工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)（第三版）課件 第5篇 應(yīng)用篇-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用

第五篇應(yīng)用篇——工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用

任務(wù)一工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)第五篇應(yīng)用篇——工業(yè)機(jī)器人世界漫游

1.了解工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)工作站建立、配置；2.掌握搬運(yùn)任務(wù)IO信號(hào)配置設(shè)置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建；3掌握帶參例行程序應(yīng)用；4.會(huì)搬運(yùn)任務(wù)程序編程與調(diào)試。5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

任務(wù)描述

5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)方面有眾多成熟的解決方案，在3C、食品、醫(yī)藥、化工、金屬加工、太陽(yáng)能等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，涉及物流輸送、周轉(zhuǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)等。采用機(jī)器人搬運(yùn)可大幅度提高生產(chǎn)效率、節(jié)省勞動(dòng)力成本、提高定位精度并降低搬運(yùn)過(guò)程中的產(chǎn)品損壞率。圖5-1所示是搬運(yùn)分揀鋰電池，圖5-2所示是搬運(yùn)太陽(yáng)能電池片。圖5-1搬運(yùn)分揀鋰電池圖5-2搬運(yùn)太陽(yáng)能電池片5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

任務(wù)功能簡(jiǎn)介：在搬運(yùn)工作站中完成一套8個(gè)工件的搬運(yùn)擺放（左右平臺(tái)各放4個(gè)）。兩個(gè)傳輸帶輸送物件，當(dāng)工件到傳輸帶頂端后圖5-3（a），工業(yè)機(jī)器人工裝抓手首先抓取左側(cè)傳輸帶物件圖5-3（b）（b）（a）5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

然后搬運(yùn)擺放到左側(cè)平臺(tái)位置圖5-3（c），接著抓取右側(cè)傳輸帶側(cè)物件圖5-3（d）（c）（d）5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

然后搬運(yùn)擺放到右側(cè)平臺(tái)位置圖5-3（e），后面依次擺放剩下的6個(gè)物件，左右平臺(tái)各放4個(gè)，后面8個(gè)物件依次搬運(yùn)橫列擺放位置圖5-3（f），這樣就完成此次搬運(yùn)任務(wù)。（e）（f）5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

一、帶參數(shù)例行程序概念如果一個(gè)例行程序能夠傳遞或者引用某種參數(shù)的話，那么就為帶參數(shù)的例行程序。格式為：get(numn)，其中n為某種參數(shù)，可以是數(shù)字量num，位置數(shù)據(jù)量Pos，點(diǎn)位數(shù)據(jù)量Robtarget，TCP數(shù)據(jù)量tooldata等等，也可以為常量或變量或可變量。參數(shù)n在下面的get例行程序中可以作為參數(shù)在get本地內(nèi)的每一條程序中進(jìn)行調(diào)用。知識(shí)儲(chǔ)備

5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

PROCget(numn)MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLP{n},v100,fine,tool0;WaitTime1;SetdoGrip;WaitTime1;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;ENDPROC5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

新建例行程序時(shí)選擇參數(shù)，例行程序的參數(shù)有四種存取模式：輸入、輸入/輸出、變量、可變量（圖5-4）。圖5-4新建帶參例行程序5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

INPUT（輸入）：通常例行程序參數(shù)被設(shè)為該模式并作為例行程序數(shù)據(jù)來(lái)處理。在例行程序內(nèi)改變?cè)撟兞繉?duì)相應(yīng)自變量沒(méi)有影響，參數(shù)僅作為程序中的輸入。INOUT（輸入/輸出）：如果例行程序參數(shù)被設(shè)為該模式，則相應(yīng)的自變量必須是可被例行程序修改的VAR或PERS數(shù)據(jù)，參數(shù)可以作為程序中的輸入或者輸出。VAR（變量）：如果例行程序參數(shù)被設(shè)為該模式，則相應(yīng)的自變量必須是可被例行程序修改的VAR數(shù)據(jù)，參數(shù)僅可以為變量。PERS（可變量）：如果例行程序參數(shù)被設(shè)為該模式，則相應(yīng)的自變量必須是可被例行程序修改的PERS數(shù)據(jù)，參數(shù)僅可以為可變量。5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

二、帶參數(shù)例行程序?qū)嵗苑盼锪蠟槔▓D5-5），寫出放物料的通用帶參數(shù)的例行程序圖5-5物料放置圖5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

1.如果不使用帶參例行程序，取6個(gè)物料就需要6段取物料程序。取物料1的程序：取物料2的程序：其中P1點(diǎn)是取物料1的位置點(diǎn)。其中P2點(diǎn)是取物料1的位置點(diǎn)。PROCget1()PROCget2()MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveLOffs(P1,0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLOffs(P2,0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLP1,v100,fine,tool0;MoveLP2,v100,fine,tool0;WaitTime1;WaitTime1;SetdoGrip;SetdoGrip;WaitTime1;WaitTime1;MoveLOffs(P1,0,0,300),v200fine,tool0;MoveLOffs(P1,0,0,300),v200,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;ENDPROCENDPROC5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

2.如果是建立一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)數(shù)組CONSTrobtargetP{2}:=[P1,P2]，那么：P{1}=P1，P{2}=P2。取物料1的程序：取物料2的程序：PROCget1()PROCget2()MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveLOffs(P{1},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLOffs(P{2},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLP{1},v100,fine,tool0;MoveLP{2},v100,fine,tool0;WaitTime1;WaitTime1;SetdoGrip;SetdoGrip;WaitTime1;WaitTime1;MoveLOffs(P{1},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLOffs(P{2},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;ENDPROCENDPROC5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

取物料1的程序（當(dāng)n等于1時(shí)）：取物料2的程序（當(dāng)n等于2時(shí)）：PROCget1()PROCget1()MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLP{n},v100,fine,tool0;MoveLP{n},v100,fine,tool0;WaitTime1;WaitTime1;SetdoGrip;SetdoGrip;WaitTime1;WaitTime1;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;ENDPROCENDPROC5.1工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)

3.合并后的程序：CONSTrobtargetP{2}:={P1,P2}PROCget(numn)MoveJpHome,v500,fine,tool0;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLP{n},v100,fine,tool0;WaitTime1;SetdoGrip;WaitTime1;MoveLOffs(P{n},0,0,300),v200,fine,tool0;MoveJpHome,v500,fine,tool0;ENDPROC5.1.1IO信號(hào)配置

我們要用到的數(shù)字輸入信號(hào)有兩個(gè)傳送帶工件到位信號(hào)，數(shù)字輸出信號(hào)有置位真空夾具信號(hào)等，如“啟動(dòng)”、“停止”、“急停復(fù)位”等。根據(jù)上述所需信號(hào)我們選配IO通訊方式，由于信號(hào)數(shù)量較少，可以通過(guò)ABB標(biāo)準(zhǔn)IO板來(lái)進(jìn)行通訊，可以選取DSQC651，8進(jìn)8出以及2個(gè)模擬輸出。ABB標(biāo)準(zhǔn)IO板是下掛在DeviceNet總線上面的，配置比較簡(jiǎn)單，單元信號(hào)配置如表5-1和表5-2所示。NameTypeofUnitConnectedtoBusDeviceNetAddressBoard10D651DeviceNet110NameTypeofSignalAssignedtoDeviceDevicemapping信號(hào)注釋diPalletInPos1DigitalinputBoard100傳送帶1工件到位diPalletInPos2DigitalinputBoard101傳送帶2工件到位di_startDigitalinputBoard102“外接”開始di_stopDigitalinputBoard103“外接”停止di_estopresetDigitalinputBoard104“外接”急停復(fù)位doGripDigitaloutputBoard1032夾爪夾緊信號(hào)5.1.1IO信號(hào)配置

先進(jìn)行IO板配置（參考第三篇），進(jìn)入“ABB”主菜單界面，在進(jìn)入控制面板→配置→DeviceNetDevice后，選擇“添加”設(shè)置，“使用來(lái)自模板的值”選擇DSQC651，參考表5-1參數(shù)，設(shè)置Name、Address兩個(gè)參數(shù)，如圖5-6所示圖5-6IO單元配置5.1.1IO信號(hào)配置

