ABB IRB120型工業機器人多物料碼垛編程及搬運實例

張真

摘 要：針對ABB IRB 120型工業機器人，介紹了本次課程內容中碼垛作業流程設計、程序指令，并對碼垛實例進行設計、編程和運行，整個學習過程突出了職業性、實踐性和實用性的特點。

關鍵詞：ABB IRB 120;工業機器人;編程;碼垛

ABB機器人作為世界領先的機器人制造商，掌握其應用、編程操作對促進工業發展有著極其重要的作用。《工業機器人現場編程》ABB是工業機器人、機電一體化專業的核心課程，也是必修課程，還是“1+X”工業機器人應用編程職業技能等級證書的考核內容。其任務是熟悉工業機器人工作站的結構;掌握工業機器人的基本操作、I/O通信、編程指令、程序數據的建立;對工業機器人工作站程序進行編寫與調試。

1 課程內容分析

工業機器人的搬運功能廣泛應用在化工、醫藥、金屬加工、物流運送、周轉、倉儲等作業。可代替人工實現搬運，可明顯節省勞動力成本，大幅提升工業生產率;同時，工業機器人具有較高的定位精度，可降低搬運作業的產品效率。工業機器人的搬運動作可分解為抓取工件，移動工件、放置工件等一系列子任務，只是采用的工具不同，具體的作業流程也有所不同[1]。

完成搬運作業，需要依次完成I/O配置、創建程序數據、示教目標點、編寫和調試程序等操作。程序編寫時，要正確選取目標示教點，并選擇合適的動作模式和運行速度，避免機器人發生碰撞，防止工件脫落。本次工作需要示教的目標點有抓取靠近點、抓取點、放置靠近點、放置點以及TCP的空閑等待點。

2 碼垛作業流程設計

碼垛是在搬運的基礎上，將工件整齊、規則地擺放成貨跺的作業形式。需要對路線進行規劃，然后按照規定好的路線把工件從一個位置搬運到另一個位置，每次的目標點有所不同。本次課程實踐采用的機器人為ABB120型號機器人。

3 應用程序

進行碼垛作業時，應根據具體的作業任務要求編寫程序。需要對相關I/O信號進行配置，然后建立主程序、初始化程序、抓取程序、放置程序以及專門的放置點計算程序等。

3.1程序指令

RAPID是一種基于計算機的高級編程語言，RAPID程序是ABB工業機器人自動運行的軟件基礎。

（1）關節運動指令（MoveJ）

關節運動指令（MoveJ）是在對路徑精度要求不高的情況下，將機器人的TCP快速移動至給定目標點的指令。關節運動指令指關注TCP的起始點和目標點，其運動軌跡不一定是直線[2]。

（2）線性運動指令（MoveL）

線性運動指令（MoveL）用來使工業機器人的TCP沿直線運動至給定的目標點。在線性運動過程中，機器人的運動狀態可控，運動路徑具有唯一性，但是可能會出現關節軸進入機械死點的問題。線性運動指令主要應用在激光切割、涂膠、弧焊等對路徑精度要求高的場合。

（3）偏移功能Offs

該功能用于偏移操作。例如，線性運動指令

MoveL Offs（p10，100，200，300），v200，z50，tool0＼wobj：=wobj0;

其中，功能Offs用于以選定的目標點p10為基準，沿著選定工件坐標系的X，Y，Z軸方向分別偏移100mm，200mm，300mm，偏移后的數據返回值作為新目標點數據，TCP將向偏移后的新目標點做線性運動。

（4）FOR重復執行判斷指令。

該指令適用于一個或多個指令需要重復執行數次的情況。

（5）I/O控制指令

I/O控制指令用于控制I/O信號，以實現機器人與周邊設備進行通信的目的。基本的I/O控制指令如下。Set 數字信號置位指令，該指令用于將數字輸出信號至于“1”位，從而使對應的執行器開始工作。Reset 數字信號復位指令，該指令用于將數字輸出信號置于“0”位。WaitTime時間等待指令。該指令用于程序在等待一個指定的時間后，再繼續向下執行。

4 ABB IRB 120型工業機器人碼垛實例分析

工業機器人碼垛作業簡易工作站如圖1所示，試建立RAPID程序，使工業機器人將工作臺A處的兩個工件放到工作臺B處的指定位置。工件的尺寸為80mm×40mm×40mm。具體的操作要求為機器人從安全點出發，移動到工作臺A最上方工件10mm處，下降到工作臺A最上方工件夾取點處，等待2s，氣爪抓緊，等待2s，直線上升到10mm處，機器人移動到工作臺B處放置工件，先下降到安全位置，然后到達放置點，等待2s，氣爪松開，等待2s，放置工件，直線上升到安全位置。重復搬運第二塊物料。

每個位置的數據值不同，故采用FOR循環來更新目標位置數據。根據流程，設定phome為安全位置，p10為工作臺A最上方10mm處位置點，p20為工作臺A最上方工件夾取點位置，p30為工作臺B安全點位置，p40為工作臺B最下方工件放置點位置，do4為氣爪夾緊松開輸出信號，具體程序如下：

PROC main（） 主程序

MoveJ phome，v200，fine，tool0; 移動至安全點

FOR i Frome 0 to 1 do 重復執行判斷

MoveJ p10，v200，z30，tool0; 移動至p10處

MoveL p20，v200，z30，tool0; 移動至p20處

MoveL Offs（p20，0，0，0-38*i），v200，z30，tool0; 偏移

WaitTime2; 等待2s

SetDo4; 抓取

WaitTime2; 等待2s

MoveJ p10，v200，z30，tool0; 移動至p10處

MoveJ p30，v200，z30，tool0; 移動至p30處

MoveL p40，v200，z30，tool0; 移動至p40處

MoveL Offs（p40，0，0，0-38*i），v200，z30，tool0; 偏移

WaitTime2; 等待2s

ReSetDo4; 放置

WaitTime2; 等待2s

MoveJ p30，v200，z30，tool0; 移動至p30處

MoveJ phome，v200，fine，tool0; 移動至安全點

END PROC 結束主程序

5 結語

本文結合學生實踐，從課程所用ABB120型工業機器人出發，對機器人運動軌跡、基本程序指令、基本參數進行了介紹，對碼垛運行實例進行編程并應用和實踐。本課程以面向就業崗位為導向，結合工業機器人技術能力目標，整個學習過程突出了職業性、實踐性和實用性的特點。把職業資格標準融入課程體系，將工匠精神融入人才培養中，提高學生的綜合素質培養和職業能力。

參考文獻：

[1]李春勤，趙振鐸，李娜.工業機器人現場編程（ABB）[M].北京：航空工業出版社，2019.

[2]田貴福，林燕文.工業機器人現場編程（ABB）[M].北京：機械工業出版社，2017.

[3]李光.《工業機器人現場編程》課程教學研究與實踐[J]. 科技風， 2020， No.430（26）：53-54.

項目來源：廣州科技職業技術大學校級項目（2021ZR09）