《工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成》（王仲） 項目三（工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成）

工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（第2版）搬運碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成項目三項目導(dǎo)讀隨著我國社會老齡化的發(fā)展和工廠用工成本的不斷增加，物流自動化日益受到工業(yè)企業(yè)的關(guān)注。搬運碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)作為工業(yè)機器人在物料自動化領(lǐng)域的一種典型應(yīng)用，近年來取得了長足的發(fā)展，在提高物流效率、降低物流成本方面表現(xiàn)優(yōu)異。搬運碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)因與當(dāng)下制造業(yè)小批量、多種類的發(fā)展模式相吻合，而備受市場青睞。本項目先從任務(wù)分析、硬件選型和軟件配置三個方面分別認識搬運與碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的集成，然后通過任務(wù)實施深入學(xué)習(xí)系統(tǒng)集成的一般流程與注意事項。思政目標(biāo)樹立愛黨、愛國的堅定信念，激發(fā)投身國家建設(shè)的使命擔(dān)當(dāng)。弘揚執(zhí)著專注、科學(xué)嚴謹、精益求精、追求卓越的工匠精神。學(xué)習(xí)目標(biāo)理解搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析。掌握搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置。認識實際案例中搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與運行。理解碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析。掌握碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置。認識實際案例中碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與運行。熟悉工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成的一般過程。CONTENTS1搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成2磚垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成1搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入1960年，美國出現(xiàn)了最早的搬運機器人，即Unimate和Versatran兩種機器人。它們首次被用于搬運作業(yè)，并實現(xiàn)了將工件從一個位置移動到另一個位置的操作。隨著科技的發(fā)展，在搬運機器人上安裝不同的末端執(zhí)行器，可以完成各種不同形狀和不同狀態(tài)工件的搬運作業(yè)。2012年以后，全球搬運機器人發(fā)展迅速并持續(xù)增長，預(yù)計2022年全球搬運機器人產(chǎn)量將達到283740臺，所創(chuàng)造的收入高達85.94億美元。由此可以看出，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，給人類經(jīng)濟社會的發(fā)展帶來了極大的推動，也證實了我黨提出的“科學(xué)是第一生產(chǎn)力”的科學(xué)論斷。作為當(dāng)代青年，我們要始終擁護黨的領(lǐng)導(dǎo)，用科學(xué)知識武裝自己，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢貢獻力量。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入本任務(wù)首先認識搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析，然后在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置。知識與技能要求搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一、搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)在食品、醫(yī)藥、化工、金屬加工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，涉及物流、周轉(zhuǎn)、倉儲等作業(yè)。采用機器人代替人工進行搬運作業(yè)，可明顯減輕工人的勞動強度，極大地提高生產(chǎn)效率，而且搬運機器人運行平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確，可降低搬運作業(yè)的產(chǎn)品損壞率。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的搬運作業(yè)可分解為抓取工件、移動工件、放置工件等一系列子任務(wù)。1抓取工件：在給定目標(biāo)位置上以期望姿態(tài)抓取工件，系統(tǒng)必須對工件進行可靠的定位，以保持工件與手爪之間準(zhǔn)確的相對位姿，并保證機器人后續(xù)作業(yè)的準(zhǔn)確性。2移動工件：確保工件在搬運過程中位姿的準(zhǔn)確性。3放置工件：在指定位置解除手爪和工件之間的約束關(guān)系以放置工件。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成搬運機器人的末端執(zhí)行器不同，其搬運作業(yè)的具體任務(wù)分配也有所不同。以安裝吸附式末端執(zhí)行器的搬運機器人為例，搬運作業(yè)的任務(wù)分配要使搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)完成搬運作業(yè)，需要依次完成I/O配置、創(chuàng)建程序數(shù)據(jù)、示教目標(biāo)點、編寫和調(diào)試程序等操作。在編寫程序時，應(yīng)合理選取示教目標(biāo)點，并選擇合適的運動模式，避免機器人發(fā)生碰撞及姿態(tài)調(diào)整，防止工件脫落。搬運作業(yè)需要示教的目標(biāo)點包括抓取靠近點、工件抓取點、放置靠近點、工件放置點、工具坐標(biāo)等待點等。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成具體來說，搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求。（1）應(yīng)選用適合于搬運作業(yè)的工業(yè)機器人。（2）要根據(jù)搬運工件設(shè)計專用的末端執(zhí)行器。（3）應(yīng)有工件的傳送裝置，其形式要根據(jù)工件的特點進行選擇或設(shè)計。（4）應(yīng)能準(zhǔn)確定位工件，以便工業(yè)機器人能夠順利抓取。（5）應(yīng)設(shè)有工件托板，能夠機動或自動地交換托板。（6）應(yīng)能在工件傳送過程中調(diào)整位姿，以保證搬運質(zhì)量。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成二、搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型（一）搬運機器人搬運機器人是可以進行自動化搬運作業(yè)的工業(yè)機器人。用于搬運作業(yè)的工業(yè)機器人通常具有緊湊輕量、應(yīng)用廣泛、易于集成、功率強勁等特點，并且在任何應(yīng)用中都能確保優(yōu)異的精準(zhǔn)度和敏捷性。搬運機器人的概況1選擇搬運機器人時，要根據(jù)實際搬運作業(yè)要求，綜合考慮其承載能力、工作空間、定位精度及自由度等因素，使其能夠滿足各項功能要求。在搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)中，通常選擇通用型搬運機器人。