基于ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化搬運(yùn)工作站的設(shè)計(jì)

基于ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化搬運(yùn)工作站的設(shè)計(jì)摘要目前，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在一些發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用，機(jī)器人的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)延展到人們的日常工作、軍事、生產(chǎn)等各方面領(lǐng)域。自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)器人給我們帶來很大的便捷，能更加精準(zhǔn)的進(jìn)行高、低空的搬運(yùn)，無論是大型的重物件，還是精小的物件，都能準(zhǔn)確的到位搬運(yùn)。自動(dòng)化搬運(yùn)在高端工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)了很大的市場(chǎng)，幾大機(jī)器人家族都已經(jīng)進(jìn)行壟斷式的發(fā)展。在倉庫或者是一些工廠等存放貨物的地方中運(yùn)用，節(jié)省了大批量的勞動(dòng)力，降低了值班員工們的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人為操作產(chǎn)生的誤差或是工作過程中對(duì)物品造成的損壞，安全性能得到進(jìn)一步的提高，同時(shí)為提高工廠的生產(chǎn)效率做出了一定的貢獻(xiàn)，加快了企業(yè)的工業(yè)發(fā)展效率。機(jī)器人是一種能有效代替勞動(dòng)力的一種高端的機(jī)器人，是當(dāng)今人們工作、生活中的小助手。本文主要研究的是基于ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化搬運(yùn)工作站的設(shè)計(jì)，由于現(xiàn)在各個(gè)行業(yè)立體式貨架存放各類物品使用的越來越廣泛，就促進(jìn)了以碼垛工作站為中心作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行發(fā)展。碼垛工作站作業(yè)體現(xiàn)的是搬運(yùn)工作站中的一類，把一個(gè)毛坯件從一個(gè)固定的位置搬運(yùn)到另外一個(gè)鎖定的位置上進(jìn)行放置，然后可以取出放置在另一個(gè)位置上，都能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放置。本次任務(wù)是對(duì)毛坯件進(jìn)入立體庫進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)，將物體從待搬運(yùn)位置，搬運(yùn)至立體庫中，然后取出放置桌面。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；自動(dòng)化搬運(yùn)；精準(zhǔn)放置；搬運(yùn)作業(yè)

目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 31.1研究意義 31.2研究?jī)?nèi)容 41.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 41.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 41.3.2國外研究現(xiàn)狀 41.4研究方法 52總體方案設(shè)計(jì) 52.1總體方案設(shè)計(jì) 52.2硬件分析 62.2.1傳感器選擇分析 62.2.2示教器 72.3控制系統(tǒng)分析 82.4本章小結(jié) 83模型構(gòu)建與仿真工作站 83.1毛坯件模型的設(shè)計(jì) 83.2工作站組件選定 93.3仿真工作站及仿真流程 93.3.1搬運(yùn)布局設(shè)計(jì) 103.4板卡與I/O信號(hào)的建立 123.5本章小結(jié) 134程序編程及仿真運(yùn)行結(jié)果 134.1程序編寫 134.2仿真系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果 144.3仿真測(cè)試結(jié)果分析 144.4本章小結(jié) 145結(jié)論 14參考文獻(xiàn) 15致謝 15