再在IO板上添加IO信號(hào)（參考第三篇），有diPalletInPos1、diPalletInPos2、di_start、di_stop、di_estopreset、doGrip五個(gè)數(shù)量輸入信號(hào)和一個(gè)數(shù)字輸出信號(hào)，下面以輸入信號(hào)diPalletInPos1和輸出信號(hào)doGrip為例說(shuō)明創(chuàng)建IO信號(hào)的過(guò)程。進(jìn)入“ABB”主菜單界面，在進(jìn)入控制面板→配置→Signal后，選擇“添加”，設(shè)置Name、TypeofSignal、AssignedtoDevice、Devicemapping四個(gè)參數(shù)，如圖5-7所示。圖5-7IO信號(hào)配置5.1.1IO信號(hào)配置

再對(duì)系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行配置，有di_start、di_stop、di_estopreset三個(gè)信號(hào)的設(shè)置，下面以di_start為例說(shuō)明創(chuàng)建系統(tǒng)輸入/輸出設(shè)置過(guò)程。進(jìn)入“ABB”主菜單界面，在進(jìn)入控制面板→配置→I/Osystem后，選擇“SystemInput”進(jìn)行設(shè)置（圖5-8）；圖5-8進(jìn)入SystemInput設(shè)置5.1.1IO信號(hào)配置

點(diǎn)擊“添加”，對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，寫入“SignalName”，選擇“di_start”（圖5-9）；圖5-9Signal設(shè)置5.1.1IO信號(hào)配置

修改“Action”當(dāng)前值為“Start”（圖5-10）；圖5-10Action屬性5.1.1IO信號(hào)配置

修改“Argument1”當(dāng)前值為“Continous”（圖5-11）；圖5-11Argument1屬性5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

1、TCP的設(shè)定工具數(shù)據(jù)tooldata用于描述安裝在機(jī)器人第六軸上的TCP、質(zhì)量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。默認(rèn)工具（tool0）的工具中心點(diǎn)位于機(jī)器人安裝法蘭盤的中心，如圖5-12所示。該工作站使用的是夾爪夾具，夾具比較規(guī)整，可以通過(guò)直接指定數(shù)值的方式創(chuàng)建工具數(shù)據(jù)。夾爪的TCP點(diǎn)位置相對(duì)于tool0在Z方向偏移了135mm。圖5-12工具數(shù)據(jù)tooldata5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

圖5-12工具數(shù)據(jù)tooldata下面對(duì)工件數(shù)據(jù)tooldata進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)入“ABB”主菜單界面，點(diǎn)擊進(jìn)入“手動(dòng)操縱”，點(diǎn)擊修改工具坐標(biāo)“tool0”（圖5-13）；圖5-13修改工具坐標(biāo)5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

新建工具坐標(biāo)Grip，編輯Grip數(shù)據(jù)類型，點(diǎn)擊“初始值”進(jìn)入，對(duì)工具數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，X、Y、Z坐標(biāo)設(shè)定，吸盤夾具重量mass設(shè)定（圖5-14），設(shè)定完成后點(diǎn)擊確定，完成工具坐標(biāo)Grip設(shè)定。圖5-14工具數(shù)據(jù)初始值5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

2、工件坐標(biāo)的設(shè)定工件坐標(biāo)對(duì)應(yīng)工件，它定義工件相對(duì)于大地坐標(biāo)的位置。機(jī)器人可以擁有若干個(gè)工件坐標(biāo)系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程時(shí)就是在工件坐標(biāo)中創(chuàng)建目標(biāo)和路徑。這有很多優(yōu)點(diǎn)：①重新定位工作站中的工件時(shí)，只需更改工件坐標(biāo)的位置，所有路徑將即刻隨之更新。②允許操作以外軸或傳送導(dǎo)軌移動(dòng)的工件，因?yàn)檎麄€(gè)工件可連同其路徑一起移動(dòng)。5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

建立工件坐標(biāo)的原理，只需要定義3個(gè)點(diǎn)，就可以建立一個(gè)工件坐標(biāo)（圖5-15）。其中，X1點(diǎn)確定工件坐標(biāo)原點(diǎn)，X2確定工件坐標(biāo)X正方向，Y1確定工件坐標(biāo)Y正方向。圖5-15工件坐標(biāo)5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

下面開始設(shè)定工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)入“ABB”主菜單界面，點(diǎn)擊進(jìn)入“手動(dòng)操縱”，點(diǎn)擊修改工具坐標(biāo)“wobj0”；點(diǎn)擊進(jìn)入工件坐標(biāo)設(shè)置界面，新建一個(gè)工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)名稱wobjcnv（圖5-16）；圖5-16新建任務(wù)工件坐標(biāo)5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

點(diǎn)擊“修改位置”，通過(guò)手動(dòng)操縱的方式，逐一來(lái)確定用戶點(diǎn)X1、X2、Y1（圖5-17）。圖5-17定義工件坐標(biāo)5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

3、目標(biāo)點(diǎn)的設(shè)定在本任務(wù)工作站中，需要示教6個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，包括初始點(diǎn)：pHome（圖5-3a）、抓取點(diǎn)1：pPallet_Pick1（圖5-3b）、抓取點(diǎn)2：pPallet_Pick2（圖5-3d）、擺放點(diǎn)1：pPallet_Place1（圖5-3c）、擺放點(diǎn)2：pPallet_Place2（圖5-3e）、過(guò)渡點(diǎn)：pPallet_Flyby（圖5-18a），其中每個(gè)搬運(yùn)過(guò)程的兩個(gè)抓取點(diǎn)不變，在擺放不同位置時(shí)可以通過(guò)兩個(gè)擺放點(diǎn)偏移得到。通過(guò)單軸運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)器人6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行示教，建立的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)如圖5-18b所示。圖5-18創(chuàng)建目標(biāo)點(diǎn)（a）（b）5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

4、其他程序數(shù)據(jù)設(shè)定根據(jù)搬運(yùn)任務(wù)要求，還需要建立一些其他程序數(shù)據(jù)，bPallet表示整個(gè)搬運(yùn)任務(wù)是否完成；Pallet_Count1和Pallet_Count2用來(lái)對(duì)兩側(cè)搬運(yùn)平臺(tái)工件計(jì)數(shù)；Pallet_Full1和Pallet_Full2表示兩個(gè)平臺(tái)是否完成搬運(yùn)；PalletPos用于計(jì)算各放置點(diǎn)的偏移，兩個(gè)物塊之間的偏移為80mm。5.1.2搬運(yùn)程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建

PERSboolbPallet:=TRUE;VARnumPallet_Count1:=1;VARnumPallet_Count2:=1;VARboolPallet_Full1:=FALSE;VARboolPallet_Full2:=FALSE;PERSnumPalletPos{4,2}:=[[0,0],[80,0],[0,80],[80,80]];PERSspeeddatavMinSpeed:=[300,50,5000,1000];PERSspeeddatavMidSpeed:=[500,200,5000,1000];PERSspeeddatavMaxSpeed:=[1000,300,5000,1000];5.1.3取放工件子程序編寫

以搬運(yùn)的個(gè)數(shù)為參數(shù)n，建立兩個(gè)取放工件帶參子程序：rPickPlace11和rPickPlace22，完成抓取和放置工件動(dòng)作（圖5-19）。圖5-19創(chuàng)建取放工件子程序5.1.3取放工件子程序編寫

下面以左側(cè)平臺(tái)取放工件子程序?yàn)槔?，講解程序指令。當(dāng)傳送帶工件到位時(shí)，機(jī)器人快速運(yùn)行至抓取位置上方100mm處，打開夾爪，慢速移動(dòng)至抓取點(diǎn)，抓取工件，待夾爪夾緊抓取到工件延時(shí)1秒后，移動(dòng)到抓取點(diǎn)位置上方100mm處。機(jī)器人抓取工件后快速移動(dòng)至放置位置點(diǎn)上方100mm后低速移動(dòng)至放置位置點(diǎn)，打開夾爪，放置工件后延時(shí)1秒后回到位置點(diǎn)上方100mm處，將工件放置在工作臺(tái)上。由參數(shù)n決定偏移距離從而確定放置點(diǎn)的位置。5.1.3取放工件子程序編寫