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成搬運機器人控制柜通過供電電纜和編碼器電纜與搬運機器人本體連接，它集成了搬運機器人的控制系統(tǒng)，由計算機硬件、軟件和一些專用電路構(gòu)成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、搬運機器人專用語言、搬運機器人運動學(xué)及動力學(xué)軟件、搬運機器人控制軟件、搬運機器人自診斷及保護軟件等?？刂乒褙撠?zé)處理搬運機器人工作過程中的全部信息和控制其全部動作。搬運機器人示教編程器是操作者與搬運機器人之間的主要交流界面。操作者通過示教編程器對機器人進行各種操作、示教、編制程序，并可直接移動機器人。機器人的各種信息、狀態(tài)通過示教編程器顯示給操作者。此外，還可通過示教編程器對機器人進行各種設(shè)置。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，如果搬運的工件為平面板材，多采用真空吸盤來吸附工件，這時搬運機器人本體上需要安裝電磁閥組、真空發(fā)生器、真空吸盤等裝置。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成搬運機器人的分類2根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同搬運機器人龍門式搬運機器人懸臂式搬運機器人側(cè)壁式搬運機器人關(guān)節(jié)式搬運機器人擺臂式搬運機器人搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（1）龍門式搬運機器人：其坐標(biāo)系主要由x軸、y軸和z軸組成，多采用模塊化結(jié)構(gòu)，可依據(jù)負載位置與大小選擇對應(yīng)的直線運動單元及組合結(jié)構(gòu)形式（在移動軸上增加旋轉(zhuǎn)軸便可延伸成四軸或五軸形式），且其結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了其負載能力。該類機器人可實現(xiàn)大物料、重噸位搬運，采用直角坐標(biāo)系，編程方便快捷，廣泛運用于生產(chǎn)線自動轉(zhuǎn)運、機床上下料等大批量生產(chǎn)過程。龍門式搬運機器人搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）懸臂式搬運機器人：其坐標(biāo)系主要由x軸、y軸和z軸組成，也可根據(jù)不同的應(yīng)用情況采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式（在z軸下端添加旋轉(zhuǎn)軸或擺動軸可延伸成四軸或五軸形式）。該類機器人多采用z軸在y軸下方并隨y軸移動，但在特定的場合，z軸也可在y軸上方，以便使搬運機器人的懸臂進入設(shè)備內(nèi)部進行搬運作業(yè)。該類工業(yè)機器人廣泛運用于臥式機床、立式機床、特定機床、沖壓機、熱處理機床的自動上下料。懸臂式搬運機器人搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）側(cè)壁式搬運機器人：其坐標(biāo)系主要由x軸、y軸和z軸組成，也可根據(jù)不同的應(yīng)用情況采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式（在z軸下端添加旋轉(zhuǎn)軸或擺動軸可延伸成四軸或五軸形式）。該類機器人專用性強，主要用于立體庫類，如檔案自動存取系統(tǒng)、全自動銀行保管箱存取系統(tǒng)等。側(cè)壁式搬運機器人搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（4）關(guān)節(jié)式搬運機器人：當(dāng)今工業(yè)應(yīng)用中最常見的機型之一，它擁有5～6個軸，其動作類似于人的手臂，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間小、相對工作空間大、自由度高等特點，幾乎適合于任何軌跡或角度的作業(yè)。采用關(guān)節(jié)式搬運機器人配合上下料裝置，便可組成一個自動化加工單元。關(guān)節(jié)式搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計制造周期短、柔性大，產(chǎn)品轉(zhuǎn)型方便。有些關(guān)節(jié)式搬運機器人可以內(nèi)置視覺系統(tǒng)，并對一些特殊的產(chǎn)品增加視覺識別裝置，從而對工件的放置位置、相位、正反面等進行自動識別和判斷，并根據(jù)結(jié)果進行相應(yīng)的動作，實現(xiàn)智能化的自動生產(chǎn)。關(guān)節(jié)式搬運機器人搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（5）擺臂式搬運機器人：其坐標(biāo)系主要由x軸、y軸和z軸組成。其中，在z軸上主要實現(xiàn)升降運動，因此z軸也稱為主軸；在y軸上的移動主要通過外加滑軌實現(xiàn)；在x軸末端連接控制器，使其繞x軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)四軸聯(lián)動。該類機器人具有較高的強度和穩(wěn)定性，是關(guān)節(jié)式搬運機器人的理想替代品，但其負載能力相對于關(guān)節(jié)式搬運機器人要小。擺臂式搬運機器人搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成搬運機器人的選擇3搬運機器人技術(shù)是機器人技術(shù)、搬運技術(shù)和傳感技術(shù)的融合，目前搬運機器人已廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)，展現(xiàn)出了其強大的功能和優(yōu)越的特性。近年來，搬運機器人技術(shù)取得了長足進步，已能實現(xiàn)柔性化、無人化、一體化搬運作業(yè)，并集高效生產(chǎn)、穩(wěn)定運行、節(jié)約空間等優(yōu)勢為一體。搬運機器人的出現(xiàn)為全球經(jīng)濟發(fā)展帶來了巨大動力，目前工業(yè)機器人技術(shù)逐漸實現(xiàn)規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化，未來將向輕巧化、智能化方向發(fā)展。在此背景下，如何針對不同類型客戶進行定制產(chǎn)品的研發(fā)和創(chuàng)新，成為搬運機器人行業(yè)新的研究課題。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成FANUCR-2000iB型工業(yè)機器人，在搬運方面具有優(yōu)越的性能，它采用多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，使其在保持最大動作范圍和最大可搬運質(zhì)量的同時，大幅減輕了自身質(zhì)量，具有緊湊機身設(shè)計、高密度機構(gòu)布置等優(yōu)點。另外，單個機器人本體有時難以完成大型構(gòu)件或散堆件的搬運，為此一些工業(yè)機器人公司推出配有控制器的搬運機器人，可實現(xiàn)同時對多臺機器人和外圍設(shè)備進行協(xié)同控制。FANUCR-2000iB型工業(yè)機器人搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成無人搬運車技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用也日益廣泛。最典型的無人搬運車是AGV（automatedguidedvehicle，自動引導(dǎo)車），它配有電磁學(xué)或光學(xué)自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，是具有安全保護與移載功能的運輸車。AGV廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)物料的運輸，具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，能夠擺脫場地、道路、空間限制等，充分體現(xiàn)出其自動性和柔性，可實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。AGV通常可分為列車型、平板車型、帶移載裝置型、貨叉型、帶升降工作臺型等。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（1）列車型AGV由牽引車和拖車組成，一輛牽引車可帶若干節(jié)拖車，適合成批量小件物品的長距離運輸，是最早出現(xiàn)的一種無人搬運車型。列車型AGV（2）平板車型AGV一般需要人工卸載。