1緒論1.1研究意義隨著我國工業(yè)上4.0的提出，中國作為世界制造業(yè)的大國，正從“中國制造”大國慢慢轉(zhuǎn)往“中國智造”大國的轉(zhuǎn)型，在我國制造行業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略中工業(yè)機(jī)器人是必不可缺的一部分。基于ABB的自動(dòng)化搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人，是目前各個(gè)行業(yè)應(yīng)用覆蓋率最廣的工業(yè)機(jī)器人，我國工業(yè)機(jī)器人的各類設(shè)備將從一個(gè)成熟的領(lǐng)域走向更成熟應(yīng)用的領(lǐng)域；目前主要分布在物流和一些工業(yè)領(lǐng)域。其中，分布在物流領(lǐng)域的則是代替底層工人勞動(dòng)力；另外是機(jī)器人進(jìn)行高、低空的精準(zhǔn)搬運(yùn)，這樣就更便捷，因而新工業(yè)制造企業(yè)更愿意使用自動(dòng)化設(shè)備來生產(chǎn)產(chǎn)品；機(jī)器人能夠自住的根據(jù)下達(dá)的命令執(zhí)行工作，是靠自身接收到的程序控制來實(shí)現(xiàn)各類指令功能的一種工業(yè)機(jī)器人。本次搬運(yùn)工作站的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高生產(chǎn)效率，在一些惡劣的工作環(huán)境中能確保人身安全，減少出現(xiàn)人員傷亡情況，在自動(dòng)化搬運(yùn)的投入使用，能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省人力，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。1.2研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)由一臺(tái)ABB公司的IRB2600工業(yè)機(jī)器人和導(dǎo)軌是IRBT2005為中心搭建一個(gè)工作站來完成毛坯件的搬運(yùn)。通過ABB機(jī)器人的工作站軟件RobotStudio來進(jìn)行系統(tǒng)性工件自動(dòng)化入庫、出庫的設(shè)計(jì)和研究。先讓毛坯件在傳送帶上傳動(dòng)，到達(dá)傳送帶末端傳感器時(shí)停止，ABB機(jī)器人可以對(duì)毛坯件進(jìn)行精準(zhǔn)的抓取并放置到預(yù)設(shè)位置上。通過示教器進(jìn)行自動(dòng)化自動(dòng)入庫、出庫和手動(dòng)選擇入庫、出庫的選擇。入庫時(shí)可以根據(jù)需要放置的位置進(jìn)行選擇，準(zhǔn)確的進(jìn)行放置，取出時(shí)也可以精準(zhǔn)的取出所需要取出的毛坯件，然后放置桌面時(shí)也可以選擇確定的位置進(jìn)行放置。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀近十年以來，在“十五”、“十一五”攻關(guān)計(jì)劃和863計(jì)劃等科技計(jì)劃的支持下，我國開始大力鉆研，發(fā)展制造工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，通過設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用等多個(gè)方面的不斷摸索，在原有的技術(shù)上取得了更為突出的進(jìn)步。總體分析，我國已經(jīng)掌握了工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用過程中的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能夠生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。大部分企業(yè)和科研所已經(jīng)能對(duì)各類機(jī)器人進(jìn)行批量制造；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近了國際先進(jìn)水平，中國工業(yè)機(jī)器人在世界工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域已占有一席之地。1.3.2國外研究現(xiàn)狀在國外，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。國外專家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(UNECE)和國際機(jī)器人聯(lián)會(huì)(IFR)的統(tǒng)計(jì)世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。在發(fā)達(dá)國家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流。