摘 要：目前，ABB機(jī)器人在機(jī)床上、下料工作中應(yīng)用很廣泛。本文介紹的ABB機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，是虛擬的機(jī)器人本體，真實(shí)的機(jī)器人控制系統(tǒng)及示教器。基于該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的機(jī)床上、下料編程訓(xùn)練，需先設(shè)定氣爪工具坐標(biāo)，再創(chuàng)建上、下料任務(wù)程序，接著在程序中編寫上、下料指令程序并調(diào)試。這樣虛實(shí)結(jié)合的機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以完成工業(yè)機(jī)器人編程教學(xué)課程中，學(xué)生基本的技能訓(xùn)練任務(wù)。該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使學(xué)生技能訓(xùn)練的時(shí)間更長，技能訓(xùn)練的安全性更高。

關(guān)鍵詞：ABB機(jī)器人；實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；機(jī)床；上下料；編程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.117

1 概述

搬運(yùn)是工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用之一。除了倉庫（出、入庫）搬運(yùn)，通常，碼垛（堆垛、卸垛）、機(jī)床上、下料等都是典型的搬運(yùn)任務(wù)。在當(dāng)前智能制造大背景下，ABB機(jī)器人在機(jī)床上、下料工作中有著廣泛的應(yīng)用。

本文介紹的機(jī)床上、下料工作的編程與調(diào)試，是依托南京旭上數(shù)控技術(shù)有限公司開發(fā)的工業(yè)機(jī)器人教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由ABB示教器、控制系統(tǒng)、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)（軟件）組成，其中，機(jī)器人本體是虛擬的（軟件），機(jī)器人示教器和控制系統(tǒng)是真實(shí)的（硬件）。

ABB機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，采用“虛實(shí)結(jié)合”的方式，學(xué)員通過操作真實(shí)示教器設(shè)備驅(qū)動軟件中的機(jī)器人運(yùn)動，進(jìn)行上、下料等工作場景訓(xùn)練。學(xué)員通過機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的技能訓(xùn)練，能更快適應(yīng)ABB機(jī)器人編程調(diào)試等相關(guān)崗位的任務(wù)要求。

高校使用該機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，不僅可以減少高校實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)的資金與場地投入，也能增加學(xué)生動手操作時(shí)間，提升學(xué)生工業(yè)機(jī)器人編程、調(diào)試技能，還大大降低了學(xué)生在訓(xùn)練過程中發(fā)生安全事故和造成人身危害的可能性。

2 機(jī)床上、下料任務(wù)分析及相關(guān)設(shè)置

本任務(wù)要求在實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，ABB機(jī)器人將工件毛壞從工作臺搬到機(jī)床卡盤位置并夾緊，實(shí)現(xiàn)上料。當(dāng)工件加工完成后，ABB機(jī)器人再將工件從卡盤處取下，并搬到倉庫中（存放），完成下料。在示教編程前，應(yīng)先在示教器中進(jìn)行工具坐標(biāo)系設(shè)定、程序創(chuàng)建等操作。

2.1 工具坐標(biāo)系設(shè)定

工具坐標(biāo)系是工業(yè)機(jī)器人編程需要使用的坐標(biāo)系，工業(yè)機(jī)器人默認(rèn)工具坐標(biāo)系原點(diǎn)在法蘭中心點(diǎn)，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人末端連接不同工具，例如焊槍、氣爪、畫筆時(shí)，需要重新確定工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)。本任務(wù)以“三點(diǎn)法”設(shè)定氣爪工具坐標(biāo)系原點(diǎn)為例。

2.1.1 創(chuàng)建工具坐標(biāo)系

（1）單擊示教器左上角按鈕，彈出主菜單頁面；

（2）單擊按鈕，彈出“程序數(shù)據(jù)”頁面，雙擊“tooldata”；

（3）單擊“新建”，單擊“…”，輸入“shangxl”，單擊確定，再單擊確定，完成“shangxl” 工具坐標(biāo)系創(chuàng)建。

2.1.2 確定工具坐標(biāo)系位置

（1）單擊選中“shangxl”，單擊“編輯”，選擇“定義”，其中，方法：TCP（默認(rèn)方向），點(diǎn)數(shù)：3；

（2）單擊選中點(diǎn)1，按住“使能鍵+搖桿”，移動氣爪末端至參考點(diǎn)位置，單擊“修改位置”，獲得工具坐標(biāo)點(diǎn)1位置；

（3）單擊選中點(diǎn)2，按住“使能鍵+搖桿”，移動氣爪至安全位置，再改變氣爪末端姿態(tài)（與點(diǎn)1姿態(tài)差異較大），再移動氣爪末端至參考點(diǎn)位置，單擊“修改位置”，獲得工具坐標(biāo)點(diǎn)2位置；

（4）用與（3）相似的方法，獲得工具坐標(biāo)點(diǎn)3位置，完成氣爪工具坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定。

2.2 上、下料程序創(chuàng)建

2.2.1 新建搬運(yùn)程序

（1）單擊示教器左上角按鈕，彈出主菜單頁面；

（2）單擊按鈕，在“程序編輯器”頁面中，單擊“任務(wù)與程序”，單擊“文件”——“新建程序”，單擊右下角“…”輸入程序名為“banyun”，單擊確定，返回上一層頁面，再單擊確定，在T_ROB1（系統(tǒng)默認(rèn)）任務(wù)下新建了一個(gè)名為“banyun”的程序。

