工業機器人在貨物搬運案例中的編程方法探討

馬中輦

[摘? ? ? ? ? ?要]? 工業機器人可以代替人從事危險、有害、有毒等惡劣工作場合中的工作，也可以代替人完成繁重、單調的重復勞動，在解放人力勞動的同時，大大提高勞動生產效率，保證產品質量。工業機器人還可以與數控機床、自動檢測系統等結合，組成智能制造生產線，實現生產自動化。隨著機器人應用的普及，機器人逐步出現在各個企業車間和學校教學場所。利用一個簡單的搬運案例，探討機器人編程的一個基本思路：首先是任務分析繪制項目實施流程圖;其次是工作過程分析繪制工作流程圖;最后是根據任務要求編寫符合工作需求的程序。通過本案例的探討，給初學者提供一個完整的機器人編程工藝流程，方便初學者更好地理解和掌握。

[關? ? 鍵? ?詞]? 機器人;貨物搬運;發那科系統

[中圖分類號]? TP242.2? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）29-0232-02

國際標準化組織（ISO）對工業機器人的定義為：“一種能自動控制、可重復編程、多功能、多自由度的操作機，能夠搬運材料、工件或者操持工具來完成各種作業。”

一、機器人本體

機器人本體也就是我們常說的機械部分。機器人本體與控制器之間的連接線有兩根，這兩根線連接控制器的一端已經接好，而連接機器人的一端公用一個插口。機器人本體主要由兩大系統組成。

（一）驅動系統

它的作用是提供機器人各部分、各關節動作的原動力。驅動系統傳動部分可以是液壓傳動系統、電動傳動系統、氣動傳動系統，或者是幾種系統結合起來的綜合傳動系統。

（二）機械結構系統

工業機器人機械結構主要由五大部分構成：基座、腰部、大臂、小臂和手腕，每一個部分具有若干的自由度，構成一個多自由的機械系統。末端操作器即工具是直接安裝在手腕上的一個重要部件，它可以是多手指的手爪，也可以是噴漆槍或者焊槍等作業工具。

二、控制器

控制器相當于機器人的大腦，可以直接或者通過人工對機器人的動作進行控制。控制系統主要是根據機器人的指令程序以及從傳感器反饋回來的信號驅動執行機構去完成規定的運動和功能。根據控制原理，控制系統可以分為程序控制系統、適應性控制系統和人工智能控制系統三種。根據運動形式，控制系統可以分為點位控制系統和軌跡控制系統兩大類。

三、示教器

示教器是使操作人員參與機器人控制并與機器人進行聯系的裝置，簡單來說該部分可以進行指令給定、信息顯示和示教等操作。在使用時，左手穿過固定帶握住示教器，右手可用于操作示教器上的相關按鍵，示教器背面的兩個安全開關，按下任意一個即可。

四、搬運任務要求及其分析

（一）任務要求

如圖1所示，料倉為豎直放置，由推料氣缸負責物料的推出;傳送帶負責將物料運輸到固定位置;機器人負責將六個相同物料按照圖示順序放置在相應的固定位置。以發那科機器人為例，進行工藝分析并編寫搬運程序，完成示教與程序調試。

（二）任務分析

1.根據任務要求繪制項目實施流程圖（見圖2）

啟動設備，首先打開傳送帶（由機器人輸出信號DO113控制）;推料氣缸動作1.5S，推出物料（由機器人輸出信號DO112控制）;物料由傳送帶運輸至規定位置等待，由機器人輸入信號DI111負責到位信號采集，物料到位機械手抓取;物料未到位則繼續等待。通過數值寄存器R[1]中數值判斷物料放置位置;物料放置結束寄存器數值自動加1，判斷R[1]是否小于、等于6，如果成立，繼續執行取料放料，如果不成立則程序結束。

2.根據控制功能要求繪制工作流程圖（見圖3）

從工作流程圖中可以看出機器人在工作中，中間點、上方點和取料點是固定不變的，需要改變的是放置位置。改變放置位置可以有以下幾種方法。

（1）示教取點法，通過示教的方式取得1～6個點的具體位置。

（2）坐標偏移法，通過示教的方式取得位置1的坐標，并記錄在位置寄存器PR[78]中，由于每個放置位置在x和y方向的間隔相等，所以可以通過坐標偏移，將偏移值記錄在位置寄存器PR[79]中。

選擇放置位置使用SELECTR[1]，CALL調用子程序的方式實現，也可以通過JMP跳轉的方式實現，在實際編程中使用調用子程序的方式較為簡單，所以本項目采用該方式，最后使用IFR[1]<=6作為結束判斷條件。

五、項目實施

（一）建立工具坐標系（采用6點法），命名為1

步驟：（1）MENU—設定—坐標系—F3（坐標）—ToolFrame—光標移到數字1—F2（細節）—F2（方法）選擇6點記錄法。

（2）COORD切換坐標至時間坐標系移動至目標最上方，光標移到“參考點1”——按SHIFT+F5（位置記錄），同樣的方法依次完成“參考點2”“參考點3”“坐標原點”。

（3）x軸方向移到100mm，記錄位置，完成x軸方向建立。

（4）y軸方向移到100mm，記錄位置，完成y軸方向建立。

（二）建立工件坐標系（3點法）

（三）SHIFT+COORD調用已經建立的Tool1和User1

（四）COORD切換至工件坐標系，完成編程準備工作

（五）建立子程序

參考文獻：

[1]高賽，劉峰善.工業機器人智能運動控制方法的探討[J].科技創新導報，2019（12）：9-10.

[2]邵軍.離線編程示教的工業機器人教學研究[J].湖北農機化，2019（16）.

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