ABB機器人碼垛編程優化仿真設計

王建菊

（武昌職業學院，湖北 武漢 430202）

近年來，工業機器人行業迅猛發展，機器人應用研究也非常廣泛。目前，機器人在焊接、碼垛、噴涂等領域得到廣泛應用[1]，以機器人代替人工作業的方式不但能夠極大地提高工廠的生產效率，更能幫助企業降低成本。其中，當前在物流搬運行業，機器人碼垛應用廣泛。基于此，針對不同物料尺寸、產品不同擺放方式，提出一種碼垛程序編寫方法，并在RobotStudio上仿真調試，最后完成產品的擺放，為碼垛機器人完成產品擺放提供工程實用價值。

1 碼垛工藝結構

在實際應用中，貨物的擺放方式是多種多樣的，貨物的尺寸、形狀都會影響到垛型的設置和碼垛的方式。以往的碼垛工藝是通過示教的方式生成垛型，但是示教的方式很煩瑣，花費時間比較多。因此，筆者設計了三種不同的擺放形式，通過選擇對應的工藝號碼按鈕確定對應的工藝，然后根據規劃的軌跡完成物品在垛盤中的擺放，并對碼垛程序進行優化及虛擬仿真調試，驗證了程序的正確性，提高了垛型數據的利用率，減少了示教時間和復雜度[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、長方體和圓錐體組成，圓柱體尺寸為25 mm、50 mm、10 mm，長方體尺寸為100 mm、50 mm、20 mm，圓錐體尺寸為20 mm、10 mm。通過部件、位置、放置、捕捉長方體中心點，將長方體放置在圓柱體之上。圓錐體通過映射、YZ面鏡像放置在長方體之上。將三個物件通過部件結合，形成吸盤整體。

通過創建工具新建吸盤TCP中心點和負載數據，TCP中心點通過中心點捕捉，即X、Y軸偏移0，Z軸偏移40 mm。負載數據：工具質量為1 kg，重心通過長方體中心點捕捉，將吸盤工具拖至機器人本體，吸盤工具如圖1所示。

圖1 吸盤工具

3 碼垛編程優化

碼垛信號包括吸盤輸出信號do_xipan、三個工藝按鈕di1_gy1、di2_gy2、di3_gy3，啟動按鈕di4_start、托盤更換按鈕di5_ChangePallent、產品檢測開關di6_PartDetect。工藝1、工藝2、工藝3分別對應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、運動指令、IO指令、控制指令。演算指令完成剁滿剁空、狀態設置、工藝擺放信號與工藝號碼的轉換、垛型XYZ三個方向物件擺放個數設置。運動指令完成物件抓取、釋放軌跡的規劃，IO指令控制氣泵的開關通斷，控制指令控制碼垛程序流程[3]。本設計可以根據實際更改物件尺寸，并根據選擇的工藝號碼進行三種不同形式的位置擺放，在main程序中調用各個子例行程序，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，將工藝按鈕變為工藝號碼。rGetpallentmess程序將工藝號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。碼垛優化程序如下：PROCmain()

其中，產品尺寸長寬高為65 mm、65 mm、30 mm，XYZ為其方向的偏移值，實現產品尺寸可以實時更改的問題。nX、nY、nZ為每個方向放置的產品個數，選擇不同的工藝號nActiveNum，nX、nY、nZ取值不同，實現三種不同的擺放方式，即針對不同垛型擺放位置不一樣，滿足垛型多樣性問題。

4 碼垛程序仿真調試

通過仿真監控程序執行結果，按下工藝選擇按鈕，按下啟動開關di4_Start，當產品檢測信號di6_Partdetect檢測信號檢測到產品時，機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di5_changePallent，重新選擇工藝，進行下一工藝的產品擺放，仿真結果如圖2所示。仿真結果滿足碼垛工藝流程，驗證了程序的正確性，提高了垛型數據的利用率，減少了示教時間和復雜度[4]。

圖2 碼垛程序仿真結果

5 結束語

通過優化碼垛程序，提出針對產品尺寸和工藝號碼，完成產品的不同擺放形式，實驗結果可行。與傳統的在線示教相比，優化的碼垛程序能夠有效降低用戶工作量，對不同垛型和不同產品尺寸有更好的適用性。