PROCrPickPlace11(INOUTnumn)MoveJOffs(pPallet_Pick1,0,0,100),vMidSpeed,z10,Grip;MoveLpPallet_Pick1,vMinSpeed,fine,Grip\WObj:=wobj0;SetdoGrip;WaitTime1;MoveLOffs(pPallet_Pick1,0,0,100),vMinSpeed,z10,Grip;MoveJOffs(pPallet_Place1,PalletPos{n,1},PalletPos{n,2},100),vMidSpeed,z10,Grip;MoveLOffs(pPallet_Place1,PalletPos{n,1},PalletPos{n,2},0),vMinSpeed,fine,Grip;ResetdoGrip;WaitTime1;MoveLOffs(pPallet_Place1,PalletPos{n,1},PalletPos{n,2},100),vMinSpeed,z10,Grip;MoveJOffs(pPallet_Pick1,0,0,100),vMidSpeed,z10,Grip;Incrn;ENDPROC5.1.4搬運(yùn)程序編寫1、機(jī)器人程序框架搭建在對(duì)機(jī)器人位置動(dòng)作進(jìn)行初始化，檢測(cè)傳輸帶是否有工件，沒(méi)有工件機(jī)械手繼續(xù)等待，如果有工件則檢測(cè)工作臺(tái)是否有工件；工作臺(tái)沒(méi)有工件就機(jī)械手把現(xiàn)工件搬運(yùn)到工作臺(tái)返回，如果工作臺(tái)有工件等待取走后再搬運(yùn)，主程序框架如圖5-20所示。圖5-20搬運(yùn)程序框架5.1.4搬運(yùn)程序編寫

2、機(jī)器人程序設(shè)計(jì)（1）主程序設(shè)計(jì)PROCMain()rInitAll;WHILEbPalletDOIFPallet_Count1<=4orPallet_Count2<=4THENIFdiPalletInPos1=1ANDPallet_Full1=FALSErPickPlace11Pallet_Count1;IFdiPalletInPos2=1ANDPallet_Full2=FALSErPickPlace22Pallet_Count2;ENDIFIFPallet_Count1>4Pallet_Full1:=TRUE;IFPallet_Count2>4Pallet_Full2:=TRUE;IFPallet_Full1=TRUEANDPallet_Full2=TRUETHENbPallet:=FALSE;MoveJpPallet_Flyby,vMidSpeed,z100,Grip;MoveJpHome,vMidSpeed,fine,Grip;ENDIFWaitTime0.1;ENDWHILEENDPROC5.1.4搬運(yùn)程序編寫

（2）初始化子程序設(shè)計(jì)初始化子程序設(shè)定機(jī)器人速度和加速度參數(shù)、復(fù)位夾爪信號(hào)、程序數(shù)據(jù)初始化、機(jī)器人回到原始位置等功能。PROCrInitAll()VelSet70,1000;AccSet70,70;ResetdoGrip;Pallet_Count1:=1;Pallet_Count2:=1;bPallet:=TRUE;Pallet_Full1:=FALSE;Pallet_Full2:=FALSE;MoveJpHome,vMidSpeed,fine,Grip;ENDPROC

任務(wù)總結(jié)

本任務(wù)以工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)工作站為載體，通過(guò)在工作站中依次完成IO信號(hào)配置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建、目標(biāo)點(diǎn)示教、程序編寫及調(diào)試，最終完成整個(gè)搬運(yùn)工作站的搬運(yùn)過(guò)程。其中搬運(yùn)工件的子程序采用帶參例行程序編寫，使大家掌握帶參例行程序的使用，學(xué)會(huì)工業(yè)機(jī)器人的搬運(yùn)應(yīng)用，學(xué)會(huì)工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)程序的編寫技巧。同樣大家也可以嘗試采用其他方法如不帶參程序?qū)崿F(xiàn)搬運(yùn)功能。5.1.4搬運(yùn)程序編寫

思考練習(xí)1、練習(xí)搬運(yùn)常用I/O配置；2、練習(xí)工具數(shù)據(jù)、工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)等程序數(shù)據(jù)的創(chuàng)建；3、完成帶參數(shù)例行程序?qū)嵗蟹胖贸绦虻木帉懀?、嘗試是否有其它程序結(jié)構(gòu)完成搬運(yùn)程序的編寫。5.1.4搬運(yùn)程序編寫

謝

謝第五篇應(yīng)用篇——工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用

任務(wù)二工業(yè)機(jī)器人碼垛第五篇應(yīng)用篇——工業(yè)機(jī)器人世界漫游

1.了解碼垛的應(yīng)用和算法；2.掌握功能程序的應(yīng)用；3.掌握碼垛任務(wù)工作站的創(chuàng)建和配置；4.掌握碼垛任務(wù)機(jī)器人程序編寫與調(diào)試。5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛任務(wù)描述

5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

碼垛指將形狀基本一致的產(chǎn)品按一定的要求堆疊起來(lái)。碼垛機(jī)器人的功能就是把料袋或者料箱一層一層碼到托盤上，如圖5-21所示。本設(shè)備適應(yīng)于化工、飲料、食品、啤酒、塑料等自動(dòng)生產(chǎn)企業(yè)；對(duì)各種紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱等各種形狀的包裝都適應(yīng)。圖5-21機(jī)器人碼垛應(yīng)用任務(wù)功能簡(jiǎn)介：

5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

本應(yīng)用選擇IRB460工業(yè)機(jī)器人對(duì)通過(guò)傳輸線輸送來(lái)的紙箱進(jìn)行左右兩個(gè)輸出工位進(jìn)行碼垛操作，如圖5-22所示，紙箱長(zhǎng)600mm，寬250mm，高400mm。碼垛機(jī)器人除了完成搬運(yùn)的任務(wù)，還要將工件有規(guī)律的擺放在托盤上。圖5-22碼垛仿真環(huán)境5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

碼垛擺放要求如圖5-23所示，奇數(shù)層碼垛要求如圖5-24(a)，偶數(shù)層要求如圖5-24（b）所示，并依次規(guī)律進(jìn)行疊加。圖5-23碼垛效果圖5-24碼垛單雙層【知識(shí)儲(chǔ)備】

5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

一、碼垛位置的算法IRB460機(jī)器人如果將工件從輸送線位置搬運(yùn)至位置1，需要對(duì)抓取點(diǎn)和位置1這兩個(gè)位置點(diǎn)進(jìn)行示教，1層5個(gè)工件就需要示教5個(gè)點(diǎn)，10層需要50個(gè)點(diǎn)。那是否可以找出其中規(guī)律，減少點(diǎn)呢？我們發(fā)現(xiàn)位置2是在位置1的基礎(chǔ)上X正方向偏移了1個(gè)紙箱的寬度，也就是600mm，因此有了位置1，位置2就能通過(guò)運(yùn)算得到。同樣的道理，對(duì)位置點(diǎn)3進(jìn)行示教后，位置3和位置5也能得到，如圖5-25所示。圖5-26第二層擺放位置圖5-25第一層擺放位置5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

同樣第二層碼垛，需要進(jìn)行位置1和位置4的示教，其余位置點(diǎn)通過(guò)運(yùn)算得到，如圖5-26所示。其余層數(shù)只需要在第一層和第二層基礎(chǔ)上，在Z軸正方向上面疊加相應(yīng)的產(chǎn)品高度即可完成。圖5-26第二層擺放位置5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

二、功能程序應(yīng)用1、功能程序定義程序分為三類：無(wú)返回值程序（PROC程序）、有返回值程序（FUNCTION程序）和軟中斷程序（TRAP程序）。無(wú)返回值程序（PROC程序）不返回任何值，用于語(yǔ)句上下文中。有返回值程序（FUNCTION程序）將返回特定類型的值，用于表達(dá)式上下文中。軟中斷程序（TRAP程序）能對(duì)中斷進(jìn)行響應(yīng)。軟中斷程序可與特定中斷關(guān)聯(lián)起來(lái)，在后續(xù)發(fā)生該特定中斷的情況下，被自動(dòng)執(zhí)行。通過(guò)有返回值程序（FUNCTION程序）調(diào)用，將對(duì)特定的有返回值程序進(jìn)行求值，并且調(diào)用中會(huì)收到有返回值程序返回的值。調(diào)用的參數(shù)將數(shù)據(jù)傳遞至所調(diào)用的有返回值程序。調(diào)用參數(shù)的數(shù)據(jù)類型必須等同于有返回值程序的相應(yīng)參數(shù)的類型。5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

