ和．ＨＩＯ．１０２１Ｎ是华数机器人ＨＳＲ－ＪＲ 号 ２， ｍ ， ６０８ 的Ｉ／Ｏ专用接口，接口功能都是固定的。例如Ｘ０．４为高电 平的时候机器人就启动，开始运行机器人程序。一ＨＩＯ一１０１ ＩＮ 和一ＨＩＯ．１０２１Ｎ是机器人的通用接口，由用户自已定义功能， 例如将．ＨＩＯ一１０１ １Ｎ的Ｙ０．７作为气爪旋转功能，当Ｙ０。７口为 高电平的时候那么，气爪将旋转至指定位置，如表ｌ所示。 ＭＯＶＪ Ｐ０，Ｖ５０，Ｚ０；机器人工作原点 ＷＡＩＴ ＯＴ＜Ｉ＞ＯＦＦ；机器人手爪松开 表１机器人输入 输入 插头 输入地址 变量定义 松开到化感 应器 输出（Ｙ） 插头 输入地址 变量定义 ＹＯ．Ｏ ＭＯＶＪ Ｐ１，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ１点 ＭＯＶＪ Ｐ２，Ｖ５０，Ｚ０；；机器人移动到Ｐ２点 ＭＯＶＪ Ｐ３，Ｖ５０，Ｚ０；；机器人移动到Ｐ３点 ＤＯＵＴ ＯＴ＜０＞ＯＦＦ；机器人手爪夹紧 ＤＥＬＡＹ Ｔ １：延时１Ｓ 夹紧 松开 运行ｒ 夹紧到位感 应器 旋转到原化 Ｙ０．１ ”．ＨＩｏ一 ”一Ｈ１０． Ｙ０．２ １Ｏｌ１Ｎ 旋转到位 程序启动 １Ｏ２１Ｎ Ｙ０－３ Ｙ０．４ Ｙ０．５ Ｙ０．６ Ｙ０．７ 伺服已接 通 ＭＯＶＪ Ｐ４，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ４点 ＭＯＶＪ Ｐ５，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ５点 ＭＯＶＪ Ｐ６，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ６点 ＤＯＵＴ ＯＴ＜Ｉ＞ＯＮ；机器人手爪松开 ＤＥＬＡＹＴ １：延时１Ｓ 人报警 人停止 开始搬运 搬运开始 搬运完成 作业原点 旋转 ３．３机器人接口 ＰＬＣ输入输出（Ｉ／Ｏ）接口根据搬运系统 １ 作站的要求 传送带的启停与加工站的运行与停止都要采用ＰＬＣ来控制 三菱ＦＸ２Ｎ．３２ＭＲ—Ｄ ＰＬＣ如表２所示。 ＭＯＶＪ Ｐ７，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ７点 ＤＯＵＴ ＯＴ＜５＞：机器人向ＰＬＣ发出搬运完成信号 ＭＯＶＪ Ｐ８，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ８点 （下转６０页） ５７ Ｉ智能机器人 ■建横与仿真 Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 比例系数，随着时间的推移工人工资不断上涨，Ｐ 也是呈上 涨趋势。 简单化函数，假设管理每台机器人的平均管理成本近似 等于管理每个员工的平均成本，即ｍｄ＝Ｐ 。 Ｐ 表示员工的平均福利费用，是企业按工资总额的一定 比例为员工提供的如生活困难补助、防暑降温费、职工异地 安家费等支出。Ｐ 在整个劳动力成本中所占比例很小，而且 历年没有太大变化，因此可视为一常数。 ｐ４表示员工的管理成本。员工是一个企业的基本，企业 要想获得较大的经济利益，高素质的员工必不可少。作为企 业的管理层，要面对产线丁人的维权、离职、丁伤、人身意 外及教育培训等一系列问题，因此管理成本必不可少。ｐ４￣ｋ４／ｘ， 转换为时间ｔ的函数又有：ｋｌ（１一Ｉ】，）‘＋ｋｌ（１一ｎ。） （１－５％） ／１０一ｋ３（１＋０ ２） 一九［ｋ３（１＋ｎ ２） ］＿ｋｓ（１＋Ｑ ３） ＝ｐ３一ｍｊ－ｍ３一ｍ５； 具体到每个企业，代人工人工资，所要购买机器人的价 格等所有已知数据，求出时间ｔ，就可得出机器人替代劳动力 的大致时间为ｎ＋ｔ．