基于RoboDK的機器人搬運工作站的建立與仿真

卿笛

摘要：隨著科技的發展，工業機器人已廣泛應用在搬運、激光切割、裝配等領域，本文主要利用仿真軟件RoboDK，設計工業機器人復雜搬運的仿真工作站，完成機器人工作站的離線編程和仿真，對搬運機器人在工業自動化生產線中提高生產效率提供理論依據。

關鍵詞：工業機器人;RoboDK;離線編程;搬運工作站

0? 引言

在工業機器人應用中，ABB工業機器人在搬運應用方面有諸多案例，在醫藥、食品、機械制造、化工等領域均有廣泛的應用。采用機器人搬運可以大幅度節省勞動力成本、提高定位精度、降低搬運過程中的產品損壞率、提高生產效率。

1? RoboDK離線編程與仿真

隨著機器人行業的發展，國內也推出了具有自主知識產權的通用型離線編程軟件，RoboDK是江蘇匯博公司推出的自主品牌離線編程軟件，是一個多平臺的機器人離線編程軟件，同時也是一款機器人手操器對機器人本體進行模擬操作的虛擬仿真軟件。RoboDK支持ABB、KUKA、FANUC、安川等多種品牌機器人的離線仿真，RoboDK具有可擴展機器人關節的外部軸模型和不同品牌的機器人工具模型。它包含加載文件、開放的在線圖書館、保存的電臺、添加一個參考框架、添加機器人目標、移動幀/對象/工具、移動框架，對象工具、轉開/關的碰撞檢查、碰撞映射設置、快速仿真、添加一個Python腳本（宏）、添加一個新的機器人程序、添加一個機器人運動、使站可分發各種文件等菜單項，讓學生迅速掌握機器人的基本操作、機器人坐標系轉換、機器人運動學、機器人的控制等基本操作知識。

RoboDK軟件的主要功能：

①RoboDK的機器人模型庫;

②離線編程;

③逼真的仿真效果;

④導入導出機器人程序;

⑤Python API;

⑥支持多平臺;

⑦支持多品牌機器人。

2? 創建機器人搬運工作站

根據實際生產場景，在UG軟件中建立基礎模塊，導入RoboDK軟件中，導入工作站模型：工作臺stp.和搬運模塊stp.，根據機器人載荷、工作環境、安全防護等方面的具體要求，選定機器人的型號，本次項目任務使用的機器人為IRB120，導入機器人模型ABB-IRB-120-3-0-6.robot，并安裝在機器人底座上，導入工具模型（吸盤工具stp.），導入在UG軟件中建立的工件模塊（紅色工件、藍色工件、黃色工件、端蓋），并布局，布局位置如表1所示。創建完成機器人搬運工作站。（圖 1）

3? 搬運流程設計

整個搬運流程如圖2和圖3所示，先將紅色工件從初始位置搬運至搬運位置，然后完成藍色工件和黃色工件的搬運，最后將端蓋蓋上，即完成搬運流程。

在搬運之前先對基本信息進行設置：將機器人回到初始位置，設置為Phome點，新建Program程序，命名“紅色工件搬運程序”，依次建立“藍色工件搬運程序”、“黃色工件搬運程序”、“端蓋工件搬運程序”，添加指令Simulation Event，同時選中四個工件，設置四個工件的初始位置-“替換物體”。添加設置工具與工件坐標系的指令，工件坐標系為機器人基坐標系，工具坐標系為吸盤工具。添加機器人速度指令，設置機器人搬運速度，線性速度設置為20，關節速度設置為20。

基礎設置完成，進行搬運操作。示教紅色工件抓取上方的目標點[153，-80，75，180，0，180]，然后添加機器人移動到該點的指令，示教紅色工件抓取目標點[153，-80，25，180，