其中載重量在500kg以下的輕型車較為常見，它適用于電子行業(yè)、家電行業(yè)、食品行業(yè)等，主要用于小件物品的搬運。平板車型AGV（3）帶移載裝置型AGV裝有輸送帶或輥子輸送機等移載裝置，通常與地面板式輸送機或輥子機配合使用，以實現(xiàn)無人化自動搬運作業(yè)。帶移載裝置型AGV搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（4）貨叉型AGV類似于人工駕駛的叉車起重機，其本身具有自動裝卸能力，主要用于物料自動搬運作業(yè)，或在組裝線上作為組裝移動工作臺使用。貨叉型AGV（5）帶升降工作臺型AGV主要應(yīng)用于機械制造業(yè)和汽車制造業(yè)的組裝作業(yè)，因帶有升降工作臺，可使操作者在最佳高度下作業(yè)，從而提高工作質(zhì)量和效率。帶升降工作臺型AGV搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器應(yīng)符合搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的各項功能要求，在具體設(shè)計和選擇時，應(yīng)從以下幾個方面進行考慮。（1）被抓握對象。在設(shè)計和選擇末端執(zhí)行器時，必須充分了解被抓握對象的幾何形狀和機械特性。（2）物料饋送器或存儲裝置。與機器人配合工作的物料饋送器或存儲裝置對末端執(zhí)行器爪鉗的最小和最大距離及夾緊力都有要求。同時，還應(yīng)了解其他不確定因素對末端執(zhí)行器工作的影響。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）末端執(zhí)行器和搬運機器人的匹配。末端執(zhí)行器多采用法蘭式機械接口與搬運機器人的腕部相連接，末端執(zhí)行器的自重會增加機械臂的載荷，所以在設(shè)計和選擇末端執(zhí)行器時，要仔細考慮其機械接口形式和自重這兩個問題。末端執(zhí)行器是可以更換的，且末端執(zhí)行器形式可以不同，但其與腕部的機械接口必須相同，即應(yīng)滿足接口匹配的要求。由于搬運機器人能抓取的工件質(zhì)量為其承載能力減去末端執(zhí)行器自重，所以末端執(zhí)行器自重應(yīng)與搬運機器人的承載能力匹配。（4）環(huán)境條件。作業(yè)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境條件，如高溫、水、油等，會影響末端執(zhí)行器的正常工作。例如，一個鍛壓機械手爪要從高溫爐內(nèi)取出紅熱的鍛件坯，就要保證手爪的開合、驅(qū)動在高溫條件下能正常工作。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成在設(shè)計末端執(zhí)行器時，應(yīng)注意以下原則。（1）末端執(zhí)行器要根據(jù)搬運機器人作業(yè)的要求來設(shè)計，應(yīng)盡量選擇已定型的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)件，配以恰當(dāng)?shù)臋C構(gòu)相連接，組合成適合生產(chǎn)作業(yè)要求的末端執(zhí)行器。（2）末端執(zhí)行器的質(zhì)量要盡可能輕，并力求結(jié)構(gòu)緊湊。（3）正確對待末端執(zhí)行器的萬能性與專用性。萬能末端執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)復(fù)雜，目前在實際應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)簡單、專用性強的末端執(zhí)行器最為實用。因此要著重開發(fā)各種專用、高效的末端執(zhí)行器，使其與末端執(zhí)行器快速轉(zhuǎn)換裝置配合，實現(xiàn)多種作業(yè)功能。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（三）外圍設(shè)備與布局搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)是將輸送線輸送過來的工件由一個位置搬運到另一個位置。在搬運作業(yè)過程中，除需要搬運機器人外，還需要一些外圍設(shè)備進行輔助。同時為了節(jié)省生產(chǎn)空間，合理的系統(tǒng)工位布局也尤為重要。常用的外圍設(shè)備1搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)常用的外圍設(shè)備主要有輸送線系統(tǒng)、搬運輔助裝置、傳感器和PLC控制柜等。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（1）輸送線系統(tǒng)：其主要功能是把上料位置的工件傳送到輸送線的末端落料臺上，以便于搬運。在輸送線的上料位置裝設(shè)光敏傳感器，可用于檢測上料位置是否有工件，若有工件，則可啟動輸送線，進行工件輸送；在輸送線的末端落料臺上也裝設(shè)光敏傳感器，可用于檢測落料臺上是否有工件，若有工件，則可驅(qū)動機器人進行搬運。一般情況下，輸送線系統(tǒng)由三相交流電動機拖動，由變頻器調(diào)速（2）搬運輔助裝置：主要包括真空發(fā)生裝置、氣體發(fā)生裝置、液壓發(fā)生裝置等，均為標(biāo)準(zhǔn)件。通常真空發(fā)生裝置和氣體發(fā)生裝置均可滿足吸盤和氣動夾鉗所需的動力，企業(yè)常用空氣空壓站對整個車間進行抽真空或提供壓縮空氣；液壓發(fā)生裝置的動力元件（電動機、液壓泵等）布置在搬運機器人周圍，執(zhí)行元件（液壓缸）與液壓夾鉗一體，需安裝在搬運機器人末端法蘭上。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）傳感器：搬運機器人除了能在指定的位置上抓取確定的工件外，還需要采用傳感器進行準(zhǔn)確定位和定向被抓取工件。搬運機器人所需要的傳感器有視覺傳感器、觸覺傳感器和力覺傳感器等。視覺傳感器主要用于被抓取工件的粗定位，使機器人能夠根據(jù)需要尋找應(yīng)該抓取的零件，并獲取零件的大致位置；觸覺傳感器的作用包括感知被抓取工件的存在、確定這個工件的準(zhǔn)確位置和確定這個工件的方向三個方面，有助于搬運機器人更加可靠地抓取工件；力覺傳感器主要用于控制搬運機器人的夾持力，防止機器人的手爪損壞被抓取的工件。（4）PLC控制柜：對于輸入與輸出設(shè)備較多的復(fù)雜搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)，因搬運機器人本體控制器的接口數(shù)量有限或接口類型不匹配，一般需要在應(yīng)用系統(tǒng)中增加外部PLC控制柜，以配合搬運機器人完成更加復(fù)雜的外圍設(shè)備控制功能。PLC控制柜用來安裝斷路器、PLC、變頻器、中間繼電器和變壓器等元器件，其中PLC是搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的控制核心。搬運機器人的啟動與停止、輸送線系統(tǒng)的運行等均可由PLC實現(xiàn)。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的布局2搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)或柔性生產(chǎn)線可完全代替人工實現(xiàn)工件或物料的自動搬運，因此搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的布局是否合理將直接影響搬運的作業(yè)速率和生產(chǎn)節(jié)拍。根據(jù)車間場地面積，在有利于提高生產(chǎn)節(jié)拍的前提下，搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)可采用L形、環(huán)形、一字形等布局。（1）L形布局：各設(shè)備排列成L形，將搬運機器人安裝在龍門架上，使其行走在設(shè)備上方，可大幅節(jié)約地面資源。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）環(huán)形布局：又稱島式加工單元。它是以關(guān)節(jié)式搬運機器人為中心，設(shè)備圍繞其周圍形成環(huán)狀，進行工件搬運加工，可提高生產(chǎn)效率、節(jié)約空間，適合小空間廠房作業(yè)。（3）一字形布局：直角桁架機器人通常要求設(shè)備成一字形排列，對廠房高度、長度有一定要求，因其工作時進行直線運動，故很難滿足對放置位置有特殊要求的工件的上下料作業(yè)需要。