ABB IRB120型工業(yè)機(jī)器人多物料碼垛編程及搬運(yùn)實(shí)例

張真

摘 要：針對ABB IRB 120型工業(yè)機(jī)器人，介紹了本次課程內(nèi)容中碼垛作業(yè)流程設(shè)計(jì)、程序指令，并對碼垛實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程和運(yùn)行，整個(gè)學(xué)習(xí)過程突出了職業(yè)性、實(shí)踐性和實(shí)用性的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：ABB IRB 120;工業(yè)機(jī)器人;編程;碼垛

ABB機(jī)器人作為世界領(lǐng)先的機(jī)器人制造商，掌握其應(yīng)用、編程操作對促進(jìn)工業(yè)發(fā)展有著極其重要的作用。《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》ABB是工業(yè)機(jī)器人、機(jī)電一體化專業(yè)的核心課程，也是必修課程，還是“1+X”工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程職業(yè)技能等級證書的考核內(nèi)容。其任務(wù)是熟悉工業(yè)機(jī)器人工作站的結(jié)構(gòu);掌握工業(yè)機(jī)器人的基本操作、I/O通信、編程指令、程序數(shù)據(jù)的建立;對工業(yè)機(jī)器人工作站程序進(jìn)行編寫與調(diào)試。

1 課程內(nèi)容分析

工業(yè)機(jī)器人的搬運(yùn)功能廣泛應(yīng)用在化工、醫(yī)藥、金屬加工、物流運(yùn)送、周轉(zhuǎn)、倉儲等作業(yè)。可代替人工實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)，可明顯節(jié)省勞動(dòng)力成本，大幅提升工業(yè)生產(chǎn)率;同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人具有較高的定位精度，可降低搬運(yùn)作業(yè)的產(chǎn)品效率。工業(yè)機(jī)器人的搬運(yùn)動(dòng)作可分解為抓取工件，移動(dòng)工件、放置工件等一系列子任務(wù)，只是采用的工具不同，具體的作業(yè)流程也有所不同[1]。

完成搬運(yùn)作業(yè)，需要依次完成I/O配置、創(chuàng)建程序數(shù)據(jù)、示教目標(biāo)點(diǎn)、編寫和調(diào)試程序等操作。程序編寫時(shí)，要正確選取目標(biāo)示教點(diǎn)，并選擇合適的動(dòng)作模式和運(yùn)行速度，避免機(jī)器人發(fā)生碰撞，防止工件脫落。本次工作需要示教的目標(biāo)點(diǎn)有抓取靠近點(diǎn)、抓取點(diǎn)、放置靠近點(diǎn)、放置點(diǎn)以及TCP的空閑等待點(diǎn)。

2 碼垛作業(yè)流程設(shè)計(jì)

碼垛是在搬運(yùn)的基礎(chǔ)上，將工件整齊、規(guī)則地?cái)[放成貨跺的作業(yè)形式。需要對路線進(jìn)行規(guī)劃，然后按照規(guī)定好的路線把工件從一個(gè)位置搬運(yùn)到另一個(gè)位置，每次的目標(biāo)點(diǎn)有所不同。本次課程實(shí)踐采用的機(jī)器人為ABB120型號機(jī)器人。

3 應(yīng)用程序

進(jìn)行碼垛作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的作業(yè)任務(wù)要求編寫程序。需要對相關(guān)I/O信號進(jìn)行配置，然后建立主程序、初始化程序、抓取程序、放置程序以及專門的放置點(diǎn)計(jì)算程序等。

3.1程序指令

RAPID是一種基于計(jì)算機(jī)的高級編程語言，RAPID程序是ABB工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行的軟件基礎(chǔ)。

（1）關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令（MoveJ）

關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令（MoveJ）是在對路徑精度要求不高的情況下，將機(jī)器人的TCP快速移動(dòng)至給定目標(biāo)點(diǎn)的指令。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令指關(guān)注TCP的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡不一定是直線[2]。

（2）線性運(yùn)動(dòng)指令（MoveL）

線性運(yùn)動(dòng)指令（MoveL）用來使工業(yè)機(jī)器人的TCP沿直線運(yùn)動(dòng)至給定的目標(biāo)點(diǎn)。在線性運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可控，運(yùn)動(dòng)路徑具有唯一性，但是可能會(huì)出現(xiàn)關(guān)節(jié)軸進(jìn)入機(jī)械死點(diǎn)的問題。線性運(yùn)動(dòng)指令主要應(yīng)用在激光切割、涂膠、弧焊等對路徑精度要求高的場合。

（3）偏移功能Offs

該功能用于偏移操作。例如，線性運(yùn)動(dòng)指令

MoveL Offs（p10，100，200，300），v200，z50，tool0＼wobj：=wobj0;

