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摘要：在汽车焊接生产线中，生产出多品种且缩短周期的生产模式逐渐成为汽车生产企业中的主要目标，所以在汽车生产工厂中投入了大量的工业机器人，但是多台机器人安排在同一个工序就会产生互相干涉的现象。为了能够解决在汽车焊接生产线中的这一现象，提出了有效的解决方案。这种系统能够使多个机器人协同工作，具备干涉区域的判断能力和故障检测的能力。文章通过分析汽车焊接生产线中应用多个机器人，进一步实现多机器人协同系统的应用。
关键词：汽车焊线生产线；多机器人协同系统；应用
前言：在汽车制造业中，为了能够适应汽车生产的需求，将多台机器人分配在同一个工序中对焊接工作进行搬运和传递，这就需要机器人相互配合进行工作[1] 。随着以太网技术的发展，多机器人协同系统在传统单机工作方式的基础上，增加了通信板卡，采用可编程逻辑控制器作为系统的主站，从而实现多台机器人的管控。该系统结构简单、可操控性强且经济实用，成为汽车焊接生产线中较典型的机器人应用系统。
1 多机器人协同系统硬件的构成
多机器人协同系统不仅仅只是有多个机器人的系统，还包括了单个机器人之外增加的相互作用机器人，这些机器人在进行工作时能够相互合作，协调产生冲突的工作。汽车焊接生产线主要指的是白车身的焊接，白车身的焊接指的是焊接车体骨架结构，包括地板焊接总成、左右前纵梁和轮罩焊接总成等。因为点焊机器人在对现代化车身的焊接生产线中，能够提高焊接的自动化水平和焊接生产效率，所以被广泛应用。
将多机器人协同系统应用在汽车焊接生产车间的侧围焊接生产线中，这个生产线一共需要21台焊接机器人，将该生产线分为5个工位[2] 。第一个工位有5台机器人，其中4台焊接机器人和1台搬运机器人；第二个工位有4台机器人，其中3台焊接机器人和1台搬运机器人；第三个工位有6台机器人，其中5台焊接机器人和1台搬运机器人；第四个工位有4台机器人，其中3台焊接机器人和1台搬运机器人；第五个工位有2台机器人，其中1台搬运机器人和1台滚边机器人。生产线的控制系统采用的是西门子的可编程逻辑控制器，通过可编程逻辑控制器配置的PN网口和侧围焊接生产线中的21台机器人组成以太网技术的自动化网络，其中可编程逻辑控制器作为系统的主站和机器人系统的从站，能够通过主站达到从站交换信息数据的目的。
2 多机器人协同系统的主要工作流程
侧围焊接生产线的设计时间需要达到70s为一个节拍，为了能够达到所需的要求，每个工位的生产时间都不能超过70s，所以要求每个工位的所有机器人同时进行焊接工作，不同工位之间的搬运机器人也需要与焊接机器人保持同步[3] 。比如，以第三个工位为例简要说明机器人协同系统的工作流程（如图1机器人干涉区域的示意图）。
在焊接的过程中，WP3_RB0机器人的工作区域和WP3_RB02、WP3_RB03、WP3_RB04的工作都会存在互相干涉的现象，同时会与第二个工位的搬运机器人和第三个工位的搬运机器人都会出现干涉的现象（如表一机器人出现干涉的区域）。
由表一可知，在同一个工位进行工作的6台机器人都会出现干涉现象，为了能够避免机器人在工作过程中发生碰撞的情况，且满足生产的要求，需要满足一下要求：一是对所有可能发生碰撞的2台机器人制定出独立的干涉区；二是2台干涉的机器人中的其中一台机器人进入干涉区后，另一台机器人需要等到这台机器人退出后才能进入；三是机器人活动的空间应该根据干涉区和其运动的轨迹共同划分；四是所有机器人进入干涉区域的优先级要一样；五是当有2台机器人同时进入干涉区后，制定出对汽车焊接生产有益的竞争机制；六是为了能够保证生产线的连续性，设置干涉区的主要作用只适用于当前对象的生产，当结束这一生产过程后，就消除所有的干涉区域。
3 汽车焊接生产线中多机器人协同系统的应用
随着互联网技术和制造业技术的普及，对工业机器人的应用越来越广泛[4] 。在一些传统的手工操作的工位中引入工业机器人进行生产，通过工厂车间现有的网络对工业机器人系统的程序进行控制，使多台机器人在同一工位上也能够相互配合进行工作，不会因为在工作过程中出现干涉区域而发生机器人之间的碰撞。所以，能够有效解决在焊接车间生产线中多机器人协同工作的问题。
3.1机器人干涉区域中的程序判断
如果要对机器人的程序进行编写，就需要对机器人受到干涉的区域和机器人的系统相对应。比如，以WP3_RB01机器人为例，能够准确了解每一台焊接机器人受干涉的区域，会有6个区域受到其它机器人的干涉，而焊接机器人和搬运机器人会有2个区域会发生干涉现象。
3.2可编程逻辑控制器干涉区中的程序判断