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成三、搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的軟件配置搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)是一個完整的系統(tǒng)，在選定搬運機器人、PLC控制柜及其他相關(guān)設(shè)備后，需要進行軟件配置，一般先進行工作過程分析，然后進行接口配置及設(shè)計系統(tǒng)硬件電路，最后設(shè)計系統(tǒng)程序并進行參數(shù)配置。（一）工作過程分析不同的搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)，其工作過程是有差異的。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成以某關(guān)節(jié)式搬運機器人為例，其工作過程主要包括以下步驟。（1）設(shè)備通電前，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，即輸送線上料位置及落料臺上無工件、平面?zhèn)}庫里無工件；搬運機器人處于遠程模式并位于作業(yè)原點，系統(tǒng)無機器人報警錯誤、無機器人電池報警。（2）按啟動按鈕，系統(tǒng)運行，機器人啟動。①當(dāng)輸送線上料檢測傳感器檢測到工件時，輸送線啟動，將工件傳送到落料臺上，工件到達落料臺時，輸送線停止運行，并通知搬運機器人。②搬運機器人收到命令后將工件搬運到平面?zhèn)}庫，搬運完成后機器人回到作業(yè)原點，等待下次搬運作業(yè)請求。③當(dāng)完成系統(tǒng)設(shè)定的一組作業(yè)任務(wù)后，搬運機器人停止搬運，輸送線停止輸送。清空平面?zhèn)}庫后，按復(fù)位按鈕，系統(tǒng)繼續(xù)運行。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）在系統(tǒng)運行過程中，若按暫停按鈕，機器人暫停運行；按復(fù)位按鈕，機器人繼續(xù)運行。（4）在系統(tǒng)運行過程中，急停按鈕一旦動作，系統(tǒng)立即停止；急停按鈕恢復(fù)后，須按復(fù)位按鈕進行復(fù)位，并用示教器選擇“示教模式”，通過示教操作使機器人回到作業(yè)原點。只有使系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，并按啟動按鈕后，系統(tǒng)才會重新啟動。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）接口配置與硬件電路搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)以PLC為核心，控制輸送線和搬運機器人的運行。接口配置1若搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的PLC選用OMRONCP1L-M40DR-D型，搬運機器人本體選用安川MH6型，機器人控制器選用DX100。機器人與PLC的I/O接口功能定義搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成CN308和CN306是搬運機器人與PLC之間的I/O接口，CN307是搬運機器人與末端執(zhí)行器之間的I/O接口，MXT是搬運機器人的專用輸入接口。（1）CN308是搬運機器人的專用I/O接口，其上每個端子的功能是固定的，如CN308的B1端子的功能為“機器人啟動”，當(dāng)該端子為高電平時，搬運機器人啟動運行。（2）CN306是搬運機器人的通用I/O接口，其上每個端子的功能由用戶定義。例如，將CN306的B1IN#（9）端子定義為“機器人搬運開始”，當(dāng)該端子為高電平時，搬運機器人開始搬運工件。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）CN307也是搬運機器人的通用I/O接口，其上每個端子的功能由用戶定義。例如，將CN307的端子定義為“吸盤1、2吸緊”，當(dāng)機器人程序使OUT17輸出為1時，YV1得電，吸盤1、2吸緊。（4）MXT是搬運機器人的專用輸入接口，其上每個端子的功能是固定的。例如，EXSVON為搬運機器人外部伺服ON功能，當(dāng)29、30端子間接通時，搬運機器人伺服電源接通。搬運機器人CN307接口功能定義搬運機器人MXT接口功能定義搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成

PLC的I/O接口功能定義搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成硬件電路2（1）PLC開關(guān)量輸入電路如下圖所示。由于傳感器為NPN集電極開路型，且機器人的輸出接口為漏型輸出，因此PLC的輸入電路也采用漏型接法，即COM端接。PLC開關(guān)量輸入信號包括各種控制按鈕信號和檢測用傳感器信號。PLC開關(guān)量輸入電路搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）CN303的1、2端子接外部DC24V電源，PLC輸入信號包括“機器人運行中”“機器人搬運完成”等搬運機器人各種狀態(tài)反饋信號。機器人輸出與PLC輸入接口電路搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）由于機器人的輸入接口為漏型輸入接口，因此PLC的輸出電路也采用漏型接法。PLC輸出信號包括“機器人啟動”“機器人搬運開始”等搬運機器人各種運行控制信號。機器人輸入與PLC輸出接口電路搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（4）繼電器KA2雙回路用于控制機器人急停，KA1用于控制機器人伺服使能，KA3用于控制機器人暫停。機器人專用輸入MXT接口電路（5）通過CN307接口連接電磁閥YV1～YV4，控制吸盤工具抓取或釋放工件。機器人輸出控制電磁閥電路搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（三）系統(tǒng)程序與參數(shù)配置PLC程序1只有在所有的初始條件都滿足時，W0.00得電；按下啟動按鈕W0.00，101.00得電，機器人伺服電源接通；如果使能成功，“機器人使能已接通”的狀態(tài)反饋信號端子1.01得電，101.00斷電，使能信號解除；100.00得電，機器人啟動，開始運行程序，同時其反饋信號1.00得電，100.00斷電，程序啟動信號解除。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)PLC參考程序搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成如果在運行過程中，按暫停按鈕0.01，則101.02得電，機器人暫停，其反饋信號1.00斷電。此時機器人的伺服電源仍然接通，機器人只是停止執(zhí)行程序。按復(fù)位按鈕0.02，則101.02斷電，機器人暫停信號解除，同時100.00得電，機器人程序再次啟動，繼續(xù)執(zhí)行程序。機器人程序啟動后，如果落料臺上有工件且倉庫未滿，則100.02得電，機器人將把落料臺上的工件搬運到倉庫里。如果在運行過程中按急停按鈕0.03，則101.01得電，機器人急停，其狀態(tài)反饋信號端子1.00、1.01斷電。此時機器人的伺服電源斷開，搬運機器人停止執(zhí)行程序。急停后，只有使系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，按啟動按鈕，系統(tǒng)才可以重新啟動。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成機器人本體程序2當(dāng)PLC的100.00輸出“1”時，機器人CN308的B1端子接收該信號，機器人啟動，開始執(zhí)行程序。執(zhí)行到時，機器人等待落料臺傳感器檢測工件。當(dāng)落料臺上有工件時，PLC的100.02輸出“1”，向機器人發(fā)出“機器人搬運開始”命令，機器人CN306的B1端子接收該信號，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。機器人如果急停，急停按鈕復(fù)位后，選擇示教器為“示教模式”，通過操作示教器使機器人回到作業(yè)原點，并將程序指針指向第一條指令。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成參數(shù)配置3不同系統(tǒng)的工業(yè)機器人，其參數(shù)配置是有差異的，現(xiàn)以ABB搬運機器人的參數(shù)配置為例進行介紹。（1）配置標(biāo)準(zhǔn)I/O板。