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1、任务一、工业机器人搬运,任务二、工业机器人码垛,工业机器人技术应用,任务一、工业机器人搬运,ABB机器人在搬运方面有众多成熟的解决方案，在3C、食品、医药、化工、金属加工、太阳能等领域均有广泛的应用，涉及物流输送、周转、仓储等。采用机器人搬运可大幅度提高生产效率、节省劳动力成本、提高定位精度并降低搬运过程中的产品损坏率。,图5-1 搬运分拣锂电池 图5-2 搬运太阳能电池片,IRB 460 高速码垛机器人,在ABB新推出的码垛产品中，最吸引眼球的是荷重110 kg的紧凑型4轴机器人IRB 460。 作为全球最快的码垛机器人，IRB 460的操作节拍最高可达2190次循环/小时，是生产线末端进行
2、码垛作业的理想之选。该机器人到达距离为2.4米，与类似条件下的竞争产品相比，占地面积节省20%，而运行速度则快了15%。,ABB-IRB-460工业机器人的主要应用特点：1、缩短节拍时间 ABB-IRB-460工业机器人是全球最快的四轴多功能工业机器人，能显著缩短各项作业的节拍时间，大幅提升生产效率。这款紧凑型的4轴机器人到达距离为2.4m，有效荷重110kg；荷重60kg条件下的操作节拍最高可达2190次循环/小时（400mm2000mm400mm），比类似条件下的竞争产品快15%。2、高精度运行 配套ABB专利的运动控制软件QuickMoveTM和TrueMoveTM，IRB460动作平稳
3、，路径精度优异，即使对最敏感的产品，也能悉心“呵护”，同时确保节拍时间不受影响。,3、占地小，产出高 与速度、荷重接近的同类产品相比，采用紧凑化设计的ABB-IRB-460与货盘之间的距离可缩短20%，仅此一项便能提升生产效率达3%。4、拥有成本低，生产效率高 ABB-IRB-460工业机器人以汽车行业为标准制造，结构刚稳，设计可靠，正常运行时间长，维护成本低。该机器人配备集成式工艺线缆，可减轻磨损，延长使用寿命。ABB 还提供 RoboCare 三年质保计划，在不额外增加成本的前提下，确保生产无忧。该计划包含ABB专利的无线远程服务，由ABB专家监测机器人状态并提供相应的优化维护建议，进一步
4、提高生产效率。,5、编程更快更简单 人性化软件 RobotStudio Palletizing PowerPac 以普通 PC 机为运行平台，使毫无机器人编程经验的用户同样能够进行编程和模拟操作。该软件奉行“以配置代编程”的理念，最多可节约 80% 的编程时间。 6、无与伦比的专业经验与全球支持ABB 是一家在机器人技术领域拥有近30年经验的跨国企业，在53个国家和地区设有 100 多个销售服务部门。,任务功能简介：工业机器人工装抓手抓取物件图5-3（a），然后搬运竖列摆放到1号位置图5-3（b），后面第二个物件搬运竖列摆2号位置图5-3（c），后面三个物件依次搬运横列摆放位置图5-3（d），
5、这样就完成此次搬运任务。,（a）,（b）,（c） （d）,图5-3 搬运任务示意图,一、IO板配置和信号创建,表5-1 IO单元配置表,表5-2 IO信号配置表,先进行IO板配置，进入“ABB”主菜单界面，在进入控制面板配置IO后，选择“Unit”进行“添加”设置，参考表5-1参数，有Name、Type of Unit、Connected to Bus、DeviceNet Address等，如图5-4所示。,图5-4 IO单元配置,再对进行设置IO信号，有di00_gjready、di01_vacuumOk、 di02_jgtgj、do32_vacuumOpen、di03_start、di04
6、_stop、di05_estopreset七个信号的设置，进入“ABB”主菜单界面，在进入控制面板配置IO后，选择“Signal”进行设置（图5-5）；,图5-5 进入Signal设置,点击“添加”，对参数进行修改，写入“Signal Name”，选择“di_start”（图5-6）；,图5-6 Signal设置,修改“Action”当前值为“Start”（图5-7）；,图5-7 Action属性,修改“Argument1”当前值为“Continous”（图5-8）；,图5-8 Argument1属性,1、TCP的设定 一般不同的机器人配置不同的工具，弧焊机器人使用焊枪作为工具，搬运板材的机器
7、人可用吸盘作为工具。 工件数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴上的TCP、质量、重心等参数数据。默认工具（tool0）的工具中心点位于机器人安装法兰盘的中心，如图5-9所示。,二、创建任务数据,图5-9 工件数据tooldata,下面对工件数据tooldata和有效载荷进行设定。进入“ABB”主菜单界面，点击进入“手动操纵”，点击修改工具坐标“tool1”（图5-10）；,图5-10 进入修改工具坐标,编辑tool1数据类型，点击“初始值”进入（图5-11）；,图5-11 进入工具数据初始值,对工具数据进行设置，X、Y、Z坐标设定，吸盘夹具重量mass设定（图5-12），设定完成后点