FUNCboolfazhi(numparam0,numparam1)ifparam0+param1>10THENRETURNTRUE;!如果param0+param1>10，將TRUE作為返回值。ELSERETURNFALSE;!如果param0+param1<=10，將FALSE作為返回值。ENDIFENDFUNCPROCRountine2()flag1:=fazhi(2,8);!把2和8代入fazhi函數(shù)中參與運(yùn)算，結(jié)果賦給flag1。ENDPROC5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

其中RETURN語(yǔ)句用于完成程序的執(zhí)行。如果程序是一個(gè)函數(shù)，則同時(shí)返回函數(shù)值。（1）主程序：停止程序，指針回到主程序第一條語(yǔ)句。（2）無(wú)返回值程序：通過(guò)過(guò)程調(diào)用后的指令，繼續(xù)程序執(zhí)行。（3）功能程序：返回函數(shù)的值。（4）軟中斷程序：從出現(xiàn)中斷的位置，繼續(xù)程序執(zhí)行。（5）無(wú)返回值程序中的錯(cuò)誤處理器：通過(guò)調(diào)用程序以及錯(cuò)誤處理器的程序（通過(guò)過(guò)程調(diào)用后的指令），繼續(xù)程序執(zhí)行。（6）功能程序中的錯(cuò)誤處理器：返回函數(shù)值。5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

2、FUNCTION程序案例已知有12個(gè)物料。厚度均為30mm，按照?qǐng)D中順序在流水線上依次到P0點(diǎn)。機(jī)器人只從P0點(diǎn)處取包裹，當(dāng)取走P0點(diǎn)上的包裹時(shí)，下一個(gè)包裹才能到達(dá)P0點(diǎn)（圖5-27）。要求：對(duì)快遞包裹碼垛，從P1位置開始按圖中順序一層層碼垛，P1、P2和P3是包裹處于第一層的位置。圖5-27物料碼垛圖5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

首先設(shè)置一個(gè)變量n，其意義為包裹的序數(shù)。n-1除以3的商再加1即為該包裹應(yīng)處于的層數(shù)。即：(n-1)DIV3=0時(shí)為第一層(n-1)DIV3=1時(shí)為第二層(n-1)DIV3=2時(shí)為第三層(n-1)DIV3=3時(shí)為第四層當(dāng)n除以3的余數(shù)為0時(shí)，表示該包裹應(yīng)P3點(diǎn)；其余n除以3的余數(shù)即為該包裹應(yīng)處于的平面點(diǎn)位。即：nMOD3=1時(shí)為P1點(diǎn)nMOD3=2時(shí)為P2點(diǎn)nMOD3=0時(shí)為P3點(diǎn)5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

再建立一個(gè)功能程序，數(shù)據(jù)類型為點(diǎn)位數(shù)據(jù)robtarget，設(shè)置一個(gè)數(shù)字量參數(shù)為n。將點(diǎn)位布局寫入該功能程序中。FUNCrobtargetPoint(numn)IFnMOD3=1THENPA:=offs(P1,0,0,(n-1)DIV3*30);ELSEIFnMOD3=2THENPA:=offs(P2,0,0,(n-1)DIV3*30);ELSEIFnMOD3=0THENPA:=offs(P3,0,0,(n-1)DIV3*30);ENDIFRETURNPA;ENDFUNC5.2工業(yè)機(jī)器人碼垛

功能程序建立以后，可以在其他例行程序中調(diào)用該功能程序。PROCmaduo()MoveJHome,v500,fine,tool0;FORmFROM1TO12DOMoveJoffs(P0,0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLP0,v100,fine,tool0;SetDO10_127;MoveLoffs(P0,0,0,300),v100,fine,tool0;MoveJoffs(Point(m),0,0,300),v200,fine,tool0;MoveLPoint(m),v100,fine,tool0;ResetDO10_127;MoveLoffs(Point(m),0,0,300),v100,fine,tool0;ENDFORMoveJHome,v500,fine,tool0;ENDPROC任務(wù)描述

5.2.1

IO信號(hào)配置

在本工作站中，我們要用到的數(shù)字輸入信號(hào)有傳送帶工件到位信號(hào)、真空反饋信號(hào)等，此外還需要設(shè)置系統(tǒng)輸入輸出，如“啟動(dòng)”、“停止”、“急停復(fù)位”、“打開真空”等，。在虛擬示教器中，根據(jù)所需信號(hào)我們選配IO通訊方式，由于信號(hào)數(shù)量較少，可以通過(guò)ABB標(biāo)準(zhǔn)IO板來(lái)進(jìn)行通訊，可以選取DSQC652，數(shù)字信號(hào)16進(jìn)16出，沒(méi)有模擬輸出。ABB標(biāo)準(zhǔn)IO板是下掛在DeviceNet總線上面的，配置比較簡(jiǎn)單，單元信號(hào)配置如表5-3和表5-4所示。NameTypeofUnitConnectedtoBusDeviceNetAddressBoard10D652DeviceNet110NameTypeofSignalAssignedtounitUnitmapping信號(hào)注釋diBoxInPosDigitalinputBoard100傳送帶工件到位diPalletInPos1DigitalinputBoard101托盤工件到位di03_startDigitalinputBoard103“外接”開始di04_stopDigitalinputBoard104“外接”停止di05_estopresetDigitalinputBoard105“外接”急停復(fù)位doGripDigitaloutputBoard1032打開真空表5-3IO單元配置表表5-4I/O信號(hào)配置表5.2.1IO信號(hào)配置

I/O板的配置和I/O信號(hào)的配置參考本篇任務(wù)一搬運(yùn)應(yīng)用。先進(jìn)行IO板配置，進(jìn)入“ABB”主菜單界面，在進(jìn)入控制面板→配置→DeviceNetDevice后，選擇“添加”設(shè)置，“使用來(lái)自模板的值”選擇DSQC652，參考表5-3參數(shù)，設(shè)置Name、Address兩個(gè)參數(shù)。再在IO板上添加IO信號(hào)，有diBoxInPos、diPalletInPos1、di03_start、di04_stop、di05_estopreset、doGrip五個(gè)數(shù)量輸入信號(hào)和一個(gè)數(shù)字輸出信號(hào)。進(jìn)入“ABB”主菜單界面，在進(jìn)入控制面板→配置→Signal后，選擇“添加”，設(shè)置Name、TypeofSignal、AssignedtoDevice、Devicemapping四個(gè)參數(shù)，如圖5-5所示。5.2.2創(chuàng)建任務(wù)數(shù)據(jù)

1、TCP的設(shè)定該工作站使用的是真空吸盤夾具，夾具比較規(guī)整，可以通過(guò)直接指定數(shù)值的方式創(chuàng)建工具數(shù)據(jù)。整個(gè)吸盤夾具重10kg，相對(duì)于tool0在Z方向偏移了160mm，如圖5-28所示。TCP的具體設(shè)定參考本篇任務(wù)一搬運(yùn)應(yīng)用。圖5-28工具數(shù)據(jù)tooldata5.2.2創(chuàng)建任務(wù)數(shù)據(jù)

2、工件坐標(biāo)的設(shè)定本應(yīng)用中，工件坐標(biāo)系均采用用戶三點(diǎn)法創(chuàng)建。在虛擬示教器中，根據(jù)圖5-29所示位置設(shè)定工件坐標(biāo)。如果我們要完成左右兩個(gè)托盤的碼垛，就要對(duì)左右托盤的碼垛只需要建立2個(gè)工件坐標(biāo)系即可，X、Y、Z統(tǒng)一規(guī)定方向，分別定義工件坐標(biāo)系wobjPallet-L和wobjPallet-R。圖5-29工件坐標(biāo)系5.2.2創(chuàng)建任務(wù)數(shù)據(jù)