國外汽車行業(yè)、電子電器行、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人白動(dòng)化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了大量的工傷事故。目前，日本、意大利、德國、歐盟、美國等國家產(chǎn)業(yè)工人人均擁有工業(yè)機(jī)器人數(shù)量位于世界前列，全球諸多國家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。1.4研究方法(1)通過查閱資料，進(jìn)行ABB工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化搬運(yùn)的相關(guān)案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，明確設(shè)計(jì)研究的方向。(2)在網(wǎng)站進(jìn)行相關(guān)資料、文獻(xiàn)進(jìn)行搜集，然后閱讀相關(guān)期刊，文獻(xiàn)，作為這次設(shè)計(jì)的參考。(3)通過搜集工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的書籍進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，做好為接下來論文寫作做好知識(shí)的儲(chǔ)備。(4)對(duì)Robotstudio仿真軟件和三維制圖Solidworks軟件的進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)并且能夠熟練的使用：Robotstudio機(jī)器人仿真軟件是對(duì)本次設(shè)計(jì)的工作站進(jìn)行整體的布局，各部件進(jìn)行搭建，進(jìn)行軟件上模擬真實(shí)現(xiàn)狀進(jìn)行仿真；Solidworks完成毛坯件的設(shè)計(jì)，做好大小規(guī)格的一些參數(shù)確定，對(duì)不同方案進(jìn)行比對(duì)；然后對(duì)傳送帶傳送到的信號(hào)和機(jī)器人接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)試。 (5)通過尋找資料以及指導(dǎo)老師的建議，對(duì)ABB工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行型號(hào)、傳感器、傳送帶等進(jìn)行規(guī)范的選擇 (6)對(duì)以上進(jìn)行全面的歸納總結(jié)與整理，選取最優(yōu)方案。具體研究?jī)?nèi)容如下：1、基于ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化搬運(yùn)工作站的硬件設(shè)計(jì)(總體設(shè)計(jì)方案)：完成系統(tǒng)的硬件電路圖設(shè)計(jì)；2、基于ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化搬運(yùn)工作站的軟件設(shè)計(jì)：完成主程序及各模塊程序流程圖；3、系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試結(jié)果；4、電路設(shè)計(jì)合理性；5、傳感檢測(cè)和控制技術(shù)；6、基于ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化搬運(yùn)工作站的設(shè)計(jì)的質(zhì)量和可靠性。1.5本章小結(jié)隨著自動(dòng)化的迅速發(fā)展，人們對(duì)生活和工作質(zhì)量的要求也在不斷地提高，制造、生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)I(yè)機(jī)器人性能有了更高的要求，為了滿足企業(yè)、工廠等一些高空作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高效生產(chǎn)，工業(yè)機(jī)器人性能有待進(jìn)一步提升。在本章中，對(duì)本次設(shè)計(jì)的研究方案和機(jī)器人性能、給人類帶來的便利進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。2總體方案設(shè)計(jì)2.1總體方案設(shè)計(jì)自動(dòng)化入倉庫是現(xiàn)在工業(yè)化運(yùn)送過程起著一個(gè)重要的作用，有了自動(dòng)化入庫將大大提高我們各企業(yè)的效率，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)起到非常重要的作用。本次工作站的設(shè)計(jì)是模擬實(shí)際搬運(yùn)進(jìn)行布局和程序編寫。