碼垛作業(yè)工業(yè)機(jī)器人離線編程與虛擬仿真

大 連 民 族 大 學(xué) 機(jī) 械 專 業(yè) 綜 合 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 碼垛作業(yè)工業(yè)機(jī)器人離線編程與虛擬仿真學(xué) 院（系）：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其制動化學(xué) 生 姓 名：徐力巖學(xué) 號：2013022225指 導(dǎo) 教 師：馮長建完 成 日 期：2017年1月4日大連民族大學(xué)目 錄一、設(shè)計(jì)內(nèi)容11、碼垛作業(yè)機(jī)器人工作站構(gòu)成12、機(jī)器人I/O通信設(shè)置23、搬運(yùn)類工具坐標(biāo)系、有效載荷設(shè)置54、常用運(yùn)動指令使用6運(yùn)動觸發(fā)指等Trigg165、常用信號設(shè)置指令運(yùn)用7軸配置監(jiān)控指ConfL76、偏移函數(shù)Offs運(yùn)用77、錄制機(jī)器人作業(yè)虛擬仿真視頻9一、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、碼垛作業(yè)機(jī)器人工作站構(gòu)成為了便于倉儲與物流， 完成包裝的產(chǎn)品通常需要碼垛在校板上， 并且按照客戶指定的要求進(jìn)行產(chǎn)品的堆放。工業(yè)機(jī)器人相對于專業(yè)碼垛機(jī)器人來說，具有結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、便于維護(hù)保養(yǎng)、占地面積小、適用性強(qiáng)、能耗低等優(yōu)勢，所以在碼垛領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛， 尤其是在食品、化工、家電等行業(yè)。本工作站承接第3, 4章工作站內(nèi)容， 產(chǎn)品經(jīng)過之前的分揀和裝箱工序，裝有產(chǎn)品的紙箱經(jīng)過封裝后最終通過流水線進(jìn)入碼垛系統(tǒng)，利用ABB公司的IRB 460機(jī)器人將紙箱碼垛到枝板上， 以便進(jìn)行倉儲與物流，如圖5-1所示。 圖5-1 產(chǎn)品碼垛工作站布局1 ）產(chǎn)品箱輸送鏈此輸送鏈對接之前IRB260裝箱系統(tǒng)的紙箱輸送鏈，將產(chǎn)品箱傳送至輸送鏈末端， 并且在末端設(shè)置有傳感器， 檢測是否到位， 至lj位后將信號傳送至機(jī)器人系統(tǒng)，則機(jī)器人進(jìn)行下一步產(chǎn)品箱拾取的處理，該工作站設(shè)有兩條產(chǎn)品箱輸送鏈， 以充分利用機(jī)器人速度優(yōu)勢， 完成多工位碼垛任務(wù)，如圖5-2所示。2 ）吸盤工具機(jī)器人末端法蘭盤裝有吸盤工具，利用真空發(fā)生器產(chǎn)生真空，對產(chǎn)月箱進(jìn)行拾取處理，機(jī)器人利用輸出信號控制真空的產(chǎn)生與關(guān)閉， 從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品箱酌f古 以與釋放， 如圖5-3所示。 圖5-2 產(chǎn)品箱輸送鏈 圖5-3 吸盤工具3） 枝板在機(jī)器人左右兩側(cè)各有一個碼垛枝板，機(jī)器人將產(chǎn)品箱堆放在對應(yīng)的樓板上， 每層擺放5個產(chǎn)品箱， 共碼垛4層， 碼垛完成后需要操作工更換枝板， 之后繼續(xù)執(zhí)行碼垛任務(wù)， 如圖5-4所示。 圖5-4 棧板2、機(jī)器人I/O通信設(shè)置在此工作站申配置l個DSQC652通信板卡（數(shù)字量16進(jìn)16出），總線地址為l 0,在示教器中單擊“菜單”-“控制面板”-“配置”-“DeviceNet Device”，可查看該I/O板塊的設(shè)置，如圖5-11所示。 圖511 Board10在此工作站中共設(shè)置了7個數(shù)字輸入輸出信號， 在示教器中單擊“菜單”-“控制面板” 一“配置” 一“Signal”， 可查看這些110信號的設(shè)置， 如圖5-12所示。 圖5-12 7個數(shù)字輸入輸出信號1 ) diBoxinPos1： 數(shù)字輸入信號，l號輸送鏈末端檢測紙箱到位傳感器，如圖5一13所示。 圖5-13 diBoxlnPos12 ) diBoxlnPos2: 數(shù)字輸入信號，2號輸送鏈末端檢測紙箱到位傳感器，如圖5- 14所示。 圖5-14 diBoxlnPos23) diPalletinPos1：數(shù)字輸入信號， l號工位枝板檢測到位信號， 如圖5一15所示。 