基于RobotStudio的工業機器人自動化生產線仿真的研究*

蔣慶磊，聶永濤，郇新

基于RobotStudio的工業機器人自動化生產線仿真的研究*

蔣慶磊，聶永濤，郇新

（濰坊工程職業學院山工機電工程學院，山東 青州 262500）

文章闡述了基于RobotStudio軟件運用Smart組件實現工業機器人自動化生產線仿真研究，主要用Smart組件創建動態輸送鏈、動態夾具，設定工作站邏輯等項目。關鍵技術是Smart組件的應用。在RobotStudio中創建碼垛工作站進行仿真，利用Smart組件實現動畫效果。案例應用調試結果說明，基于RobotStudio仿真工業機器人自動化生產線可以獲取高效、直觀的結果。

RobotStudio；工業機器人；自動化生產線；仿真

引言

RobotStudio是為ABB工業機器人配套開發的軟件，并應用于工業現場工業機器人軟件調試編程，所以，基于RobotStudio軟件能夠十分形象的模擬工業機器人自動化生產工作過程，設計的工業機器人程序代碼和運行文件，都可以移植到工業現場。根據可查詢到的文獻資料，都有RobotStudio軟件設計虛擬工業機器人自動化生產線的方案，而基于RobotStudio軟件具體進行工業機器人自動線仿真的技術要求不是很清晰。在工業現場生產線中，工業機器人的生產作業周期和任務要求等指標，是設計自動化生產線仿真環節必須考慮到的。

本文以ABB工業機器人的IRB460_110_240_01型號為例，介紹利用RobotStudio軟件的Smart組件操作和指令進行工業機器人自動化生產線仿真優化。仿真結果說明，基于RobotStudio的工業機器人自動化生產線仿真，提高了編程設計效率，可以滿足自動線重組設計要求。

1 RobotStudio軟件簡述

RobotStudio軟件是重要的工業機器人離線編程軟件，與ABB品牌工業機器人配套使用?；谠撥浖?，能夠搭建工業機器人及其工業現場環境的模型，借助各種編程方式實現對機器人的工作路徑控制及操作，優化現有的機器人程序，即在離線環境下完成軌跡設計。利用編程手段能夠十分形象的模擬生產線工作過程，實現三維多角度仿真，十分方便的檢查程序正誤，確認機器人能否達到目標位置，把生成的控制代碼上傳到工業機器人控制柜，進而控制工業機器人進給，實現目標任務。設計人員借助RobotStudio軟件，減少了工業現場操作人員設計編程工作量，提高了項目運作效率，計算工作周期，節約了生產成本，實現了安全生產。

RobotStudio軟件具有以下優勢：導入CAD模型、生成自動路徑、程序編輯器、優化路徑、自動分析伸展能力、防碰撞檢測、在線仿真作業。RobotStudio軟件的用戶界面包含功能選項卡、布局瀏覽器、路徑和目標點瀏覽器等，其中功能選項卡用的最頻繁，包含文件選項卡、基本選項卡、建模選項卡、仿真選項卡等。利用Smart組件強大功能，動態仿真工業機器人自動化生產線運行過程。

2 工業機器人自動化生產線仿真

在自動化生產線中，工業機器人已成為智能制造產業中十分重要的生產工藝，而工業機器人技術的核心之一是工業機器人自動化生產線重組，可以進一步提升工業機器人應用水平、生產能力。目前國內為適應“中國制造2025”、新舊動能轉換重大工程發展需求，對智能制造人才的要求越來越高，那么工業機器人自動化生產線可以降低生產成本、提高工作效率、提升質量水平，受到了社會廣泛關注。因此，對工業機器人自動化生產線仿真展開研究具有十分重要的意義。

工業產品自動化的市場競爭越來越激烈，用戶對生產效率的要求越來越高，追求低成本高品質。當前在新產品生產之前，需要對生產線進行編程與調試花費時間太長不可取，所以采用工業機器人自動化生產線仿真，提高生產效率，僅需要對修改部分進行設計編程。RobotStudio軟件是基于ABB工業機器人VirtualController開發的，開發者能夠在電腦中很容易地模擬工業現場自動線工作過程，讓用戶充分了解設計和管理生產全過程的狀況。借助RobotStudio軟件能夠提升工業機器人生產線設計編程的正確性和效率，節約停機檢修時間，滿足工業機器人不同生產任務需求，具有一定的故障排查、安全生產教育、風險管理等作用。