8、击确定，完成工具tGripper。,图5-12 坐标和夹具设定,2、工件坐标的设定,工件坐标对应工件，它定义工件相对于大地坐标的位置。机器人可以拥有若干个工件坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。,图5-13 工件坐标,下面开始设定工件坐标数据，进入“ABB”主菜单界面，点击进入“手动操纵”，点击修改工具坐标“tool1”；点击进入工件坐标wobj0（全局），新建一工件坐标数据名称wobjcnv（任务）（图5-14）；,图5-14 新建任务工件坐标,编辑新建wobjcnv工件坐标，点击“定义”，修改“用户方法”为3点（图5-15），确定退出；,图5-15 工件坐标定义
9、,图5-16 用户点操纵示意,图5-17 修改后用户点,下面再对有效载荷进行设定，进入“ABB”主菜单界面，点击进入“手动操纵”，点击有效载荷“load0”；新建有效载荷名称loadFull（任务），创建后点击进入进行编辑值（图5-18），确定完成退出。,图5-18 有效载荷设定,三、示教创建目标点,在本任务工作站中，需要示教三个目标点（初始点、抓取点、摆放点），其中每个搬运过程初始点和抓取点不变，在摆放不同位置时可以示教多个摆放点。,（a）初始位置点示教 （b）抓取位置点示教 （c）摆放位置点示教,图5-19 创建示教点,四、机器人任务程序设计,1、机器人程序框架搭建,图5-20 搬运程序框
10、架,2、机器人程序设计,(1)一个模块中包括四个例行程序：main(主程序),rInitAll（初始化程序）,rPick（抓起程序）,rPlace（放置程序）。,（2）主程序设计,（2）初始化子程序设计:初始化子程序完成机器人回到原始位置，真空吸盘停止工作功能。,（3）抓取工件子程序设计:抓取工件子程序完成抓取工件动作，当传送带有工件且工作台无工件时，机器人快速运行至抓取位置上方300mm处，打开真空，慢速移动至抓取点，抓取工件，待接收到真空吸盘反馈信号后，移动到抓取点位置上方300mm处。,（4）放置工件子程序设计:放置工件子程序完成放置工件动作，将工件放置在工作台上。,任务二、工业机器人码
11、垛,码垛:指将形状基本一致的产品按一定的要求堆叠起来。码垛机器人的功能就是把料袋或者料箱一层一层码到托盘上，如图5-21所示。,图5-21 机器人码垛应用,任务功能简介： 本应用选择IRB460工业机器人对通过传输线输送来的纸箱进行左右两个输出工位进行码垛操作，如图5-22所示，纸箱长600mm，宽250mm，高400mm。,图5-22 码垛仿真环境,码垛摆放要求如图5-23所示，奇数层码垛要求如图5-24(a)，偶数层要求如图5-24（b）所示，并依次规律进行叠加。,图5-23 码垛效果 图5-24 码垛单双层,一、码垛位置的算法,IRB460机器人如果将工件从输送线位置搬运至位置1，需要对
12、抓取点和位置1这两个位置点进行示教，1层5个工件就需要示教5个点，10层需要50个点。,图5-25 第一层摆放位置 图5-26 第二层摆放位置,同样第二层码垛，需要进行位置6和位置8的示教，其余位置点通过运算得到，如图5-26所示。,二、IO板配置和信号创建,ABB标准IO板是下挂在DeviceNet总线上面的，配置比较简单，单元信号配置如表5-3和表5-4所示。,表5-3 IO单元配置表,表5-4 I/O信号配置表,三、创建任务数据,1、TCP的设定 本应用中，工件坐标系均采用用户三点法创建。在虚拟示教器中，根据图5-27所示位置设定工件坐标。,图5-27 工件坐标系,2、创建载荷数据,表5
13、-5 负荷数据,图5-28 LoadFull设置,四、示教创建目标点,需要示教的点： 原点pHomel,抓取点pPick,右侧旋转90度pPlaceBase90和右侧不旋转点pPlaceBase0,图5-29原点pHome示教 图5-30抓取点pPick示教,图5-31右侧旋转90度点pPlaceBase90示教 图5-32右侧不旋转点pPlaceBase0示教,五、机器人任务程序设计,1、机器人程序框架搭建,图5-33 码垛程序框架,2、机器人程序设计,（1）手动示教目标点程序（2）主程序设计（3）初始化子程序设计 （4）抓取子程序设计 （5）放置子程序（6）计数程序设计（7）计算放置点程序
14、设计 （8）位置点示教程序设计,1、主程序,2、抓取程序,3、放置程序,4、计数程序,5、计算放置点程序,6、示教点程序,六、利用数组储存码垛位置,对于一些常见的码垛垛型，可以利用数组来存放各个摆放位置数据，在放置程序中直接调用该数据即可。下图5-34是本任务摆放码垛第一层的5个位置，只需示教一个基准位置点p1（位置1），之后就能创建一个数组，用于存储5个摆放位置：,图5-34 第一层摆放位置,七、码垛节拍优化技巧,1、在机器人运行轨迹过程中，经常会有一些中间过渡点，即在该位置机器人不会具体触发事件。在拾取放置动作过程中（图5-35），机器人在拾取和放置之前需要先移动至其正上方处，之后竖直上下