3、載荷數(shù)據(jù)的創(chuàng)建在虛擬示教器中，根據(jù)以下參數(shù)設(shè)定載荷數(shù)據(jù)LoadFull，載荷高度250mm，長(zhǎng)600mm，寬400mm，設(shè)置方法參考任務(wù)一搬運(yùn)應(yīng)用。設(shè)定有效的負(fù)載數(shù)據(jù)需根據(jù)實(shí)際的重量以及抓件的重心進(jìn)行設(shè)定，這樣能讓機(jī)器人運(yùn)行起來(lái)更加平穩(wěn)；IRB460碼垛機(jī)器人沒(méi)有重心檢測(cè)功能，參數(shù)數(shù)值參考表5-5，虛擬示教器設(shè)置如圖5-30所示。參數(shù)名稱參數(shù)數(shù)值Mass40cogx0y0z100圖5-30LoadFull設(shè)置表5-5負(fù)荷數(shù)據(jù)5.2.2創(chuàng)建任務(wù)數(shù)據(jù)

4、目標(biāo)點(diǎn)的設(shè)定在本任務(wù)工作站中，需要示教4個(gè)目標(biāo)點(diǎn)（原點(diǎn)pHome、抓取點(diǎn)pPick1、右側(cè)旋轉(zhuǎn)90度點(diǎn)pPlaceBase1_90、右側(cè)不旋轉(zhuǎn)點(diǎn)pPlaceBase1_0），分別如圖5-31、圖5-32、圖5-33、圖5-34所示,還有一些過(guò)渡點(diǎn)pPickH1、pPlaceH1、pActualPos等可通過(guò)程序的計(jì)算得到。圖5-31原點(diǎn)pHome示教

圖5-32抓取點(diǎn)pPick示教圖5-33右側(cè)旋轉(zhuǎn)90度點(diǎn)pPlaceBase90示教

圖5-34右側(cè)不旋轉(zhuǎn)點(diǎn)pPlaceBase0示教5.2.3碼垛位置程序編寫

以碼垛的個(gè)數(shù)為參數(shù)n，建立1個(gè)碼垛位置的功能程序rPosition11(INOUTnumn)，返回值為根據(jù)碼垛個(gè)數(shù)計(jì)算出來(lái)的碼垛位置pPlace1（圖5-35）。圖5-35碼垛位置功能程序rPosition1建立5.2.3碼垛位置程序編寫

位置2是在位置1的基礎(chǔ)上X正方向偏移了1個(gè)紙箱的寬度，也就是600mm，位置點(diǎn)3同樣偏移了600mm，因此有了位置1，位置2和位置3就能通過(guò)運(yùn)算得到。同樣的道理，對(duì)位置點(diǎn)4進(jìn)行示教后，位置5也能得到。同樣第二層碼垛，需要進(jìn)行位置1和位置4的示教，其余位置點(diǎn)通過(guò)運(yùn)算得到，如圖5-26所示。其余層數(shù)只需要在第一層和第二層基礎(chǔ)上，在Z軸正方向上面疊加相應(yīng)的產(chǎn)品高度即可完成。5.2.3碼垛位置程序編寫

FUNCrobtargetrPosition11(INOUTnumn)TESTnCASE1:pPlace1:=Offs(pBase1_0,0,0,0);CASE2:pPlace1:=Offs(pBase1_0,600+10,0,0);CASE3:pPlace1:=Offs(pBase1_90,0,400+10,0);CASE4:pPlace1:=Offs(pBase1_90,400+10,400+10,0);CASE5:pPlace1:=Offs(pBase1_90,800+20,400+10,0);CASE6:pPlace1:=Offs(pBase1_0,0,600+10,200);CASE7:pPlace1:=Offs(pBase1_0,600+10,600+10,200);CASE8:pPlace1:=Offs(pBase1_90,0,0,200);CASE9:pPlace1:=Offs(pBase1_90,400+10,0,200);CASE10:pPlace1:=Offs(pBase1_90,800+20,0,200);DEFAULT:Stop;ENDTESTRETURNpPlace1;ENDFUNC5.2.4碼垛程序編寫1、機(jī)器人程序框架搭建以二層的碼垛為例，示例程序說(shuō)明碼垛的過(guò)程，框架如圖5-36所示。在執(zhí)行初始化程序后，檢測(cè)工件和托盤是否到位以及托盤是否放滿，如果不滿就繼續(xù)抓取工件，根據(jù)碼垛要求放置的位置進(jìn)行放置工件，碼垛計(jì)數(shù)不滿的繼續(xù)延時(shí)循環(huán)運(yùn)行，計(jì)數(shù)滿后就程序結(jié)束。圖5-36碼垛程序框架5.2.4碼垛程序編寫2、機(jī)器人程序設(shè)計(jì)（2）主程序設(shè)計(jì)