圖5-15 diPalletlnPos14) diPalletlnPos2： 數(shù)字輸入信號， 2號工位枝板檢測到位信號，如圖5-16所示。 圖5-16 diPalletlnPos25) diPalletlnPos1： 數(shù)字輸入信號， 人工更換滿載的1號樓板后， 觸發(fā)l號工位枝板已更換信號， 則機(jī)器人將l號工位當(dāng)前數(shù)據(jù)復(fù)位， 可再次執(zhí)行l(wèi)號工位碼垛任務(wù)， 如圖5-17所示。 圖5-17 diPalletlnPos16) diPalletlnPos2.數(shù)字輸入信號， 人工更換滿載的2號樓板后，觸發(fā)2號工位枝板己更換信號， 貝3qwlj機(jī)器人將2號工位當(dāng)前數(shù)據(jù)復(fù)位， 可再次執(zhí)行2號工位碼垛任務(wù)， 如圖5-18所示。 圖5-17 diPalletlnPos27) doGrip:數(shù)字輸出信號， 用于控制真空吸盤動作， 如圖5-19所示。 圖5-19 doGrip3、搬運(yùn)類工具坐標(biāo)系、有效載荷設(shè)置1）工具坐標(biāo)系tGrip 沿著默認(rèn)工具坐標(biāo)系tooI0的Z軸正方向偏移200mm;工具本身負(fù)載20kg， 重心沿著tooI0的Z軸正方向偏移門6mm， 如圖5-20所示。在真實(shí)應(yīng)用中， 工具本身負(fù)載可通過機(jī)器人系統(tǒng)中的自動測算載荷的系統(tǒng)例行程序LoadIdentify進(jìn)行測算， 測算方法可參考鏈接中的中級教學(xué)視頻中的相關(guān)內(nèi)容。 圖5-20 工具坐標(biāo)系 tGrip2）有效載荷數(shù)據(jù)LoadFull.可在手動操作畫面的有效載荷中查看到，機(jī)器人所拾取的產(chǎn)品箱的負(fù)載信息， 當(dāng)前產(chǎn)品箱本身重量為40kg， 重心相對于tGrip來說沿著其Z軸正方向偏移了50mm，真實(shí)應(yīng)用過程中， 有效載荷也可通過LoadIdentify進(jìn)行測算，此外， 還設(shè)置了LoadEmpty, 作為空負(fù)載數(shù)據(jù)使用， 如圖5-21所示。 圖5-21 有效載荷數(shù)據(jù)Load Full 圖5-21 有效載荷數(shù)據(jù)LoadFull （續(xù)）4、常用運(yùn)動指令使用運(yùn)動觸發(fā)指等Trigg1在線性運(yùn)動過程中，在指定位置準(zhǔn)確地觸發(fā)事件（如置位輸出信號、激活中斷等）。我們可以定義多種類型的觸發(fā)事件，如TriggI0（觸發(fā)信號）、TriggEquip（觸發(fā)裝置動作）、Trigglnt（觸發(fā)中斷） 等。這里以觸發(fā)裝置動作類型為例（在準(zhǔn)確的位置觸發(fā)機(jī)器人夾具的動作通常采用此種類型的觸發(fā)事件）， 如圖5-5所示。 圖5-5 運(yùn)動觸發(fā)指令TriggLVAR triggdata GripOpen;定義觸發(fā)數(shù)據(jù)GripOpenTriggEquip GripOpen, I 0, 0. I DOp:=doGripOn, I;定義觸發(fā)事件GripOpen， 在距離指定呂標(biāo)點(diǎn)前10mm處， 并提前O. ls （用于抵消設(shè)備動作延遲時間）觸發(fā)指定事件，將數(shù)字輸出信號doGripOn置為lTriggL p1, v500, GripOpen, z50, tGripper;執(zhí)行TriggL， 調(diào)用觸發(fā)事件GripOpen， 即機(jī)器人TCP在朝向pl點(diǎn)運(yùn)動過程中， 在距離pl點(diǎn)前10mm處， 并提前0.1 s將doGripOn量為l例如，在控制吸盤夾具動作過程中，在吸取產(chǎn)品時需要提前打開真空，在放置產(chǎn)品時需要提前釋放真空，為了能夠準(zhǔn)確地觸發(fā)吸盤夾具的動作， 通常采用Trigg指令來對其進(jìn)行精準(zhǔn)控制。5、常用信號設(shè)置指令運(yùn)用軸配置監(jiān)控指ConfL軸配置監(jiān)控指令ConfL指定機(jī)器人在線性運(yùn)動及圓弧運(yùn)動過程申是否嚴(yán)格遵循程序中己設(shè)定的軸配置參數(shù)。默認(rèn)情況下軸配置監(jiān)控是打開的，當(dāng)關(guān)閉軸配置監(jiān)控后， 機(jī)器人在運(yùn)動過程中采取最接近當(dāng)前軸配置數(shù)據(jù)的配置到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)。例如目標(biāo)點(diǎn)p1O申， 數(shù)據(jù)l,0,1,0就是此目標(biāo)點(diǎn)的軸配置數(shù)據(jù)。