ABB機(jī)器人對(duì)毛坯件搬運(yùn)到指定區(qū)域，如果在立體庫中已有物品，會(huì)跳過該庫，放入下一個(gè)庫中，搬運(yùn)完后自動(dòng)回到待命區(qū)。根據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)程序運(yùn)行使得搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行以下工作。在傳送帶把毛坯件傳送到傳送帶末端時(shí)，末端的傳感器會(huì)給機(jī)器人發(fā)出一個(gè)信號(hào)，當(dāng)機(jī)器人收到信號(hào)指令時(shí)會(huì)從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)變成搬運(yùn)狀態(tài)，機(jī)器人會(huì)開始進(jìn)行物件的搬運(yùn)，然后按照程序設(shè)定的路線進(jìn)行搬運(yùn)放置立體庫相應(yīng)的庫位。搬運(yùn)過程中，可以按照擺放順序依次擺放，也可以手動(dòng)選擇庫位進(jìn)行擺放，如果在立體庫中已有物品，會(huì)跳過該庫，放入下一個(gè)庫中，然后搬運(yùn)機(jī)器人自動(dòng)回到起始點(diǎn)；如果全自動(dòng)取出貨物，那么機(jī)器人會(huì)挨個(gè)把庫位里的東西給取出放置出料區(qū)，可也以選擇庫位進(jìn)行取貨把貨物取出，代替人工作業(yè)。2.2硬件分析該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的機(jī)器人選用瑞士ABB的IRB2600機(jī)器人，導(dǎo)軌型號(hào)是IRBT2005，其操作末端的最大承重為10KG，若是物料重量大于10KG會(huì)影響機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；機(jī)箱臺(tái)面上設(shè)有供給毛坯件皮帶輸送機(jī)、立倉庫、放料皮帶輸送機(jī)、欄柵四個(gè)部分組成。根據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人所設(shè)計(jì)的程序和運(yùn)行軌跡，選用機(jī)械手夾來對(duì)毛坯件進(jìn)行精準(zhǔn)抓取動(dòng)作。首先把毛坯件放在傳送皮帶上，隨后通過傳送將毛坯件傳送到皮帶末端，等到毛坯件運(yùn)送到皮帶輪末端傳感器時(shí)，機(jī)器人將會(huì)從待命區(qū)向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行搬運(yùn)。當(dāng)機(jī)器人進(jìn)行夾取時(shí)，紅外測(cè)距傳感器將會(huì)對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)，確定毛坯件在機(jī)器人夾爪抓取范圍內(nèi)。該機(jī)器人擁有出色的可靠性，機(jī)身小巧，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，機(jī)器本體零部件少、維護(hù)間隔周期較長(zhǎng)，有效工作范圍大而且便于集成，與其相類似的機(jī)器人相比工作過程應(yīng)用領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人IRB2600的作業(yè)周期縮短了25%。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)范圍嚴(yán)格設(shè)置在安全范圍內(nèi)，使得作業(yè)工人能更加容易掌握，更加方便作業(yè)的進(jìn)行，操作者的視覺廣闊會(huì)大大降低事故發(fā)生率。2.2.1傳感器選擇分析該傳動(dòng)帶系統(tǒng)將采用LED白光提供感應(yīng)照射光源。其目的是為了實(shí)現(xiàn)毛坯件通過傳送帶傳動(dòng)，到達(dá)傳送帶末端的距離進(jìn)行感應(yīng)，重點(diǎn)就是能夠識(shí)別毛坯件運(yùn)動(dòng)時(shí)的距離的值。設(shè)計(jì)采用了ZYT-0100-1激光測(cè)距傳感器，ZYT-0100激光測(cè)距傳感器數(shù)據(jù)傳輸方式采用RS232/RS422，該傳感器具有毫米級(jí)測(cè)量精度，連續(xù)檢測(cè)移動(dòng)中的物體。工作原理是傳送帶開始工作傳輸時(shí)，激光傳感器開始工作，先由激光二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間，即可測(cè)定目標(biāo)距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測(cè)定傳輸時(shí)間，因?yàn)楣馑偬?利用一種簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應(yīng)速度)。