工業(yè)機器人離線編程與仿真 項目七

項目七：工業(yè)機器人

搬運工作站的創(chuàng)建與仿真1項目七工業(yè)機器人基本仿真工作站的創(chuàng)建

目前，搬運機器人被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。在抗疫之戰(zhàn)中，在物流前端，應急物資出入庫及配送，在物流后端，醫(yī)療器材、藥品、防護用品生產(chǎn)企業(yè)的物料揀選、產(chǎn)線搬運，都可以看到配送機器人的身影。美團、京東、亞馬遜、天貓，各大電子商場物流公司都推出了無人配送方案。世界上使用的搬運機器人逾10萬臺，被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。2

項目描述

本項目以搬運普通產(chǎn)品為例創(chuàng)建工業(yè)機器人搬運工作站。工作站利IRB120機器人將產(chǎn)品從一側(cè)托盤搬到另一側(cè)托盤上，并按照垛型要求進行碼垛。本工作站只提供相應的三維模型，需要自行搭建工作站依次完成夾具機械裝置創(chuàng)建、夾具smart組件創(chuàng)建、I/O配置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建、目標點示教、程序編寫及調(diào)試，最終完成整個工作站的搬運過程。3項目七工業(yè)機器人基本仿真工作站的創(chuàng)建4項目七工業(yè)機器人基本仿真工作站的創(chuàng)建

工業(yè)機器人搬運工作站利用IRB120機器人將產(chǎn)品從一側(cè)托盤搬到另一側(cè)托盤上，并按照垛型要求進行碼垛。學習目標知識目標

●掌握搬運工作站的搭建；

●掌握機械裝置的創(chuàng)建方法；

●

掌握使用Smart組件創(chuàng)建具有動態(tài)效果夾具的方法；

●了解Smart組件的子組件功能，掌握Smart子組件的創(chuàng)建驟；

●

掌握工作站邏輯設定的方法。技能目標

●能夠完成工業(yè)機器人搬運工作站的構(gòu)建； ●能夠使用Smart組件創(chuàng)建具有動態(tài)效果夾具； ●能夠完成工業(yè)機器人工作站中信號的設定； ●具備創(chuàng)建工作站I/0信號，能獨立設置和修改連接與屬性面板的能力；●會規(guī)劃機器人的移動路徑、創(chuàng)建程序數(shù)據(jù)，并準確示教機器人目標點；素養(yǎng)目標

●培養(yǎng)學生在機器人物料搬運技術(shù)方面的團結(jié)協(xié)作、勇于創(chuàng)新的工匠精神；

●

培養(yǎng)學生不怕挫折，勇于克服困難的精神；5目錄010205任務5工作站仿真運行調(diào)試任務3工作站I/O配置任務1工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建任務2夾具Smart組件的創(chuàng)建0304任務4搬運碼垛工作站的離線編程與仿真任務1工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建

任務描述

RobotStudio軟件中的機械裝置是由若干機械零件組裝在一起的裝置，通過設置其機械特性能夠?qū)崿F(xiàn)相應的運動。機械裝置能夠使工作站在離線仿真時更加真實的展示工作站情景。常用的機械裝置有輸送帶、滑臺、活塞及各類夾具等。78

任務分析工作站布局包括導入IRB120機器人、夾具工具模型、托盤、托盤垛物料等。這些模型除了工具和物料模型，都可在RobotStudio模型庫中找到，可直接導入。工具和物料通過3D建模工具如RobotStudio自帶建模組件或SolidWorks創(chuàng)建，再導入模型庫。導入模型后，位置不是理想位置，需要通過兩點法、三點法等方法進行調(diào)整布置。任務1工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建

知識鏈接2.1.1RobotStudio6.08軟件的簡要介紹RobotStudio是ABB公司推出的工業(yè)機器人離線編程軟件，該軟件采用了ABBVirtualRobotTM

技術(shù)，是市場上離線編程的領先產(chǎn)品。本項目所用離線編程軟件版本為RobotStudio6.08，本書案例在6.08以下版本中可能無法正常打開或使用,如軟件版本低,則需更新軟件。RobotStudio6.08的主界面如圖2-1所示。9

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建1.導入幾何體：在“基本”選項卡中的點擊“導入幾何體”，選擇“瀏覽幾何體”。10（一）做給你看2.導入幾何體：選擇“夾具基座”、“夾具1”、“夾具2”幾何體，點擊“打開”；3.導入幾何體后，調(diào)整幾何體位置，如右圖。11