2.2.2 新建模塊

（1）單擊“顯示模塊”，單擊“文件”——“新建模塊”，頁面跳出“添加新的模塊后，您將丟失程序指針。是否繼續(xù)？”，單擊“是”；

（2）單擊右側(cè)“ABC…”，輸入“shangxl” ，單擊確定，返回上一層頁面，再單擊確定，完成“shangxl”模塊創(chuàng)建。

2.2.3 新建例行程序

（1）單擊選中“shangxl”模塊，單擊“顯示模塊”， 再單擊“例行程序”；

（2）單擊“文件”——“新建例行程序”，單擊“ABC…”，輸入“shangliao”，單擊確定，返回上一層頁面，單擊確定，完成“shangliao（）”例行程序創(chuàng)建；

若再選中shangliao 程序，單擊“顯示例行程序”，則進(jìn)入上料例行程序編輯頁面。

下料例行程序“xialiao”的創(chuàng)建與上料例行程序相似。上、下料例行程序都放在上下料模塊中。

3 機(jī)床上、下料編程與調(diào)試

在ABB機(jī)器人給機(jī)床上、下料工作中，進(jìn)行編程時(shí)，要先獲取軟件中機(jī)器人各運(yùn)動示教點(diǎn)，在各示教點(diǎn)之間，再根據(jù)工作具體要求，選擇不同的編程指令，設(shè)定不同的運(yùn)動速度等。

3.1 機(jī)床上料

3.1.1 氣爪上料運(yùn)動軌跡（圖1）

3.1.2 氣爪上料動作流程

點(diǎn)P[1]（機(jī)器人初始位置）點(diǎn)P[2]（氣爪水平位置）點(diǎn)P[3]（抓取工件位置）點(diǎn)P[4]（機(jī)床門口等待位置）點(diǎn)P[5]（放置工件附近位置）點(diǎn)P[6]（卡爪內(nèi)放置工件位置）點(diǎn)P[4]（機(jī)器人退至機(jī)床門口等待位置）上料結(jié)束。

3.1.3 相關(guān)參數(shù)設(shè)定

在ABB機(jī)器人給機(jī)床上、下料（搬運(yùn)）過程中，機(jī)器人使用氣爪抓取和放置工件，其中，“Reset do1”表示氣爪張開，“Set do1”表示氣爪閉合。機(jī)床使用卡爪夾緊和松開工件，其中，“Reset do2”表示卡爪張開，“Set do2”表示卡爪閉合。對于機(jī)床門的控制，其中，“Reset do3”表示機(jī)床門打開，“Set do3”表示機(jī)床門關(guān)閉。

3.1.4 機(jī)床上料指令程序編寫（表1）

3.2 機(jī)床下料

3.2.1 氣爪下料運(yùn)動軌跡（圖2）

3.2.2 氣爪下料動作流程

點(diǎn)P[4]（機(jī)床門口等待位置）點(diǎn)P[5]（放置工件附近位置）點(diǎn)P[6]卡爪內(nèi)放置工件位置）點(diǎn)P[5]（帶工件退至放置工件附近位置）點(diǎn)P[4]（帶工件退至機(jī)床門口等待位置）點(diǎn)P[7]（帶工件移至倉庫入口）點(diǎn)P[8]（倉庫內(nèi)放置工件位置）點(diǎn)P[2]（氣爪水平位置）下料結(jié)束。

3.2.3 機(jī)床下料指令程序編寫（表2）

3.3 上、下料程序調(diào)試運(yùn)行

上、下料程序編寫完成后，要進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。以上料程序?yàn)槔?，程序調(diào)試運(yùn)行步驟如下：

（1）在上料例行程序編輯頁面下方單擊“調(diào)試”，單擊“PP移至例行程序”，在新頁面中，選擇“shangl程序”，單擊右下方確定；

（2）按住底部“使能鍵”，再按下示教器正面“開始鍵”，程序從PROC shangl（）開始自動往下運(yùn)行，直至結(jié)束；如果需要，可以按“停止鍵”，結(jié)束自動運(yùn)行；

（3）如果需要手動修改某一條或者幾條指令，可以按“單步前進(jìn)”或“單步后退”，移動光標(biāo)到需要的位置進(jìn)行修改。

（4）再次運(yùn)行修改后的程序，直至正確。

4 小結(jié)

ABB機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要用于高等院校學(xué)生的技能訓(xùn)練和教師的科研開發(fā)，該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)適合編程零基礎(chǔ)的學(xué)員，通過訓(xùn)練，學(xué)員能掌握ABB機(jī)器人常用指令、基本示教編程、調(diào)試運(yùn)行等內(nèi)容。在課程教學(xué)中，學(xué)員先在實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中進(jìn)行坐標(biāo)系設(shè)定、程序創(chuàng)建、程序編制、仿真運(yùn)行等基本技能練習(xí)。達(dá)到較熟練的程度后，可以將在實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中編寫的程序，導(dǎo)入真實(shí)機(jī)器人設(shè)備中，進(jìn)行正確性驗(yàn)證和進(jìn)一步提高性技能訓(xùn)練，這樣能有效提升學(xué)員的應(yīng)用技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉暉等.工業(yè)機(jī)器人實(shí)操與應(yīng)用技巧（第2版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[2]葉暉等.工業(yè)機(jī)器人工程應(yīng)用虛擬仿真教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[3]王景學(xué).工業(yè)機(jī)器人給數(shù)控機(jī)床上下料的實(shí)現(xiàn)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2017（20）：96-97.

[4]黃晨華，毛桂生.上下料工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013（03）：162-164.

本課題是江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2017年度專科/高等職業(yè)技術(shù)院校立項(xiàng)課題，編號：58798。

作者簡介：吳芬（1977-），女，江蘇宜興人，碩士研究生，講師，研究方向：工業(yè)機(jī)器人、SolidWorks三維設(shè)計(jì)。