基于RobotStudio的激光切割工作站的建立與仿真

卿笛

摘要：隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用在涂膠、激光切割、焊接等領(lǐng)域，本文主要利用RobotStudio中圖形化離線編程方法，將不規(guī)則軌跡曲線工件已有的3D模型曲線自動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)器人切割軌跡，建立激光切割工作站并進(jìn)行切割仿真，對(duì)激光切割機(jī)器人在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中提高生產(chǎn)效率提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;RobotStudio;離線編程;激光切割

0 ?引言

在工業(yè)機(jī)器人焊接、涂膠、激光切割等工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，經(jīng)常需要對(duì)大量的不規(guī)則軌跡曲線進(jìn)行處理，示教編程通常的做法是描點(diǎn)法，即根據(jù)精度和工藝要求去示教相應(yīng)的數(shù)量目標(biāo)點(diǎn)，從而生成機(jī)器人的軌跡，處理曲線耗時(shí)長(zhǎng)且不能保證其曲線的精度，所以示教現(xiàn)場(chǎng)編程對(duì)不規(guī)則曲線的處理是難以實(shí)現(xiàn)。而離線編程可以基于模型快速生產(chǎn)軌跡的程序。本文基于ABB離線編程軟件RobotStudio軟件對(duì)激光切割工作站進(jìn)行建立與仿真，圖形化離線編程方法，將不規(guī)則軌跡曲線工件已有的3D模型曲線自動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)器人切割軌跡，省力省時(shí)且保證切割軌跡的精度，從而提高生產(chǎn)率。

1 ?RobotStudio離線編程與仿真

目前工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)運(yùn)用的越來(lái)越廣泛，基于RobotStudio的機(jī)器人離線編程是根據(jù)實(shí)際工作場(chǎng)景，在RobotStudio軟件中構(gòu)件相應(yīng)的三維虛擬環(huán)境，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)在RobotStudio中建立要加工的零件形狀、大小與操作，從而自動(dòng)生成工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡與控制指令，并生成機(jī)器人程序傳輸給機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。

RobotStudio離線編程與仿真的具體步驟為：①在UG軟件中建立基礎(chǔ)模塊;②在RobotStudio中選擇合適機(jī)器人與相關(guān)部件，并將建好的基礎(chǔ)部件導(dǎo)入到RobotStudio中，建立工作站系統(tǒng);③創(chuàng)建切割工作站離線軌跡曲線，并生成切割路線;④優(yōu)化離線程序，并進(jìn)行防止運(yùn)行;⑤對(duì)整個(gè)工作站進(jìn)行監(jiān)測(cè)：工作站碰撞的監(jiān)控與TCP檢測(cè)?；赗obotStudio對(duì)工業(yè)機(jī)器人激光切割工作站的建立框架如圖1所示。

2 ?創(chuàng)建機(jī)器人激光切割曲線

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景，在UG軟件中建立基礎(chǔ)模塊，導(dǎo)入RobotStudio軟件中，導(dǎo)入機(jī)器人IRB1200、工具M(jìn)yTool，并將工具M(jìn)yTool安裝到機(jī)器人法蘭盤(pán)上，根據(jù)布局創(chuàng)建機(jī)器人系統(tǒng)，如圖2所示建立激光切割離線工作站。

在工作時(shí)，機(jī)器人需沿著曲面的邊緣進(jìn)行切割，其運(yùn)動(dòng)軌跡是三維曲線，在創(chuàng)建曲線時(shí)需要根據(jù)不同的曲線特征來(lái)選擇不同類(lèi)型的近似值參數(shù)類(lèi)型?？梢愿鶕?jù)圖中現(xiàn)有工件的3D模型直接生成機(jī)器人運(yùn)行軌跡。在建模功能選項(xiàng)中，選擇“選擇表面”-“表面邊界”，創(chuàng)建切割工件表面輪廓曲線，創(chuàng)建離線軌跡曲線Path_10。根據(jù)已建立的離線軌跡曲線，在RobotStudio基本功能選項(xiàng)中單機(jī)“路徑”，選擇“自動(dòng)路徑”，選擇工具為“選擇曲線”，捕捉之前建立的離線軌跡曲線Path_10，并進(jìn)行設(shè)置，從而自動(dòng)生成工業(yè)機(jī)器人激光切割離線路徑。如圖3所示工件邊緣白色曲線就是所建立的激光切割離線路徑曲線Path_10。

