于地，莊宏軍，趙京鶴

（長春光華學院，吉林長春130033）

基于ROBO PRO軟件控制的慧魚創(chuàng)意模型實踐應用

于地，莊宏軍，趙京鶴

（長春光華學院，吉林長春130033）

介紹了慧魚創(chuàng)意模型主要構成和在高校實踐教學領域的應用，分析了主要兩種控制方式——PLC控制和計算機控制。通過兩種不同控制創(chuàng)意模型方式的對比，著重介紹了ROBO軟件編程。通過結合具體的生產實踐環(huán)節(jié)，分析了依據(jù)顏色自動分揀系統(tǒng)的編程過程，得出了基于ROBO軟件下計算機編程更加便捷、直觀。無論是在實際的生產作業(yè)中還是實踐教學方面都更加地方便快捷，降低了編程復雜程度，有利于設計人員較容易地實現(xiàn)自己創(chuàng)新想法和對設計方案的優(yōu)化。

慧魚創(chuàng)意模型；ROBO PRO；自動分揀系統(tǒng)

在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，全球主要現(xiàn)代化工業(yè)強國都為了搶占領先的地位，相繼提出了符合本國國情的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。如：美國的“工業(yè)互聯(lián)網”規(guī)劃；德國的“工業(yè)4.0”計劃；我國為了緊跟世界發(fā)展的步伐也制定了《中國制造2025》規(guī)劃，為把中國打造成現(xiàn)代化工業(yè)強國描繪了清晰的路線圖[1]。其中，創(chuàng)新驅動作為該規(guī)劃的基本方針被擺在了制造業(yè)發(fā)展的核心位置。

創(chuàng)新，是一個民族發(fā)展的重要動力，而當代的大學生正是這動力的主要源泉[2]。

為了培養(yǎng)和提高學生動手能力、創(chuàng)新意識和綜合素質，我校于2015年購置了慧魚創(chuàng)意組合模型并開展了相應的實踐課程。讓學生在課堂上結合生產實際把自己的創(chuàng)意通過親手拼接組合成的模型得到實現(xiàn)和展示，進而在實踐過程中開展了對學生創(chuàng)新性的教育，培養(yǎng)提高了學生的創(chuàng)新能力[3]。

1 慧魚創(chuàng)意組合模型概述

慧魚創(chuàng)意組合模型（fischertechnik）又稱“工程積木”、“智慧魔方”于1964年誕生于德國，是一種技術含量很高的智趣拼接模型，涵蓋了機械、電子、光學、氣動、機器人技術等多個學科，加深了學習者對機械原理的認知，培養(yǎng)了學習者綜合不同學科知識并加以創(chuàng)新的能力，在動手搭接模型的過程中使自己的創(chuàng)新想法得以實現(xiàn)[4]。

目前，慧魚模型被已成為工程實踐類教育的最佳載體，正日益被教育界人士接受和認可，廣泛應用在實踐教學，科研創(chuàng)新，生產實際等方面[5]。

2 自動分揀系統(tǒng)的設計背景及研究意義

傳統(tǒng)模式的旅客取貨方式為旅客前往進港傳送帶，自行尋找行李，費時費力且安全問題難以保障，我團隊所設計的新型工作模式打破原有的工作狀態(tài)，行李貨物會被自動分揀至各儲物柜并生進行加密，旅客根據(jù)密鑰即可自助取貨，方便快捷、安全高效，如圖1、圖2所示。

圖1 旅客取行李的擁擠混亂

圖2 我國某機場的取件轉盤

傳統(tǒng)模式的缺點是：價格昂貴，依賴進口或仿制無創(chuàng)新，效率不高，存在安全問題。

3 自動分揀系統(tǒng)的特點

運用PLC（可編程邏輯控制器）控制分揀、傳輸，共同完成行李托運貨物的工作流程，與以往的機場物流模式不同，我團隊所設計的新型工作模式打破原有的工作狀態(tài)，行李貨物會被自動分揀至各儲物柜并進行加密，旅客根據(jù)安全密碼即可自助取貨，將高效、便捷、智能化應運用機場、服務于社會。

該自動分揀系統(tǒng)的控制程序是基于ROBO PRO軟件下設計的，該軟件的特點是采用圖形化編程方法，初學者通過一段時間的學習，就可以基本掌握編程的技巧，實現(xiàn)對慧魚模型的控制，主界面如圖3所示。其中的編程模塊是將常用的程序以模塊化的形式便于使用者隨時調用，大大降低了編程的復雜程度；工具欄和菜單欄包含各種常用的命令，便于隨時執(zhí)行、調試。如圖4所示。

