ｌ三至量茎 Ｇ。ｎｇｙｉ ｖｕ—ｔｓｎｕ ＡＢＢ机器人技术在包装行业中的应用研究 何志锋 （广东省湛江市第二技工学校，广东湛江５２４００１） 摘要：随着计算机处理能力的高速发展和企业对大规模生产的迫切需求，机器人技术得以迅猛发展。现结合机器人技术的相关理 论，深入研究了ＡＢＢ机器人技术在包装行业中的应用情况。 关键词：机器人技术；包装行业；应用 ０引言 产品的包装１二序是产品生产的最后丁序，因此产品的包装 就要利用力（力矩）伺服方式。这种方式的控制原理与位置伺 服控制原理基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号， 质量对企业的产品形象及销售至关重要。工厂最初都采用人 工码垛、人工包装，不仅包装质量差，生产效率低，而且难以应 用于作业环境恶劣的情况。随着机器人技术的发展，产品自动 包装机器人得到了广泛的应用，其具有包装质量高、适应性强、 环保节能、维护方便的特点，并且具备先进的故障诊断功能，极 大地促进了工业化的发展。 １ 机器人技术概述 １．１机器人组成 机器人一般由２大部分组成：一是机器人执行机构，一般 称作机器人操作机，它完成机器人的操作和作业；另一部分是 机器人控制系统，它主要完成信息的获取、处理、作业编程、规 划、控制以及整个机器人系统的管理等功能。机器人控制系统 是机器人中最核心的部分，机器人性能的优劣主要取决于控制 系统的品质。机器人控制系统集中体现了各种现代高新技术 和相关学科的最新进展。当然，要想机器人进行作业，除去机 器人以外，还需要相应的作业机构及配套的周边设备，这些与 机器人一起形成了一个完整的工业机器人作业系统 ］。 １＿２机器人控制 １．２．１机器人控制系统的特点 与普通的控制系统相比，机器人控制系统具有以下几个特 点：机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关；一个简单 的机器人至少有３～５个自由度，比较复杂的机器人有十几个 甚至几十个自由度；把多个独立的伺服系统有机地协调起来， 使其按照人的意志行动，甚至赋予机器人一定的“智能”，这个 任务只能由计算机来完成；描述机器人状态和运动的数学模型 是一个非线性模型，随着状态的不同和外力的变化，其参数也 在变化，各变量之间还存在耦合。所以，机器人控制系统是一 个与运动学和动力学原理密切相关的、有耦合的、非线性的多 变量控制系统。由于它的特殊性，经典控制理论和现代控制理 论都不能照搬使用。然而到目前为止，机器人控制理论还是不 完整、不系统的。相信随着机器人技术的不断发展，机器人控 制理论必将日趋成熟 ］。 １．２．２机器人的控制方式 （１）点位式：很多机器人要求能准确地控制末端执行器的 Ｔ作位置，而路径却无关紧要。例如，在印刷电路板上安插元 件以及点焊、装配等工作，都属于点位式＿丁作方式。一般来说， 这种方式比较简单，但是要达到２～３ ｍｍ的定位精度也是相当 困难的。（２）力控制方式：在完成装配、抓放物体等工作时，除 要准确定位之外，还要求使用适度的力或力矩进行工作，这时 ９６ 而是力（３Ｊ矩）信号，因此系统中必须有力（力矩）传感器。（３） 智能控制方式：机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境 的知识，并根据自身的知识库作出相应的决策。采用智能控制 技术，使机器人具有了较强的环境适应性及自学习能力。