在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離；LED白光測(cè)速儀成像在儀表內(nèi)部集成電路芯片CCD上，CCD芯片性能穩(wěn)定，該傳感器壽命長(zhǎng)，且基本不受外界部分環(huán)境因素影響。因此，LED白光測(cè)速儀測(cè)量精度有保證，性能穩(wěn)定可靠。2.2.2示教器機(jī)器人的機(jī)旁示教器，是可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教在線編程和進(jìn)行離線編程的，使用示教器進(jìn)行在線編程是最廣泛的運(yùn)用方式。作業(yè)人員會(huì)根據(jù)設(shè)定的工藝流程和實(shí)際生產(chǎn)需要改變的部分進(jìn)行結(jié)合調(diào)整，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整把控，然后按照任務(wù)要求進(jìn)行編程仿真。在整個(gè)示教過程中，示教器的作用一個(gè)是對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試，再一個(gè)是放置機(jī)器人發(fā)生緊急情況時(shí)，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行緊急制動(dòng)的作用。其示教器控制是為了出現(xiàn)緊急狀況的時(shí)候能夠進(jìn)行應(yīng)急處理。圖2-1虛擬示教器圖2-2實(shí)物示教器2.3控制系統(tǒng)分析根據(jù)本次工作站的搬運(yùn)工作原理，首先需要使用示教器對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)定，機(jī)器人在搬運(yùn)的過程中不能卡頓，搬運(yùn)過程要流暢。在根據(jù)示教器進(jìn)行運(yùn)行軌跡設(shè)定運(yùn)行后，再對(duì)搬運(yùn)入庫、出庫、抓拿等一系列動(dòng)作進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定結(jié)束后進(jìn)行整體的仿真運(yùn)行，最終修改程序?qū)ζ涔δ苓M(jìn)行實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)需要運(yùn)用到系統(tǒng)初始化、用示教器手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、信號(hào)顯示系統(tǒng)和系統(tǒng)復(fù)位幾個(gè)部分。(1)系統(tǒng)初始化：當(dāng)一切物品通電，進(jìn)行安全保護(hù)后，在示教器進(jìn)行初始化，機(jī)器人各項(xiàng)的運(yùn)動(dòng)部件都會(huì)恢復(fù)到初始狀態(tài)，機(jī)器人回到原來的初始位置，工作站隨時(shí)都可以進(jìn)行工作。(2)手動(dòng)運(yùn)行：通過示教器的單個(gè)功能塊進(jìn)行工作，通過手動(dòng)運(yùn)行模式，可以選擇立體庫位進(jìn)行放置毛坯件，可以選擇確定的庫位進(jìn)行抓取出來放置。(3)自動(dòng)運(yùn)行：按照設(shè)定好的程序，機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行抓取毛坯件進(jìn)行放置、取出周而復(fù)始的循環(huán)，直到立體庫庫位填放滿之后停止。取貨也是取完貨物出來放置之后就會(huì)停止作業(yè)，機(jī)器人回到待命區(qū)。按照設(shè)定的程序進(jìn)行運(yùn)作。(4)信號(hào)顯示系統(tǒng)和復(fù)位系統(tǒng)：通過示教器上信號(hào)的顯示，可以了解到整個(gè)工作站的作業(yè)情況，可以觀察各個(gè)功能塊是否有問題。工作過程中一旦有環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，示教器將出現(xiàn)報(bào)警燈故障問題，通過示教器的提示，可以快速找到故障點(diǎn)進(jìn)行更改數(shù)據(jù)和復(fù)位。2.4本章小結(jié)由于現(xiàn)在自動(dòng)化發(fā)展的非常迅速，自動(dòng)化也解放了很多勞動(dòng)力，減少了高空作業(yè)時(shí)所導(dǎo)致人員受傷的現(xiàn)象。此次設(shè)計(jì)就是自動(dòng)化搬運(yùn)，規(guī)劃好路徑和程序，工作人員只需要進(jìn)行控制面板對(duì)機(jī)器的操控，進(jìn)行巡檢，就可以安全的完成作業(yè)。