圖3 用戶界面截圖

圖5 自動分揀系統(tǒng)整體效果圖

4 自動分揀系統(tǒng)應用實例

4.1 主要功能

自動分揀系統(tǒng)主要的功能是通過機械手臂上的高壓吸嘴將傳送帶上的物料塊吸緊并放置到顏色傳感器上進行識別，隨后分揀系統(tǒng)將不同的顏色信號轉化為不同的旋轉角度值，使機械手精確的將不同顏色的物料塊分類放置在相應的貨物分槽中，實現(xiàn)不同顏色物料塊的分揀。

4.2 結構設計

根據(jù)自動分揀系統(tǒng)的工藝流程將其結構分為以下3部分：

（1）傳送部分：通過在傳送帶上加裝限位傳感器，使物料到達指定位置時觸發(fā)機械手程序工作。

（2）拾取、分揀部分：通過臂端帶有高壓吸盤的機械手將傳送帶上的物料拾取并放置到顏色傳感器上進行檢測，最后放置到相應顏色的物料分類槽中。

（3）顏色識別部分：通過顏色傳感器將不同顏色的信號轉化為機械手旋轉的不同角度值，來完成不同顏色物料分類放置的功能。如圖5、圖6、圖7所示。

圖5 傳送部分

圖6 拾取、分揀部分

圖7 顏色識別部分

4.3 控制程序設計

通過ROBO PRO的軟件，用簡單明了的流程圖的形式，配以各個步驟所需功能控制模塊，最后添加相應的運動指令，按照邏輯順序加以連接，就編寫出一套完整的自動分揀系統(tǒng)控制指令。ROBO PRO主程序控制流程圖如圖8所示。

圖9 分揀系統(tǒng)程序設計

5 結束語

自動分揀系統(tǒng)模型基本能夠完成設計工藝過程，系統(tǒng)能夠按照預先設計好的工作順序、運動時間準確運行。但系統(tǒng)在運行中的準確性和啟停時間還有瑕疵，如：機械手拾取物料的位置與原來有所偏差，可能會導致物料吸附不牢。這是由于受到模型本身行程開關和光電開關精度的影響，在實際應用中可以更換成精度較高的開關來參考加以改善。

實踐證明，采用模塊化編程語言ROBO PRO來對慧魚模型進行控制，不僅可以簡化控制設計中的步驟還大大降低了編程的難度，從而縮短了設計周期；應用到實踐教學當中，不僅能讓教師講授編程時更加直觀還可以讓學生學習、理解更加容易。

[1]唐東煒，安軍，肖周勇.基于LabVIEW的慧魚機器人控制系統(tǒng)設計[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2008（11）：50-51.

[2]華蕊，唐東煒.譚偉潦.基于VB對慧魚模型遠程控制的實現(xiàn)[J].現(xiàn)代制造工程，2004（6）：72-74.

[3]楊松濤，張新.慧魚模型在機電類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的應用[J].科技信息，2010（20）：24-26.

[4]陳晟，張海軍.應用PLC實現(xiàn)對慧魚機器人的控制[J].農業(yè)技術裝備，2008（2）：59-60.

[5]蔡理，郭魯家.慧魚模型在本科教學中的多層次應用[J].實驗室研究與探索，2004（7）：81-83.

Fischer Creative Model of Practical Application of ROBO Control based on PRO Software

YU Di，ZHUANG Hong-jun，ZHAO Jing-he
（Changchun Guanghua College，Changchun Jilin 130033，China）

Introduce the main fischer creative model and application in the field of practice teaching in colleges and universities，analyzes two main control modes：PLC control and computer control.By comparing two different control mode of creative model，emphatically introduces the ROBO software programming.Through the combination of specific production practice，this paper analyzes the programming process of the automatic sorting system based on color，and concludes that the computer programming based on ROBO software is more convenient and intuitive.Whether it is the actual production operations or practice teaching are more and more convenient，greatly reduces the programming complexity，designers can easily realize their creative ideas and optimization of design plan.

fischer creative model；ROBO PRO；automatic sorting system

TP317.1

B < class="emphasis_bold">文章編號：1

1672-545X（2017）05-0252-03

2017-02-07

于地（1989-），男，吉林長春人，本科，實驗員，研究方向：機械電子工程。