机器人蓝牙通信技术在汽车制造的应用

机器人蓝牙通信技术在汽车制造的应用

摘要:以计算机、信息通信为代表的现代科学技术的发展,为机器人在企业里的大量应用提供了技术支持和保障。无线蓝牙通信作为一种先进的无线数据通信方式,具有微型化、低成本、开放性、高抗干扰、功耗低、精度高等优点。采用蓝牙无线通信代替物理介质连接,可简化工业现场控制的复杂性、提高工业车间的空间利用率。结合上汽大众白车身制造车间中的应用实例,分析基于无线蓝牙通信技术的机器人加工制造的特点与优势,展望未来前景。

关键词:汽车制造业;白车身制造;无线蓝牙;通信;机器人

0引言

随着我国人口红利的逐渐消失,制造业人力成本的不断提高,而对于汽车制造业来说尤为严重。为了提高企业利润,实现企业的技术升级与转型,采用机器人代替人类进行简单、重复、高强度的加工作业,是国内汽车制造企业的共识。而机器人技术的发展,使这种升级与转型的速度空前加快。机器人的大量使用以及机器人复杂化和集成度的不断提高,使原有的工作车间及车间布局等均不能很好的适应机器人的大量增加。若对车间进行改装,不仅费时费力,还会影响企业的正常运行。而若是在原有车间内另外加装机器人又会使现场总线控制复杂,走线非常困难,控制线路混乱,影响车间生产秩序,检修难度加大,而且现场总线还存在单点失效等问题。为此,国内外许多研究人员正在积极开展无线传感器网络的研究,并将其取代电缆连接实现工业机器人的控制;利用蓝牙技术构筑机器人控制系统正是当前的一大热点。

1无线蓝牙通信技术

无线蓝牙是一种低功率短距离的通信技术,该技术自1998年提出以来在世界范围内得到广泛应用与发展。采用蓝牙进行通信,无需电缆连接,具有小型化、低成本、功耗低等优势。随着蓝牙技术的发展,有效通信范围已能达到200m,数据丢包率低、抗干扰能力强、可靠性高;模块体积小,模块重量能做到仅0.7g;功耗能低至1mW。更为重要的是,蓝牙通信技术采用开放、统一的标准配置,具有嵌入式开发的优点,便于研发人员使用。随着移动通信技术的发展,无线蓝牙技术在世界范围内得到广泛使用,其应用领域将覆盖整个民用、商用、工业控制领域等。

2无线蓝牙通信在白车身制造车间的应用

(1)我国汽车制造业是国民经济的重要支柱之一,也是各种先进设备和技术前沿试验基地。制造企业越来越意识到利用机器人进行制造加工对企业生产效率、成本、效益等方面的巨大优势,不仅可以降低人力成本,显著提高生产效率和质量,也能很好地契合当前个性化定制、柔性化生产的发展方向。为此,企业为了赢得更多的利益和市场口碑,纷纷大力引进机器人,抢占战略制高点,为企业后续的发展奠定基础与技术保障。而在汽车制造业中,应用最广、使用最多则是焊接机器人。(2)在上汽大众汽车有限公司白车身制造车间,由于焊接工艺的需求,采用了大量的点焊接机器人。点焊接机器人原有的通信方式是基于现场工业总线的有线菲尼克斯光纤通信,机器人在工作过程中需要频繁地在2套工具之间进行切换,导致通信光纤接口磨损,通信不稳定。为了获得稳定的通信,采用无线蓝牙技术对机器人的控制方式进行改进,无线传感器网络系统主要由无线传感器节点、蓝牙适配器、机器人控制器、机器人本体等组成。(3)蓝牙无线传感器节点主要组成部分包括机器人传感单元、信号调理电路、微控制器、蓝牙模块、DC电源模块及外部存储器等。蓝牙模块采用的是蓝牙通讯模块(德国菲尼克斯,型号FLMBTBS3),规格参数见表1。(4)蓝牙传感器采用Ad-hoc使用方式。该方式下的传感器将数据发送给机器人控制器,控制器根据接收到的控制信号控制各关节运动,完成相应的操作任务,数据不需要上传,一切功能都在本地完成。将蓝牙传感器与传感器技术相结合,取代传统的电缆连接方式,改变了汽车白车身生产车间焊接机器人的控制和数据通信方式。无线蓝牙通信技术具有成本低、小型化、组网灵活,容易扩充等优势,因此基于无线蓝牙技术的机器人制造技术,便于在制造车间加装机器人、改进升级制造工艺。

3总结

机器人在汽车制造企业中的大规模应用有着十分重要的意义,可以减少人工成本、提高加工效率、节约能源、提高市场竞争力等。将无线蓝牙技术与机器人结合,构筑机器人无线传感器网络,使得机器人传感器通信控制系统具有无缆化、微型化、低成本、开放性、高抗干扰、功耗低、精度高等优点,而且还能降低工业现场布线的难度、建立有序和谐的工作环境。此外,蓝牙技术还可以用于工业现场的设备监控、人机信息交互等,显示出巨大的潜力。

参考文献

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作者:方振 徐大飞 曹东海 单位:上汽大众汽车有限公司仪征分公司