3模型構(gòu)建與仿真工作站3.1毛坯件模型的設(shè)計(jì)為了貼合設(shè)計(jì)上的毛坯件，根據(jù)自動(dòng)化搬運(yùn)工作站搬運(yùn)的毛坯件，使用第三方建模軟件SolidWorks進(jìn)行建模，搭建毛坯件，并將其保存為*.step格式的文件，導(dǎo)入RobotStudio中，此次的毛坯件模型如下圖3-1所示：圖3-1毛坯件模型通過SolidWorks軟件進(jìn)行構(gòu)建出的毛坯件模型尺寸：直徑75mm、高110mm。3.2工作站組件選定此次工作站的第一步就是對(duì)工作站進(jìn)行搭建，需要用到的物件分別有柵欄、物件輸入傳送帶、物件輸出傳送帶、立體庫，這樣的工作站組件能夠安全的進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)仿真，機(jī)器人在該平臺(tái)上能夠更好地進(jìn)行I/O信號(hào)的仿真，該平臺(tái)是工業(yè)機(jī)器人I/O信號(hào)對(duì)仿真對(duì)象進(jìn)行精準(zhǔn)控制的連接橋梁。柵欄組件在本次設(shè)計(jì)中扮演著非常重要的角色，因?yàn)樵摍C(jī)器人工作期間，如果出現(xiàn)意外，柵欄能夠及時(shí)的保護(hù)到工作人員。3.3仿真工作站及仿真流程自動(dòng)化搬運(yùn)工作站的搭建主要是以小型倉庫為基礎(chǔ)，使用IRB2600型工業(yè)機(jī)器人對(duì)構(gòu)造好的毛坯件進(jìn)出庫自動(dòng)化的搬運(yùn)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，此次工作站的搭建，應(yīng)該從多個(gè)方面、因素進(jìn)行考慮，工作站需具備高效性、安全性、設(shè)備容易維護(hù)、機(jī)器人作業(yè)空間可達(dá)性、使用便利等方面綜合進(jìn)行合理布置，此次仿真工作站應(yīng)用Robotstudio軟件進(jìn)行搭建，工作站的整體布局如下圖3-2所示：圖3-2仿真工作站基于ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化工作站的整體布局結(jié)構(gòu)分布合理，工作站的四周有圍欄保護(hù)，防止突發(fā)事故給工作人員或者給其他設(shè)備帶來的不可逆的損害，本工作站所要運(yùn)用到的設(shè)備器械為：機(jī)箱內(nèi)設(shè)有繼電器、機(jī)器人主機(jī)、機(jī)器人滑行導(dǎo)軌、示教器，左側(cè)為物料輸送機(jī)、皮帶傳送機(jī)、中間為轉(zhuǎn)換平臺(tái)和機(jī)器人、簡(jiǎn)易立體倉庫。3.3.1搬運(yùn)布局設(shè)計(jì)該系統(tǒng)布局安排主要按照“進(jìn)料區(qū)”、“出料區(qū)”、“出料區(qū)”三個(gè)區(qū)域布局，具體布局如下。(1)進(jìn)料區(qū)進(jìn)料區(qū)有皮帶輪工作臺(tái)，整個(gè)進(jìn)料的工序都在該區(qū)域工作臺(tái)完成。物料從初始端進(jìn)入，到達(dá)皮帶輪末端時(shí)，傳感器監(jiān)測(cè)到物料到位，會(huì)給機(jī)器人發(fā)送信號(hào)。由于物料位置要在機(jī)器人工作范圍內(nèi)，故該工作臺(tái)區(qū)域設(shè)置在機(jī)器人的右邊位置，以便于搬運(yùn)工作的完成。具體位置如圖3-4。圖3-3進(jìn)料區(qū)(2)放置區(qū)放置區(qū)有專門的立體庫，整個(gè)物料放置都在該立體庫完成存放。由于整個(gè)放置物料需要在機(jī)器人工作范圍內(nèi)，故該立體庫區(qū)域設(shè)置在機(jī)器人的左邊位置，以便于放置工作的完成。具體位置如圖3-5。圖3-5放置區(qū)(3)出料區(qū)出料區(qū)有皮帶輪工作臺(tái)，整個(gè)出料的工序都在該區(qū)域工作臺(tái)完成。物料從機(jī)器人放置的初始端位置進(jìn)入，到達(dá)皮帶輪末端時(shí)，物料自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)走。由于物料放置位置要在機(jī)器人工作范圍內(nèi)，故該工作臺(tái)區(qū)域設(shè)置在機(jī)器人的前邊位置，以便于搬運(yùn)工作的完成。具體位置如圖3-6。圖3-6出料區(qū)3.4板卡與I/O信號(hào)的建立I/O信號(hào)是進(jìn)行對(duì)機(jī)器人或者是對(duì)工作站里的一些設(shè)備進(jìn)行信號(hào)指令的控制，為工作平臺(tái)仿真通信提供了連接的橋梁。I/O信號(hào)的創(chuàng)建是通過在SmartComponent.xml文件中聲明實(shí)現(xiàn)的。另外，需要將運(yùn)行的各類設(shè)備與機(jī)器人的I/O信號(hào)進(jìn)行匹配連接，從而通過I/O信號(hào)對(duì)機(jī)器人和設(shè)備的良好配合運(yùn)行。