开放、可扩展的机器人控制系统开发平台。针对不同的应用研究和开发项目，用户可以方便地向控制系统中添加视觉传感器、力传感器及红外等各种扩展传感器，或者添加各种末端工具来扩展机器人的功能，并将这些扩展功能与机器人控制系统进行无缝集成，从而实现机器人的二次开发功能。
3.2 自动上料机的设计方案
自动上料机的结构组成如图5所示，包括机壳、启动按钮、停止按钮、棒料仓、接近传感器、中心定位“V”形槽、推棒料电缸、推棒料伺服电机、推料气缸、上下调整电缸、上下调整伺服电机、单元控制柜等。单元控制柜为自动上料机电控柜，其控制核心为西门子S7-200系列PLC。上料机PLC控制器和单元PLC主控制器之间通过以太网互联，传递启动信号、停止型号、缺棒料信号、棒料上下调整参数数据等。
自动上料机工作原理如下：上料机进行工作时，先打开启动按钮，操作工人将一堆形状规则的棒料倒入上料机棒料仓中，在单元PLC主控制器触摸屏上输入棒料直径尺寸，系统将尺寸参数传送给上料机PLC控制器，控制上下调整伺服电机驱动上下调整电缸调整中心定位“V”形槽的位置，确保棒料能够进入数控车床上料口。推料气缸向上推动将一根棒料从棒料仓推入中心定位“V”形槽，推棒料伺服电机驱动推棒料电缸推动棒料沿中心定位“V”形槽进入数控车床，从而完成上料。当完成一根棒料的加工后，推料气缸向上推动下一根棒料从棒料仓推入中心定位“V”形槽，从而完成对数控车床的持续上料。当接近传感器检测到帮料仓内没有棒料后，上料机PLC控制器向系统PLC主控制器发出缺棒料信号，提醒人工批量上料棒料。
3.3 复合手爪的设计方案
机器人的复合手爪装置主要完成夹持工件、工件托盘等动作，并在夹持工件过程中吹掉工件上附着的碎屑和冷却液。复合手爪主要包括夹具转接架、托盘夹具、工件夹具、连接法兰及吹屑装置等部分，如图6所示。复合手爪通过气缸带动夹持机构来实现夹持功能。工件夹具用于将加工好的工件从车床内的棒料上掰离并取出，托盘夹具用于夹持托盘。工件夹具末端在2个方向上设计有“V”形凹槽，便于夹具从不同角度夹持工件。上、下2组吹屑装置安装在工件夹具上，在零件的夹持过程中由程序控制实现自动吹屑功能。
3.4 激光测径仪的设计方案
机器人柔性车削加工单元的质量控制要素为加工件的外圆直径。采用基恩士LS7070激光测径仪进行质量参数检测，如图7所示。激光测径仪配套定位工装，在进行质量检测时，机器人将工件放置定位工装定位，由激光测径仪进行质量检测，更换不同规格尺寸的棒料时，需人工为质检仪器更换定位工装。
激光测量外径时，机器人将棒料送至定位“V”形块后，压紧气缸向下运动壓紧棒料，然后激光测径仪开始测量外径，并将所测的数值传输到总控。测量结束后，机器人将棒料放到零件托盘中。
采用激光扫描原理进行测量，如图8所示，激光发生装置产生的激光，照射在马达驱动的高速旋转棱镜上，通过发射透镜组在测试区间中形成标准扫描平行光束，测试区间中的被测量物体遮挡光束形成的阴影，会在光电收集端形成信号的阶跃，阶跃宽度及位置决定了被测量物体的直径及在测试区间位置等参数。
4 结语
随着工业自动化发展中对无人化和降低工人劳动强度的要求，机器人柔性车削加工单元越来越受到机床制造商和用户的重视。本加工单元已在某精密零部件生产厂得到了实现和应用，采用工业机器人进行机床上下料，在很大程度上提高了生产效率，降低了工人的劳动强度，同时也保证了产品的质量，使生产具有柔性化功能。采用工业机器人形成柔性化车削加工自动化生产，提高了数控机床的操作安全性，降低了工人的劳动强度，工件的上下料及自动加工连接紧密，因此大大提高了工作效率，具有较好的推广价值。
参 考 文 献
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[3]侯雨雷，王嫦美，杨彦东，等.基于ABB机器人的冲压线上下料系统构建及其实验[J].制造技术与机床，2014（8）：33-36.
[4]曹斌，张卫荣，汪军.基于关节机器人的盘齿热前加工自动上下料系统的设计[J].制造业自动化，2012（7）：7-9.
[责任编辑：钟声贤]
【基金项目】国家自然科学基金项目（61305050）；江苏省自然科学基金项目（BK2012236）。
【作者简介】王雷，女，江苏连云港人，硕士研究生，连云港职业技术学院讲师，研究方向：嵌入式系统与应用。
【通讯作者】徐鹏，男，山东威海人，博士，江苏自动化研究所高级工程师，研究方向：数字化车间的研究与开发。