工控機下AGV裝配機器人控制系統設計方法分析

摘 要：隨著科技水平的不斷提升，越來越多的行業開始使用機器人以減少人工的使用。本文就工控機下AGV裝配機器人控制系統設計方法進行了探究，講述了可以磁帶導航具備的尋線功能，然后利用PSD方法對AGV和生產線進行同步監測，接著利用無線網絡實現機器人的運作，在進行數據的傳輸以及運作調解的時候可以通過TCP/IP協議來完成。

關鍵詞：工控機；AGV；機器人；設計方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.117

1 引言

隨著國家經濟的不斷發展，科學技術水平也得到了快速的發展。中國作為全球最大的加工生產中心，很多的外國企業都來中國進行投資，尤其是國外的物流行業。隨著國際企業的自動化要求不斷提升，越來越多的企業開始使用機器人進行生產，所以企業對于裝配機器人的要求就比之前更加嚴格。但是我國家對于AGV裝配機器人的設計開發起步比較晚，有一些高端技術還得依靠國外的支持，這嚴重阻礙了AGV機器人的發展。這篇文章在工控機的前提下，設計了一套具體的雙舉升AGV，并且還把它運用到了汽車生產線的裝配領域。

2 控制系統總體方案設計

對于AGV的控制單元通常采用工控機這種模式，一般會用高速數據處理器DSP來進行AGV的數據，會采用觸摸屏進行人機界面的處理，機器人的傳感界面一般會使用磁帶導航和PSD位置檢測的方式，在進行伺服運動控制的時候會使用伺服電機和舵輪電機二者結合的方式，在安全防護方面會采用PBS扇形檢測、PX-2梅花狀檢測等新型的檢測方法，可以通過使用無線網卡的TCP/IP協議來實現數據的傳輸工作。

3 系統硬件控制平臺設計

（1）硬件平臺總體設計。在工控機的大前提之下，要想完成AGV裝配機器人的控制系統可以通過使用磁導航傳感器來及時的檢測機器人的左右行動的位置，對于前后動作的位置檢測則可以使用PSD同步跟蹤模塊。機器人在運動的時候，會有7路伺服電機來支持其運動，在7路伺服電機之中的動力源電機和舵輪電機會使用模擬量速度伺服控制模式，對于舉升電機通常會利用模擬量位置伺服控制模式。AGV在運動的過程中，可以通過無線網卡的WiFi接入網絡把相關的數據傳送到監控中心，這樣AGV就可以和監控中心通過TCP/IP協議來進行數據的傳送和共享。

（2）工控機選型及I/O擴展。對于工業控制計算機來說，它擁有的獨特的特性，不但具有較高的防磁能力還有較高的防塵和防沖擊的能力，這種優勢確保了它們可以在艱苦的環境中進行平穩的工作。這篇文章中所提到的控制器是固高GUC-T系列8軸一體化的運動控制器，DSP運動控制器作為底層數據處理器的部分，可以有效的提高運行效率。I/O擴展的主要內容是：進行尋線傳感器工作、PSD的同步跟蹤、安全防護措施和操作面板等相關方面。

（3）基于WiFi的系統網絡設計。這篇文章所設計的雙舉升AGV，就是通過使用無線網絡來實現和監控中心的數據傳輸。無線WiFi的普及不僅是作業的需求，也是進行數據通訊的需求，因此，在設計的時候，要完善AGV的無線接入點，構建一個完整的信息通訊橋梁。在本文里所設計的雙舉升AGV采用的無線是一種Infrastructure的模式，簡單來說就是AP模式。至少有一個無線接入點AP在整個組成結構中，通過使用AP，無線站點可以和已有的中心網進行連接，構建一個完整基礎的服務組。在基礎的服務組之中，所有的站點的無線頻率都要相同。AGV的工控機可以利用車載WiFi和作業現場的無線網絡進行連接，從而完成和監控中心的數據信息的傳送，保證無線通信系統的正常運作。

4 系統軟件功能設計與實現

（1）軟件系統總體設計。這篇文章對于AGV軟件系統的設計主要有11個模塊，可謂是步步明確。在整個運行過程中，AGV的不同功能有著對應的工作領域，在AGV的啟動階段會檢測各項傳感器的工作狀態，如果各項傳感器的工作狀態都是良好的，那么AGV就會進入到界面的啟動狀態，實現開機的同時進行自我檢查。在構建電子地圖站點的時候可以采用RFID卡進行地標的確定，這樣就可以在AGV行駛過程中提供一個準確的位置信息。

（2）工控機界面設計。我們在設計AGV的時候采用的是VC++語言，這主要取決于這個系統的多線程性、程序的良好分裝性和實時性這幾個方面，主要有6個功能模塊在AGV的控制系統中，第一，速度參數設置，會設置4檔變速按鈕，可以對速度進行實時的調節，是非常方便安全的；第二，系統參數設置，可以有效的調節前后輪的電機以及舵機的PID調節；第三，軌跡參數設置，可以構建一個電子地圖，布置自己的站點和站點的指令；第四，開始運行，系統會進入一個軌跡同步跟蹤的狀態；第五，手動模式，我們可以手動調節，將汽車的行動控制在自己的手里；第六，遠程端控制，可以在中央控制系統里體現出AGV的定位地址和基本信息，這樣可以有效的提高汽車的行動準確性。

（3）基于RFID站點識別設計。無線電信號可以對指定的目標進行讀寫，了解相關的數據，在這個識別過程中，不需要識別系統和指定目標之間的機械或者是光學接觸信號的技術就是RFID技術。在指定目標進到磁場后，接收的解讀器會發出一種特殊的射頻信號，然后將感應到的信息發到芯片上，保留產品的相關信息。串口通信一般會使用Modbus通信協議，是一種新型的、較為全面的信息儲備方式。

5 結語

綜上所述，機器人的制造對于各行企業來說有著越來越重要的存在意義，機器人不僅節約了大量的勞動力還極大的提高了工作效率，提高了企業的盈利水平。雖然我國在這方面起步比較晚，但是我相信隨著我國技術行業的不斷發展，機器人制造行業一定會越來越好。

參考文獻：

[1]萬海波.一種小型定位裝配機器人的設計和研制[J].浙江水利水電專科學校學報，2013

[2]武啟平，金亞萍，任平，查振元.自動導引車（AGV）關鍵技術現狀及其發展趨勢[J].制造業自動化，2013.

作者簡介：申少魁（1987-），男，河南林州人，碩士，研究方向：流程工業和機器人控制方向。