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建4.在“建?！边x項卡中的點擊“創(chuàng)建機械裝置”，機械裝置模型名稱更改為“夾具”，類型為“工具”，如左圖。5.雙擊“鏈接”，創(chuàng)建機械裝置的鏈接：鏈接名稱：“L1”；所選部件：“夾具基座”；添加到主頁；勾選“設置為BaseLink”，點擊“應用”，如右圖。12

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建6.雙擊“鏈接”，繼續(xù)創(chuàng)建機械裝置鏈接。鏈接名稱：“L2”；所選部件：“夾具1”；添加到主頁不勾選“設置為BaseLink”，點擊“應用”。如左圖。7.雙擊“鏈接”，繼續(xù)創(chuàng)建機械裝置鏈接鏈接名稱：“L3”；所選部件：“夾具2”,添加到主頁；不勾選“設置為BaseLink”，點擊“應用”。如右圖。點擊“應用”。。13

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建8.雙擊“接點”，創(chuàng)建機械裝置接點：關(guān)節(jié)名稱：“J1”；關(guān)節(jié)類型：“往復的”；第一個位位置“11.6,11,70”；第二個位位置“11.6,19,70”；最小限值：0；最大限值：8點擊“確定”，如左圖。9.雙擊“接點”，創(chuàng)建機械裝置接點：關(guān)節(jié)名稱：“J2”；關(guān)節(jié)類型：“往復的”；第一個位位置“11.6,11,70”；第二個位位置“11.6,19,70”；最小限值：0，；最大限值：8，點擊“確定”，如右圖。14

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建10.雙擊“工具數(shù)據(jù)”，創(chuàng)建機械裝置工具數(shù)據(jù)工具名稱：“mynewtool”；屬于鏈接：“L1（Baselink）”；點擊“確定”，如左圖。15

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建11.創(chuàng)建機械裝置姿態(tài)：在機械裝置設置窗口下，找到“姿態(tài)”窗口，點擊“添加”，如左圖。12.創(chuàng)建姿態(tài)“閉合”：姿態(tài)名稱：“閉合”；關(guān)節(jié)值：“0,0”，點擊“確定”，如右圖。16

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建13.點擊“添加”，創(chuàng)建姿態(tài)“張開”。姿態(tài)名稱：“張開”；關(guān)節(jié)值：“8,8”，點擊“確定”，如左圖。14.機械裝置“夾具”創(chuàng)建完成，如右圖17

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建（二）你來練練：參考上表步驟創(chuàng)建機械裝置“夾具”。

學習評價

從“創(chuàng)建夾具運動屬性、創(chuàng)建屬性連結(jié)、創(chuàng)建信號連結(jié)、仿真驗證”四個方面評價學習效果，按本項總體10分打分，記入P216“任務實施評價表”。18

任務實施：工作站機器人機械裝置夾具的創(chuàng)建小結(jié)：1.機械裝置的創(chuàng)建步驟

19任務2夾具Smart組件的創(chuàng)建

任務描述

在RobotStudio中創(chuàng)建碼垛的仿真工作站中，夾具工具Smart組件創(chuàng)建，夾具工具的動畫效果對整個搬運碼垛工作站起著至關(guān)重要的作用。在真實的工業(yè)場景中多采用數(shù)個夾具組件進行抓取物料。20

任務分析

夾具Smart組件動態(tài)效果包含：子組件傳感器識別工件，接受機器人信號將物料夾起，等待機器人到達堆放目標位置，釋放物料。(1)抓取物料采用Attacher組件，它將物料的框架坐標系與工具坐標重合，進行安裝模型。(2)放下物料采用Detacher組件，它是Attacher組件的逆運動，拆除對象模型。21任務2夾具Smart組件的創(chuàng)建

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：221.導入RIB120機器人型號，并布局，建立機器人系統(tǒng)；2.導入機械裝置夾具：在“基本”選項卡中的點擊“導入模型庫”，選擇“瀏覽庫文件”。（一）做給你看：233.選擇庫文件

“夾爪工具”，點擊打開，如左圖。4.“夾具”機械裝置如右圖

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：245.在“建?！边x項卡中的點擊

“Smart”組件，更改名字為“SC夾具”，如左圖。6.將“夾爪”拖動到“SC夾具”中。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：257.創(chuàng)建動作“Attacher”：在“SC夾具”創(chuàng)建窗口中，在

