基于ABB工業機器人IRB1410實現自動碼跺任務

宋志鵬

摘 要：ABB工業機器人用途廣泛，具有機器人的典型特點，本文介紹了ABB工業機器人IRB1410在自動碼垛系統中的應用，重點分析了工件搬移、坐標計算的算法以及程序的流程圖。

關鍵詞：ABB機器人；自動碼垛；搬移算法；數組

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A

ABB機器人是目前速度最快的機器人，在不做任何調整的條件下，比競爭對手的機器人的生產節拍快25%，長期運行經濟、可靠，具有基于Load Identification 技術的智能防碰撞功能，碰撞時具有機器人自動延路徑回縮，釋放壓力的能力。ABB工業機器人IRB1410 主要應用領域在弧焊、裝配、切割、機械管理和物料搬運、碼垛領域。本文主要針對ABB工業機器人IRB1410來實現自動碼跺任務，并對程序進行了優化，使得程序運行更加簡潔、明了，任務執行更加可靠。

1.任務要求

要求機器人對平面6行6列擺放的工件進行碼垛，碼垛成金字塔狀。

2.設計方法

工業機器人目前主要有示教在線編程與離線編程兩種方式。示教在線編程精度完全是靠示教者的目測決定，而且對于復雜的路徑示教在線編程難以取得令人滿意的效果，示教過程容易發生事故。相比示教在線編程而言，離線編程可以在不中斷機器人工作的情況下，通過計算機仿真軟件進行程序設計，提高了生產效率，增強了安全性，并可以實現復雜程序的設計。

3.建立三維模型

為了更直觀的模擬機器人運行環境，我們將機器人的工作環境與工件制作成計算機三維模型，并將這些模型按照實際的環境擺放到相應位置，并用smart組件使得工件具有運動效果，從而更好地實現真實環境的仿真。

4.任務分析

工件搬移的參考點坐標，工件的尺寸，以及工件之間的相對距離都是毫米為單位。長方形工件的長寬高=（52，26，10），共有12個，正方形工件的長寬高=（26，26，10），共有24個，這些工件之間的間距為14mm。為了分析方便，我們先完成其中的第一堆工件搬移，搬運第二堆的方法同理可得。我們給第一堆的18個工件編上號，將物品按照編號順序搬移，按照編號大小的順序由下往上擺放，共4層。機械手初始位置的坐標p10=（192，1167，794），由于這個坐標測量比較困難，我們可以用示教器將機器人引導到第1個工件上，然后記下其坐標值即可。其他工件的坐標可以通過偏移指令offs（p10，x，y，z）來計算。開始第1塊物品在機械手正下方80mm，坐標（192，1167，714），跟據工件的大小以及間距，我們計算出18個工件相對于第1塊工件之間的相對位置偏移。值得注意的是，18個工件在搬移前的偏移和搬移后的偏移都要計算。編程時，我們將計算出的偏移數據保存到一個三維數據中，第一維表示兩堆，第二維表示每堆有18個工件，第三維表示每個工件有（x，y，z）三個坐標，因為偏移數據是固定的常量，所以可以用常量數據類型。

5.工件的搬移算法分析

每一個工件的搬移分兩個過程，1是拾取，2是釋放。通過觀察上面的流程，我們發現，這2個過程是類似的，都是（計算坐標，平移，下降，操作工件，上升）這5個工序組成，區別是操作工件的方法不同，一個是拾取，一個釋放，對編程來說，就是輸出的IO信號一個是1，另一個為0，用指令描述如下：拾取SetD =O D652_10_DO9，1；釋放SetDO D652_10_DO9，0。顯然如果把SetDO指令的第2個參數用數組常量代替，這兩個操作方法可以用一個相同的語句描述如下：SetDOD652_10_DO9，Gio{w3}；Gio是數組常量，第一個元素是1，表示拾取，第二個元素是0，表示釋放。這樣我們以w3為循環變量，我們可以利用一個循環來將兩個過程合二為一。這就是工件搬移的核心程序，為了安全操作，在操作工件的前后可以暫停一下。

6.程序完整流程分析

由于每堆要搬移18個工件，每次搬移的方法是相同的，所以，可以用18次循環實現，由于共有兩堆工件要搬移，所以也可以用2次循環實現。

結語

本文通過搬移算法的改進優化，使得機器人的搬運與碼垛更加可靠、高效。機器人離線編程系統正朝著一個智能化、專用化的方向發展，離線編程大幅度節約了制造時間，為實現機器人的實時仿真、編程和調試提供了靈活的工作環境。

參考文獻

[1]韋宏明.基于DeviceNet的ABB工業機器人弧焊工作站的設計[C].中國職協2014年度優秀科研成果獲獎論文集，2014.