3 ?機(jī)器人目標(biāo)點(diǎn)調(diào)整及軸配置參數(shù)

在建立好曲線后為了放置機(jī)器人切割過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械死點(diǎn)位置，需要再調(diào)整目標(biāo)點(diǎn)和各個(gè)關(guān)節(jié)軸的參數(shù)配置。在調(diào)整目標(biāo)點(diǎn)的過(guò)程中，為了便于查看工具在此姿勢(shì)下的效果，可以查看全部目標(biāo)點(diǎn)的姿態(tài)，對(duì)部分目標(biāo)點(diǎn)的工具姿態(tài)，即機(jī)器人難以到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，選中目標(biāo)點(diǎn)，右擊選擇“修改目標(biāo)”，單擊“旋轉(zhuǎn)”改變一下該目標(biāo)的姿態(tài)，從而使機(jī)器人能夠到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。右擊選擇“修改位置”中的“對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)方向”以將所有目標(biāo)點(diǎn)的方向調(diào)整完成。如圖4所示完成對(duì)各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)位置的調(diào)整。

機(jī)器人在達(dá)到以上各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，常?？赡苄枰鄠€(gè)關(guān)節(jié)軸的配合運(yùn)動(dòng)，因此需要對(duì)多個(gè)關(guān)節(jié)軸配置參數(shù)，例如對(duì)Target_10目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行軸參數(shù)配置時(shí)，右擊目標(biāo)點(diǎn)Target_10，單擊“參數(shù)配置”，選擇合適的軸配置參數(shù)，單擊“應(yīng)用”。選擇“自動(dòng)配置”，機(jī)器人將沿著軌跡自動(dòng)進(jìn)行一次完成參數(shù)的自動(dòng)配置。

4 ?離線程序優(yōu)化及仿真運(yùn)行

以上內(nèi)容已經(jīng)完成機(jī)器人激光切割離線軌跡路徑的創(chuàng)建，但是在實(shí)際應(yīng)用中，還需要對(duì)機(jī)器人軌跡路徑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，從而保證機(jī)器人生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的安全生產(chǎn)和工作質(zhì)量。主要的優(yōu)化設(shè)置包括：加入安全位置PHome點(diǎn)、軌跡起始接近點(diǎn)和軌跡結(jié)束離開(kāi)點(diǎn)。如圖5所示機(jī)器人激光切割離線軌跡整個(gè)仿真路徑。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

利用RobotStudio離線編程方法，將不規(guī)則軌跡曲線工件已有的3D模型曲線自動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)器人切割軌跡，建立激光切割工作站并進(jìn)行切割仿真，充分體現(xiàn)了離線編程的優(yōu)勢(shì)，解決了掃描法無(wú)法克服的困難。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈利齋.工業(yè)機(jī)器人中的離線編程技術(shù)分析[J].信息通信，2019（09）：280-281.

[2]李鵬，顧立志，李輝，黃宏俊.基于Robotstudio的碼垛機(jī)器人工作站構(gòu)建的仿真研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（18）：252-253.

[3]黃永程，楊斌，黎志勇，李俏，王鵬程.基于RobotStudio的工業(yè)機(jī)器人離線編程分析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2019，48（05）：24-26.

[4]馮豐.工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用于激光切割的研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（16）：39-40.

[5]張華君.工業(yè)機(jī)器人激光切割應(yīng)用的軌跡規(guī)劃與系統(tǒng)標(biāo)定研究[D].浙江理工大學(xué)，2013.