PROCMain()rInitAll;WHILETRUEDOIFdiBoxInPos1=1ANDdiPalletInPos1=1ANDbPalletFull1=FALSETHENpPickH1:=Offs(pPick1,0,0,400);pPlaceH1:=Offs(rPosition11(nCount1),0,0,400);IFpPickH1.trans.z<=pPlaceH1.trans.zTHENpPickH1.trans.z:=pPlaceH1.trans.z;ELSEpPlaceH1.trans.z:=pPickH1.trans.z;ENDIFrPick1;rPlace1;ENDIFWaitTime0.1;ENDWHILEENDPROC5.2.4碼垛程序編寫3、初始化子程序設(shè)計(jì)首先復(fù)位吸盤信號(hào)，讀取機(jī)器人當(dāng)前位置，并回到初始位置等待，同時(shí)復(fù)位托盤和碼垛計(jì)數(shù)。PROCrInitAll()ResetdoGrip;pActualPos:=CRobT(\tool:=tGrip);pActualPos.trans.z:=pHome.trans.z;MoveLpActualPos,MinSpeed,fine,tGrip\WObj:=wobj0;MoveJpHome,MidSpeed,fine,tGrip\WObj:=wobj0;bPalletFull1:=FALSE;nCount1:=1;ENDPROC5.2.4碼垛程序編寫4、抓取子程序設(shè)計(jì)在傳送帶工件坐標(biāo)系中建立抓取子程序rpick1，子程序功能為機(jī)器人手爪移動(dòng)至抓取點(diǎn)上方400mm處，等待工件到位，然后移動(dòng)至抓取點(diǎn)，打開真空，移動(dòng)至抓取點(diǎn)，抓取工件加載載荷數(shù)據(jù)，再移動(dòng)至抓取點(diǎn)上方400mm處。PROCrPick1()MoveJpPickH1,MaxSpeed,z50,tGrip\WObj:=wobj0;MoveLpPick1,MinSpeed,fine,tGrip\WObj:=wobj0;SetdoGrip;WaitTime0.3;GripLoadLoadFull;MoveLpPickH1,MinSpeed,z50,tGrip\WObj:=wobj0;ENDPROC5.2.4碼垛程序編寫5、放置子程序利用功能程序程序rPosition11計(jì)算放置位置點(diǎn)，移動(dòng)至放置位置點(diǎn)上方400mm后低速移動(dòng)至放置位置點(diǎn)，關(guān)閉真空，清空載荷，放置工件后延時(shí)0.3秒后回到位置點(diǎn)上方400mm處。PROCrPlace1()MoveJpPlaceH1,MidSpeed,z50,tGrip\WObj:=wobj0;MoveLrPosition11(nCount1),MinSpeed,fine,tGrip\WObj:=wobj0;ResetdoGrip;WaitTime0.3;GripLoadLoadEmpty;MoveLpPlaceH1,MidSpeed,z50,tGrip\WObj:=wobj0;MoveJpPickH1,MaxSpeed,z50,tGrip\WObj:=wobj0;nCount1:=nCount1+1;IFnCount1>10THENbPalletFull1:=TRUE;ENDIFENDPROC5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧在碼垛過(guò)程中，最為關(guān)注的是每一個(gè)運(yùn)行周期節(jié)拍。在碼垛程序中，通?？梢栽僖韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行節(jié)拍的優(yōu)化。1.在機(jī)器人運(yùn)行軌跡過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)有一些中間過(guò)渡點(diǎn)，即在該位置機(jī)器人不會(huì)具體觸發(fā)事件，例如拾取正上方位置點(diǎn)、放置正上方位置點(diǎn)、繞開障礙物而設(shè)置的一些位置點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)至這些位置點(diǎn)時(shí)應(yīng)將轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)置得相應(yīng)大一些，這樣可以減少機(jī)器人在轉(zhuǎn)角時(shí)的速度衰減，同時(shí)也可使機(jī)器人運(yùn)行軌跡更加圓滑。5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧例如：在拾取放置動(dòng)作過(guò)程中（圖5-37），機(jī)器人在拾取和放置之前需要先移動(dòng)至其正上方處，之后豎直上下對(duì)工件進(jìn)行拾取放置動(dòng)作。程序如下：MoveJpPrePick，vEmptyMax，z50，tGripper；MoveJpPick，vEmptyMin，fine，tGripper；SetdoGripper；……MoveJpPrePlace，vLoadMax，z50，tGripper；MoveJpPlace，vLoadMin，fine，tGripper；ReSetdoGripper；……圖5-37節(jié)拍優(yōu)化15.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧在機(jī)器人TCP運(yùn)動(dòng)至pPrePick和pPrePlace點(diǎn)位的運(yùn)動(dòng)指令中寫入轉(zhuǎn)彎半徑z50，這樣機(jī)器人可在此兩點(diǎn)處以半徑為50mm的軌跡圓滑過(guò)渡，速度衰減較小。在滿足軌跡要求的前提下，轉(zhuǎn)彎半徑越大，運(yùn)動(dòng)軌跡越圓滑。但在pPick和pPlace點(diǎn)位處需要置位夾具動(dòng)作，所以一般情況下使用fine，即完全到達(dá)該目標(biāo)點(diǎn)處再置位夾具。2.善于運(yùn)用Trigg觸發(fā)指令，即要求機(jī)器人在準(zhǔn)確的位置觸發(fā)事件，例如真空夾具的提前開真空、釋放真空，帶鉤爪夾具對(duì)應(yīng)鉤爪的控制均可采用觸發(fā)指令，這樣能夠在保證機(jī)器人速度不衰減的情況下在準(zhǔn)確的位置觸發(fā)相應(yīng)的事件。5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧例如：在真空吸盤式夾具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拾取過(guò)程中，一般情況下，拾取前需要提前打開真空，這樣可以減少拾取過(guò)程的時(shí)間，在此案例中，機(jī)器人需要在拾取位置前20mm處將真空完全打開，夾具動(dòng)作延時(shí)時(shí)間0.1S，如圖5-38所示。程序如下：VARtriggdataVacuumOpen；……MoveJpPrePick，vEmptyMax，z50，tGripper；TriggEquipVacuumOpen，20，0.1\DOp：=doVacuumOpen，1；TriggLpPick，vEmptyMin，VacuumOpen，fine，tGripper；……圖5-38節(jié)拍優(yōu)化25.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧3.程序中盡量少使用Waittime固定等待時(shí)間指令，可在夾具上面添設(shè)反饋信號(hào)，利用WaitDI指令，當(dāng)?shù)却綏l件滿足則立即執(zhí)行。例如：在夾取產(chǎn)品時(shí)，一般預(yù)留夾具動(dòng)作時(shí)間，設(shè)置等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則降低節(jié)拍，過(guò)短則可能夾具未運(yùn)動(dòng)到位。若用固定的等待時(shí)間Waittime，則不容易控制，也可能增加節(jié)拍。此時(shí)若利用WaitDI監(jiān)控夾具到位反饋信號(hào)，則可便于對(duì)夾具動(dòng)作的監(jiān)控及控制。5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧在有些碼垛程序中：MoveJpPick，vEmptyMin，fine，tGripper；SetdoGripper；（Waittime0.3）WaitDIdiGripClose，1；……MoveJpPlace，vLoadMin，fine，tGripper；ReSetdoGripper；（Waittime0.3）WaitDIdiGripOpen，1；……5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧在置位夾具動(dòng)作時(shí)，若沒(méi)有夾具動(dòng)作到位信號(hào)diGripOpen和diGripClose，則需要強(qiáng)制預(yù)留夾具動(dòng)作時(shí)間0.3S。這樣既不容易對(duì)夾具進(jìn)行控制，也容易浪費(fèi)時(shí)間，所以建議在夾具端配置動(dòng)作到位檢測(cè)開關(guān)，之后利用WaitDI指令監(jiān)控夾具動(dòng)作到位信號(hào)。4.在某些運(yùn)行軌跡中，機(jī)器人的運(yùn)行速度設(shè)置過(guò)大則容易觸發(fā)過(guò)載報(bào)警。在整體滿足機(jī)器人載荷能力要求的前提下，此種情況多是由于未正確設(shè)置夾具重量和重心偏移，以及產(chǎn)品重量和重心偏移所致。此時(shí)需要重新設(shè)置該項(xiàng)數(shù)據(jù)，若夾具或產(chǎn)品形狀復(fù)雜，可調(diào)用例行程序LoadIdentify，讓機(jī)器人自動(dòng)測(cè)算重量和重心偏移；同時(shí)也可利用AccSet指令來(lái)修改機(jī)器人的加速度，在易觸發(fā)過(guò)載報(bào)警的軌跡之前利用此指令降低加速度，過(guò)后再將加速度加大。5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧例如，程序如下：MoveLpPick，vEmptyMin，fine，tGripper；SetdoGripper；WaitDIdiGripClose，1；AccSet70,70；……MoveLpPlace，vLoadMin，fine，tGripper；ReSetdoGripper；WaitDIdiGripOpen，1；AccSet100，100；……5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧在機(jī)器人有負(fù)載的情況下利用AccSet指令將加速度減小，在機(jī)器人空載時(shí)再將加速度加大，這樣可以減少過(guò)載報(bào)警。5.在運(yùn)行軌跡中通常會(huì)添加一些中間過(guò)渡點(diǎn)以保證機(jī)器人能夠繞開障礙物。在保證軌跡安全的前提下，應(yīng)盡量減少中間過(guò)渡點(diǎn)的選取，刪除沒(méi)有必要的過(guò)渡點(diǎn)，這樣機(jī)器人的速度才能提高。如果兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)之間離的較近，則機(jī)器人還未加速至指令中所寫速度，則就開始減速，這種情況下機(jī)器人指令中寫的速度即使再大，也不會(huì)明顯提高機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行速度。5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧例如：機(jī)器人從pPick點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至pPlace點(diǎn)（圖5-39）時(shí)需要繞開中間障礙物，需要添加中間過(guò)渡點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)在保證不發(fā)生碰撞的前提下盡量減少中間過(guò)渡點(diǎn)的個(gè)數(shù)，規(guī)劃中間過(guò)渡點(diǎn)的位置，否則點(diǎn)位過(guò)于密集，不易提升機(jī)器人的運(yùn)行速度。圖5-39節(jié)拍優(yōu)化35.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧6、整個(gè)機(jī)器人碼垛系統(tǒng)要合理布局，使取件點(diǎn)及放件點(diǎn)盡可能靠近；優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)，盡可能減少夾具開合時(shí)間，并減輕夾具重量；盡可能縮短機(jī)器人上下運(yùn)動(dòng)的距離；對(duì)不需保持直線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，用MoveJ代替MoveL指令（需事先低速測(cè)試，以保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不與外部設(shè)備發(fā)生干涉）。

任務(wù)總結(jié)

本任務(wù)以工業(yè)機(jī)器人碼垛工作站為載體，學(xué)習(xí)了ABB工業(yè)機(jī)器人編程中功能程序的用法，使用功能程序?qū)崿F(xiàn)了碼垛位置的算法，使大家掌握功能程序的使用。任務(wù)實(shí)施跟任務(wù)一搬運(yùn)任務(wù)類似，通過(guò)在工作站中依次完成IO信號(hào)配置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建、目標(biāo)點(diǎn)示教、程序編寫及調(diào)試，最終完成整個(gè)碼垛任務(wù)的工作過(guò)程，學(xué)會(huì)了工業(yè)機(jī)器人的碼垛應(yīng)用和碼垛程序的編寫技巧。同樣大家也可以嘗試采用其他方法如任務(wù)一中學(xué)到的帶參例行程序?qū)崿F(xiàn)碼垛功能。5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧

思考練習(xí)1、練習(xí)碼垛常用I/O配置；2、練習(xí)功能程序的編寫；3、嘗試使用帶參例行程序完成本任務(wù)碼垛程序的編寫；4、嘗試是雙側(cè)多層碼垛程序的編寫。5.2.5碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧謝

