ABB激光切割工业机器人的离线编程与仿真文档格式.docx

1、2. IRB 120 机器人的载荷6第四章 机器人的程序81. 程序的编写与注解82. 程序修改16第五章 示教目标点与仿真171. 三个目标点的示教172. 机器人仿真19第六章Robotstudio 共享打包与解包201. 工作站共享功能202. 工作站打包20结论23参考文献24致 谢25第一章 绪论1. 设计背景科技的进步与革新推动着生产力的不断发展，促使生产关系产生变革。自工业革命以来， 人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。如今，机电体化、机械智能化等技术应运而生。多功能机器人实训台，包括 ABBIRB120 型机器人，三菱

2、 FX3U-48MR 型PLC，模式选择控制面板模块，送料模块，模拟压铸模块，输送带模块，物料检测模块，搬运、码垛模块和几何轨迹模块等。同时，现代生产的高效率、柔性化需求也促使了工业机器人离线编程软件产品的产生。机器人离线编程系统，是利用计算机图形学技术，建立起机器人及其工作环境的模型，利用机器人语言及相关算法，通过对图形的控制和操作在离线的情况下进行轨迹规划。离线编程技术具有传统的在线示教技术无法比拟的优势，比如：可减少停机时间、可提前验证作业程序，进行复杂的轨迹规划等。2. 工业机器人发展现状工业机器人的出现将人类从繁重、 单一的劳动中解放出来， 它还能够从事一些不适合人类甚至超越人类能力

3、的劳动， 如在强辐射、强污染的环境下作业。 工业机器人技术已经广泛地进入人们的生产和生活领域。机器人自 20 世纪60 年代初问世以来，已取得了实质性的进步和成果。在机械制造领域，工业机器人在经历了从诞生、成长、成熟期后，己成为不可缺少的核心自动化装备，目前世界上约有近百万向工业机器人正在各种生产现场工作。在非制造领域，上至2太空舱、宇宙飞船、月球探险，下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务， 机器人技术的应用己拓展到什会经济发展的诸多领域。机器人技术作为当今科学技术发展的前沿学科，已成为未来社会生产和生活中不可缺少的一门核心技术。可以预见，我们已经进入一个崭新的机器人技术时代。第二章Rob

4、otstudio 机器人1. 机器人的选用根据要设计的程序，选用 IRB 120 工业机器人，IRB 120 是 ABB 新型第四代机器人家族的最新成员，也是迄今为止 ABB 制造的最小机器人。IRB 120 具有敏捷、紧凑、轻量的特点，控制精度与路径精度俱优，是物料搬运与装配应用的理 想选择。 它的特点是：（1）紧凑轻量，作为 ABB 目前最小的机器人，IRB 120 在紧凑空间内凝聚了 ABB 产品系列的全部功能与技术。其重量减至仅 25kg，结构设计紧凑，几乎可安装在任何地方，比如工作站内部，机械设备上方，或生产线上其他机器人的近旁。（2）IRB 120 广泛适用于电子、食品饮料、机械、

5、太阳能、制药、医疗、研究等领域，进一步增强了 ABB 新型第四代机器人家族的实力。采用白色涂层的洁净室 ISO5 级机型适用于高标准洁净生产环境，开辟了全新应用领域。这款 6 轴机器人最高荷重 3kg（手腕（五轴）垂直向下时为 4kg），工作范围达 580mm，能通过柔性（非刚性）自动化解决方案执行一系列作业。IRB 120 是实现高成本效益生产的完美之选，在有限的生产空间其优势尤为明显。（ 3） IRB 120 仅重 25kg，出色的便携性与集成性，使其成为同类产品中的佼佼者。该机器人的安装角度不受任何限制。机身表面光洁，便于清洗；空气管线与用户信号线缆从底脚至手腕全部嵌入机身内部，易于机器