15、对工件进行拾取放置动作。,图5-35 节拍优化1,MoveJ pPrepick, v2000, z50,tool1;MoveJ pPick, v200, fine,tool1;Set doGripper; MoveJ pPreplace, v2000, z50,tool1;MoveJ pPlace, v200, fine, tool1;Reset doGripper;,2、善于运用Trigg触发指令，即要求机器人在准确的位置触发事件。 例如，真空夹具的提前开真空，释放真空，带钩抓夹具对应钩抓的控制均可采用触发指令，这样能够在保证机器人速度不衰减的情况下在准确的位置触发相应的事件。,图5-36节
16、拍优化2,3、程序中尽量少使用Waittime固定等待时间指令，可在夹具上面添设反馈信号，利用WaitDI指令，当等待到条件满足则立即执行。,例如：在夹取产品时，一般预留夹具动作时间。若设置等待时间过长，则降低节拍，若设置等待时间过短，则可能夹具未运动到位。若用固定的等待时间Waittime，则不容易控制，也可能增加节拍，此时利用WaitDI监控夹具到位反馈信号，则便于对夹具运动的监控及控制。,MoveJ pPrepick, v2000, z50,tool1;MoveJ pPick, v200, fine,tool1;Set doGripper; (Waittime 0.3)WaitDI di
17、GripClose,1;MoveJ pPreplace, v2000, z50,tool1;MoveJ pPlace, v200, fine, tool1;Reset doGripper; (Waittime 0.3)WaitDI diGripOpen,1;,4、在某些运行轨迹中，机器人的运行速度设置过大则容易触发过载报警。 在整体满足机器人载荷能力要求的前提下，此种情况多是由于未正确设置夹具重量和重心偏移以及产品重量和重心偏移所致，此时需要重新设置该项数据。,5、在运行轨迹中通常会添加一些中间过渡点以保证机器人能够绕开障碍物。,图5-37 节拍优化3,在保证轨迹安全的前提下，应尽量减少中间过
18、度点的选取，删除没有必要的过度点，这样机器人的速度才能提高。,6、整个机器人码垛系统要合理布局，使取件点及放件点尽可能靠近；优化夹具设计，尽可能减少夹具开合时间，并减轻夹具重量；尽可能缩短机器人上下运动的距离；对不需保持直线运动的场合，用MoveJ代替MoveL指令（需事先低速测试，以保证机器人运动过程中不与外部设备发生干涉）。,知识、技术归纳,工程创新素质培养,掌握ABB工业机器人基本应用，通过搬运和码垛两个任务尝试完整的工作站建立、I/O配置、系统数据创建、工作点创建、程序设计与调试等，引入数组等优化设计方法，也为后续项目工业机器人的综合应用做好铺垫。,搬运和码垛两个工业现场最常用任务已经
19、会仿真运行了，收集一些实际应用中的案例，寻找实际设备中需要考虑的问题！如不同重量、不同抓手、不同货物，实际应用如何解决。,码垛程序,程序架构1、Main( ) 主程序2、CSH( ) 初始化程序3、QU( ) 取料程序4、FANG() 放料程序5、QDYS() 放点程序,MODULE MainMoudle PROC Main() CSH; ！初始化子程序 WHILE TRUE DO IF reg15 THEN QDYS; ！位置点数据运算子程序 QU; ！ 取料子程序 FANG; ！放料子程序 ENDIF ENDWHILEWaitTime 0.3; ENDPROC,Main( ) 主程序,PR
20、OC CSH() Reset do04; ！IO初始化 MoveJ pHome,V100,fine,tool1WObj:=wobj0; ！回原点ENDPROC,CSH( ) 初始化程序,PROC QU() ！取料子程序 MoveJ Offs(pQu1,0,0,400),V200,z50,tool1WObj:=wobj0; MoveL pQu1,V50,fine,tool1WObj:=wobj0; WaitTime 0.3; Set doGrip; WaitTime 0.3; MoveL Offs(pQu1,0,0,400),V50,z50,tool1WObj:=wobj0;ENDPROC,QU
21、( ) 取料程序,PROC FANG() ！放料子程序 MoveJ pBase1,V100,z50,tool1WObj:=wobj0; MoveJ Offs(pFang1,0,0,400),V100,z50,tool1WObj:=wobj0; MoveL pFang1,V50,fine,tool1WObj:=wobj0; Reset doGrip; WaitTime 0.3; MoveL Offs(pFang1,0,0,400),V100,z50,tool1WObj:=wobj0; reg1:=reg1+1; ENDPROC,FANG( ) 放料程序,PROC QDYS() ！取点子程序 TEST reg1 CASE 0: pFang1:=Offs(pBase1,0,0,0); CASE 1: pFang1:=Offs(pBase1,200,0,0); CASE 2: pFang1:=Offs(pBase1,400,0,0); CASE 3: pFang1:=Offs(pBase1,600,0,0); CASE 4: pFang1:=Offs(pBase1,800,0,0); DEFAULT: ENDTEST ENDPROC,QDYS() 放点程序,