ABB標(biāo)準(zhǔn)I/O板掛在DeviceNet總線上面，其常用型號有DSQC651（8個數(shù)字輸入，8個數(shù)字輸出，2個模擬輸出）和DSQC652（16個數(shù)字輸入，16個數(shù)字輸出）。在系統(tǒng)中配置標(biāo)準(zhǔn)I/O板，至少需要設(shè)置四個基本參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)I/O板配置的基本參數(shù)搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）配置I/O信號參數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)I/O板上配置一個數(shù)字I/O信號，至少需要設(shè)置四項基本參數(shù)，如表（1）所示。某搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的具體信號參數(shù)配置如表（2）所示。（1）數(shù)字I/O板配置的基本參數(shù)（2）某搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的具體信號參數(shù)配置搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）將輸入信號與系統(tǒng)的控制信號關(guān)聯(lián)起來，就可以通過輸入信號對系統(tǒng)進行控制，如電動機上電、程序啟動等。系統(tǒng)的狀態(tài)信號也可以與數(shù)字輸出信號關(guān)聯(lián)起來，將系統(tǒng)的狀態(tài)反饋給外圍設(shè)備，如系統(tǒng)運行模式、程序執(zhí)行錯誤等。系統(tǒng)I/O板配置搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成系統(tǒng)輸入信號的說明系統(tǒng)輸出信號的說明搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂國內(nèi)首創(chuàng)“犀牛”叉車式AGV隨著國家智能制造政策的發(fā)展與“AI+工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)+物流”先進技術(shù)的加持，合肥井松智能科技股份有限公司（簡稱井松智能）憑借近20年對物流裝備的產(chǎn)品深耕與技術(shù)沉淀，以及近10年對激光導(dǎo)航叉車式AGV產(chǎn)品的聚焦研究，通過“軟件建模仿真+硬件結(jié)構(gòu)分析”，再結(jié)合先進的“數(shù)字孿生”技術(shù)，最終打磨出一款適合超重載（20t級+）、大尺寸、多形狀滿足定制化要求的智能堆高叉車式AGV，實現(xiàn)國內(nèi)首創(chuàng)超重載激光導(dǎo)航“犀?！辈孳囀紸GV產(chǎn)品，并將其成功賦予行業(yè)應(yīng)用。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂國內(nèi)首創(chuàng)“犀牛”叉車式AGV該“犀?！辈孳囀紸GV產(chǎn)品是由定制化AGV本體、智能識別系統(tǒng)、智能調(diào)度系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)等組成的一款智能系統(tǒng)產(chǎn)品，它基于“AI調(diào)度平臺”技術(shù)，同時結(jié)合“智能感知+孿生建模+智能算力”三角閉環(huán)技術(shù)，實時確保AGV穩(wěn)定安全可靠的運行，完成系統(tǒng)任務(wù)指令。該產(chǎn)品能夠完成自動接駁、自動搬運、自動暫存等全流程無人化作業(yè)，幫助企業(yè)實現(xiàn)人力成本大幅縮減、全天候作業(yè)模式與配送效率多倍增長，快速促進企業(yè)智能物流環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)型升級，有效助力企業(yè)實現(xiàn)全面智能制造的藍圖目標(biāo)，為我國深入實施制造強國戰(zhàn)略添磚加瓦。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)IRB120搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一、搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計背景（1）搬運工件情況：要求搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)能夠搬運圓柱、正六棱柱、橢圓柱和正四棱柱四種形狀的工件。圓柱形工件的直徑為28mm，正六棱柱形工件的底面邊長為16mm，橢圓柱形工件的底面長軸為35mm、短軸為25mm，正四棱柱形工件的邊長為27mm，并且這些工件的厚度均為10mm，質(zhì)量為1.5～2kg。搬運工件的形狀搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)IRB120搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）生產(chǎn)節(jié)拍要求：搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)能夠在40s內(nèi)完成16個工件的搬運作業(yè)，即要求機器人的拾料節(jié)拍要大于2.5s。（3）作業(yè)環(huán)境條件：環(huán)境溫度為5～45℃，電源電壓為220V。（4）末端執(zhí)行器的選擇：由于所搬運的工件均為非金屬材質(zhì)，都具有平整的表面，而且沒有定位孔和抓取位置，因此可選用真空吸盤作為末端執(zhí)行器，通過吸附的方式來搬運工件。根據(jù)工件的尺寸和質(zhì)量，應(yīng)選用直徑為20mm的真空吸盤。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)二、搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備詳情搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備清單搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)所用工業(yè)機器人的型號為ABBIRB120-3/0.6。（一）工業(yè)機器人的型號與參數(shù)ABBIRB120-3/0.6機器人的具體參數(shù)搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)ABBIRB120-3/0.6機器人的具體參數(shù)續(xù)表搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)所用的空壓機為勁豹牌靜音無油系列空壓機，型號為SLB06。（二）空壓機的型號與參數(shù)SLB06空壓機的具體參數(shù)空壓機的外觀搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的連接布局在機器人仿真模擬軟件的模型中，搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)主要由搬運機器人、設(shè)備總控臺、上位機、安全防護欄、警示三色燈及工件維修臺等組成。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的組成與布局三、搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的連接布局搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)搬運機器人主要由示教器、控制器、操作機組成，如左圖所示。機器人操作機與示教器和控制器之間通過動力電纜和通信電纜建立連接，如右圖所示。（一）搬運機器人的連接搬運機器人的組成（a）動力電纜（b）通信電纜不同類型的連接線搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)吸盤通過由電磁閥控制的真空發(fā)生器來抽真空，由此吸取表面平整的工件。真空發(fā)生器是利用正壓氣源產(chǎn)生負壓的一種新型、高效、清潔、經(jīng)濟的設(shè)備，當(dāng)一個氣動系統(tǒng)中同時需要正負壓時，真空發(fā)生器可以十分容易和方便地獲得負壓。（二）吸盤的安裝與抓取過程（a）吸盤的安裝狀態(tài)（b）吸盤的抓取狀態(tài)圖（a）所示為吸盤的安裝狀態(tài)。圖（b）所示為吸盤的正確抓取狀態(tài)，應(yīng)使吸盤在待搬運工件的中心進行抓取，并確保吸盤接觸距離，其他狀態(tài)均不能完成抓取動作。搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)圖（c）所示為真空發(fā)生器，它通過氣管與吸盤連接，驅(qū)動吸盤，實現(xiàn)工件的取放。如圖（d）所示為吸盤的工作原理圖，吸盤經(jīng)過氣管與真空發(fā)生器連接，同時與待搬運工件接觸，然后啟動真空發(fā)生器抽氣，使吸盤內(nèi)變?yōu)樨搲?，從而將待搬運工件吸牢，即可開始搬運。當(dāng)待搬運工件被運送到目的地時，向吸盤內(nèi)充氣，使吸盤內(nèi)由負壓變成零壓或正壓，吸盤便會脫離待搬運工件，從而完成搬運任務(wù)。（c）真空發(fā)生器（d）吸盤的工作原理