“組成”選項卡中點擊“添加組件”，點擊“動作”，選擇添加“Attacher”組件。8.彈出組件動作“Attacher”屬性設置窗口，設置“Parent”為“夾爪(SC夾具)”；“Flange”為“MyTool”,然后單擊“應用”，點擊“關(guān)閉”。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：269.創(chuàng)建動作“Detacher”：在“SC夾具”創(chuàng)建窗口中，在

“組成”選項卡中點擊“添加組件”，點擊“動作”，選擇添加“Detacher”組件，如左圖。10.彈出組件動作“Detacher”屬性設置窗口，設置“Child”為空,勾選“KeepPosition”,然后單擊“應用”，點擊“關(guān)閉”，如右圖。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：2711.創(chuàng)建傳感器“LineSensor”：在“SC夾具”創(chuàng)建窗口中，在“組成”選項卡中點擊“添加組件”，點擊“傳感器”，選擇“LineSensor”組件，如左圖。12.設置傳感器“LineSensor”屬性：半徑“Radius”設為8，傳感器創(chuàng)建完成，如右圖。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：2813.安裝傳感器“LineSensor”：右鍵“LineSensor”屬性，安裝到“夾爪”，選擇更新“LineSensor”位置，效果如左圖。14.調(diào)整傳感器“LineSensor”的位置，如右圖。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：2915.創(chuàng)建本體“PoseMover”：在“SC夾具”創(chuàng)建窗口中，在“組成”選項卡中點擊“添加組件”，點擊“本體”，選擇“PoseMover”組件，如左圖。16.“PoseMover[0]”屬性設置：設置“Mechanism”為“夾爪（SC夾具）”，“Pose”為“張開”，點擊“應用”，點擊“關(guān)閉”。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：3017.繼續(xù)創(chuàng)建本體“PoseMover_2[0]”：在“SC夾具”創(chuàng)建窗口中，在

“組成”選項卡中點擊“添加組件”，點擊“本體”，選擇“PoseMover”組件，如左圖。18.“PoseMover_2[0]”屬性設置：設置“Mechanism”為“夾爪（SC夾具）”，“Pose”為“張開”，點擊“應用”，點擊“關(guān)閉”，如右圖。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：3119.創(chuàng)建信號與屬性組件“LogicGate”：在“SC夾具”創(chuàng)建窗口中，在

“組成”選項卡中點擊“添加組件”，點擊“信號與屬性”，選擇“LogicGate”組件，如左圖。20.“LogicGate”組件屬性設置，如右圖。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：3221.創(chuàng)建信號與屬性組件“LogicSRlatch”：在“SC夾具”創(chuàng)建窗口中，在

“組成”選項卡中點擊“添加組件”，點擊“信號與屬性”，選擇“LogicSRlatch”組件，如左圖。22.“LogicSRlatch”組件屬性設置：選擇默認，點擊“關(guān)閉”，如右圖。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：33“SC夾具”smart組件的全部子組件已設置完畢，如圖。

任務實施：1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件（一）做給你看：341.在“SC夾具”創(chuàng)建窗口下，在

“屬性與連結(jié)”窗口中點擊“屬性連結(jié)”選項卡中的“添加連結(jié)”。

任務實施：2.創(chuàng)建smart組件的屬性與連結(jié)（一）做給你看：352.添加“SC夾具”LineSensor與Attacher的屬性連結(jié)。

任務實施：2.創(chuàng)建smart組件的屬性與連結(jié)（一）做給你看：363.添加“SC夾具”r=Attacher與Detacher的屬性連結(jié)，添加完畢，“SC夾具”屬性連結(jié)如圖。

任務實施：2.創(chuàng)建smart組件的屬性與連結(jié)（一）做給你看：37“SC夾具”Attacher與Detacher的屬性連結(jié)，添加完畢，“SC夾具”屬性連結(jié)如圖。

任務實施：2.創(chuàng)建smart組件的屬性與連結(jié)（一）做給你看：381.在“SC夾具”創(chuàng)建窗口下，在

“信號與連接”窗口中點擊“I/O信號”選項卡中的“添加I/O信號”。

任務實施：3.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：392.創(chuàng)建“SC夾具”輸入信號di1

任務實施：3.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：403.創(chuàng)建“SC夾具”輸出信號do1

