工业机器人示教盒的自定义用户界面 HMI

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工业机器人的示教盒通常只是针对工业机器人的功能进行操作,但是各种品牌的机器人系统都提供了用户自定义界面的功能,那么这些功能适合在哪些情况下使用,它们有什么具体的用处么?

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一、固定的用户面板

通常在自动化生产线或者生产单元系统里都会有若干称为“用户操作面板”的设备,这些设备通常由若干按钮以及指示灯外加一块触摸显示屏组成,操作员可以在用户操作面板上对机器进行操作和查看机器状态。举例来说,一个升降转移机构由气缸和电机完成功能,那么在用户面板上通常会针对此机构设计制作一个画面,标识可以执行的操作按钮和状态。用户可以通过此画面执行手动功能操作。

这种操作面板如果不配备显示屏,那么就只能执行一些简单的启动停止功能;如果配备了显示屏,就能够进行更复杂的显示和操作。但是这种操作面板是固定在某处的,不能够移动。

二、移动的用户面板

针对不能移动的用户面板,于是显示屏生产商就推出了新的产品 “移动屏”,移动屏将原来固定在操作面板上的显示屏拿出来,做成了类似机器人示教盒的样式,这样用户如果需要移动操作屏就可以类似机器人示教盒那样拿着走动了。

但是不管是固定的用户面板还是移动的用户面板,对于操作简单的设备没有问题,对于操作机器人这样的设备就有些问题了。尽管有时候我们常常开玩笑说工业机器人就像是气缸是个执行机构而已,但事实上远没这么简单。机器人毕竟还是一个复杂的执行机构。

首先工业机器人本事是一个运动部件,它的工作范围是一个立体空间,当不在自动执行轨迹运动时,会存在与其他设备干涉的情形,比如说,操作员手动移动工业机器人。其次,工业机器人本身的运动不能完成最终功能,都需要在末端安装上各种各种各样的执行机构,简单的如焊接应用使用的焊枪,只负责输送焊丝以及保护气体;复杂的如各种抓取搬运使用的形式各异抓手和夹具,上面有各种气路和水路阀门以及电路伺服等控制元件。执行机构同样有情形需要手动操作,在手动操作的时候,操作人员就必须能够观察到机器人的移动过程,那么在示教盒上操作这些控制元件就是自然而然的需求了。

那么,新的问题,移动的用户面板不能满足需求么?这是个非常好的问题!这要从现场过程控制的设计来说,如果是一条生产线,那么通常会划分为若干区域,每个区域会包含若干工作站,这些工作站统一由本区域的上级系统来管理,具体来说,就是一个PLC区域会管理若干机器人工作站,而移动面板通常作为PLC的组成部分,所以移动面板要兼顾多台机器人,如果机器人很多的话,就有些不方便了,面板设计需要花费很多针对每台机器人上控制元件的工作。而且,使用一个移动面板来操作多台机器人,切换也会存在搞错的可能性,试想一个工位存在二十台机器人的情形?

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三、示教盒上的用户界面

现在话题可以转移到工业机器人示教盒上来了。毫无疑问,每一台机器人都配有一个示教盒,如果能用示教盒来操作机器人上的设备,那也是合情合理的。那么机器人示教盒上的界面可以做什么呢?

首先,当一个区域内有若干台机器人的话,使用相对应的示教盒可以避免误操作机器人。经过合理布置的示教盒布局,可以最大程度上避免拿着A示教盒对B机器人操作的失误。

其次,起到按钮开关的作用,这些按钮开关用于控制机器人上机构的控制。随着技术的发展,实现这些按钮开关的方式也在发展。最初,这些按钮通常是一些实体按钮,但是可以在软件里进行设置,关联某些功能;而现在,这些按钮则大部分已经软件化,与显示屏配合,不仅可以实现关联某些功能,而且也可以调用不同的图片和动画面显示不同的功能和状态。

再次,在机器人参与的运动过程中,对工件进行加工,有很多参数数据需要修改调整,在示教盒上修改显然比在常规的用户面板上修改直观很多。设计者可以将参数分类分组,用户在调整机器人位置的时候,也很方便的调整参数。一个示教盒就可以完成多个类型的工作,避免在多个操作面板之间来回的繁琐。

最后,也是成本的考虑,如果能在示教盒上能完成的工作,就不需要额外配其他用户面板。

四、常见的示教盒用户界面技术

由于各个品牌使用的技术不同,所以用户界面实现的方法也不尽相同。总体上可以分为三类:

1. 系统预设的窗口界面

这种界面比如变量监控界面,用户可以修改内容。但是由于界面事先预定,不具有灵活性,不方便组织设计,具有很大局限性,通常用来更改变量的数值。

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2. 机器人语言生成用户界面

这种界面是用机器人语言驱动的。机器人语言可以调用一些窗口元素,并且可以读取这些窗口元素对应的数值,可以达到与界面互动的作用。

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3. 可用户设计的窗口界面

这种界面并不是由机器人语言驱动的,类似于第1种,用户事先使用工具设计好界面功能,然后将这些界面安装到机器人系统后,就可以在示教盒里调出这些界面。这种界面的设计是与机器人语言分离的,并且可以承载更多的功能,如各种常见的窗口控件以及图片和动画功能。

KRC4_HMI最后,感谢与@海阳 的交流,LT才得以了解关于HMI的一些事情。

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