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01
序言
地轨机器人机床上下料系统包括上下料机器人、机械手和桁架装置等，可自动完成上料、下料任务，同时可以完成加工件的准确定位、测量及检测等复杂工序，提**率，降低风险，有效提高了集成度。
地轨作为机器人的一个行走辅助机构，也快速发展起来，在一些空间复杂、工件尺寸大的场合应用广泛，可以作为机器人的第七轴，也可以由PLC驱动伺服电动机控制[1-3]。现以一条主轴生产线为例，分别介绍地轨机器人机床上下料控制系统的构成和控制流程。
02
地轨控制
地轨主要是配合机器人完成生产线上各机床的上下料，采用直线导轨作为导向机构，动力驱动依托伺服电动机、减速器和齿轮齿条来完成，地轨控制部分如图1所示，包括地轨PLC、触摸屏、驱动器、电动机、料架和机器人控制柜，与主控PLC实时通信，进行数据交互。
设备启停屏操作画面，可完成设备启停、模式切换及伺服设置等功能。位置代码显示主控要求调度的位置，包括料位位置和机床位置；物料代码显示当前工件型号代码；圆形指示灯显示当前位置上有无物料状态。
伺服操作画面，可以开启、关闭伺服，完成电动机正反转操作和原点回归操作；同时可以在位置输入框输入目标位置，按下“***位置”按钮，地轨电动机旋转，带着机器人向目标位置移动；“立即停止”按钮可以停止电动机旋转指令；“当前位置”实时标识地轨机器人位置。
料台操作画面，在手动方式下点击相应的按钮可控制相应部件动作，动作到位后圆形指示灯呈现绿色状态。整线各活动单元都安装有按钮盒，在系统手动模式下可控制各部件动作。
PLC分别控制地轨电动机、料架，同时与触摸屏、机器人控制柜通信，地轨使能控制和***位置控制部分。PLC与机器人采用串口方式通信，相互发送接收数据，并实时进行处理。PLC接收来自机器人数据的指令及部分数据处理程序。
机器人主要由本体、控制柜、示教器及连接电缆组成，扩展气动夹爪，与地轨PLC串行通信，其控制如图8所示。
机器人采用六关节工业机器人，通过示教再现方式，按照预先设定的程序，自主完成规定动作与操作。工业机器人的运动方式主要包括点位控制、连续轨迹控制、力（力矩）控制和智能控制方式。扩展DeviceNet总线I/O模块，用于控制气动夹爪动作，与地轨PLC采用RS-232接口进行通信，工业机器人串口通信程序如下。
PROCserial(stringcom1)
WriteStrBinComChannel,”Absolute”;
Command:=ReadStrbin(ComChannel,8);
WHILECommand<>”Absolute”DO
IFCommand=”*Error04”THEN
WriteStrBinComChannel,”Home****”;
Command:=ReadStrbin(ComChannel,8);
IFCommand<>”**DoneOK”THEN
serialErrorCommand;
ENDIF
ELSEIFCommand=”*Error03”THEN
WriteStrBinComChannel,”ONEN****”;
Command:=ReadStrbin(ComChannel,8);
IFCommand<>”****ONEN”THEN
serialErrorCommand;
ENDIF
WaitTime1;
ELSE
serialErrorCommand;
ENDIF
WriteStrBinComChannel,”Absolute”;
Command:=ReadStrbin(ComChannel,8);
ENDWHILE
WriteStrBinComChannel,com1;
Command:=ReadStrbin(ComChannel,8);
IFCommand<>”**DoneOK”THEN
serialErrorCommand;
ENDIF
ENDPROC
串行数据通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送1位。串行通信***少只需要两根线就可以连接多台设备，组成控制网络，可用于距离较远的场合。
在串行通信中，接收方和发送方应使用相同的传输速率，但是实际的发送速率与接收速率之间总会有一些微小的差异。在连续传送大量的信息时，会因为积累误差造成数据错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，采用异步通信，即字符同步方式，其字符信息格式，发送的字符由1个起始位、7个或8个数据位、1个奇偶校验位（可以没有）以及1个或2个停止位组成。
奇偶校验用来检测接收到的数据是否出错。如果指定的是偶校验，发送方发送的每一个字符的数据位和奇偶校验位中的“1”的个数为偶数：如果数据位包含偶数个“1”，奇偶校验位将为0；如果数据位包含奇数个“1”，奇偶校验位将为1。也可以设置为无奇偶校验。
在串行通信中，传输速率（又称波特率）的单位为bit/s，即每秒传送的二进制位数。地轨PLC与机器人采用全双工通信方式，通信的双方都能在同一时间接收和发送信息，信号线连接。
机床控制过程中主要考虑以下安全互锁要求。
1）机器人夹爪在机床内，机床不能触发关防护门动作，不能进行加工等相关动作。
2）机器人夹爪进入机床前，机床防护门应处于打开状态。
3）机器人送料过程中，物料未到达指定位置，机床不能触发夹紧装置夹紧动作，不能触发顶紧装置顶紧动作。
4）机器人取料过程中，机器人夹爪未夹紧物料，机床不能触发夹紧装置松开动作，不能触发顶紧装置退回动作。
5）机器人在机床取料、放料过程中，机床不能触发冷却液开启动作指令。
自动线内多台数控机床的加工工序、工件夹持方式各不相同，但防护门与夹具都是标配，均配有到位检测信号。尾台作为选项，用来辅助夹持轴类等长工件。接口信号，机床上下料控制指令。
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