任務實施：3.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：41smart組件的信號與連接完成，如圖

任務實施：3.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：421.在“SC夾具”創(chuàng)建窗口下，在

“信號與連接”窗口中點擊“I/O信號”選項卡中的“添加I/OConnection”

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的I/O連接（一）做給你看：432.添加“SC夾具”與LineSendor的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的I/O連接（一）做給你看：443.添加“SC夾具”與PoseMover_2[閉合]的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的I/O連接（一）做給你看：454.添加“SC夾具”與LogicGate的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的I/O連接（一）做給你看：465.添加“PoseMover_2[閉合]”與“Attacher”的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的I/O連接（一）做給你看：476.添加“LogicGate[NOT]”與“PoseMover[張開]”的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：487.添加“LogicGate[NOT]”與“Detacher”的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：498.添加“Attacher”與“l(fā)ogicSRLatch”的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：509.添加“Detacher”與“l(fā)ogicSRLatch”的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：5110.添加

“l(fā)ogicSRLatch”與“SC夾具”的I/OConnection

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：52“SC夾具”smart組件的I/O連接創(chuàng)建完畢，如圖

任務實施：4.創(chuàng)建smart組件的信號與連接（一）做給你看：531.將“SC夾具”Smart組件拖到IRB120機器人上，選擇更新位置，“SC夾具”Smart組件安裝成功。

任務實施：5.將“SC夾具”

安裝到機器人上（一）做給你看：54“SC夾具”Smart組件安裝成功。

任務實施：5.將“SC夾具”

安裝到機器人上

小結(jié)：任務2夾具Smart組件的創(chuàng)建1.創(chuàng)建SC夾具Smart組件；2.創(chuàng)建smart組件的屬性與連結(jié)3.創(chuàng)建smart組件的信號與連接4.創(chuàng)建smart組件的I/O連接5.

將“SC夾具”安裝到機器人上55任務3工作站I/O配置

任務描述

工業(yè)機器人的I/O通信接口可以實現(xiàn)與周邊設備進行通信。本任務要求會定義機器人的I/O板，定義機器人的I/O信號，監(jiān)控和操作輸入輸出信號，進行系統(tǒng)輸入/輸出與I/O信號的關(guān)聯(lián)，使用示教器可編程按鍵。56

知識鏈接：

7.3.1ABB機器人常用的I/O通信硬件設備之間的通信指設備之間通過數(shù)據(jù)線路按照規(guī)定的通信協(xié)議標準來進行信息的交互；通信協(xié)議規(guī)定了硬件接口的標準、通信的模式以及速率，設備之間必須采用相同的通信協(xié)議才能正確的交互信息。一種通信協(xié)議。各設備廠家生產(chǎn)的外圍設備會使用不同的通信協(xié)議標準與接口類型。57

知識鏈接：

7.3.1ABB機器人常用的I/O通信1.I/O通訊接口ABB機器人提供了豐富I/O通信接口，可以實現(xiàn)與周邊設備進行通信；58通信類型PC端通信現(xiàn)場總線通信ABB標準通信

執(zhí)行標準RS232OPCserverSocketMessageDeviceNET(CAN總線)ProfibusProfibus-DPEtherNETIP標準I/O模塊ABBPLC

知識鏈接：

7.3.1ABB機器人常用的I/O通信2.I/O信號的分類（1）ABB的標準I/O板提供的常用信號處理有數(shù)字輸入di，數(shù)字輸出do、模擬輸入ai、模擬輸出ao，以及輸送鏈跟蹤。（2）ABB機器人可以選配標準ABB的PLC，省去了原來與外部PLC進行通信設置的麻煩，并且在機器人的示教器上就能實現(xiàn)與PLC相關(guān)的操作。59

知識鏈接：

7.3.2機器人的I/O通信配置1.標準I/O模塊的參數(shù)配置602.I/O信號的參數(shù)配置

任務實施：工作站I/O配置步驟：611.新建DeviceNetBoard通信單元2.新建工作站系統(tǒng)信號3.設置工作站邏輯4.測試系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”

任務實施：1.新建DeviceNetBoard通信單元（一）做給你看：621.打開示教器，在主菜單中點擊“控制面板”，進入“控制面板”窗口

任務實施：1.新建DeviceNetBoard通信單元（一）做給你看：632.點擊“配置”，點擊“配置系統(tǒng)參數(shù)”

