基于RoboDK的機(jī)器人搬運(yùn)工作站的建立與仿真

卿笛

摘要：隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用在搬運(yùn)、激光切割、裝配等領(lǐng)域，本文主要利用仿真軟件RoboDK，設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人復(fù)雜搬運(yùn)的仿真工作站，完成機(jī)器人工作站的離線編程和仿真，對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中提高生產(chǎn)效率提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;RoboDK;離線編程;搬運(yùn)工作站

0? 引言

在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，ABB工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)應(yīng)用方面有諸多案例，在醫(yī)藥、食品、機(jī)械制造、化工等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。采用機(jī)器人搬運(yùn)可以大幅度節(jié)省勞動(dòng)力成本、提高定位精度、降低搬運(yùn)過程中的產(chǎn)品損壞率、提高生產(chǎn)效率。

1? RoboDK離線編程與仿真

隨著機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)也推出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(gè)多平臺(tái)的機(jī)器人離線編程軟件，同時(shí)也是一款機(jī)器人手操器對(duì)機(jī)器人本體進(jìn)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(jī)器人的離線仿真，RoboDK具有可擴(kuò)展機(jī)器人關(guān)節(jié)的外部軸模型和不同品牌的機(jī)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(tái)、添加一個(gè)參考框架、添加機(jī)器人目標(biāo)、移動(dòng)幀/對(duì)象/工具、移動(dòng)框架，對(duì)象工具、轉(zhuǎn)開/關(guān)的碰撞檢查、碰撞映射設(shè)置、快速仿真、添加一個(gè)Python腳本（宏）、添加一個(gè)新的機(jī)器人程序、添加一個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、使站可分發(fā)各種文件等菜單項(xiàng)，讓學(xué)生迅速掌握機(jī)器人的基本操作、機(jī)器人坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人的控制等基本操作知識(shí)。

RoboDK軟件的主要功能：

①RoboDK的機(jī)器人模型庫(kù);

②離線編程;

③逼真的仿真效果;

④導(dǎo)入導(dǎo)出機(jī)器人程序;

⑤Python API;

⑥支持多平臺(tái);

⑦支持多品牌機(jī)器人。

2? 創(chuàng)建機(jī)器人搬運(yùn)工作站

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景，在UG軟件中建立基礎(chǔ)模塊，導(dǎo)入RoboDK軟件中，導(dǎo)入工作站模型：工作臺(tái)stp.和搬運(yùn)模塊stp.，根據(jù)機(jī)器人載荷、工作環(huán)境、安全防護(hù)等方面的具體要求，選定機(jī)器人的型號(hào)，本次項(xiàng)目任務(wù)使用的機(jī)器人為IRB120，導(dǎo)入機(jī)器人模型ABB-IRB-120-3-0-6.robot，并安裝在機(jī)器人底座上，導(dǎo)入工具模型（吸盤工具stp.），導(dǎo)入在UG軟件中建立的工件模塊（紅色工件、藍(lán)色工件、黃色工件、端蓋），并布局，布局位置如表1所示。創(chuàng)建完成機(jī)器人搬運(yùn)工作站。（圖 1）

3? 搬運(yùn)流程設(shè)計(jì)

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

在搬運(yùn)之前先對(duì)基本信息進(jìn)行設(shè)置：將機(jī)器人回到初始位置，設(shè)置為Phome點(diǎn)，新建Program程序，命名“紅色工件搬運(yùn)程序”，依次建立“藍(lán)色工件搬運(yùn)程序”、“黃色工件搬運(yùn)程序”、“端蓋工件搬運(yùn)程序”，添加指令Simulation Event，同時(shí)選中四個(gè)工件，設(shè)置四個(gè)工件的初始位置-“替換物體”。添加設(shè)置工具與工件坐標(biāo)系的指令，工件坐標(biāo)系為機(jī)器人基坐標(biāo)系，工具坐標(biāo)系為吸盤工具。添加機(jī)器人速度指令，設(shè)置機(jī)器人搬運(yùn)速度，線性速度設(shè)置為20，關(guān)節(jié)速度設(shè)置為20。

基礎(chǔ)設(shè)置完成，進(jìn)行搬運(yùn)操作。示教紅色工件抓取上方的目標(biāo)點(diǎn)[153，-80，75，180，0，180]，然后添加機(jī)器人移動(dòng)到該點(diǎn)的指令，示教紅色工件抓取目標(biāo)點(diǎn)[153，-80，25，180，

