ABB機(jī)器人碼垛編程優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)

王建菊

（武昌職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430202）

近年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)迅猛發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用研究也非常廣泛。目前，機(jī)器人在焊接、碼垛、噴涂等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]，以機(jī)器人代替人工作業(yè)的方式不但能夠極大地提高工廠的生產(chǎn)效率，更能幫助企業(yè)降低成本。其中，當(dāng)前在物流搬運(yùn)行業(yè)，機(jī)器人碼垛應(yīng)用廣泛。基于此，針對(duì)不同物料尺寸、產(chǎn)品不同擺放方式，提出一種碼垛程序編寫方法，并在RobotStudio上仿真調(diào)試，最后完成產(chǎn)品的擺放，為碼垛機(jī)器人完成產(chǎn)品擺放提供工程實(shí)用價(jià)值。

1 碼垛工藝結(jié)構(gòu)

在實(shí)際應(yīng)用中，貨物的擺放方式是多種多樣的，貨物的尺寸、形狀都會(huì)影響到垛型的設(shè)置和碼垛的方式。以往的碼垛工藝是通過(guò)示教的方式生成垛型，但是示教的方式很煩瑣，花費(fèi)時(shí)間比較多。因此，筆者設(shè)計(jì)了三種不同的擺放形式，通過(guò)選擇對(duì)應(yīng)的工藝號(hào)碼按鈕確定對(duì)應(yīng)的工藝，然后根據(jù)規(guī)劃的軌跡完成物品在垛盤中的擺放，并對(duì)碼垛程序進(jìn)行優(yōu)化及虛擬仿真調(diào)試，驗(yàn)證了程序的正確性，提高了垛型數(shù)據(jù)的利用率，減少了示教時(shí)間和復(fù)雜度[2]。

2 碼垛工具建立

在RobotStudio仿真軟件上新建吸盤工具。吸盤工具由圓柱體、長(zhǎng)方體和圓錐體組成，圓柱體尺寸為25 mm、50 mm、10 mm，長(zhǎng)方體尺寸為100 mm、50 mm、20 mm，圓錐體尺寸為20 mm、10 mm。通過(guò)部件、位置、放置、捕捉長(zhǎng)方體中心點(diǎn)，將長(zhǎng)方體放置在圓柱體之上。圓錐體通過(guò)映射、YZ面鏡像放置在長(zhǎng)方體之上。將三個(gè)物件通過(guò)部件結(jié)合，形成吸盤整體。

通過(guò)創(chuàng)建工具新建吸盤TCP中心點(diǎn)和負(fù)載數(shù)據(jù)，TCP中心點(diǎn)通過(guò)中心點(diǎn)捕捉，即X、Y軸偏移0，Z軸偏移40 mm。負(fù)載數(shù)據(jù)：工具質(zhì)量為1 kg，重心通過(guò)長(zhǎng)方體中心點(diǎn)捕捉，將吸盤工具拖至機(jī)器人本體，吸盤工具如圖1所示。

圖1 吸盤工具

3 碼垛編程優(yōu)化

碼垛信號(hào)包括吸盤輸出信號(hào)do_xipan、三個(gè)工藝按鈕di1_gy1、di2_gy2、di3_gy3，啟動(dòng)按鈕di4_start、托盤更換按鈕di5_ChangePallent、產(chǎn)品檢測(cè)開關(guān)di6_PartDetect。工藝1、工藝2、工藝3分別對(duì)應(yīng)3*3*3、3*3*2、2*2*3三種位置擺放形式。碼垛程序主要包括演算指令、運(yùn)動(dòng)指令、IO指令、控制指令。演算指令完成剁滿剁空、狀態(tài)設(shè)置、工藝擺放信號(hào)與工藝號(hào)碼的轉(zhuǎn)換、垛型XYZ三個(gè)方向物件擺放個(gè)數(shù)設(shè)置。運(yùn)動(dòng)指令完成物件抓取、釋放軌跡的規(guī)劃，IO指令控制氣泵的開關(guān)通斷，控制指令控制碼垛程序流程[3]。本設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際更改物件尺寸，并根據(jù)選擇的工藝號(hào)碼進(jìn)行三種不同形式的位置擺放，在main程序中調(diào)用各個(gè)子例行程序，碼垛程序主要包括主程序、工藝選擇程序、獲取托盤位置擺放信息程序、抓件程序、放件程序、托盤程序。

主程序main完成調(diào)用工藝選擇程序、獲取托盤位置擺放信息程序、抓件程序、放件程序、托盤程序等例行程序。rChooseProcess工藝選擇程序完成三種工藝流程的選擇，將工藝按鈕變?yōu)楣に囂?hào)碼。rGetpallentmess程序?qū)⒐に囂?hào)碼變成托盤位置信息，rPallent例行程序完成托盤位置的擺放，rPickPart為抓件程序，rPutPart為放件程序。碼垛優(yōu)化程序如下：PROCmain()

其中，產(chǎn)品尺寸長(zhǎng)寬高為65 mm、65 mm、30 mm，XYZ為其方向的偏移值，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品尺寸可以實(shí)時(shí)更改的問(wèn)題。nX、nY、nZ為每個(gè)方向放置的產(chǎn)品個(gè)數(shù)，選擇不同的工藝號(hào)nActiveNum，nX、nY、nZ取值不同，實(shí)現(xiàn)三種不同的擺放方式，即針對(duì)不同垛型擺放位置不一樣，滿足垛型多樣性問(wèn)題。

4 碼垛程序仿真調(diào)試

通過(guò)仿真監(jiān)控程序執(zhí)行結(jié)果，按下工藝選擇按鈕，按下啟動(dòng)開關(guān)di4_Start，當(dāng)產(chǎn)品檢測(cè)信號(hào)di6_Partdetect檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)到產(chǎn)品時(shí)，機(jī)器人開始抓件和取件操作，直至完成工藝1。按下托盤切換信號(hào)di5_changePallent，重新選擇工藝，進(jìn)行下一工藝的產(chǎn)品擺放，仿真結(jié)果如圖2所示。仿真結(jié)果滿足碼垛工藝流程，驗(yàn)證了程序的正確性，提高了垛型數(shù)據(jù)的利用率，減少了示教時(shí)間和復(fù)雜度[4]。

圖2 碼垛程序仿真結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化碼垛程序，提出針對(duì)產(chǎn)品尺寸和工藝號(hào)碼，完成產(chǎn)品的不同擺放形式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可行。與傳統(tǒng)的在線示教相比，優(yōu)化的碼垛程序能夠有效降低用戶工作量，對(duì)不同垛型和不同產(chǎn)品尺寸有更好的適用性。