謝第五篇應(yīng)用篇——工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用

任務(wù)三工業(yè)機(jī)器人上下料第五篇應(yīng)用篇——工業(yè)機(jī)器人世界漫游

1.了解工業(yè)機(jī)器人上下料工作站建立、配置；2.掌握上下料工作站的通訊建立、IO信號(hào)配置；3掌握西門子數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)器人、PLC系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)；4.會(huì)上下料任務(wù)機(jī)器人、PLC程序編程與調(diào)試。5.3工業(yè)機(jī)器人上下料任務(wù)描述

5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

汽車行業(yè)過(guò)去一直是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最主要領(lǐng)域，隨著自動(dòng)化需求的提升，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用得到更大的拓展，除傳統(tǒng)的焊接、物料搬運(yùn)碼垛、打磨、噴涂、裝配應(yīng)用外，工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上下料等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用（圖5-40）。圖5-40CNC機(jī)床上下料機(jī)器人5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

任務(wù)功能簡(jiǎn)介：本任務(wù)上下料工作站由ABB工業(yè)機(jī)器人、總控單元PLC、加工單元西門子828D數(shù)控系統(tǒng)、加工單元的遠(yuǎn)程IO模塊組成。在機(jī)床上下料工作站中對(duì)總控單元的PLC1進(jìn)行配置，建立與加工單元的遠(yuǎn)程IO模塊通訊；對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行配置建立機(jī)器人擴(kuò)展IO模塊與PLC1的通訊，并根據(jù)電路圖紙建立信號(hào)表。工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件放入加工單元的數(shù)控銑床進(jìn)行加工，加工完成后，機(jī)器人將輪轂零件取出。圖5-41上下料任務(wù)示意圖5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

一、工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程模塊通訊1、工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展IO模塊當(dāng)工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)IO板的IO點(diǎn)位數(shù)無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用需求時(shí)，可以為工業(yè)機(jī)器人添加擴(kuò)展IO模塊，工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展IO模塊包括兩個(gè)組成部分：工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展IO適配器和輸入輸出板卡。工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展IO適配器，支持Devicenet通信，模塊化的結(jié)構(gòu)可以自由增加、減少IO板卡，從而滿足數(shù)字量輸入輸出和模擬量輸入輸出。本工作站選用的smartLink遠(yuǎn)程I/O是南京華太推出的高性能總線通用遠(yuǎn)程I/O模塊，為用戶節(jié)約成本，簡(jiǎn)化配線，提高系統(tǒng)可靠性提供了更好的選擇。目前FR系列適配器種類多，支持主流的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)。5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

數(shù)字量輸入模塊是用來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量信號(hào)，其中FR1108是PNP型（高電平有效），它具有8個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)。數(shù)字量輸出模塊，用于給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸出數(shù)字量信號(hào)，F(xiàn)R2108為源型輸出,它具有8個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)。模擬量輸出模塊，用于給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸出模擬量信號(hào)，F(xiàn)R4004為電壓型模擬量輸出(12bit),它具有4個(gè)模擬量輸出點(diǎn)數(shù)。圖5-42工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展IO適配器圖5-43FR1108數(shù)字量輸入模塊5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展IO適配器后面添加7個(gè)IO輸入輸出板卡，適配器Devicenet接口和機(jī)器人控制柜前側(cè)板上的XS17Devicenet接口通過(guò)信號(hào)線相連。XS17Devicenet接口適配器Devicenet接口FR1108FR1108FR2108FR2108FR2108FR2108FR40045.3工業(yè)機(jī)器人上下料

2、工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展IO模塊配置點(diǎn)擊“ABB主菜單”，點(diǎn)擊“控制面板”，點(diǎn)擊“配置”，點(diǎn)擊“DeviceNetDevice(圖5-45（a），點(diǎn)擊“添加”(圖5-45（b）)。（a）（b）5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

選擇“DeviceNetGenericDevice”通用IO模塊配置(圖5-45（c）)，IO板命名為Board11(圖5-45（d）)，（c）（d）5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

需要設(shè)置的參數(shù)為圖5-45（e）和圖5-45（f）中的參數(shù)，設(shè)置完成后進(jìn)行重啟。（e）（f）5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

二、西門子828D數(shù)控銑床編程1、程序的管理通過(guò)“PROGRAMMANAGER”按鍵進(jìn)入828D的程序管界面：（1）在程序編輯界面垂直軟件區(qū)可以對(duì)程序進(jìn)行管理操作（2）在程序編輯界面水平軟鍵區(qū)可以選擇程序處理的存儲(chǔ)位置（3）NC為數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)區(qū)域圖5-46828D程序管理界面5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

通過(guò)“INPUT”配合光標(biāo)區(qū)按鍵打開相關(guān)程序文件夾。其中DIR為文件夾，MPF為主程序，SPF為子程序，WPD為工件程序文件夾。圖5-47828D程序文件夾5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

2、程序的新建選擇需要新建的程序類型和文件夾，選擇【新建】，選擇類型，輸入名稱完成新建。圖5-48新建828D程序5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

在程序編輯界面可以對(duì)程序語(yǔ)句進(jìn)行編輯操作?？梢詾榻⒌某绦蜃詣?dòng)編號(hào)，在程序打開界面處，將光標(biāo)移動(dòng)至程序開頭依次點(diǎn)擊

，輸入首程序號(hào)和步距，點(diǎn)擊確認(rèn)即可完成間隔相同的自動(dòng)編號(hào)。圖5-49828D程序編輯界面5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

3、常用編程指令介紹（1）M指令：使用M功能指令可以在機(jī)床上控制一些開關(guān)操作，比如“切削液開/關(guān)”和其他機(jī)床功能。常用的M指令及含義如下：M00程序停止M01選擇停止M02主程序結(jié)束，復(fù)位到程序開始M03主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)M04主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)M05主軸停止M06刀具更換M17子程序結(jié)束M30程序結(jié)束(同M02)5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

（2）換刀指令：在鏈?zhǔn)?、盤式和平面刀庫(kù)中，換刀過(guò)程一般分為兩步。①使用T指令在刀庫(kù)中查找刀具；②接著使用M指令將刀具換入主軸。（3）編程格式：①刀具選擇形式可以為：T=<刀位>或者T=<名稱>②換刀③取消選擇刀具T0例如：T=“立銑刀12”M6按照用戶的編程習(xí)慣，也可以使用數(shù)字作為刀具名稱（如“3”），換刀指令也可以表示為：T3M6，即將刀具名稱為“3”的刀具換到主軸上，等同于指令T=“3”M65.3工業(yè)機(jī)器人上下料

（4）主軸轉(zhuǎn)速S指令設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向使主軸旋轉(zhuǎn)，它是切削加工的前提條件。對(duì)于主軸，S指令是控制主軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。例如：N10S300M03;主軸轉(zhuǎn)速300r/min,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。（5）進(jìn)給率指令(G93,G94,G95,F)使用進(jìn)給率F指令可以為所有參與加工工序的軸設(shè)置進(jìn)給率。指令：G93/G94/G95F…其中：G93：反比時(shí)間進(jìn)給率，1/minG94:線性進(jìn)給率，mm/min，in/min或者（°）/minG95:旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率，mm/r或in/r,以主軸轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)F…:參與運(yùn)動(dòng)的幾何軸的進(jìn)給速度，G93/G94/G95設(shè)置的單位有效。例如：G94G1Z6F400;進(jìn)給速度為400mm/min在z方向以直線插補(bǔ)模式運(yùn)動(dòng)6mm。5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

（6）快速運(yùn)行G0快速運(yùn)行用于刀具的快速定位、工件繞行、接近換刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)等空成運(yùn)行。使用RTLIOF來(lái)激活非線性插補(bǔ)，而使用RTLION來(lái)激活線性插補(bǔ)。編程格式：G0X…Y…Z…G0激活快速運(yùn)行的指令，X…Y…Z…以直角坐標(biāo)系給定的終點(diǎn)G0AP=…AP=…以極坐標(biāo)給定的終點(diǎn)，指令極角G0RP=…RP=…以極坐標(biāo)給定的終點(diǎn)，指令半徑RTLIONRTLION 線性插補(bǔ)運(yùn)行RTLIOFRTLIOF 非線性插補(bǔ)運(yùn)行5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