搬運機器人抓取吸盤搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)四、搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序調(diào)試與運行在操作臺四周合理布置物料盤1和物料盤2，將工件從物料盤1中的A、B、C、D位置對應(yīng)搬運到物料盤2中的A1、B1、C1、D1位置。（一）搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序調(diào)試（a）搬運機器人結(jié)構(gòu)示意圖（b）物料盤工位示意圖搬運機器人與物料盤工位搬運機器人的運動軌跡搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)在RobotStudio軟件中啟動搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序進行調(diào)試，其步驟如下。（1）在RobotStudio軟件中打開搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序文件。（2）首先單擊功能區(qū)框1中的“控制器”選項卡，然后在“控制器”選項卡中單擊框2中的“控制面板”選項，從右側(cè)出現(xiàn)的側(cè)邊欄中選擇框3中的“手動”操作模式，最后單擊框4中的“示教器”選項，在其下拉菜單中選擇框5中的“虛擬示教器”。RobotStudio界面搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（3）在“虛擬示教器”界面，單擊搖桿旁邊框1中的按鈕，出現(xiàn)框2，單擊框2內(nèi)中間手指圖形對應(yīng)的圓圈，然后單擊框3中的使能按鈕。虛擬示教器界面搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（4）先單擊框1中的下拉菜單，然后選擇框2中的“程序編輯器”選項，打開程序編輯器。打開程序編輯器搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（5）先單擊框1中的“調(diào)試”按鈕，然后單擊框2中的“PP移至Main”選項。程序編寫界面搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（6）單擊框1中的“啟動”按鈕，進行程序調(diào)試。進行程序調(diào)試搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（1）確認搬運機器人是否在原點位置，若不在，應(yīng)手動將搬運機器人移動到原點位置。（二）搬運機器人實驗平臺整體運行實驗平臺（2）在控制器面板上進行模式選擇，將控制器上“模式選擇”旋鈕切換至“自動模式”，在狀態(tài)欄中，確認搬運機器人的狀態(tài)已切換至“自動”?？刂破髅姘灏徇\機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（3）調(diào)整運行模式，將搬運機器人運行模式切換到“連續(xù)”。（4）調(diào)整自動生產(chǎn)參數(shù)，單擊“自動生產(chǎn)窗口”選項。調(diào)整運行模式調(diào)整自動生產(chǎn)參數(shù)搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（5）在“自動生產(chǎn)窗口”中單擊“PP移至main”按鈕，在彈出的“重置程序指針”窗口中單擊“是”按鈕。（6）調(diào)整自動運行速度，首次自動運行建議選擇50%，待系統(tǒng)運行正常后再將速度恢復(fù)為100%。重置程序指針調(diào)整自動運行速度搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（7）在電機上電狀態(tài)下，單擊“運行”按鈕，啟動系統(tǒng)程序。觀察程序啟動后系統(tǒng)的運行情況。啟動系統(tǒng)程序搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)模擬運行碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成2碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)是在人工碼垛、機器碼垛兩個發(fā)展階段之后出現(xiàn)的自動化碼垛作業(yè)系統(tǒng)，它不僅能加快碼垛效率、提高物流速度，還能碼出整齊統(tǒng)一的物垛，并能減少物料破損與浪費。因此，碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)將逐步取代傳統(tǒng)碼垛機，實現(xiàn)生產(chǎn)制造業(yè)的“新自動化、新無人化”，碼垛行業(yè)也因碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展而步入“新起點”?，F(xiàn)在恰逢世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革同我國轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的歷史性交匯期，我們既面臨著千載難逢的歷史機遇，又面臨著各種嚴峻挑戰(zhàn)。作為當(dāng)代青年，我們要腳踏實地，認真學(xué)習(xí)和實踐，努力在“新起點”上把握科技發(fā)展帶來的新機遇。新起點，新機遇碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入本任務(wù)首先認識碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析，然后在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置。新起點，新機遇知識與技能要求碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一、碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析碼垛機器人是將不同外形尺寸的包裝或貨物自動整齊地在托盤上進行碼垛或拆垛的機器人，所以也稱托盤碼垛機器人。為了充分利用托盤的面積，保證碼垛物料的穩(wěn)定性，碼垛機器人配有物料碼垛順序與排列形式的設(shè)定器。通過自動更換工具，碼垛機器人可以適應(yīng)不同的產(chǎn)品，并能在惡劣環(huán)境下工作。碼垛機器人可對各種形狀的產(chǎn)品（如箱、罐、包、板材等）進行碼垛作業(yè)，還能根據(jù)用戶要求進行拆垛作業(yè)。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。1占地面積小，動作范圍大，可減少資源浪費。2能耗較低，可降低運行成本。3提高生產(chǎn)效率，避免繁重的體力勞動，實現(xiàn)無人或少人的碼垛作業(yè)。4改善工人的工作條件，擺脫有毒、有害的作業(yè)環(huán)境。5柔性高、適應(yīng)性強，可實現(xiàn)不同物料的碼垛。6定位準(zhǔn)確，穩(wěn)定性高。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成二、碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型碼垛是在搬運的基礎(chǔ)上，將工件整齊、規(guī)則地擺放成貨垛的作業(yè)形式。工業(yè)機器人碼垛作業(yè)實質(zhì)上是搬運作業(yè)的一種特殊形式，它需要事先對碼垛機器人進行路徑規(guī)劃，然后根據(jù)規(guī)劃好的路徑把工件從一個位置搬運到另一個位置，只是每次搬運工件的目標(biāo)位置（放置點）有所不同。碼垛機器人與搬運機器人一樣，需要相應(yīng)的輔助設(shè)備組成一個柔性化系統(tǒng)，以便于進行各種碼垛作業(yè)。