工業(yè)機器人在貨物搬運案例中的編程方法探討

馬中輦

[摘? ? ? ? ? ?要]? 工業(yè)機器人可以代替人從事危險、有害、有毒等惡劣工作場合中的工作，也可以代替人完成繁重、單調(diào)的重復勞動，在解放人力勞動的同時，大大提高勞動生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機器人還可以與數(shù)控機床、自動檢測系統(tǒng)等結(jié)合，組成智能制造生產(chǎn)線，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著機器人應用的普及，機器人逐步出現(xiàn)在各個企業(yè)車間和學校教學場所。利用一個簡單的搬運案例，探討機器人編程的一個基本思路：首先是任務分析繪制項目實施流程圖;其次是工作過程分析繪制工作流程圖;最后是根據(jù)任務要求編寫符合工作需求的程序。通過本案例的探討，給初學者提供一個完整的機器人編程工藝流程，方便初學者更好地理解和掌握。

[關? ? 鍵? ?詞]? 機器人;貨物搬運;發(fā)那科系統(tǒng)

[中圖分類號]? TP242.2? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）29-0232-02

國際標準化組織（ISO）對工業(yè)機器人的定義為：“一種能自動控制、可重復編程、多功能、多自由度的操作機，能夠搬運材料、工件或者操持工具來完成各種作業(yè)?！?/p>

一、機器人本體

機器人本體也就是我們常說的機械部分。機器人本體與控制器之間的連接線有兩根，這兩根線連接控制器的一端已經(jīng)接好，而連接機器人的一端公用一個插口。機器人本體主要由兩大系統(tǒng)組成。

（一）驅(qū)動系統(tǒng)

它的作用是提供機器人各部分、各關節(jié)動作的原動力。驅(qū)動系統(tǒng)傳動部分可以是液壓傳動系統(tǒng)、電動傳動系統(tǒng)、氣動傳動系統(tǒng)，或者是幾種系統(tǒng)結(jié)合起來的綜合傳動系統(tǒng)。

（二）機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)主要由五大部分構(gòu)成：基座、腰部、大臂、小臂和手腕，每一個部分具有若干的自由度，構(gòu)成一個多自由的機械系統(tǒng)。末端操作器即工具是直接安裝在手腕上的一個重要部件，它可以是多手指的手爪，也可以是噴漆槍或者焊槍等作業(yè)工具。

二、控制器

控制器相當于機器人的大腦，可以直接或者通過人工對機器人的動作進行控制。控制系統(tǒng)主要是根據(jù)機器人的指令程序以及從傳感器反饋回來的信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)去完成規(guī)定的運動和功能。根據(jù)控制原理，控制系統(tǒng)可以分為程序控制系統(tǒng)、適應性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)三種。根據(jù)運動形式，控制系統(tǒng)可以分為點位控制系統(tǒng)和軌跡控制系統(tǒng)兩大類。

三、示教器

示教器是使操作人員參與機器人控制并與機器人進行聯(lián)系的裝置，簡單來說該部分可以進行指令給定、信息顯示和示教等操作。在使用時，左手穿過固定帶握住示教器，右手可用于操作示教器上的相關按鍵，示教器背面的兩個安全開關，按下任意一個即可。

四、搬運任務要求及其分析

（一）任務要求

如圖1所示，料倉為豎直放置，由推料氣缸負責物料的推出;傳送帶負責將物料運輸?shù)焦潭ㄎ恢?機器人負責將六個相同物料按照圖示順序放置在相應的固定位置。以發(fā)那科機器人為例，進行工藝分析并編寫搬運程序，完成示教與程序調(diào)試。

（二）任務分析

1.根據(jù)任務要求繪制項目實施流程圖（見圖2）

啟動設備，首先打開傳送帶（由機器人輸出信號DO113控制）;推料氣缸動作1.5S，推出物料（由機器人輸出信號DO112控制）;物料由傳送帶運輸至規(guī)定位置等待，由機器人輸入信號DI111負責到位信號采集，物料到位機械手抓取;物料未到位則繼續(xù)等待。通過數(shù)值寄存器R[1]中數(shù)值判斷物料放置位置;物料放置結(jié)束寄存器數(shù)值自動加1，判斷R[1]是否小于、等于6，如果成立，繼續(xù)執(zhí)行取料放料，如果不成立則程序結(jié)束。

2.根據(jù)控制功能要求繪制工作流程圖（見圖3）

從工作流程圖中可以看出機器人在工作中，中間點、上方點和取料點是固定不變的，需要改變的是放置位置。改變放置位置可以有以下幾種方法。

（1）示教取點法，通過示教的方式取得1～6個點的具體位置。

（2）坐標偏移法，通過示教的方式取得位置1的坐標，并記錄在位置寄存器PR[78]中，由于每個放置位置在x和y方向的間隔相等，所以可以通過坐標偏移，將偏移值記錄在位置寄存器PR[79]中。

選擇放置位置使用SELECTR[1]，CALL調(diào)用子程序的方式實現(xiàn)，也可以通過JMP跳轉(zhuǎn)的方式實現(xiàn)，在實際編程中使用調(diào)用子程序的方式較為簡單，所以本項目采用該方式，最后使用IFR[1]<=6作為結(jié)束判斷條件。

五、項目實施

（一）建立工具坐標系（采用6點法），命名為1

步驟：（1）MENU—設定—坐標系—F3（坐標）—ToolFrame—光標移到數(shù)字1—F2（細節(jié)）—F2（方法）選擇6點記錄法。

（2）COORD切換坐標至時間坐標系移動至目標最上方，光標移到“參考點1”——按SHIFT+F5（位置記錄），同樣的方法依次完成“參考點2”“參考點3”“坐標原點”。

（3）x軸方向移到100mm，記錄位置，完成x軸方向建立。

（4）y軸方向移到100mm，記錄位置，完成y軸方向建立。

（二）建立工件坐標系（3點法）

（三）SHIFT+COORD調(diào)用已經(jīng)建立的Tool1和User1

（四）COORD切換至工件坐標系，完成編程準備工作

（五）建立子程序

參考文獻：

[1]高賽，劉峰善.工業(yè)機器人智能運動控制方法的探討[J].科技創(chuàng)新導報，2019（12）：9-10.

[2]邵軍.離線編程示教的工業(yè)機器人教學研究[J].湖北農(nóng)機化，2019（16）.

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