（7）線性插補(bǔ)G1使用G1可以讓刀具在與軸平行、傾斜的或者空間內(nèi)任性擺放的直線方向上運(yùn)動(dòng)?？梢杂镁€性插補(bǔ)功能加工3D平面。編程格式：G1X…Y…Z…FG1線性插補(bǔ)，X…Y…Z…以直角坐標(biāo)給定的終點(diǎn)G1AP=…RP=…F…AP=…以極坐標(biāo)給定的終點(diǎn)，指令極角RP=…以極坐標(biāo)給定的終點(diǎn)，指令半徑F…單位為（mm/min）進(jìn)給速度,刀具以這個(gè)速率從當(dāng)前位置向編程終點(diǎn)位置直線運(yùn)行G1加工工件時(shí)必須給出進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速S和主軸旋轉(zhuǎn)方向M3/M4。5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

（8）圓弧插補(bǔ)（G2/G3，X…Y…Z…I…J…K…）圓弧插補(bǔ)允許對(duì)整圓或者圓弧進(jìn)行加工。G2為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，G3為逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。編程格式：G2/G3X…Y…Z…I…J…K…；其中：X…Y…Z…終點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)I…J…K…圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的偏移量G2/G3X…Y…Z…I=AC(…)J=AC(…)K=AC(…)；其中：X…Y…Z…終點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)I=AC(…)J=AC(…)K=AC(…)圓心絕對(duì)坐標(biāo)5.3工業(yè)機(jī)器人上下料

（9）暫停時(shí)間指令G4使用G4可以在兩個(gè)程序之間設(shè)定一個(gè)“暫停時(shí)間”，在此時(shí)間內(nèi)工件加工中斷。G4指令會(huì)中斷連續(xù)路徑運(yùn)行，該指令在程序段有效。編程格式：G4F…；在地址F下設(shè)定暫停時(shí)間，單位為s。G4S…；在地址S下設(shè)定暫停時(shí)間，單位為r(主軸轉(zhuǎn)數(shù))。5.3.1IO信號(hào)配置

對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行IO模塊配置，建立DSQC652及擴(kuò)展IO模塊，并根據(jù)電路圖紙建立信號(hào)表，手動(dòng)測(cè)試快換工具的鎖定、釋放以及工具工作。1、DSQC652板配置及信號(hào)表的建立配置DSQC652板在DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線上的地址，再根據(jù)信號(hào)接線圖建立與DSQC652板相關(guān)的IO信號(hào)，在示教器中建立相關(guān)數(shù)字量輸入及數(shù)字量輸出信號(hào)。硬件設(shè)備端口號(hào)信號(hào)名稱功能描述對(duì)應(yīng)關(guān)系機(jī)器人DSQC652IO板（XS14接口）1d01快換裝置動(dòng)作快換裝置2d02夾爪類工具動(dòng)作夾爪類工具3d03吸盤類工具動(dòng)作吸盤類工具4d04打磨類工具動(dòng)作打磨類工具圖5-50在示教器中建立數(shù)字量輸出信號(hào)5.3.1IO信號(hào)配置

2、擴(kuò)展IO模塊配置及IO信號(hào)表的建立配置擴(kuò)展IO模塊在DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線上的地址及設(shè)置相關(guān)參數(shù)，IO模塊的介紹及配置方法見(jiàn)知識(shí)儲(chǔ)備。圖5-51IO擴(kuò)展模塊配置5.3.1IO信號(hào)配置

根據(jù)信號(hào)接線圖在建立與IO擴(kuò)展模塊相關(guān)的IO信號(hào)，在示教器中建立相關(guān)數(shù)字量組輸出及數(shù)字量輸出信號(hào)。硬件設(shè)備端口號(hào)信號(hào)名稱功能描述硬件設(shè)備端口號(hào)信號(hào)名稱功能描述擴(kuò)展模塊FR2108數(shù)字量輸出模塊24fgo24_31機(jī)器人請(qǐng)求流程工序擴(kuò)展模塊FR1108數(shù)字量輸入模塊0fgi0_7PLC應(yīng)答流程工序25126227328429530631717fdo16開關(guān)門

表5-7IO擴(kuò)展模塊信號(hào)圖5-52擴(kuò)展模塊組輸入輸出IO信號(hào)建立5.3.2PLC信號(hào)配置

1.總控單元PLC通訊配置在實(shí)際應(yīng)用中，只需將遠(yuǎn)程I/O模塊當(dāng)作硬件設(shè)備看待，將其在博途項(xiàng)目中加入總控單元PLC的網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)視圖中，從硬件目錄中找到FR8210適配器，將其拖拽至網(wǎng)絡(luò)視圖中。將新添加的FR8210適配器添加進(jìn)PLC的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，名字分別命名為“CNC”和“ZHIXING”。圖5-53總控單元PLC組態(tài)5.3.2PLC信號(hào)配置

在設(shè)備視圖中，分別給“CNC”和“ZHIXING”兩個(gè)遠(yuǎn)程模塊修改適配器的IP地址（圖5-54），但需與PLC在同一網(wǎng)段中。圖5-54遠(yuǎn)程模塊修改適配器的IP地址5.3.2PLC信號(hào)配置

在設(shè)備概覽窗口中，通過(guò)拖拽的方式為適配器添加I/O模塊，并分配相應(yīng)的IO地址。圖5-55遠(yuǎn)程模塊添加IO模塊5.3.2PLC信號(hào)配置

2.信號(hào)表建立根據(jù)信號(hào)接線圖建立與加工單元遠(yuǎn)程模塊相關(guān)的IO信號(hào)。序號(hào)硬件設(shè)備IO點(diǎn)功能描述對(duì)應(yīng)硬件設(shè)備1加工單元遠(yuǎn)程IO模塊I23.0CNC運(yùn)行中CNC2I23.1安全門1開3I23.2安全門2開4I23.3CNC加工完成5I23.4夾具前位6I23.5夾具后位7I23.6CNC暫停8I23.7安全門關(guān)閉9Q23.0遠(yuǎn)程啟動(dòng)CNC10Q23.1遠(yuǎn)程控制夾爪夾緊張開11Q23.2遠(yuǎn)程控制安全門112Q23.3遠(yuǎn)程控制安全門213Q23.4遠(yuǎn)程控制夾具前移14Q23.5遠(yuǎn)程控制夾具后移15Q23.6CNC繼續(xù)運(yùn)行16Q23.7數(shù)控-總控PLC備用信號(hào)17機(jī)器人遠(yuǎn)程IO模塊I18.0CNC前門開機(jī)器人18QB16fgi0_719IB19fgo24_31表5-8PLC信號(hào)接線圖5.3.3數(shù)控加工程序編寫

對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行編程，完成加工程序。工步工步內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)給速度（mm/min）切削深度（mm）類型刀刃直徑（mm）1粗銑雙刃螺旋銑刀Φ230002000.52精銑球頭銑刀Φ235001000.5表5-9數(shù)控加工工藝表圖5-56加工零件圖紙5.3.3數(shù)控加工程序編寫

1、加工圖形分析加工的圖形是關(guān)于圓心對(duì)稱的圖形，編程時(shí)的坐標(biāo)原點(diǎn)放在加工面的中心，即工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)置為加工圓形塊的中心。圖5-57工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)置N130G1X-6Y5N140G1X-6Y-5N150G1X-4Y-5N160G1X-4Y-10N170G1X4Y-12N180G1X4Y-5N190G1X6Y-5N200G1X6Y5N210G1Z20N220M5N230G0Z90N240G0X-100Y-100N250M305.3.3數(shù)控加工程序編寫

2、加工程序編寫N10G58N20M6T3N30G0X0Y0N40G0Z50N50M3S3000N60G1Z20F200N70G1X6Y5N80G1Z-1N90G1X4Y5N100G1X4Y10N110G1X-4Y12N120G1X-4Y55.3.4上下料程序編寫

1、控制流程圖主程序框架流程圖如圖5-58所示。圖5-58上下料程序框架5.3.4上下料程序編寫

2、機(jī)器人程序設(shè)計(jì)（1）主程序設(shè)計(jì)PROCmain()rInitAll;MoveAbsJyou\NoEOffs,v1000,fine,tool0;SetGOfgo24_31,28; !請(qǐng)求取