摘要：輸液袋由于其安全穩定的性能，具有便于運輸、易于回收等優點，在臨床中的應用的日益廣泛。國內的輸液袋生產線主要依靠大量的人工分揀和引進國外分揀設備運行，加大了企業的生產成本。作為驅動與自動化解決方案專家，Lenze與國內OEM公司合作開發了以Delta機器人為核心的高速輸液袋分揀系統，具有高速分揀、定位精確、安全可靠等特點，目前已經在醫藥行業中得到了成功應用，實現了很好的經濟效益和社會效益。

關鍵字：輸液袋，Delta機器人，分揀系統

1    項目介紹

液體軟袋易變形，對分揀設備的性能要求更高，Lenze工程師為了解決這些問題，在解決方案的技術上創新突破，通過路徑優化、完善插補算法以提高機器動態性能，通過優化總線配置以提高抓取速度和穩定性，令系統的運行速度達到120袋/分鐘。

Delta機器人是一種典型的3桿并聯機構，如圖1所示，具有剛性強、精度高、承重能力大、自身負荷小等優點，廣泛應用于高速抓取、搬運機器人平臺。在人力成本日益增加的時代，Delta機器人廣泛應用于包裝，食品飲料，藥品，物流等多個行業。

圖1 Delta機器人

2    基于PC技術的整體解決方案

以Delta機器人為核心的輸液袋自動碼放生產線主要由Delta機器人、視覺系統及輸送帶三個部分組成。Delta機器人部分由基板、主機械臂、旋轉軸、電機罩、抓具等組成，具有三個空間自由度和一個轉動自由度。Delta機器人通過視覺設備識別來料狀態，通過控制器計算擬合運動曲線，可實現快速拾取運動中輸送帶上的輸液袋，并將輸液袋按照指定的方向擺放至另一條輸送帶上，實現“無序來料有序碼放”，可應用在來料分選、前端理料、后端裝箱等工序中，工作流程如圖2所示。

圖2 輸液袋碼放系統工作流程圖

Delta機器人系統采用Lenze 3200 C作為運動控制器，可用于程序的下載及遠程維護等功能，所有的運動曲線，邏輯控制及以操作界面的監控全部由3200 C完成，伺服系統采用Lenze i700系列伺服驅動器，MCS系列伺服電機和MPR行星減速器，運動控制器與伺服驅動器之間采用EtherCAT總線進行通訊，監控界面顯示于p300面板控制器中，總線負荷合理，系統運行穩定，系統拓撲圖如圖3所示。

圖3 輸液袋碼放系統拓撲圖

3    FAST模塊-讓編程變得簡單高效

與某些編程軟件需要調用大量底層代碼和指針不同的是，Lenze的FAST技術模塊易于掌握和使用，參數設置簡單，通過集成式控制系統簡化了工作過程，具備基礎電氣知識的工程師經過短期培訓便可掌握Lenze系統的機器人調試，可大幅減少設備開發周期和成本。

3.1 Pick&Place 技術模塊

 Delta機器人完成一個拾取和放置作業，需要編程完成的工作即對拾取和放置作業路徑的規劃和邏輯的定義。針對Delta機器人的操作，僅通過Lenze特有的FAST Pick&Place模塊，便可實現與Delta機器人相關的所有操作，Pick&Place模塊主要集成了以下功能。

1)   尋零操作：可提供多種尋零方式，能夠滿足不同的調試和應用的需求。

2)   手動點動：設定速度的情況下支持X,Y,Z方向點動及單軸點動功能，可用于路徑規劃的示教點。

3)   路徑規劃：路徑規劃中可提供10個特征點供用戶使用，并且可根據現場工藝要求在每個分段對每個點的空間位置分別設置速度、加速度、彎曲半徑、停頓點等參數。

4)   抓具控制：模塊可在Delta機器人到達目標點之前或之后，提前開啟或者延時釋放抓具，其實現的方式僅通過設置模塊中一個時間參數即可完成。

5)   報警信息功能：可提供關于伺服和功能塊的報警功能并提供詳細的報警代碼，提供詳細診斷信息。

圖4 Pick&Place功能塊

3.2 靈活的模塊和開放的系統

Lenze的PLC Designer編程軟件將 PLC、運動控制和機器人技術完美的整合在一個集成式平臺中，這是 PC 控制技術所具備的決定性優勢，PLCopen運動控制規范的編程軟件讓程序的可復用性更加簡便，簡化程序移植過程。針對Delta機器人在輸送帶上抓放輸液袋的應用，僅通過PLCopen中用于物料跟蹤的標準功能塊MC_TrackConveyorBelt，將物料在輸送帶的位置實時傳送給Lenze特有的Pick&Place功能塊，便可實現機器人在輸送帶上準確、實時地抓放物體。PLC Designer編程軟件的調試界面如圖5所示。

圖5 PLC Designer V3.9調試及路徑顯示界面

Lenze系統的開放性是項目成功的另一保證，Lenze運動控制器3200 C支持OPC Server協議、標準的以太網通訊協議等，在與視覺系統的通訊中，采用標準的以太網通訊協議，僅需設置IP地址及端口號即可實現。

4    展望

隨著機器人技術的飛速發展，Lenze會利用在運動控制領域的領先產品、創新的解決方案以及專業的行業知識，通過與中國OEM公司和機器人制造商攜手合作，共同設計生產出高效的具有中國特色的智能工業機器人，共同推動中國機器人產業進一步發展，引領產業智能轉型，推動中國制造業的升級改造，積極推動“中國制造”向“中國創造”轉變。