其中，功能Offs用于以選定的目標(biāo)點(diǎn)p10為基準(zhǔn)，沿著選定工件坐標(biāo)系的X，Y，Z軸方向分別偏移100mm，200mm，300mm，偏移后的數(shù)據(jù)返回值作為新目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，TCP將向偏移后的新目標(biāo)點(diǎn)做線性運(yùn)動(dòng)。

（4）FOR重復(fù)執(zhí)行判斷指令。

該指令適用于一個(gè)或多個(gè)指令需要重復(fù)執(zhí)行數(shù)次的情況。

（5）I/O控制指令

I/O控制指令用于控制I/O信號，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與周邊設(shè)備進(jìn)行通信的目的。基本的I/O控制指令如下。Set 數(shù)字信號置位指令，該指令用于將數(shù)字輸出信號至于“1”位，從而使對應(yīng)的執(zhí)行器開始工作。Reset 數(shù)字信號復(fù)位指令，該指令用于將數(shù)字輸出信號置于“0”位。WaitTime時(shí)間等待指令。該指令用于程序在等待一個(gè)指定的時(shí)間后，再繼續(xù)向下執(zhí)行。

4 ABB IRB 120型工業(yè)機(jī)器人碼垛實(shí)例分析

工業(yè)機(jī)器人碼垛作業(yè)簡易工作站如圖1所示，試建立RAPID程序，使工業(yè)機(jī)器人將工作臺A處的兩個(gè)工件放到工作臺B處的指定位置。工件的尺寸為80mm×40mm×40mm。具體的操作要求為機(jī)器人從安全點(diǎn)出發(fā)，移動(dòng)到工作臺A最上方工件10mm處，下降到工作臺A最上方工件夾取點(diǎn)處，等待2s，氣爪抓緊，等待2s，直線上升到10mm處，機(jī)器人移動(dòng)到工作臺B處放置工件，先下降到安全位置，然后到達(dá)放置點(diǎn)，等待2s，氣爪松開，等待2s，放置工件，直線上升到安全位置。重復(fù)搬運(yùn)第二塊物料。

每個(gè)位置的數(shù)據(jù)值不同，故采用FOR循環(huán)來更新目標(biāo)位置數(shù)據(jù)。根據(jù)流程，設(shè)定phome為安全位置，p10為工作臺A最上方10mm處位置點(diǎn)，p20為工作臺A最上方工件夾取點(diǎn)位置，p30為工作臺B安全點(diǎn)位置，p40為工作臺B最下方工件放置點(diǎn)位置，do4為氣爪夾緊松開輸出信號，具體程序如下：

PROC main（） 主程序

MoveJ phome，v200，fine，tool0; 移動(dòng)至安全點(diǎn)

FOR i Frome 0 to 1 do 重復(fù)執(zhí)行判斷

MoveJ p10，v200，z30，tool0; 移動(dòng)至p10處

MoveL p20，v200，z30，tool0; 移動(dòng)至p20處

MoveL Offs（p20，0，0，0-38*i），v200，z30，tool0; 偏移

WaitTime2; 等待2s

SetDo4; 抓取

WaitTime2; 等待2s

MoveJ p10，v200，z30，tool0; 移動(dòng)至p10處

MoveJ p30，v200，z30，tool0; 移動(dòng)至p30處

MoveL p40，v200，z30，tool0; 移動(dòng)至p40處

MoveL Offs（p40，0，0，0-38*i），v200，z30，tool0; 偏移

WaitTime2; 等待2s

ReSetDo4; 放置

WaitTime2; 等待2s

MoveJ p30，v200，z30，tool0; 移動(dòng)至p30處

MoveJ phome，v200，fine，tool0; 移動(dòng)至安全點(diǎn)

END PROC 結(jié)束主程序

5 結(jié)語

本文結(jié)合學(xué)生實(shí)踐，從課程所用ABB120型工業(yè)機(jī)器人出發(fā)，對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡、基本程序指令、基本參數(shù)進(jìn)行了介紹，對碼垛運(yùn)行實(shí)例進(jìn)行編程并應(yīng)用和實(shí)踐。本課程以面向就業(yè)崗位為導(dǎo)向，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能力目標(biāo)，整個(gè)學(xué)習(xí)過程突出了職業(yè)性、實(shí)踐性和實(shí)用性的特點(diǎn)。把職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)融入課程體系，將工匠精神融入人才培養(yǎng)中，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)和職業(yè)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春勤，趙振鐸，李娜.工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程（ABB）[M].北京：航空工業(yè)出版社，2019.

[2]田貴福，林燕文.工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程（ABB）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[3]李光.《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程教學(xué)研究與實(shí)踐[J]. 科技風(fēng)， 2020， No.430（26）：53-54.

項(xiàng)目來源：廣州科技職業(yè)技術(shù)大學(xué)校級項(xiàng)目（2021ZR09）