圖3-7信號(hào)配置圖根據(jù)已經(jīng)設(shè)定的IO信號(hào)配置表來對(duì)外部接線進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)制定連接方案。由IO分配表和查閱的接線圖中可知，此次ABB機(jī)器人采用的是DSQC652通信板卡，DSQC652是16位數(shù)字量輸入\16位數(shù)字量輸出分布式I/O模塊，所以本設(shè)計(jì)采用DSQC652板卡一個(gè)足以完成此次設(shè)計(jì)，DSQC652板卡功能說明如下圖3-8所示。圖3-8DSQC652板卡圖因?yàn)閞obotstudio仿真軟件沒有外部接線，所以部分工作通過示教器完成。此次的ABB機(jī)器人使用的是DSQC652板卡，物料輸送的設(shè)備和機(jī)器人之間連接IO信號(hào)中轉(zhuǎn)站都是由繼電器來完成，使用的電源都是其自身內(nèi)部，有部分設(shè)備的內(nèi)部使用電源為24V，但不可直接相連接，雖然理論上沒問題，但實(shí)際上在安全、穩(wěn)定及在工業(yè)中運(yùn)用是不合理的。3.5本章小結(jié)本章結(jié)中主要介紹的ABB機(jī)器人是6軸機(jī)器人，但是根據(jù)不同的工作條件和工作環(huán)境可以選擇其他的機(jī)器人。在選擇ABB機(jī)器人的時(shí)候，應(yīng)對(duì)影響因素進(jìn)行考慮，如負(fù)載能力、機(jī)器人的運(yùn)行速度、機(jī)器人的可達(dá)工作空間等一系列因素。綜上最終選用型號(hào)為IRB2600的ABB工業(yè)機(jī)器人、導(dǎo)軌型號(hào)是IRBT2005、物料輸入傳送帶機(jī)、物料輸出傳送帶機(jī)、壁式立體倉庫、柵欄，最后搭建成最終的仿真工作站，各個(gè)設(shè)備IO信號(hào)都已經(jīng)設(shè)定完整。4程序編程及仿真運(yùn)行結(jié)果4.1程序編寫該程序編寫其目的是為了能以實(shí)際生產(chǎn)為目的，所以在編寫程序調(diào)試的過程中，要注意機(jī)器人能夠順利的進(jìn)行搬運(yùn)，防止在搬運(yùn)過程中卡滯的現(xiàn)象，程序編寫完成后要連接信號(hào)，確保搬運(yùn)工作的順利進(jìn)行。4.2仿真系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果通過示教器對(duì)程序進(jìn)行編寫，并對(duì)程序運(yùn)行軌跡進(jìn)行設(shè)定，最后進(jìn)行整個(gè)程序的示教仿真。首先讓ABB機(jī)器人按程序塊從自動(dòng)入庫、自動(dòng)出庫、手動(dòng)入庫、手動(dòng)出庫逐一進(jìn)行仿真，在仿真的過程中如果出現(xiàn)機(jī)器人到達(dá)不了庫位，或是機(jī)器人姿態(tài)無法轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定的入庫角度，就要對(duì)其進(jìn)行位姿的改變和程序的變動(dòng)。接下來是手動(dòng)入庫、出庫，手動(dòng)出入庫是在示教器輸入相應(yīng)的庫號(hào)，然后進(jìn)行毛坯件的存放和取貨，并對(duì)其監(jiān)測(cè)是否有到達(dá)不了的位置點(diǎn)，出現(xiàn)不能到達(dá)的位置點(diǎn)要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。最后通過各個(gè)模塊仿真和連貫仿真測(cè)試出機(jī)器人能正常運(yùn)行后，檢測(cè)出機(jī)器人沒有到達(dá)不了的點(diǎn)位，證明仿真成功結(jié)束。4.3仿真測(cè)試結(jié)果分析從整體的仿真結(jié)果分析，此次仿真是順利的，仿真結(jié)果在預(yù)期范圍內(nèi)。從仿真的結(jié)果來分析，在程序編程，編譯的過程，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的軌跡設(shè)定一定要考慮它是否能達(dá)到運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位，貨架的參數(shù)也是影響仿真差值的因素。該自動(dòng)化工作平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡合理，搬運(yùn)工作站的布局合理，在搬運(yùn)過程中，各個(gè)程序信號(hào)，傳送帶和機(jī)器人的配合時(shí)間合適、緊湊。4.4本章小結(jié)本次程序編寫及仿真，也是跟進(jìn)國家自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種，不僅減少了工作量，還節(jié)約出了很大一部分的勞動(dòng)力，為企業(yè)節(jié)省出一部分資金，此次工作站能準(zhǔn)確的、高效率的完成作業(yè)，還可以進(jìn)行成片的管理。自動(dòng)