0，180]，然后添加機(jī)器人移動(dòng)到該點(diǎn)的指令，當(dāng)機(jī)器人工具吸盤到達(dá)紅色工件抓取點(diǎn)時(shí)，雙擊添加指令“附加到吸盤工具”，執(zhí)行該指令，機(jī)器人抓取工件，隨后機(jī)器人返回抓取點(diǎn)上方，添加機(jī)器人移動(dòng)到紅色工件放置上方點(diǎn)[97，-87，95，180，0，180]和放置點(diǎn)[97，-87，45，180，0，180]的指令，雙擊添加指令“分離與吸盤工具”，執(zhí)行該指令，機(jī)器人放置工件，機(jī)器人返回紅色放置點(diǎn)上方點(diǎn)，至此完成紅色工件的搬運(yùn)過程。（圖4）

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

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

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

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

4? 搬運(yùn)程序示教

①偏移量OFF：抓取上方點(diǎn)是相對(duì)于抓取點(diǎn)的Z軸方向的偏移點(diǎn)，放置上方點(diǎn)是相對(duì)于放置點(diǎn)的上方Z軸方向偏移點(diǎn)，固可以采用偏移OFF功能完成，其他數(shù)據(jù)不變，Z軸沿正方形偏移50的量。

②配置軸參數(shù)。目標(biāo)點(diǎn)路徑驗(yàn)證完成后，需要對(duì)關(guān)節(jié)軸的參數(shù)進(jìn)行配置，右擊路徑，選擇下拉菜單“配置參數(shù)”下的“自動(dòng)配置”，機(jī)器人會(huì)沿著創(chuàng)建的搬運(yùn)的路徑運(yùn)動(dòng)一個(gè)循環(huán)完成周參數(shù)的自動(dòng)配置。完成配置，使得搬運(yùn)過程中無(wú)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)死點(diǎn)位置即可。

③指令添加。1）添加指令-運(yùn)動(dòng)指令。Move Joint Instruction（機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令Move J）和Move Linear Instruction（機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)指令Move L）。例如：搬運(yùn)一個(gè)紅色工件時(shí)，添加4個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，分別設(shè)置為紅色工件的（預(yù)）抓取點(diǎn)和（預(yù)）放置點(diǎn)，添加指令“move joint”，關(guān)聯(lián)至“red_pick_app”，添加指令“move linear”，關(guān)聯(lián)至“red_pick”;2）指令添加-抓取動(dòng)作。添加抓取工件動(dòng)作指令：“simulation event”，選擇“Attach object”;3）指令添加-等待。添加等待語(yǔ)句，等待0.2s指令：“pause”;4）指令添加-放置動(dòng)作。添加釋放工件動(dòng)作指令：“simulation event”，選擇“detach object”，選擇放置位置。

④完成搬運(yùn)-裝配流程，最后利用Python編寫仿真程序，生成機(jī)器人搬運(yùn)裝配程序。在該復(fù)雜搬運(yùn)工作站中，采用循環(huán)語(yǔ)句，由于抓取上方點(diǎn)、抓取點(diǎn)、放置上方點(diǎn)，和放置點(diǎn)相的參考坐標(biāo)系都是一樣的，在利用Python進(jìn)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(dá)性檢測(cè)。右擊Training，選擇“Check path”，當(dāng)出現(xiàn)“No problems found for this path”，即可說明可達(dá)性完成。

②運(yùn)行程序，并進(jìn)行碰撞檢測(cè)。在單元格中雙擊，切換是否檢測(cè)該項(xiàng)兩物體間的碰撞，開啟碰撞檢測(cè)，如有碰撞，兩個(gè)碰撞對(duì)象的顏色會(huì)變成深紅色。

③生產(chǎn)離線程序。右擊主程序，生成離線程序。在“RAPID”功能選項(xiàng)卡，單擊“程序”，選擇“新建模塊”，創(chuàng)建MainMoudle模塊，即可生成、創(chuàng)建搬運(yùn)仿真離線程序。

④生產(chǎn)仿真視頻。為了便于展示創(chuàng)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(zhì)量，錄制前可以設(shè)置屏幕錄像的相關(guān)參數(shù)與保存路徑。在“仿真”功能選項(xiàng)卡中，可生成仿真視頻。

6? 結(jié)束語(yǔ)

利用RoboDK離線編程方法，建立復(fù)雜的搬運(yùn)仿真工作站，完成機(jī)器人工作站的離線編程和仿真，降低了重復(fù)性操作，充分體現(xiàn)了離線編程的優(yōu)勢(shì)，對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中提高生產(chǎn)效率提供理論依據(jù)。

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