设置可编程逻辑控制器的主要目的是使同一个工位中多台机器人受到干涉的信号相连接。简单来说就是，如果一台机器人在干涉区域内，其它准备进入干涉区域的机器人能够掌握这台机器人的状态，使得其它的机器人无法进入干涉区域[5] 。如果其它的机器人都没有进入干涉区域，那么这台在干涉区域内的机器人就可以把区域内的状态传达给其它的机器人，告知它们暂时不能进入区域，等到该台机器人完成工作推出干涉区域后，其它的机器人才可以进入。比如，以WP3_RB01机器人为例明确干涉区域中的程序判断，当WP3_RB01机器人进入划分的干涉区域后，该机器人就会把区域内的状态传达给主站控制器，通过主站中的控制器将WP3_RB01机器人进入受干涉区域的消息告知其它的机器人，使除WP3_RB01机器人以外的机器人都不能进入干涉区域，只有当WP3_RB01机器人退出干涉区域后，其它机器人才可进入进行工作。
4 结束语
通过文章中对多机器人协同系统的分析，可以看出在汽车焊接生产线中应用多机器人协同工作，不仅能够提高产品的质量，还能够提高车间生产线的整体效率。这种多机器人协同的系统已经应用于柳州六和方盛机械车间中，汽车焊接生产线中明确表现出了同一区域的机器人不仅能够在工作中相互配合，还能够有效避免工作进行活动中产生的干涉情况，满足机械车间实际的生产要求，也能够提高自动化技术汽车焊接生产线中多机器人系统系统的稳定性。打破了传统的多台机器人工作产生的局限性，进一步缩短了多机器人协同系统响应的时间，降低成本的投入，因此这种多机器人协同系统应该在生产车间中广泛推广。
参考文献：
[1] 李涛，郝亮，吴犇，等.焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用[J].纳税，2017（20）：193-193.
[2] 钟平，李華雄.多机器人协同系统在汽车焊接生产线中的应用[J].天津职业技术师范大学学报，2018（1）：31-34.
[3] 张喆.机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用分析[J].科技风，2017（9）：21-21.
[4] 张颖，耿国庆，文小福，等.机器人焊接线生产管理系统应用研究[J].机器人技术与应用，2018，No.182（2）：42-44.
[5] 车英芳.现代机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用员的管理[J].时代汽车，2018（4）：38-39.
（作者单位：柳州六和方盛机械有限公司；柳州安美科技有限责任公司）
关键词：汽车焊线生产线；多机器人协同系统；应用
前言：在汽车制造业中，为了能够适应汽车生产的需求，将多台机器人分配在同一个工序中对焊接工作进行搬运和传递，这就需要机器人相互配合进行工作[1] 。随着以太网技术的发展，多机器人协同系统在传统单机工作方式的基础上，增加了通信板卡，采用可编程逻辑控制器作为系统的主站，从而实现多台机器人的管控。该系统结构简单、可操控性强且经济实用，成为汽车焊接生产线中较典型的机器人应用系统。
1 多机器人协同系统硬件的构成
多机器人协同系统不仅仅只是有多个机器人的系统，还包括了单个机器人之外增加的相互作用机器人，这些机器人在进行工作时能够相互合作，协调产生冲突的工作。汽车焊接生产线主要指的是白车身的焊接，白车身的焊接指的是焊接车体骨架结构，包括地板焊接总成、左右前纵梁和轮罩焊接总成等。因为点焊机器人在对现代化车身的焊接生产线中，能够提高焊接的自动化水平和焊接生产效率，所以被广泛应用。
将多机器人协同系统应用在汽车焊接生产车间的侧围焊接生产线中，这个生产线一共需要21台焊接机器人，将该生产线分为5个工位[2] 。第一个工位有5台机器人，其中4台焊接机器人和1台搬运机器人；第二个工位有4台机器人，其中3台焊接机器人和1台搬运机器人；第三个工位有6台机器人，其中5台焊接机器人和1台搬运机器人；第四个工位有4台机器人，其中3台焊接机器人和1台搬运机器人；第五个工位有2台机器人，其中1台搬运机器人和1台滚边机器人。生产线的控制系统采用的是西门子的可编程逻辑控制器，通过可编程逻辑控制器配置的PN网口和侧围焊接生产线中的21台机器人组成以太网技术的自动化网络，其中可编程逻辑控制器作为系统的主站和机器人系统的从站，能够通过主站达到从站交换信息数据的目的。
2 多机器人协同系统的主要工作流程
侧围焊接生产线的设计时间需要达到70s为一个节拍，为了能够达到所需的要求，每个工位的生产时间都不能超过70s，所以要求每个工位的所有机器人同时进行焊接工作，不同工位之间的搬运机器人也需要与焊接机器人保持同步[3] 。比如，以第三个工位为例简要说明机器人协同系统的工作流程（如图1机器人干涉区域的示意图）。
