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一、基于GSK机器人上下料工艺设计背景
1. GSK机器人上下料工艺
随着近些年来我国制造业的快速发展以及“中国智能制造2025”的提出，工业机器人作为先进制造装备业中不可替代的重要的智能机器和手段，工业机器人上下料采用工业机器人代替操作工，自动完成加工中心、数控车床、冲压、锻压等机床在加工过程中工件的取件、传送、装卸、包括工件翻转、工序转换等一系列上下料任务，实现车间少人化或无人化，从而降低生产成本，提高企业的经济效益。
2. GSK机器人上下料工艺改良背景
GSK机器人的基本操作方式为机器人的方式即“示教-再现”式，即给机器人示教运行轨迹，然后再用“再现”模式使机器人自动运行该程序。但是这种方式每次只能运行一个程序，机器人在实际的自动化生产中效率是比较低的。
3. GSK机器人上下料工艺改良的必要性及可行性由于GSK机器人的基本操作模式在运行程序时单一，而实际的自动化生产中需要各种面对各种不同的工况，所以对于GSK机器人上下料工艺的设计及改良是很有必要的。
在实际操作过程中发现GSK机器人中“远程”功能在操作过程中用得比较少，“远程”模式是指机器人启动请求从外部装置启动程序的一种操作模式。后对广数控工业机器人I/O系统的研究以及对其示教器“远程”功能的操作和研究，发现可运用“远程”模式再配合机器人I/O系统，完成对上下料工艺的改良，提高生产。
广州数控机器人RMD120数据
广州数控机器人RMD120数据
| 型号 | RMD120 | RMD160 | RMD200 | RMD300 | |
| 自由度 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
| 驱动方式 | 交流伺服驱动 | 交流伺服驱动 | 交流伺服驱动 | 交流伺服驱动 | |
|
有效负载
(kg)
|
120 | 160 | 200 | 300 | |
| 重复定位精准(mm) | ±0.3 | ±0.3 | ±0.3 | ±0.5 | |
| 运动范围(°) | J1 | ±180 | ±180 | ±180 | ±180 |
| J2 | +100~-44 | +100~-44 | +100~-44 | +100~-44 | |
| J3 | +121~-15 | +121~-15 | +121~-15 | +121~-15 | |
| J4 | ±360 | ±360 | ±360 | ±360 | |
| ***大速度(°/S) | J1 | 128 | 123 | 105 | 85 |
| J2 | 126 | 123 | 107 | 90 | |
| J3 | 135 | 128 | 114 | 100 | |
| J4 | 300 | 300 | 242 | 190 | |
| 手腕允许负载惯量kg•㎡ | 78 | 78 | 78 | 134 | |
| 循环节拍（回/小时） | 1560③ | 1500③ | 1300③ | 1000③ | |
| 运动半径（mm) | 3150 | 3150 | 3150 | 3150 | |
| 本体重量（kg） | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | |
二 、上下料工艺改良方案
（一）上下料工艺改良方案说明及方案实施图
1. 方案说明
“GSK机器人上下料工艺”的改良主要分硬件与软件两部分。硬件部分利用GSK机器人的读取指令与I/O系统，通过按钮的常开触点与I/O输入口连接，从而机器人读取按钮信号启动相应的机器人程序。软件部分利用读取指令DIN与调用程序CALL简化程序的同时，提高机器人在自动化生产中的效率。
2. 方案总体实施框架图如下图2-1所示
图2-1 软件部分实施框架图
（二）方案具体实施时间安排如下表2-3
表2-3方案具体实施时间安排表
三、方案系统组成及模块介绍