CONST robtarget p10:*，*, *，*，*, *, *, 1,0, 1 ,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PROC rMove()ConfL Off;MoveL p10, vI000, fine, tool0;ENDPROC機(jī)器人自動匹配組最接近當(dāng)前各關(guān)節(jié)軸姿態(tài)的軸配置數(shù)據(jù)移動至目標(biāo)點(diǎn)p1O， 到達(dá)該點(diǎn)時， 軸配置數(shù)據(jù)不一定為程序中指定的1,0,1,0。在某些應(yīng)用場合， 如離線編程創(chuàng)建目標(biāo)點(diǎn)或手動示教相鄰兩目標(biāo)點(diǎn)間軸配置數(shù)據(jù)相差較大時，在機(jī)器人運(yùn)動過程中容易出現(xiàn)“軸配置錯誤” 報警而造成停機(jī)。此種情況下，若對軸配置要求較高，則般通過添加中間過渡點(diǎn)若對軸配置要求不高， 則可通過指令ConfLOff關(guān)閉軸監(jiān)控， 使機(jī)器人自動匹配可行的軸配置來到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)。此外，ConfJ指令針對的是關(guān)節(jié)線性運(yùn)動，例如MoveJ運(yùn)動過程中軸配置監(jiān)控狀態(tài)的設(shè)置。6、偏移函數(shù)Offs運(yùn)用CASE 1pPlace1:=Offs(pBase1_0,0,0,0);！計(jì)算第個擺放位置CASE 2:pPlace1:=Offs(pBase1_0,L+G,0,0);!計(jì)算第三個擺放位置， 相對于基準(zhǔn)pBase1_0， 沿著工件坐標(biāo)系的X 方向偏移了個產(chǎn)品箱的長度再加上一個間隔CASE 3:pPlace1:=Offs(pBase1_90,0,W+G,O);!計(jì)算第三個擺放位置， 相對于基基準(zhǔn)pBase1_90， 沿著工作坐標(biāo)系的Y方向偏移了一個產(chǎn)品箱的寬度再加上一個間隔依次類推， 在對應(yīng)的CASE里面分別計(jì)算對應(yīng)的擺放位置CASE 4:pPlace1:=Offs(pBase1_90,W+G,W+G，0);CASE 5:pPlace1：=Offs(pBase1_90,2*W+2*G, W+G，0）;CASE 6:pPlace1:=Offs(pBase1_0,0,L+G,H);CASE 7:pPlace1:=Offs(pBase1_0,L+G,L+G,H);CASE 8:pPlace1:=Offs(pBase1_90,0,0,H);CASE 9:pPlace1:=Offs(pBase1_90, W+G,0,H);CASE 10:pPlace1:=Offs(pBase1_90,2*W+2*G,0,H);CASE 11:pPlace1:=Offs(pBase1_0,0,0,2*H);CASE 12:pPlace1:=Offs(pBase1_0,L+G,0,2*H);CASE 13:pPlace1:=Offs(pBase1_90,0, W+G ,2*H );CASE 14:pPlace1:=Offs(pBase1_90,W+G,W+G,2*H);CASE 15:pPlace1:=Offs(pBase1_90,2*W+2*G, W+G,2*H);CASE 16:pPlace1=Offs(pBase1_0,0,L+G,3*H);CASE 17:pPlace1:=Offs(pBase1_0,L+G,L+G,3*H);CASE 18:pPlace1:=Offs(pBase1_90,0,0,3*H);CASE 19:pPlace1:=Offs(pBase1_90,W+G,0,3*H);CASE 20:pPlace1:=Offs(pBase1_90,2*W+2*G,0,3*H);DEFAULT: Stop:!若當(dāng)前計(jì)數(shù)器數(shù)值不為上述的任何個值則認(rèn)為計(jì)數(shù)出錯， 立即停止程序運(yùn)行ENDTESTpPickH1:=Offs(pPick1,0,400);l 拾取前后位置是相對于拾取位置沿著工件坐標(biāo)系Z方向偏移400mmpPlaceH1:=Offs(pPlace1,0,400),!放置前后位置是相對于放置位置沿著工件坐標(biāo)系Z方向偏移400mm,為了保證拾取前后位置與放置前后位置直接來回運(yùn)動不會與周邊發(fā)生碰撞， 在完成上述基本運(yùn)算之后， 還需比較兩者高度值情況， 誰高度值大則以其高度值為準(zhǔn)，保證兩者運(yùn)動之間保持同一高度，可避免發(fā)生碰撞，當(dāng)然運(yùn)動過程中可能會損失少許節(jié)拍，各目標(biāo)點(diǎn)之間的相