6、人集成。（ 4）除水平工作范围达 580mm 以外，IRB 120 还具有一流的工作行程，底座下方拾取距离为 112mm。IRB 120 采用对称结构，第 2 轴无外凸，回转半径极小，可靠近其他设备安装， 纤细的手腕进一步增强了手臂的可达性。（5）IRB 120 配备轻型铝合金马达， 结构轻巧、功率强劲，可实现机器人高加速运行，在任何应用中都能确保优异的精准度与敏捷性。（6）ABB 新推出的这款紧凑型控制器高度浓缩了 IRC5 的顶尖功能，将以往大型设备“专享”的精度与运动控制引入了更广阔的应用空间。除节省空间之外，新型控制器还通过设置单相电源输入、外置式信号接头（全部信号）及内置式可扩展 1

7、6 路 I/O 系统，简化了调试步骤。离线编程软件 RobotStudio 可用于生产工作站模拟，为机器人设定最佳位置；还可执行离线编程，避免发生代价高昂的生产中断或延误。（7）紧凑化、轻量化的IRB 120 机器人与 IRC5 紧4凑型控制器这两种新产品的完美结合，显著缩小了占地面积，最适合空间紧张的 应用场合，如下图 2-1。图 2-1 IRB120 机器人2. IRB 120 机器人的载荷如图 2-2 所示为 IRB 120 的载荷关系图。 其中，Z 为安装工具的重心沿 Z 轴到第六轴法兰盘中心的距离，L 为安装工具的重心到Z 轴的距离。为保证机械臂在带载后仍可以保证运动的稳定性和准确性

8、， 随着载荷的增大，要求载荷心必须更接近第六轴法兰盘的中心。 此外，IRB 120 载荷的最大限定为 3kg。图 2-2 机器人载荷关系25第三章 程序数据创建与I/O 信号配置1. 工具数据创建在虚拟示教器中，根据以下参数设定工具数据 tGripper，示例如下表 3.1 所示参数名称参数数值robholdTRUEtframe.trans.x0tframe.trans.x115tload.mass1tload.cog.x0tload.cog.y0tload.cog.z100表 3.1 工具数据tGripper 参数图 3-1 工具数据tGripper 示意图在本工作站中，坐标系均采用用户三点

9、法创建。在虚拟示教器中，根据下面图 3-2 和 3-3 所示位置设定工件坐标图 3-2 WobjCNV图 3-3WobjBuffer第四章 机器人的程序1. 程序的编写与注解以下是实现机器人逻辑和动作控制的 RAPID 程序： 数据定义：MODULE MainMoudle CONST robtarget pPick: =394.997607159,132.703199388,12.734872184,0.005862588,-0.0030 0065,0.999966662,0.004827206,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9; CONSTrobtarget p

10、Home:=-548.424175962,-238.61219249,801.420966892,-0.000000012,-0.707106781,0.707106781,-0.000000012,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9 E9;CONSTrobtarget pPlaceBase:=100.088594059,77.835146221,158.046135973,0.00000004,-0.000623424,0.999999806,-0.000000001,-1,0,-1,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;!需要示教的目标点数据，抓取点

11、pPick，HOME 点 pHome 、放置基准点pPlaceBase PERSrobtargetpPlace;放置目标点，类型为PERS，在程序中被赋予不同的数值，用以实现多点位放置CONSTjointtargetjposHome:=0,0,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;关节目标点数据，各关节轴度数为 0，即机器人回到各关节轴机械刻度零位 CONSTspeeddatavLoadMax:=3000,300,5000,1000;CONSTspeeddatavLoadMin:=500,200,5000,1000; CONSTspeeddatavEmptyMax:=

12、5000,500,5000,1000; CONSTspeeddatavEmptyMin:=1000,200,5000,1000;速度数据，根据实际需求定义多种速度数据，以便于控制机器人各动作的速度PERS num nCount:=1;数字型变量 nCount，此数据用于太阳能薄板计数，根据此数据的数值赋予放置目标点 pPlace 不同的位置数据，以实现多点位放置PERS num nXoffset:=145; PERS num nYoffset:=148;数字型变量，用做放置位置偏移数值，即太阳能薄板摆放位置之间在X、Y方向的单个间隔距离VAR bool bPickOK:=False;布尔量，当

