基于ABB機器人實訓系統(tǒng)的機床上下料編程與調試

摘 要：目前，ABB機器人在機床上、下料工作中應用很廣泛。本文介紹的ABB機器人實訓系統(tǒng)，是虛擬的機器人本體，真實的機器人控制系統(tǒng)及示教器。基于該實訓系統(tǒng)的機床上、下料編程訓練，需先設定氣爪工具坐標，再創(chuàng)建上、下料任務程序，接著在程序中編寫上、下料指令程序并調試。這樣虛實結合的機器人實訓系統(tǒng)，可以完成工業(yè)機器人編程教學課程中，學生基本的技能訓練任務。該實訓系統(tǒng)使學生技能訓練的時間更長，技能訓練的安全性更高。

關鍵詞：ABB機器人；實訓系統(tǒng)；機床；上下料；編程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.117

1 概述

搬運是工業(yè)機器人典型應用之一。除了倉庫（出、入庫）搬運，通常，碼垛（堆垛、卸垛）、機床上、下料等都是典型的搬運任務。在當前智能制造大背景下，ABB機器人在機床上、下料工作中有著廣泛的應用。

本文介紹的機床上、下料工作的編程與調試，是依托南京旭上數(shù)控技術有限公司開發(fā)的工業(yè)機器人教學實訓系統(tǒng)。該實訓系統(tǒng)主要由ABB示教器、控制系統(tǒng)、實訓系統(tǒng)（軟件）組成，其中，機器人本體是虛擬的（軟件），機器人示教器和控制系統(tǒng)是真實的（硬件）。

ABB機器人實訓系統(tǒng)，采用“虛實結合”的方式，學員通過操作真實示教器設備驅動軟件中的機器人運動，進行上、下料等工作場景訓練。學員通過機器人實訓系統(tǒng)的技能訓練，能更快適應ABB機器人編程調試等相關崗位的任務要求。

高校使用該機器人實訓系統(tǒng)，不僅可以減少高校實訓中心建設的資金與場地投入，也能增加學生動手操作時間，提升學生工業(yè)機器人編程、調試技能，還大大降低了學生在訓練過程中發(fā)生安全事故和造成人身危害的可能性。

2 機床上、下料任務分析及相關設置

本任務要求在實訓系統(tǒng)中，ABB機器人將工件毛壞從工作臺搬到機床卡盤位置并夾緊，實現(xiàn)上料。當工件加工完成后，ABB機器人再將工件從卡盤處取下，并搬到倉庫中（存放），完成下料。在示教編程前，應先在示教器中進行工具坐標系設定、程序創(chuàng)建等操作。

2.1 工具坐標系設定

工具坐標系是工業(yè)機器人編程需要使用的坐標系，工業(yè)機器人默認工具坐標系原點在法蘭中心點，當工業(yè)機器人末端連接不同工具，例如焊槍、氣爪、畫筆時，需要重新確定工具坐標系的原點。本任務以“三點法”設定氣爪工具坐標系原點為例。

2.1.1 創(chuàng)建工具坐標系

（1）單擊示教器左上角按鈕，彈出主菜單頁面；

（2）單擊按鈕，彈出“程序數(shù)據(jù)”頁面，雙擊“tooldata”；

（3）單擊“新建”，單擊“…”，輸入“shangxl”，單擊確定，再單擊確定，完成“shangxl” 工具坐標系創(chuàng)建。

2.1.2 確定工具坐標系位置

（1）單擊選中“shangxl”，單擊“編輯”，選擇“定義”，其中，方法：TCP（默認方向），點數(shù)：3；

（2）單擊選中點1，按住“使能鍵+搖桿”，移動氣爪末端至參考點位置，單擊“修改位置”，獲得工具坐標點1位置；

（3）單擊選中點2，按住“使能鍵+搖桿”，移動氣爪至安全位置，再改變氣爪末端姿態(tài)（與點1姿態(tài)差異較大），再移動氣爪末端至參考點位置，單擊“修改位置”，獲得工具坐標點2位置；

（4）用與（3）相似的方法，獲得工具坐標點3位置，完成氣爪工具坐標系原點設定。

2.2 上、下料程序創(chuàng)建

2.2.1 新建搬運程序

（1）單擊示教器左上角按鈕，彈出主菜單頁面；

（2）單擊按鈕，在“程序編輯器”頁面中，單擊“任務與程序”，單擊“文件”——“新建程序”，單擊右下角“…”輸入程序名為“banyun”，單擊確定，返回上一層頁面，再單擊確定，在T_ROB1（系統(tǒng)默認）任務下新建了一個名為“banyun”的程序。