0，180]，然后添加機器人移動到該點的指令，當機器人工具吸盤到達紅色工件抓取點時，雙擊添加指令“附加到吸盤工具”，執行該指令，機器人抓取工件，隨后機器人返回抓取點上方，添加機器人移動到紅色工件放置上方點[97，-87，95，180，0，180]和放置點[97，-87，45，180，0，180]的指令，雙擊添加指令“分離與吸盤工具”，執行該指令，機器人放置工件，機器人返回紅色放置點上方點，至此完成紅色工件的搬運過程。（圖4）

按照這種方法，依次搬運藍色、黃色、端蓋工件。藍色工件抓取上方點[153，-132，75，180，0，180]，藍色工件抓取點[153，-132，25，180，0，180]，藍色工件放置上方點[97，-118，95，180，0，180]，藍色工件放置點[97，-118，95，180，0，

180];黃色工件抓取上方點[153，-201.5，75，180，0，180]，黃色工件抓取點[153，-201.5，25，180，0，180]，黃色工件放置上方點[66，-101，95，180，0，180]，黃色工件放置點[66，-101，

45，180，0，180];端蓋工件抓取上方點[82，-198，89，180，0，

180]，端蓋工件抓取點[82，-198，39，180，0，180]，端蓋工件放置上方點[82，-102，113，180，0，180]，端蓋工件放置點[82，-102，63，180，0，180]，參考坐標系都為搬運坐標系。

4? 搬運程序示教

①偏移量OFF：抓取上方點是相對于抓取點的Z軸方向的偏移點，放置上方點是相對于放置點的上方Z軸方向偏移點，固可以采用偏移OFF功能完成，其他數據不變，Z軸沿正方形偏移50的量。

②配置軸參數。目標點路徑驗證完成后，需要對關節軸的參數進行配置，右擊路徑，選擇下拉菜單“配置參數”下的“自動配置”，機器人會沿著創建的搬運的路徑運動一個循環完成周參數的自動配置。完成配置，使得搬運過程中無機器人運動死點位置即可。

③指令添加。1）添加指令-運動指令。Move Joint Instruction（機器人關節運動指令Move J）和Move Linear Instruction（機器人直線運動指令Move L）。例如：搬運一個紅色工件時，添加4個目標點，分別設置為紅色工件的（預）抓取點和（預）放置點，添加指令“move joint”，關聯至“red_pick_app”，添加指令“move linear”，關聯至“red_pick”;2）指令添加-抓取動作。添加抓取工件動作指令：“simulation event”，選擇“Attach object”;3）指令添加-等待。添加等待語句，等待0.2s指令：“pause”;4）指令添加-放置動作。添加釋放工件動作指令：“simulation event”，選擇“detach object”，選擇放置位置。

④完成搬運-裝配流程，最后利用Python編寫仿真程序，生成機器人搬運裝配程序。在該復雜搬運工作站中，采用循環語句，由于抓取上方點、抓取點、放置上方點，和放置點相的參考坐標系都是一樣的，在利用Python進行編程的過程，利用偏移量，只需讀取工件的抓取位置。

5? 程序后處理

①軌跡可達性檢測。右擊Training，選擇“Check path”，當出現“No problems found for this path”，即可說明可達性完成。

②運行程序，并進行碰撞檢測。在單元格中雙擊，切換是否檢測該項兩物體間的碰撞，開啟碰撞檢測，如有碰撞，兩個碰撞對象的顏色會變成深紅色。

③生產離線程序。右擊主程序，生成離線程序。在“RAPID”功能選項卡，單擊“程序”，選擇“新建模塊”，創建MainMoudle模塊，即可生成、創建搬運仿真離線程序。

④生產仿真視頻。為了便于展示創建的工作站，RoboDK提供了仿真視頻和仿真視圖錄制功能，為確保錄制視頻的質量，錄制前可以設置屏幕錄像的相關參數與保存路徑。在“仿真”功能選項卡中，可生成仿真視頻。

6? 結束語

利用RoboDK離線編程方法，建立復雜的搬運仿真工作站，完成機器人工作站的離線編程和仿真，降低了重復性操作，充分體現了離線編程的優勢，對搬運機器人在工業自動化生產線中提高生產效率提供理論依據。

參考文獻：

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