13、拾取动作完成后将其置为 True，放置完成后将其置为 False， 以作逻辑控制之用TASKPERStooldata tGripper:=TRUE,0,0,115,1,0,0,0,1,0,0,100,0,1,0,0,0,0,0;定义工具坐标系数据 tGripper TASKPERSwobjdata WobjBuffer:=FALSE,TRUE,-350.365,-355.079,418.761,0.707547,0,0,0.706666,0,0,0,1,0,0,0;定义暂存盒工件坐标系 WobjBuffer TASKPERSwobjdata WobjCNV:,-726.207,-645.04,

14、600.015,0.709205,-0.0075588,0.000732113,0.704961,0,0,0,1,0,0,0;定义输送带工件坐标系 WobjCNV TASK PERS loaddata LoadFull:=0.5,0,0,3,1,0,0,0,0,0,0;定义有效载荷数据LoadFull 主程序运行程序PROC Main（） rInitialize;调用初始化程序WHILE TRUE DO 利用 WHILE 循环将初始化程序隔开rPickPanel;调用拾取程序rPlaceInBuffer; 调用放置程序Waittime 0.3;循环等待时间，防止不满足机器人动作情况下程序扫描过

15、快，造成 CPU 过负荷ENDWHILE ENDPROC PROC rInitialize（） 初始化程序rCheckHomePos;机器人位置初始化，调用检测是否在 Home 位置点程序，检测当前机器人位置是否在 HOME 点，若在 HOME 点的话则继续执行之后的初始化相关指令；若不在HOME 点，则先返回至 HOME 点nCount:计数初始化，将用于太阳能薄板的计数数值设置为 1，即从放置的第一个位置开始摆放reset do32_VacuumOpen; 信号初始化，复位真空信号，关闭真空bPickOK: 布尔量初始化，将拾取布尔量置为 False ENDPROC PROC rPickP

16、anel（） 拾取太阳能薄板程序IF bPickOK=False THEN 当拾取布尔量 bPickOK 为 False 时，则执行 IF 条件下的拾取动作指令，否则执行 ELSE 中出错处理的指令，因 为当机器人去拾取太阳能薄板时，需保证其真空夹具上面没有太阳能薄板MoveJ offs（pPick,0,0,100）,vEmptyMax,z20,tGripperWObj:=WobjCNV; 利用 MoveJ 指令移至拾取位置 pPick 点正上方Z 轴正方向 100mm 处WaitDI di01_PanelInPickPos,1;等待产品到位信号 di01_PanelInPickPos 变为

17、1，即太阳能薄板已到位MoveL pPick,vEmptyMin,fine,tGripperWObj:=WobjCNV;产品到位后，利用 MoveL 移至拾取位置 pPick 点Set do32_VacuumOpen;将真空信号置为 1，控制真空吸盘产生真空，将太阳能薄板拾起WaitDI di02_VacuumOK,1; !等待真空反馈信号为 1，即真空夹具产生的真空度达到需求后才认为已将产品完全拾起。若真空夹具上面没有真空反馈信号，则可以使用固定等待时间，如 Waittime 0.3 =TRUE;真空建立后，将拾取的布尔量置为 TRUE，表示机器人夹具上面已拾取一个产品，以便在放置程序中判断

18、夹具的当前状态GripLoad LoadFull;加载载荷数据 LoadFull MoveL offs（pPick,0,0,100）,vLoadMin,z10,tGripperWObj:=WobjCN V;利用 MoveL 移至拾取位置 pPick 点正上方 100mm 处ELSE TPERASE;TPWRITE Cycle Restart ErrorCycle cant start with SolarPanel on Gripper TPWRITE Please check the Gripper and then press the start buttonstop;如果在拾取开始之前拾