2.2.2 新建模塊

（1）單擊“顯示模塊”，單擊“文件”——“新建模塊”，頁面跳出“添加新的模塊后，您將丟失程序指針。是否繼續(xù)？”，單擊“是”；

（2）單擊右側“ABC…”，輸入“shangxl” ，單擊確定，返回上一層頁面，再單擊確定，完成“shangxl”模塊創(chuàng)建。

2.2.3 新建例行程序

（1）單擊選中“shangxl”模塊，單擊“顯示模塊”， 再單擊“例行程序”；

（2）單擊“文件”——“新建例行程序”，單擊“ABC…”，輸入“shangliao”，單擊確定，返回上一層頁面，單擊確定，完成“shangliao（）”例行程序創(chuàng)建；

若再選中shangliao 程序，單擊“顯示例行程序”，則進入上料例行程序編輯頁面。

下料例行程序“xialiao”的創(chuàng)建與上料例行程序相似。上、下料例行程序都放在上下料模塊中。

3 機床上、下料編程與調試

在ABB機器人給機床上、下料工作中，進行編程時，要先獲取軟件中機器人各運動示教點，在各示教點之間，再根據(jù)工作具體要求，選擇不同的編程指令，設定不同的運動速度等。

3.1 機床上料

3.1.1 氣爪上料運動軌跡（圖1）

3.1.2 氣爪上料動作流程

點P[1]（機器人初始位置）點P[2]（氣爪水平位置）點P[3]（抓取工件位置）點P[4]（機床門口等待位置）點P[5]（放置工件附近位置）點P[6]（卡爪內(nèi)放置工件位置）點P[4]（機器人退至機床門口等待位置）上料結束。

3.1.3 相關參數(shù)設定

在ABB機器人給機床上、下料（搬運）過程中，機器人使用氣爪抓取和放置工件，其中，“Reset do1”表示氣爪張開，“Set do1”表示氣爪閉合。機床使用卡爪夾緊和松開工件，其中，“Reset do2”表示卡爪張開，“Set do2”表示卡爪閉合。對于機床門的控制，其中，“Reset do3”表示機床門打開，“Set do3”表示機床門關閉。

3.1.4 機床上料指令程序編寫（表1）

3.2 機床下料

3.2.1 氣爪下料運動軌跡（圖2）

3.2.2 氣爪下料動作流程

點P[4]（機床門口等待位置）點P[5]（放置工件附近位置）點P[6]卡爪內(nèi)放置工件位置）點P[5]（帶工件退至放置工件附近位置）點P[4]（帶工件退至機床門口等待位置）點P[7]（帶工件移至倉庫入口）點P[8]（倉庫內(nèi)放置工件位置）點P[2]（氣爪水平位置）下料結束。

3.2.3 機床下料指令程序編寫（表2）

3.3 上、下料程序調試運行

上、下料程序編寫完成后，要進行調試運行。以上料程序為例，程序調試運行步驟如下：

（1）在上料例行程序編輯頁面下方單擊“調試”，單擊“PP移至例行程序”，在新頁面中，選擇“shangl程序”，單擊右下方確定；

（2）按住底部“使能鍵”，再按下示教器正面“開始鍵”，程序從PROC shangl（）開始自動往下運行，直至結束；如果需要，可以按“停止鍵”，結束自動運行；

（3）如果需要手動修改某一條或者幾條指令，可以按“單步前進”或“單步后退”，移動光標到需要的位置進行修改。

（4）再次運行修改后的程序，直至正確。

4 小結

ABB機器人實訓系統(tǒng)主要用于高等院校學生的技能訓練和教師的科研開發(fā)，該實訓系統(tǒng)適合編程零基礎的學員，通過訓練，學員能掌握ABB機器人常用指令、基本示教編程、調試運行等內(nèi)容。在課程教學中，學員先在實訓系統(tǒng)中進行坐標系設定、程序創(chuàng)建、程序編制、仿真運行等基本技能練習。達到較熟練的程度后，可以將在實訓系統(tǒng)中編寫的程序，導入真實機器人設備中，進行正確性驗證和進一步提高性技能訓練，這樣能有效提升學員的應用技能。

參考文獻：

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[2]葉暉等.工業(yè)機器人工程應用虛擬仿真教程[M].機械工業(yè)出版社，2017.

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[4]黃晨華，毛桂生.上下料工業(yè)機器人結構設計及仿真研究[J].機械設計與制造，2013（03）：162-164.

本課題是江蘇省現(xiàn)代教育技術研究2017年度專科/高等職業(yè)技術院校立項課題，編號：58798。

作者簡介：吳芬（1977-），女，江蘇宜興人，碩士研究生，講師，研究方向：工業(yè)機器人、SolidWorks三維設計。