基于RobotStudio的激光切割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涂膠、激光切割、焊接等領域，本文主要利用RobotStudio中圖形化離線編程方法，將不規則軌跡曲線工件已有的3D模型曲線自動轉化成機器人切割軌跡，建立激光切割工作站并進行切割仿真，對激光切割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;RobotStudio;離線編程;激光切割

0 ?引言

在工業機器人焊接、涂膠、激光切割等工業生產應用中，經常需要對大量的不規則軌跡曲線進行處理，示教編程通常的做法是描點法，即根據精度和工藝要求去示教相應的數量目標點，從而生成機器人的軌跡，處理曲線耗時長且不能保證其曲線的精度，所以示教現場編程對不規則曲線的處理是難以實現。而離線編程可以基于模型快速生產軌跡的程序。本文基于ABB離線編程軟件RobotStudio軟件對激光切割工作站進行建立與仿真，圖形化離線編程方法，將不規則軌跡曲線工件已有的3D模型曲線自動轉化成機器人切割軌跡，省力省時且保證切割軌跡的精度，從而提高生產率。

1 ?RobotStudio離線編程與仿真

目前工業機器人編程技術運用的越來越廣泛，基于RobotStudio的機器人離線編程是根據實際工作場景，在RobotStudio軟件中構件相應的三維虛擬環境，根據實際生產活動在RobotStudio中建立要加工的零件形狀、大小與操作，從而自動生成工業機器人運動軌跡與控制指令，并生成機器人程序傳輸給機器人進行實際生產。

RobotStudio離線編程與仿真的具體步驟為：①在UG軟件中建立基礎模塊;②在RobotStudio中選擇合適機器人與相關部件，并將建好的基礎部件導入到RobotStudio中，建立工作站系統;③創建切割工作站離線軌跡曲線，并生成切割路線;④優化離線程序，并進行防止運行;⑤對整個工作站進行監測：工作站碰撞的監控與TCP檢測。基于RobotStudio對工業機器人激光切割工作站的建立框架如圖1所示。

2 ?創建機器人激光切割曲線

根據實際生產場景，在UG軟件中建立基礎模塊，導入RobotStudio軟件中，導入機器人IRB1200、工具MyTool，并將工具MyTool安裝到機器人法蘭盤上，根據布局創建機器人系統，如圖2所示建立激光切割離線工作站。

在工作時，機器人需沿著曲面的邊緣進行切割，其運動軌跡是三維曲線，在創建曲線時需要根據不同的曲線特征來選擇不同類型的近似值參數類型。可以根據圖中現有工件的3D模型直接生成機器人運行軌跡。在建模功能選項中，選擇“選擇表面”-“表面邊界”，創建切割工件表面輪廓曲線，創建離線軌跡曲線Path_10。根據已建立的離線軌跡曲線，在RobotStudio基本功能選項中單機“路徑”，選擇“自動路徑”，選擇工具為“選擇曲線”，捕捉之前建立的離線軌跡曲線Path_10，并進行設置，從而自動生成工業機器人激光切割離線路徑。如圖3所示工件邊緣白色曲線就是所建立的激光切割離線路徑曲線Path_10。

3 ?機器人目標點調整及軸配置參數

在建立好曲線后為了放置機器人切割過程中沒有機械死點位置，需要再調整目標點和各個關節軸的參數配置。在調整目標點的過程中，為了便于查看工具在此姿勢下的效果，可以查看全部目標點的姿態，對部分目標點的工具姿態，即機器人難以到達的目標點進行適當調整，選中目標點，右擊選擇“修改目標”，單擊“旋轉”改變一下該目標的姿態，從而使機器人能夠到達目標點。右擊選擇“修改位置”中的“對準目標點方向”以將所有目標點的方向調整完成。如圖4所示完成對各個目標點位置的調整。

機器人在達到以上各個目標點時，常常可能需要多個關節軸的配合運動，因此需要對多個關節軸配置參數，例如對Target_10目標點進行軸參數配置時，右擊目標點Target_10，單擊“參數配置”，選擇合適的軸配置參數，單擊“應用”。選擇“自動配置”，機器人將沿著軌跡自動進行一次完成參數的自動配置。

4 ?離線程序優化及仿真運行

以上內容已經完成機器人激光切割離線軌跡路徑的創建，但是在實際應用中，還需要對機器人軌跡路徑進行優化設置，從而保證機器人生產運行過程中的安全生產和工作質量。主要的優化設置包括：加入安全位置PHome點、軌跡起始接近點和軌跡結束離開點。如圖5所示機器人激光切割離線軌跡整個仿真路徑。

5 ?結束語

利用RobotStudio離線編程方法，將不規則軌跡曲線工件已有的3D模型曲線自動轉化成機器人切割軌跡，建立激光切割工作站并進行切割仿真，充分體現了離線編程的優勢，解決了掃描法無法克服的困難。

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