19、取布尔量已经为 TRUE，则表示夹具上面已有产品， 此种情况下机器人不能再去拾取另一个产品。此时通过写屏指令描述当前错误状态，并提示操作员检查当前夹具状态，排除错误状态后 再开始下一个循环。同时利用 Stop 指令，停止程序运行ENDIF ENDPROC PROC rPlaceInBuffer（）!放置程序IF bPickOK=TRUE THEN rCalculatePos;调用计算放置位置程序。此程序中会通过判断当前计数 nCount 的值，从而对放置点 pPlace 赋予不同的放置MoveJ offs（pPlace,0,0,100）,vLoadMax,z50,tGripperWObj:=W

20、objBuffe r;利用 MoveJ 移至放置位置 pPlace 点正上方 100mm 处MoveL offs（pPlace,0,0,0）,vLoadMin,fine,tGripperWObj:=WobjBu ffer;利用 MoveL 移至放置位置 pPlace 处Reset do32_VacuumOpen;复位真空信号，控制真空夹具关闭真空，将产品放下WaitTime 0.3;等待 0.3s，以防止刚放置的产品被剩余的真空带起WaitDI di02_VacuumOK,0;GripLoad load0;加载载荷数据 load0 bPickOK:=FALSE;此时真空夹具已将产品放下，需要将

21、拾取布尔量置为 FALSE，以便在下一个循环的拾取程序中判断夹具的当前状态MoveL offs（pPlace,0,0,100）,vEmptyMin,z10,tGripperWObj:利用 MoveL 移至放置位 pPlace 点正上方 100mm 处=nCount+1;产品计数 nCount 加 1，通过累积 nCount 的数值，在计算放置位置的程序 rCalculatePos 中赋予放置点 pPlace 不同的位置数据IF nCount4 THEN !判断计数 nCount 是否大于 4，此处演示的状况是放置 4 个产品，即表示已满载，需要更换暂存盒以及其他的 复位操作， 如计数 nCou

22、nt、满载信号等计数复位，将 nCount 赋值为 1 MoveJ pHome,v100,fine,tGripper;机器人移至 Home 点，此处可根据实际情况来设置机器人的动作，例如若是多工位放置，那么机器人可继续 去其他的放置工位进行产品的放置任务PROC rCalculatePos（） 计算位置子程序，检测当前计数 nCount 的数值，以 pPlaceBase 为基准点， 利用 Offs 指令在坐标系 WobjBuffer 中沿着X、Y、Z 方向偏移相应的数值TEST nCount CASE 1:pPlace:=offs（pPlaceBase,0,0,0）;若 nCount 为 1，

23、pPlaceBase 点就是第一个放置位置，所以X、Y、Z 偏移值均为 0，也可以直接写成：=pPlaceBase; CASE2:=offs（pPlaceBase,nXoffset,0,0）; 若 nCount 为 2，位置 2 相对于放置基准点 pPlaceBase 点在X 正方向偏移了一个产品间隔CASE 3:=offs（pPlaceBase,0,nYoffset,0）; 若 nCount 为 3，位置 3 相对于放置基准点 pPlaceBase 点在Y 正方向偏移了一个产品间隔CASE 4:=offs（pPlaceBase,nXoffset,nXoffset,0）; 若 nCount 为

24、 4，位置 4 相对于放置基准点 pPlaceBase 点在 X、Y 正方向各偏移了一个产品间隔DEFAULT:The CountNumber is error,please check it! STOP; 若 nCount 数值不为 Case 中所列的数值，则视为计数出错，写屏提示错误信息，并利用 Stop 指令停止程序循环 ENDTEST ENDPROC PROC rCheckHomePos（） !检测是否在 Home 点程序 VAR robtarget pActualPos; ！定义目标点数据 IFNOT CurrentPos（pHome,tGripper） THEN！调用功能程序pActualpos:=CRobT（Tool:=tGripperWObj:=wobj0）; 利 用CrobT 功能读取机器人目标位置并赋值给目标点数据pActualpos.trans.z:=pHome.trans.z;！赋值MoveL pActualpos,v100,z10,tGripper;移动赋值点MoveL pHome,v100,fine,tGripper;！移至 pHome 点FUNC bool CurrentPos（robtarget ComparePos,INOUT tooldata TCP