在焊接的过程中，WP3_RB0机器人的工作区域和WP3_RB02、WP3_RB03、WP3_RB04的工作都会存在互相干涉的现象，同时会与第二个工位的搬运机器人和第三个工位的搬运机器人都会出现干涉的现象（如表一机器人出现干涉的区域）。
由表一可知，在同一个工位进行工作的6台机器人都会出现干涉现象，为了能够避免机器人在工作过程中发生碰撞的情况，且满足生产的要求，需要满足一下要求：一是对所有可能发生碰撞的2台机器人制定出独立的干涉区；二是2台干涉的机器人中的其中一台机器人进入干涉区后，另一台机器人需要等到这台机器人退出后才能进入；三是机器人活动的空间应该根据干涉区和其运动的轨迹共同划分；四是所有机器人进入干涉区域的优先级要一样；五是当有2台机器人同时进入干涉区后，制定出对汽车焊接生产有益的竞争机制；六是为了能够保证生产线的连续性，设置干涉区的主要作用只适用于当前对象的生产，当结束这一生产过程后，就消除所有的干涉区域。
3 汽车焊接生产线中多机器人协同系统的应用
随着互联网技术和制造业技术的普及，对工业机器人的应用越来越广泛[4] 。在一些传统的手工操作的工位中引入工业机器人进行生产，通过工厂车间现有的网络对工业机器人系统的程序进行控制，使多台机器人在同一工位上也能够相互配合进行工作，不会因为在工作过程中出现干涉区域而发生机器人之间的碰撞。所以，能够有效解决在焊接车间生产线中多机器人协同工作的问题。
3.1机器人干涉区域中的程序判断
如果要对机器人的程序进行编写，就需要对机器人受到干涉的区域和机器人的系统相对应。比如，以WP3_RB01机器人为例，能够准确了解每一台焊接机器人受干涉的区域，会有6个区域受到其它机器人的干涉，而焊接机器人和搬运机器人会有2个区域会发生干涉现象。
3.2可编程逻辑控制器干涉区中的程序判断
设置可编程逻辑控制器的主要目的是使同一个工位中多台机器人受到干涉的信号相连接。简单来说就是，如果一台机器人在干涉区域内，其它准备进入干涉区域的机器人能够掌握这台机器人的状态，使得其它的机器人无法进入干涉区域[5] 。如果其它的机器人都没有进入干涉区域，那么这台在干涉区域内的机器人就可以把区域内的状态传达给其它的机器人，告知它们暂时不能进入区域，等到该台机器人完成工作推出干涉区域后，其它的机器人才可以进入。比如，以WP3_RB01机器人为例明确干涉区域中的程序判断，当WP3_RB01机器人进入划分的干涉区域后，该机器人就会把区域内的状态传达给主站控制器，通过主站中的控制器将WP3_RB01机器人进入受干涉区域的消息告知其它的机器人，使除WP3_RB01机器人以外的机器人都不能进入干涉区域，只有当WP3_RB01机器人退出干涉区域后，其它机器人才可进入进行工作。
4 结束语
通过文章中对多机器人协同系统的分析，可以看出在汽车焊接生产线中应用多机器人协同工作，不仅能够提高产品的质量，还能够提高车间生产线的整体效率。这种多机器人协同的系统已经应用于柳州六和方盛机械车间中，汽车焊接生产线中明确表现出了同一区域的机器人不仅能够在工作中相互配合，还能够有效避免工作进行活动中产生的干涉情况，满足机械车间实际的生产要求，也能够提高自动化技术汽车焊接生产线中多机器人系统系统的稳定性。打破了传统的多台机器人工作产生的局限性，进一步缩短了多机器人协同系统响应的时间，降低成本的投入，因此这种多机器人协同系统应该在生产车间中广泛推广。
参考文献：
[1] 李涛，郝亮，吴犇，等.焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用[J].纳税，2017（20）：193-193.
[2] 钟平，李華雄.多机器人协同系统在汽车焊接生产线中的应用[J].天津职业技术师范大学学报，2018（1）：31-34.
[3] 张喆.机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用分析[J].科技风，2017（9）：21-21.
[4] 张颖，耿国庆，文小福，等.机器人焊接线生产管理系统应用研究[J].机器人技术与应用，2018，No.182（2）：42-44.
[5] 车英芳.现代机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用员的管理[J].时代汽车，2018（4）：38-39.
（作者单位：柳州六和方盛机械有限公司；柳州安美科技有限责任公司）