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)工件的尺寸、材質(zhì)和作業(yè)空間等因素，選擇合適型號的工業(yè)機器人和夾具。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（一）碼垛機器人碼垛機器人與搬運機器人在本體結(jié)構(gòu)上沒有太大區(qū)別，通常碼垛機器人比搬運機器人要大些。在實際生產(chǎn)中，碼垛機器人通常安裝在物流線末端，多數(shù)情況下不能進行橫向或縱向移動，故常見的碼垛機器人多為關(guān)節(jié)式、擺臂式或龍門式結(jié)構(gòu)。在實際碼垛物流線中，關(guān)節(jié)式碼垛機器人應(yīng)用最多，其常見本體多為四軸結(jié)構(gòu)，也有五軸或六軸結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)式碼垛機器人，但其應(yīng)用相對較少。碼垛機器人一般安裝在底座上，其位置的高低由生產(chǎn)線高度、托盤高度及碼垛層數(shù)共同決定。在多數(shù)情況下，為了降低成本和提高效益，四軸結(jié)構(gòu)的碼垛機器人就可以滿足日常的碼垛要求。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（一）碼垛機器人碼垛機器人與搬運機器人在本體結(jié)構(gòu)上沒有太大區(qū)別，通常碼垛機器人比搬運機器人要大些。在實際生產(chǎn)中，碼垛機器人通常安裝在物流線末端，多數(shù)情況下不能進行橫向或縱向移動，故常見的碼垛機器人多為關(guān)節(jié)式、擺臂式或龍門式結(jié)構(gòu)。在實際碼垛物流線中，關(guān)節(jié)式碼垛機器人應(yīng)用最多，其常見本體多為四軸結(jié)構(gòu)，也有五軸或六軸結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)式碼垛機器人，但其應(yīng)用相對較少。碼垛機器人一般安裝在底座上，其位置的高低由生產(chǎn)線高度、托盤高度及碼垛層數(shù)共同決定。在多數(shù)情況下，為了降低成本和提高效益，四軸結(jié)構(gòu)的碼垛機器人就可以滿足日常的碼垛要求。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成以ABB碼垛機器人IRB460為例，它具有碼垛速度快、占地面積小等優(yōu)點，其碼垛操作節(jié)拍可達2190次/h，作業(yè)覆蓋范圍達到2.4m，占地面積比一般機器人大約減少20%。此外，德國KUKA公司推出的精細化碼垛機器人KR180-2PAArctic，可在條件下以180kg的全負荷進行工作，且無需防護罩和額外加熱裝置，創(chuàng)造了碼垛機器人低溫工作的極限。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）末端執(zhí)行器碼垛機器人的末端執(zhí)行器又稱手爪，它是夾持工件移動的一種裝置，其原理結(jié)構(gòu)與搬運機器人所用末端執(zhí)行器類似，常見形式有夾板式、抓取式、組合式。（1）夾板式手爪：它是碼垛過程中最常用的一類手爪。常見的夾板式手爪有單板式和雙板式。夾板式手爪主要用于整箱或規(guī)則盒的碼垛作業(yè)，可用于各行各業(yè)。其夾持力度較大，可一次碼一箱（盒）或多箱（盒），并且兩側(cè)板光滑，不會損傷碼垛產(chǎn)品的外觀。單板式與雙板式的側(cè)板一般都會有可旋轉(zhuǎn)爪鉤，需要由單獨機構(gòu)控制，在工作狀態(tài)時爪鉤與側(cè)板成，起到撐托工件、防止工件在高速運動中脫落的作用。（a）單板式（b）雙板式夾板式手爪碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）抓取式手爪：可靈活適應(yīng)不同形狀和內(nèi)含物（如大米、水泥、化肥等）的物料的碼垛作業(yè)。例如，與ABB公司IRB460和IRB660碼垛機器人配套的即插即用型Flex-Gripper抓取式手爪，采用不銹鋼制作，可勝任極端條件下的各種碼垛作業(yè)。抓取式手爪碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）組合式手爪：通過各種手爪的組合來獲得各種手爪優(yōu)勢的一種手爪，其靈活性較大，各種手爪之間既可單獨使用又可配合使用，可適應(yīng)多種形式的碼垛作業(yè)。真空吸取和抓取組合式手爪碼垛機器人手爪的動作一般由單獨外力進行驅(qū)動，需要連接相應(yīng)的外部信號控制裝置及傳感系統(tǒng)，以控制碼垛機器人手爪實時的動作狀態(tài)及夾緊力大小，其手爪驅(qū)動方式多為氣動或液壓驅(qū)動。通常在保證相同夾緊力的情況下，氣動比液壓驅(qū)動負載輕、成本低、干凈衛(wèi)生，故在實際碼垛作業(yè)中，以壓縮空氣為驅(qū)動力的居多。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（三）外圍設(shè)備與布局碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)是一種集成化系統(tǒng)，可與生產(chǎn)單元相連接，形成一個完整的集成化物料碼垛生產(chǎn)線。碼垛機器人在碼垛作業(yè)時，還需要一些起輔助作用的外圍設(shè)備。同時，為節(jié)約生產(chǎn)空間，合理的機器人空間布局也很重要。常用的外圍設(shè)備1（1）金屬檢測機：對于某些物品（如食品、藥品、化妝品、紡織品等）的碼垛作業(yè)，為防止在生產(chǎn)制造過程中混入金屬異物，需要金屬檢測機進行流水線檢測。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）重量復(fù)檢機：在自動化碼垛流水作業(yè)中重量復(fù)檢機具有重要作用，它不僅可以檢測出前工序是否漏裝、多裝，還能對合格品、欠重品、超重品進行統(tǒng)計，進而控制產(chǎn)品質(zhì)量。（3）自動剔除機：一般安裝在金屬檢測機和重量復(fù)檢機之后，主要用于剔除含金屬異物的產(chǎn)品及重量不合格的產(chǎn)品。（4）倒袋機：將輸送過來的袋裝碼垛物按照預(yù)定程序進行輸送、倒袋、轉(zhuǎn)位等操作，以使碼垛物按流程進入后續(xù)工序。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（5）整形機：主要對袋裝碼垛物的外形進行整形。經(jīng)整形機整形后，袋裝碼垛物內(nèi)可能存在的積聚物會均勻分散，使外形整齊，以便于后續(xù)工序的進行。（6）待碼輸送機：碼垛機器人生產(chǎn)線的專用輸送設(shè)備，可將待碼垛的貨物聚集起來，便于碼垛機器人末端執(zhí)行器抓取。（7）傳送帶：自動化碼垛生產(chǎn)線上必不可少的一個環(huán)節(jié)，針對不同的廠源條件，可選擇不同的形式。（a）斜坡式傳送帶（b）轉(zhuǎn)彎式傳送帶碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的布局2碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的布局應(yīng)以提高生產(chǎn)效率、節(jié)約場地、實現(xiàn)最佳物流碼垛為目的，在實際生產(chǎn)中，碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)常見的布局形式主要有全面式碼垛和集中式碼垛兩種。（1）全面式碼垛：碼垛機器人安裝在生產(chǎn)線末端，可針對一條或兩條生產(chǎn)線。這種布局具有較小的輸送線成本與占地面積、較大的靈活性、可增加生產(chǎn)量等優(yōu)點。全面式碼垛碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）集中式碼垛：碼垛機器人被集中安裝在某一區(qū)域。這種布局可將所有生產(chǎn)線生產(chǎn)的貨物集中在一起，具有較高的輸送線成本，但能夠節(jié)省生產(chǎn)區(qū)域資源，節(jié)約人員維護成本，一人便可全部操縱。集中式碼垛碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成在實際應(yīng)用中，碼垛作業(yè)按物料及貨垛進出的情況不同，經(jīng)常采用一進一出、一進兩出、兩進兩出、四進四出等規(guī)劃形式。（1）一進一出：設(shè)置一條貨物輸送線和一條貨垛輸出線，常出現(xiàn)在工廠資源相對較小、碼垛線作業(yè)比較繁忙的情況中。這種規(guī)劃形式的碼垛速度較快，托盤分布在機器人左側(cè)或右側(cè)，缺點是需要人工換托盤，浪費時間。