GSK系由32个输入跟32个输出口所组成，其中I/O编号为0-7、8-15、16-23、24-31。主要作用是对来自系统内部及外部的信号进行处理并***终反馈给外部执行元器件，从而驱动元器件进行工作。图2-1为GSK机器人I/O系统单元图。
（一） 输入端子排
输入端子排有9个端口，其中7个输入端口，1个24V电源端口，1个GND端口。端子排实物图见图3-2所示。
（二） 自复位按钮
自复位按钮是一种可自动复位的按钮开关，主要结构是一对常开触点一对常闭触点，工作原理是：“当按钮按下时，常开触点闭合，常闭触点断开。按钮松开时，常开触点断开，常闭触点闭合。”从而实现对设备的控制。下图3-3通自复位按钮开关外观及内部结构图。
图3-3 自复位按钮结构图
（三） 相关元器件及工具清单
（四） 系统逻辑及系统控制流程如下图3-4示
（五） 方案系统控制要求见表3-5
表3-5方案控制系统要求
四、方案具体实施
（一） 硬件电路连接
1. 电路连接技术要求
（1） 基于本模拟生产工艺，按钮为输入元器件，既按钮的常开触点与I/O系统中的输入模块连接，按钮作为输入元器件。
（2） 按钮指示端子与机器人I/O中的电源连接。
（3） 按钮实物接线图及电路图如下图3-2所示。
（二）程序设计
1. 程序设计总体思路
利用GSK工业机器人的远程模式结合其编程指令完成对整个上下料工艺改良的设计。基于本生产工艺的改良要求，需要用到GSK机器人里的运动指令、信号处理指令、流程控制指令、运算指令。在主程序中调用各动作程序，从而使程序清晰明了。
2. 程序主要内容如下
MAIN; //主程序
LAB0; //标签0
MOVJ P0,V20,Z0; //起始点HOME点
SET R1,0; //R1置0
SET R2,0; //R2置0
SET R3,0; //R3置0
DELAY T1 //延时1s
DIN R1,IN1; //读取按钮1输入信号
DELAY T1 //延时1s
DIN R2,IN2; //读取按钮2输入信号
DELAY T1 //延时1s
DIN R3,IN3; //读取按钮3输入信号
ADD R1,R2; //R1+R2
ADD R2,R3; //R2+R3
JUMP LAB0 IF R2<1 //如果R2小于1，则跳转到便签0CALL LAB1; //调用便签1
END; //结束
3. 上下料工艺改良GSK机器人执行流程见图3-4五、实现的效果及改进
（一）实现的效果见下图
（二）测试效果与验证
在硬件电路跟程序完成好后开始实际的操作，在实际的效果中发现一些问题。由于是针对机器人工业生产流程的设计，一些指令按钮的搭配使用以及硬件电路的接线都需要摸索、尝试。在电路接线跟程序调试这两块做好之后，在总体的调试过程中就出现了一些问题。调试中出现的主要问题和解决方案如下。
1. 程序指令问题
根据机器人的读取指令，设置的时间过长导致按钮需要长时间按住不放，不满足使用要求。后来通过调整读取指令的时间以及修改其它指令***终达到了理想的效果。解决了这个问题，***终的测试结果能够满足预计的方案设计效果，如图9所示。
2. 硬件电路按钮接线问题
有一个按钮接线接的是一对常闭触点，从而导致机器人的DIN指令读取不到按钮的信号，从而导致不能对按钮的动作次数进行计数。
3. 问题解决
发现问题后，把按钮的接线接到常开触点处，把之前的读取时间为3s调整为1s。调整好后再运行一遍发现能够正常运行。完善后的整个系统如下图4-2所示。
（三）改良前与改良后的效果分析
1. 机器人能够读取到按钮的输入信号
通过缩短延时指令的时间至1s，机器人的延时指令能够在短时间内对输入信号进行反馈，从而把按钮的输入信号读取到。
2. 按钮能够正常读取输入信号
通过把接到常闭的信号线接到常开触点上，***终机器人I/O系统能够正常的读取到按钮的信号。
3. 改良前后技术指标对比表见表4-3
表4-3技术指标对比表
写在后面
本文通过对“广州数控工业机器人”上下料工艺方案的设计，巧妙的运用到了广数机器人的控制系统，从而提高了制造生产效率！希望通过本文跟大家分享交流，欢迎大家在下方留言探讨！