3 利用Smart組件實現碼垛工作站仿真

3.1 用Smart組件創建動態輸送鏈

在RobotStudio中創建碼垛工作站仿真，輸送鏈的效果對整個工作站起到一個關鍵的作用。在工業機器人自動化生產線中，輸送鏈前端自動生成產品、產品隨著輸送鏈向前運動、產品到達輸送鏈末端后停止前進、產品被移走后輸送鏈前端再次生成產品，周而復始，循環運行。設定輸送鏈的產品源屬性設置效果如圖1所示。設定輸送鏈的運動屬性設置效果如圖2所示。設定輸送鏈限位傳感器屬性設置效果如圖3所示。創建屬性與連結仿真效果如圖4所示。創建信號與連接仿真效果如圖5所示。碼垛工作站的動態輸送鏈仿真運行如圖6所示。

圖1 Source設置

圖2 LinearMover設置

圖3 PlaneSensor設置

圖4 屬性與連結設定效果

圖5 信號和連接設定效果

圖6 動態輸送鏈仿真運行效果

3.2 用Smart組件創建動態夾具

在RobotStudio中創建碼垛工作站仿真，夾具的動態效果也是十分重要的。在輸送鏈末端拾取產品、在放置位置釋放產品、自動置位復位真空反饋信號，即實現夾具的動態效果。本案例中借助海綿式真空吸盤進行產品的拾取和釋放，利用Smart組件創建夾具。夾具屬性設定效果如圖7所示。檢測傳感器設定效果如圖8所示。拾取放置動作設定效果如圖9(a)、(b)所示。屬性與連結創建效果如圖10所示。信號與連接創建效果如圖11所示。夾具動態模擬運行效果如圖12(a)、(b)所示。

圖7 tGripper設定

圖8 LineSensor設置

圖9 (a)Attacher設置

圖9 (b)Detacher設置

圖10 屬性與連結設定效果

圖11 信號和連接設定效果

圖12 (a)夾具動態模擬產品拾取效果

圖12 (b)夾具動態模擬產品釋放效果

3.3 碼垛工作站仿真

按照上述步驟，設定好機器人程序以及I/O信號，再進行Smart組件與機器人端的信號通信，即設定碼垛工作站邏輯，將Smart組件的I/O信號與機器人端的I/0信號進行信號關聯。MainMoudle程序模塊內容如圖13所示。Smart夾具的反饋信號與機器人端的反饋信號相關聯，設定效果如圖14所示。輸送鏈前端產生復制產品，并沿著輸送鏈運動；復制品到達輸送鏈末端后，機器人接收到產品到位信號，則機器人將其拾起來并放置到托盤的指定位置；依次循環，直到碼垛到10個產品后，機器人復位，即整體仿真效果，如圖15(a)、(b)所示。

圖13 MainMoudle程序模塊內容

圖14 工作站邏輯設定

圖15 (a)整體運行仿真開始效果

圖15 (b)整體運行仿真效果

4 結論

通過生產線仿真運行，了解到RobotStudio在工業機器人生產線仿真的應用，以及督促現實生產實際技術革新與改造。設計的仿真程序能夠下載到工業機器人上運行，與傳統的編程方法相比較，發展了生產力，提升了工業機器人生產線設計的準確性和穩定性。

[1] 衡偉.基于RobotStudio的螺旋槳轉軸自動焊接設計[J].山東工業技術,2019(4):6-11.

[2] 程福.應用RobotStudio軟件分析工業機器人的作業性能[J].機械工程與自動化,2019(2):26-27.

Research on the Simulation of Industrial Robot Automatic Production Line Based on RobotStudio*

Jiang Qinglei, Nie Yongtao, Huan Xin

( SEM School of Electromechanical Engineering, Weifang Engineering Vocational College, Shandong Qingzhou 262500 )

This paper describes research on the simulation of industrial robot automatic production line using Smart components based on RobotStudio software, mainly creating dynamic transport chain, dynamic fixture and setting the logic of workstation with Smart components. The key technology is the application of Smart components. Creating stacking workstation for simulation in RobotStudio, and using Smart component to achieve animation effect. The debugging results of the case application show that the simulation of industrial robot automatic production line can get efficient and intuitive results based on RobotStudio.

RobotStudio; Industrial robot; Automatic production line; The simulation

TP242.2

A

1671-7988(2019)18-177-04

TP242.2

A

1671-7988(2019)18-177-04

蔣慶磊（1986-），男，山工機電工程學院團總支書記、講師，就職于濰坊工程職業學院，從事機電一體化技術、工業機器人技術、精密檢測與質量控制技術研究工作。

本論文是2018年度山東省高等學?？蒲杏媱濏椖浚ㄒ话沩椖浚〢類項目的階段性研究成果，項目編號：J18KA060。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.059