任務實施：1.新建DeviceNetBoard通信單元（一）做給你看：643.選擇“DeviceNetDevice”

，點擊顯示全部

任務實施：1.新建DeviceNetBoard通信單元（一）做給你看：654.添加Board通信單元，點擊“添加”。

任務實施：1.新建DeviceNetBoard通信單元（一）做給你看：665.Board通信單元參數(shù)設置如右圖。

任務實施：1.新建DeviceNetBoard通信單元（一）做給你看：676.重啟虛擬控制器：點擊“確定”，彈出“是否現(xiàn)在重新啟動”，選擇“是”。完成DeviceNetBoard通信單元的創(chuàng)建

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：681.打開示教器，在主菜單中點擊“控制面板”，進入“控制面板”窗口。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：692.點擊“配置”，點擊“配置系統(tǒng)參數(shù)”。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：703.點擊

“Signal”,點擊“顯示全部”，點擊“添加”。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：714.新建系統(tǒng)啟動輸入信號“di_1”：啟動輸入信號“di_1”參數(shù)設置如圖，點擊“確定”。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：725.選擇“否”，等創(chuàng)建完系統(tǒng)信號再進行“重啟控制器”。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：736.點擊“添加”，繼續(xù)添加一個系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：747.系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”參數(shù)設置如右圖，點擊“確定”。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：758.點擊“是”，選擇重新啟動控制器，工作站系統(tǒng)信號設置完畢。重新啟動控制器，工作站系統(tǒng)信號設置完畢。

任務實施：2.新建工作站系統(tǒng)信號（一）做給你看：766.點擊“添加”，繼續(xù)添加一個系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”。

任務實施：3.設置工作站邏輯（一）做給你看：771.在工作站“仿真”窗口下，點擊“工作站邏輯”。

任務實施：3.設置工作站邏輯（一）做給你看：782.在“工作站邏輯”編輯窗口中，選擇“設計”，將“SC夾具”Smart組件的I/O信號與系統(tǒng)I/O信號進行連接，如右圖，工作站邏輯設置完成。工作站邏輯設置完成。

任務實施：4.測試系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”（一）做給你看：791.打開示教器主菜單，點擊“輸入輸出”。

任務實施：4.測試系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”（一）做給你看：802.在輸入輸出窗口中，點擊“視圖”，選擇“數(shù)字輸出”。

任務實施：4.測試系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”（一）做給你看：813.測試系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”：選擇“do_clamp”，點擊“1”，

“SC夾具”響應動作夾緊。

任務實施：4.測試系統(tǒng)輸出信號“do_clamp”（一）做給你看：824.選擇“do_clamp”，點擊“0”，

“SC夾具”響應動作松開，測試完畢，工作站I/O信號設置完成。

任務實施：工業(yè)機器人手動操作（二）你來練練：參考上表步驟完成“夾具Smart組件的創(chuàng)建”。83

學習評價：運用以下任務實施評價表對本任務學習情況進行評價。任務4搬運碼垛工作站的離線編程與仿真

任務描述

搬運碼垛工作站是一種智能化設備，用于自動化地將貨物從一個位置搬運到另一個位置，并進行碼垛操作。在系統(tǒng)建模的基礎上，進行離線編程。通過編寫程序，指導搬運碼垛工作站完成特定任務，如貨物的搬運路徑、碼垛順序等。在完成離線編程后，進行仿真驗證。84任務分析本任務采用離線編程方法，操作機器人實現(xiàn)模型運動軌跡的示教。有兩個矩形物料底盤，每個底盤有20個物料位置，每個物料間距是50mm。要求工業(yè)機器人先將左邊物料底盤中20個物料對應搬放到右邊物料底盤中相應的位置。任務要求能安裝運用基本指令編寫程序，并調(diào)試與運行，實現(xiàn)兩個物料底盤內(nèi)的物料往返搬運。物料搬運模型如下圖。85任務4搬運碼垛工作站的離線編程與仿真知識鏈接：7.4.1I/O控制指令

I/O控制指令用于控制I/O信號，已達到與機器人周邊設備進行通信的目的。常用的I/O指令有：1.Set數(shù)字信號置位指令Set數(shù)字信號置位指令用于將數(shù)字輸出（DigitalOutput）置位為1；

例如：SetDO1——將信號DO1設置為12.Reset數(shù)字信號復位指令