基于ABB工業(yè)機(jī)器人IRB1410實(shí)現(xiàn)自動(dòng)碼跺任務(wù)

宋志鵬

摘 要：ABB工業(yè)機(jī)器人用途廣泛，具有機(jī)器人的典型特點(diǎn)，本文介紹了ABB工業(yè)機(jī)器人IRB1410在自動(dòng)碼垛系統(tǒng)中的應(yīng)用，重點(diǎn)分析了工件搬移、坐標(biāo)計(jì)算的算法以及程序的流程圖。

關(guān)鍵詞：ABB機(jī)器人；自動(dòng)碼垛；搬移算法；數(shù)組

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

ABB機(jī)器人是目前速度最快的機(jī)器人，在不做任何調(diào)整的條件下，比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的機(jī)器人的生產(chǎn)節(jié)拍快25%，長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、可靠，具有基于Load Identification 技術(shù)的智能防碰撞功能，碰撞時(shí)具有機(jī)器人自動(dòng)延路徑回縮，釋放壓力的能力。ABB工業(yè)機(jī)器人IRB1410 主要應(yīng)用領(lǐng)域在弧焊、裝配、切割、機(jī)械管理和物料搬運(yùn)、碼垛領(lǐng)域。本文主要針對(duì)ABB工業(yè)機(jī)器人IRB1410來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)碼跺任務(wù)，并對(duì)程序進(jìn)行了優(yōu)化，使得程序運(yùn)行更加簡(jiǎn)潔、明了，任務(wù)執(zhí)行更加可靠。

1.任務(wù)要求

要求機(jī)器人對(duì)平面6行6列擺放的工件進(jìn)行碼垛，碼垛成金字塔狀。

2.設(shè)計(jì)方法

工業(yè)機(jī)器人目前主要有示教在線編程與離線編程兩種方式。示教在線編程精度完全是靠示教者的目測(cè)決定，而且對(duì)于復(fù)雜的路徑示教在線編程難以取得令人滿意的效果，示教過(guò)程容易發(fā)生事故。相比示教在線編程而言，離線編程可以在不中斷機(jī)器人工作的情況下，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了安全性，并可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程序的設(shè)計(jì)。

3.建立三維模型

為了更直觀的模擬機(jī)器人運(yùn)行環(huán)境，我們將機(jī)器人的工作環(huán)境與工件制作成計(jì)算機(jī)三維模型，并將這些模型按照實(shí)際的環(huán)境擺放到相應(yīng)位置，并用smart組件使得工件具有運(yùn)動(dòng)效果，從而更好地實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境的仿真。

4.任務(wù)分析

工件搬移的參考點(diǎn)坐標(biāo)，工件的尺寸，以及工件之間的相對(duì)距離都是毫米為單位。長(zhǎng)方形工件的長(zhǎng)寬高=（52，26，10），共有12個(gè)，正方形工件的長(zhǎng)寬高=（26，26，10），共有24個(gè)，這些工件之間的間距為14mm。為了分析方便，我們先完成其中的第一堆工件搬移，搬運(yùn)第二堆的方法同理可得。我們給第一堆的18個(gè)工件編上號(hào)，將物品按照編號(hào)順序搬移，按照編號(hào)大小的順序由下往上擺放，共4層。機(jī)械手初始位置的坐標(biāo)p10=（192，1167，794），由于這個(gè)坐標(biāo)測(cè)量比較困難，我們可以用示教器將機(jī)器人引導(dǎo)到第1個(gè)工件上，然后記下其坐標(biāo)值即可。其他工件的坐標(biāo)可以通過(guò)偏移指令offs（p10，x，y，z）來(lái)計(jì)算。開(kāi)始第1塊物品在機(jī)械手正下方80mm，坐標(biāo)（192，1167，714），跟據(jù)工件的大小以及間距，我們計(jì)算出18個(gè)工件相對(duì)于第1塊工件之間的相對(duì)位置偏移。值得注意的是，18個(gè)工件在搬移前的偏移和搬移后的偏移都要計(jì)算。編程時(shí)，我們將計(jì)算出的偏移數(shù)據(jù)保存到一個(gè)三維數(shù)據(jù)中，第一維表示兩堆，第二維表示每堆有18個(gè)工件，第三維表示每個(gè)工件有（x，y，z）三個(gè)坐標(biāo)，因?yàn)槠茢?shù)據(jù)是固定的常量，所以可以用常量數(shù)據(jù)類型。

5.工件的搬移算法分析

每一個(gè)工件的搬移分兩個(gè)過(guò)程，1是拾取，2是釋放。通過(guò)觀察上面的流程，我們發(fā)現(xiàn)，這2個(gè)過(guò)程是類似的，都是（計(jì)算坐標(biāo)，平移，下降，操作工件，上升）這5個(gè)工序組成，區(qū)別是操作工件的方法不同，一個(gè)是拾取，一個(gè)釋放，對(duì)編程來(lái)說(shuō)，就是輸出的IO信號(hào)一個(gè)是1，另一個(gè)為0，用指令描述如下：拾取SetD =O D652_10_DO9，1；釋放SetDO D652_10_DO9，0。顯然如果把SetDO指令的第2個(gè)參數(shù)用數(shù)組常量代替，這兩個(gè)操作方法可以用一個(gè)相同的語(yǔ)句描述如下：SetDOD652_10_DO9，Gio{w3}；Gio是數(shù)組常量，第一個(gè)元素是1，表示拾取，第二個(gè)元素是0，表示釋放。這樣我們以w3為循環(huán)變量，我們可以利用一個(gè)循環(huán)來(lái)將兩個(gè)過(guò)程合二為一。這就是工件搬移的核心程序，為了安全操作，在操作工件的前后可以暫停一下。

6.程序完整流程分析

由于每堆要搬移18個(gè)工件，每次搬移的方法是相同的，所以，可以用18次循環(huán)實(shí)現(xiàn)，由于共有兩堆工件要搬移，所以也可以用2次循環(huán)實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)搬移算法的改進(jìn)優(yōu)化，使得機(jī)器人的搬運(yùn)與碼垛更加可靠、高效。機(jī)器人離線編程系統(tǒng)正朝著一個(gè)智能化、專用化的方向發(fā)展，離線編程大幅度節(jié)約了制造時(shí)間，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時(shí)仿真、編程和調(diào)試提供了靈活的工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]韋宏明.基于DeviceNet的ABB工業(yè)機(jī)器人弧焊工作站的設(shè)計(jì)[C].中國(guó)職協(xié)2014年度優(yōu)秀科研成果獲獎(jiǎng)?wù)撐募?014.