智能 控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、基因算法、遗传 算法、专家系统等人工智能的迅速发展。 ２ ＡＢＢ机器人技术在包装行业中的应用 ２．１ 应用状况 ＡＢＢ机器人在集成性和柔性方面体现出较大优势，是现代 机电一体化设备的杰出代表，技术已相当成熟，它在解决劳动 力不足、改进产品质量和降低生产成本等方面，发挥着越来越 显著的作用，用机器人替代人工的包装设备越来越受到人们的 青睐。 包装机器人已用于冷冻食品、面包糖果、冰淇淋、肉品和鱼 类、奶酪、洗发水和香水等行业，巧克力机器人每天可以对４Ｏ 种不同包装规格的巧克力进行包装，只需要简单地修改一下软 件系统就可以更换新的包装规格。机器人从一连串的横向进 给传送带上抓起巧克力并把它们放进泡沫塑料盒里。一个先 进的视觉系统识别出巧克力和泡沫盒并把两者的位置信息传 送给机器人的运动控制器，以保证每个机器人准确地抓起产品 并把它们放在泡沫盒里的正确位置。泡沫盒装满后被放置在 另一个机器人模块下，装满的泡沫盒被光学处理系统识别，然 后被机器人安全地抓起并放在纸盒中。机器人包装减少了工 厂里的手工作业量，更换包装也更加简易方便，使厂商可以快 速而从容地应对市场的新需求 ｊ。 ２－２在食品包装中的应用分析 食品的卫生状况与人体健康密切相关，所以在食品加丁过 程中，对于卫生条件的要求非常严格。就目前情况来看，食品 加工厂的生产过程多采用人工操作，这是直接造成食品污染的 根源。想要解决这个问题，就要避免人体在加工过程中直接接 触食品，提高生产线的自动化程度。食品包装机器人之所以受 欢迎，主要是因为它们具有的灵活性，可以满足消费者各种不 同的要求，食品包装机器人比传统的包装设备更能适应不同尺 寸和形状的包装物。例如，对糕点的包装中，机器人首先把从 传送带传送过来的糕点抓住，再把糕点部分重叠并装入包装纸 盒内。机器人运动轴有相应的防护措施，可以有效防止糕点屑 掉到运动轴上，这套机器人设备能适用３种传送糕点方式、５种 不同形状和体积的包装盒以及对于不同形状和体积的糕点的 码放。在更换不同品种糕点时机器人系统的停机时间最长不 Ｇ。ｎｇＹ —ｕ一・ｓｎｕ：三至主茎 Ｉ１． 坐标系旋转指令数控编程应用 李晓娟谢远辉 （赣州技师学院机械工程系，江西赣州３４１０００） 摘一要：概述了坐标系旋转指令及其编程格式，通过儿童玩具上的小叶片数控加工说明了如何实际应用坐标系旋转指令，同时指出了 些程序编制的注意事项。 关键词：坐标系旋转指令；编程；子程序 ０ 弓Ｉ言 数控机床应用广泛，汽车、飞机、火车等机器零部件的加 Ｔ，模具制作、家具制作等都离不开数控机床。数控机床加工 主要有手工编程和自动编程两种编程方式，其中手工编程是从 业人员必须掌握的基本技能。对于拨又等旋转变换类零件的 确定），当Ｘ、ｙ参数省略时，数控系统认为当前的位置即为旋 转中心。Ｒ参数表示所需要旋转的角度，规定逆时针旋转为正 方向，顺时针旋转为负方向。需要注意的是，当加工程序在绝 对坐标编程Ｇｇ０方式下时，Ｇ６８程序段后的第一个程序段必须 应用绝对方式移动指令，才能确定旋转中心。如果这一程序段 为增量Ｇ９１方式移动指令，那么数控系统将以当前位置为旋转 中心，按Ｇ６８给定的角度旋转坐标。 加Ｔ，应用坐标系旋转指令Ｇ６８、Ｇ６９编写程序非常方便。 １ 坐标系旋转功能Ｇ６８、Ｇ６９ 坐标系旋转功能Ｇ６８、Ｇ６９可使数控编程更加灵活，通过 使加丁轮廓按照指定的旋转中心及预先设置的旋转方向和角 度快速完成零件的加工。