（2）一進兩出：在一進一出的基礎(chǔ)上增加一條貨垛輸出線，一側(cè)滿盤后，碼垛機器人無須等待，直接碼另一側(cè)，其碼垛效率明顯提高。（3）兩進兩出：設(shè)置兩條物料輸送線和兩條貨垛輸出線，多數(shù)兩進兩出系統(tǒng)無須人工干預(yù)，碼垛機器人可自動定位托盤。因此，兩進兩出是目前應(yīng)用最多的一種規(guī)劃形式，也是性價比最高的一種規(guī)劃形式。（4）四進四出：設(shè)置四條貨物輸送線和四條貨垛輸出線，通常會配有自動更換托盤功能。這種規(guī)劃形式主要應(yīng)用于多條中等產(chǎn)量或低等產(chǎn)量生產(chǎn)線的碼垛作業(yè)。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成三、碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的軟件配置在進行碼垛作業(yè)前，需要對碼垛機器人的參數(shù)進行配置，然后建立主程序、初始化程序、抓取程序、放置程序以及專門的放置點計算程序等。此外，操作者還可通過示教器和操作面板進行碼垛機器人運動位置和動作程序的示教，設(shè)定運動速度、碼垛參數(shù)等。（一）系統(tǒng)參數(shù)配置不同型號的碼垛機器人，其系統(tǒng)參數(shù)的配置是有差異的，現(xiàn)以ABB碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)的參數(shù)配置為例進行介紹。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成配置標(biāo)準(zhǔn)I/O板信號參數(shù)1ABB碼垛機器人標(biāo)準(zhǔn)I/O板信號參數(shù)的配置碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成關(guān)聯(lián)I/O信號2ABB碼垛機器人的系統(tǒng)I/O板信號參數(shù)配置碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）主程序在主程序中，首先調(diào)用了初始化程序rInitAll()，并通過WHILE循環(huán)指令將其與其他運行程序指令隔離。在循環(huán)指令中，首先設(shè)置了碼垛作業(yè)的啟動條件：工件到位、吸盤未打開和工件未滿載；然后通過抓取程序rPick()、放置點計算程序rPosition()和放置程序rPlace()完成碼垛作業(yè)。在抓取工件之前，需要先判斷貨垛上的工件是否放滿，因此需要對碼放的工件計數(shù)，當(dāng)碼放工件數(shù)達到每層要求的6個工件時，需要重新計數(shù)。由于需要碼放的工件較少，在放置點計算程序rPosition()中可采用TEST指令設(shè)置每個工件所對應(yīng)的放置點位置。而當(dāng)碼放工件較多時，可采用數(shù)組來存放放置點位置參數(shù)，并在程序中設(shè)置相應(yīng)的調(diào)用位置指令。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（三）相關(guān)編程指令由于工業(yè)機器人是多軸串聯(lián)結(jié)構(gòu)，因而TCP能以多種方式到達目標(biāo)點。工業(yè)機器人會通過配置各軸數(shù)據(jù)使TCP以一種確定的方式到達目標(biāo)點，即軸配置。工業(yè)機器人一般默認對軸配置進行監(jiān)控，使工業(yè)機器人按照程序中的軸配置完成相關(guān)運動，當(dāng)無法完成運動時，程序?qū)⑼Ｖ箞?zhí)行。在碼垛作業(yè)的RAPID編程中，為了使工業(yè)機器人能夠在運動時，采取最接近當(dāng)前狀態(tài)的軸配置數(shù)據(jù)到達目標(biāo)點，而不至于出現(xiàn)因無法完成運動而停止執(zhí)行程序的情況，就需要采用ConfJ指令和ConfL指令來關(guān)閉軸配置監(jiān)控。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成ConfJ指令1ConfJ（關(guān)節(jié)運動軸配置）指令用于指定在關(guān)節(jié)運動過程中是否監(jiān)視工業(yè)機器人的軸配置。如果不監(jiān)視（ConfJ\Off），執(zhí)行程序時，工業(yè)機器人將尋找和當(dāng)前途徑具有相同軸配置的途徑來完成關(guān)節(jié)運動，這可能和程序中的軸配置不同。例如，ConfJ指令ConfJ\On;MoveJ*,v1000,fine,tool1;表示工業(yè)機器人按照程序中的軸配置移動到編程位置和方向，如果無法完成，程序?qū)⑼Ｖ箞?zhí)行。又如，ConfJ指令ConfJ\Off;MoveJ*,v1000,fine,tool1;表示工業(yè)機器人移動到編程位置和方向，如果可以用多種不同的方式、采用多種軸配置來實現(xiàn)，則將選擇最相近的配置。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成ConfL指令2ConfL（線性運動軸配置）指令用于指定在線性或者圓弧運動過程中是否監(jiān)視工業(yè)機器人的軸配置。如果不監(jiān)視，執(zhí)行程序時的軸配置可能和程序中的軸配置不同。當(dāng)運動模式改變?yōu)殛P(guān)節(jié)運動的時候，也可能導(dǎo)致不可預(yù)知的運動。例如，ConfL指令ConfL\On;MoveL*,v1000,fine,tool1;表示工業(yè)機器人按照程序中的軸配置運動到編程位置和方向，如果不能到達，程序?qū)⑼Ｖ箞?zhí)行。又如，ConfL指令ConfL\Off;MoveJ*,v1000,fine,tool1;表示機器人移動到編程位置和方向，但將采用最近的可能軸配置，這可能和程序中的軸配置不同。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（四）相關(guān)注意事項碼垛機器人碼垛作業(yè)需要機器人本體、控制系統(tǒng)、示教器、碼放平臺和傳送單元，以及真空吸盤或氣動抓手等抓取工具。在進行軟件配置時，應(yīng)注意以下事項。（1）一般以碼放平臺的角點或中心點作為原點，創(chuàng)建工件坐標(biāo)系，以平臺碼放方向作為坐標(biāo)系的方向。（2）為了減小碼垛機器人手臂振動對抓取物件精確度的影響，應(yīng)盡可能減小夾具靠近工件的速度，并在預(yù)設(shè)的路徑中多示教幾個參考點，從而加強路徑的可控性。（3）若采用氣動抓手抓取工件，為了確保碼垛機器人運動和抓取工件的穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)盡量避免碼垛機器人發(fā)生傾斜運動；在抓取工件時，應(yīng)使機械手垂直升降，此時可使用Offs指令來實現(xiàn)TCP在垂直方向上的位移。（4）當(dāng)碼垛機器人離開工作區(qū)時，適當(dāng)加快機器人的運動速度，可減少無效工作時間，提高運行效率。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂知之非難，行之不易在勞動力成本不斷上升的背景下，中國制造業(yè)，特別是在超重包裝成品的搬運工段，自動化趨勢越來越明顯。因此，眾多原本依賴人工的制造企業(yè)紛紛引入機器人來代替?zhèn)鹘y(tǒng)勞動力。搬運碼垛作業(yè)一般被認為是工業(yè)機器人在各種應(yīng)用中相對簡單的操作，但實際上并非如此。正所謂“知之非難，行之不易”，將簡單的應(yīng)用做到卓越，不僅需要有深厚的技術(shù)底蘊、精準(zhǔn)的系統(tǒng)控制和精益求精的工匠精神，還需要經(jīng)過多輪的“研發(fā)生產(chǎn)→現(xiàn)場應(yīng)用→總結(jié)改進”，以及多個項目的實踐檢驗。碼垛機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂即便如此，通過對搬運碼垛機器人的創(chuàng)新型應(yīng)用，我國擁有在智慧物流領(lǐng)域全球領(lǐng)先的科技水平。以山東省青島市即墨通濟新經(jīng)濟區(qū)大件物流智能無人倉為例，該無人倉應(yīng)用全景智能掃描站、關(guān)節(jié)機器人、吸盤龍門搬運機器人等多項定制智能設(shè)備，采用5G和視覺識別、智能控制算法等人工智能技術(shù)，可實現(xiàn)冰箱、空調(diào)等大件商品24h不間斷搬運作業(yè)。不斷增強的科技實力，推動著我們國家實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的滾滾大勢進入不可逆轉(zhuǎn)的歷史進程。碼垛