１。 ５结论 “ｌＴ业４．０”、“中国制造２０１５”各种政策的相继出台 ｌ（４为管理层员工的工资，ｘ为管理产线员工的数量。 Ｐ 表示企业招聘新员工的招工成本。近年来“民工荒” 的延续及历年来年底离职率的增加，导致企业招工难，招工 的成本也是逐年增加。每个企业招工难度不一样，成本也不 相同。ｐ ＝ｋ５（１＋ｎ，）‘，ｋ 为基数年企业额招工成本，ｏ 为该 企业近几年招工成本的递增速率。 表明，未来工业机器人的市场和规模都将持续增长。蓬勃发 展的机器人市场对比“用工荒”、“用工贵”的劳动力市场， “机器换人”是大部分企业转型升级的必经之路。通过模型 看出不断上涨的人工成本曲线和不断下滑的机器人成本曲线 在某个时刻交汇就是人工替代的成本临界点。 ４．３模型分析 人力成本的不断上升，机器人成本的不断下滑，这两条 成本瞌线的逐渐接近是必然趋势，当在未来某个时刻两条曲 参考文献 ［１】张慧，丁锦宏，马文静．工业机器人替代劳动力的可行性分析Ｕ】． 产业与科技论坛，２０１７（６）． 线形成“交叉点”，则意味着机器人替代劳动力的条件已经 成熟，即Ｍ＝Ｐ。 ［２］张慧，马文静．高职院校开设工业机器人专业的思考Ⅲ．江苏 工程职业技术学院学报，２０１７（２）． ［３］董冰冰．机器人替代劳动力的均衡分析ＩＤ］．陕西师范大学，２０１５ 则成本函数的模型为：ｍ１＋ｋ１（１一ｎ。） ＋ｍ３十ｋ２／ｘ＋ｍ５＋ ｋｌ（１—０ １） 幸（１—５％）／１Ｏ：ｋ３（１＋ｎ ２） 十九［ｋ３（１＋Ｑ ２） ］＋ｐ３＋ｋ４ｘ． ＋ｋｓ（１＋（１ ） ； 作者简介 张慧（１９８２一）女讲师硕士研究生研究方向：自动化控制 （上接５７页） ＭＯＶＪ Ｐ９，Ｖ５０，ＺＯ；机器人移动到Ｐ９点 ＪＵＭＰ，ＬＡＢ２；跳转到标签２ ＥＮＤ ＷＡＩＴ ＩＮ＜４＞ＯＮ；机器人等待ＰＬＣ发出开始搬运 信号 参考文献 ＭＯＶＪ Ｐ１０，Ｖ５０，ＺＯ；机器人移动到Ｐ１０点 ＤＯＵＴ ＯＴ＜０＞ＯＦＦ；机器人手爪夹紧 ＤＥＬＡＹＴ １：延时１Ｓ …１刑关峰．工业机器人操作与编程［ｚ］．在线编程，２０１６（０２） 【２］余倩．工业机器人电气控制与保养［Ｚ］．Ｉ／０接口，２０１７（０２） 【３］周洋．自动化生产线安装于调试实训教程【Ｍ】．ＰＩ ｃ编程，２０１２（０９） 【４］黄志坚．机器人ＰＬＣ控制及应用实例．叫．自动化生产线，２０１８（０１） 【５１邵欣．ＰＬＣ与工业机器人应用Ｕ】．ＰＬＣ系统与设计，２０１７（０９） ＭＯＶＪ Ｐ１１，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ１１点 ＭＯＶＪ Ｐ１２，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ１２点 ＭＯＶＪ Ｐ１３，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ１３点 ＤＯＵＴ ＯＴ＜Ｉ＞ＯＮ；机器人手爪松开 ＤＥＬＡＹＴ１：延时ＩＳ 作者简介 杨江领（１９９７一）男研究方向：工业机器人应用 ＭＯＶＪ Ｐ１４，Ｖ５０，Ｚ０；机器人移动到Ｐ１４点 通讯作者简介 陈帅华（１９７９一）女高级实验师／讲师研究方向：嵌入式教学 ＤＯＵＴ ０Ｔ＜５＞；机器人向ＰＬＣ发出搬运完成信号 ＭＯＶＪ Ｐ０，ＶＳ０，Ｚ０；机器人移动到Ｔ作原点 及硬件开发 ６０ ｌ智能机器人