Ｇ６８表示开始坐标系旋转，Ｇ６９用于 ２编程举例 如图１所示，轮廓１和轮 廓２为垂直布置的儿童玩具上 的两个小叶片，这种叶片厚度 撤消旋转功能。Ｇ６８、Ｇ６９编程格式为：Ｇ１７／Ｇ１８／Ｇ１９ Ｇ６８ Ｘ～ ｙ～Ｒ～；……；Ｇ６９。在这个格式中，Ｇ１７／Ｇ１８／Ｇ１９表示所选 取的加工平面，一般情况下选取的是ｘｙ加工平面，即为Ｇ１７ 比较薄，只有７ ｍｍ，要求利用 数控机床把这个模型加Ｔ ｍ来 （底盘可不考虑）。假设数控刀 具加工起点位于坐标原点且距 平面。Ｘ、ｙ参数表示旋转中心的坐标值（可以是Ｘ、ｙ、Ｚ中的 任意两个，它们由当前平面选择指令Ｇ１７、Ｇ１８、Ｇ１９中的一个 工件上表面５０ ｍｍ，数控机床 图１垂直布置的小叶片 超过５ ｒａｉｎ。它可以每小时处理１２ ０００个糕点，每天可工作 ２４ ｈ，每周可工作６天。 ２．３包装机器人技术的发展 Ｇｅｒｈａｒｄ Ｓｃｈｕｂｅｒｔ公司致力于制造高度灵活的ＡＢＢ机器 人，并且在技术革新方面一直走在前列。该公司是一家蓬勃发 具体要求进行，以使得研究开发成果能够真正满足市场需求。 目前带有整体质量监控功能的控制站已经建成，所有与操控过 程和质量有关的数据都在此被持续采集、分析和归类保存。这 种管理系统对于监控机器人包装产品的质量和包装效率具有 重要意义。 展的中型家族企业，目前在全球范围内具有１ ０００多名员工。 任何行业、任何形式的散装产品一～从药品、化妆品、食品、甜 品到奶制品、超低温冷冻品等等都可以在该公司顶端加载包装 机上实现装箱和包装。 在散装产品包装方面，该公司率先使用包装机器人来完 ３结语 由于包装是多种高水平科学技术和文化艺术的综合体现， 所以它能够体现一个国家、一个民族的物质文明和精神文明， 标志着其科学文化水平。尽管我国已经开始在包装过程中应 成，并且随着科技的发展，不断引进新技术，寻求新的解决方 案，以使包装过程更加简单、灵活、高效。通过研究，该公司引 入了传递模式的包装，即通过一个传递系统实现运输机器人在 轨道上的自由活动，每辆机器人机车都安装有一个真空泵驱动 用机器人技术，但我们应清醒地意识到我们当前同世界先进国 家的差距。我们只有深入研究机器人技术，不懈努力，才能提 高我国制造业乃至整个工业的装备技术水平，带动制造行业的 产业提升，才能使我国跨人世界先进包装国家行列。 ［参考文献］ 电机和其自有的调控电子和电气设备，能量与数据之间可实现 无接触转换。每一个单独的模块都要求有自己的容器，例如在 设备中安装的纸板盒，正如待包装的产品那样。此外，未来通 过这种模式可实现工具的自动转换。在操控领域，该公司最初 ［１］钟惠钰，尤林贤．小型遥控水下机器人在水利工程中的运用 ＥＪ］．水利建设与管理，２００８（１２） ［２］伍胜．机器人在食品包装中的应用ＥＪ］．食品安全导刊，２０１０（６） ［３］蔡鹤皋．机器人将是２１世纪技术发展的热点［Ｊ］．中国机械工 程，２０００（Ｚ１） 的带有速度测量系统的控制系统，可满足质量标准的最高要 求，并且从其构造上来看更易构思，更加灵活。鉴于生产条件 的改变，这一控制系统堪称是在数据管理和设备边缘操控方面 的巨大进步。由此，该公司开发了ＭＥＳ制造执行系统，通过这 一系统可实现操作过程的横向整合。２０１０年，ＭＥＳ制造执行 收稿日期：２０１４—０８—１２ 系统的数据库模式开发完毕。这一模式涵盖了制造执行系统 中的所有功能和部件，对这一模式的进一步研究将按照客户的 作者简介：何志锋（１９７６一一），男，广东吴川人，工程师，研究方 向：电气自动化。 机电信息２０１４年第２７期总第４１７期 ９７
