工业机器人现场编程（ABB）课件 项目7 ABB工业机器人码垛应用编程

项目7ABB工业机器人码垛应用编程知识目标了解工业机器人码垛应用的基础知识。掌握工业机器人的常用码垛指令及参数。掌握常见规则垛型的点位计算方法。熟悉工业机器人的码垛流程和轨迹规划。能力目标根据任务要求，搭建工业机器人码垛工作站。根据垛型特点，采用合适的点位计算方法。调用指令、示教点位、修改参数，编制码垛程序。运行搬运程序，并能调整优化程序。素质目标树立“安全第一、规范操作”准则，培养质量责任担当。渗透“精益求精”工匠精神，激发创新思维。强化“产线协同、服务工业发展”的行业使命感。课程学习目标背景与意义工业机器人的能耗与品牌、型号及运行效率密切相关。为响应国家“双碳”目标，降低运营成本，我们需要在保证生产效率的同时，积极探索节能减排的有效路径。

后续实践：在接下来的码垛任务中，我们将重点思考如何通过优化布局和路径来实现绿色生产。优化运动轨迹设计设计更短、更平滑的路径，减少机器人的无效运动，从源头上降低能量消耗。动态调整运动速度适当降低非关键路径的运行速度，减少频繁加减速带来的能量损耗。合理规划工作时间在非生产时段及时关闭设备或使其进入低功耗休眠模式，避免空转浪费。设备能效评估与维护定期进行设备维护与校准，确保机器人在最佳状态下高效运行，减少机械损耗。项目导学-工业机器人的环保节能措施任务7.1重叠式码垛编程学习基础的规则垛型码垛方法，掌握标准化作业流程。任务7.2交错式码垛编程学习更复杂的异形垛型码垛方法，提升路径规划与空间判断能力。课程总结与拓展回顾核心知识要点，深入了解码垛机器人的行业应用与未来发展趋势。物料块重叠式码垛编程任务7.1工业机器人基础码垛应用编程工作站组成IRB120工业机器人本体快换工具架及真空吸盘工具搬运码垛模块与棋盘格定位模块任务目标：规则垛型码垛将4行3列（共12个）的散件工件，自动堆叠成2行2列3层的紧凑结构。01原料区(4x3布局)02成品区(2x2x3垛型)任务7.1-任务要求码垛基本定义堆垛(Stacking)将工件按照预定的排列方式和层数进行堆叠。拆垛(De-stacking)将已码放整齐的工件从垛盘上依次取下的操作。常见垛型特点重叠式：各层对齐，结构稳定，效率最高。正反交错式：相邻层旋转90度，垛型稳固，不易倒塌。旋转交错式：每层旋转一定角度，适用于圆形或异形工件。纵横交错式：同层不同列垂直码放，支撑性好。图示：四种常见的自动化码垛垛型结构对比知识技能-常见的码垛垛型表达式编辑工具在示教器中，当参数支持表达式时，可以使用右侧边栏的工具按钮来构建复杂的计算公式，这对于进行点位偏移计算非常重要。系统支持的运算符类型四则运算+(加),-(减),*(乘),/(除)比较运算=(等于),>(大于),<(小于),>=,<=,<>(不等于)逻辑运算AND(与),OR(或),XOR(非),DIV(求整),MOD(求余)知识技能-表达式编辑与运算符01.初始化准备信号复位，机器人回原点；前往工具架抓取吸盘工具。02.核心循环码垛根据计数计算坐标→拾取工件→计算码放坐标→释放工件。循环执行直至所有工件码放完毕。03.收尾与复位将吸盘工具放回工具架，机器人返回安全原点位置，任务结束。任务分析-码垛流程设计拾取位置计算逻辑(1-12号工件)1.计算列数j(4列布局)j=(nCount-1)DIV4+12.计算行数i(3行布局)i=(nCount-1)MOD4+13.计算X/Y方向偏移量(offs)offsX=(j-1)*DC|offsY=(i-1)*DL最终合并表达式pPick=offs(pPickS,((nCount-1)DIV4)*DC,((nCount-1)MOD4)*DL,0)任务分析-码垛点位计算（拾取位置）码放位置计算逻辑计算行列层：n=(nCount-1)DIV2,m=MOD2,w=DIV4计算X/Y偏移：offsX=n*CD,offsY=m*LD(CD/LD为间距)计算Z层偏移：offsZ=(w-1)*FD(FD为层间距)最终位置：pPut=offs(pPutS,offsX,offsY,offsZ)合并表达式pPut=offs(pPutS,((nCount-1)DIV2)*CD,((nCount-1)MOD2)*LD,((nCount-1)DIV4)*FD)任务分析-码垛点位计算（码放位置）为了让程序更清晰、更易于维护，我们将不同的功能模块化，拆分成多个例行程序，构建结构化的代码体系。模块名称例行程序名称功能描述MymodulerInital信号初始化，机器人回原点MymodulerHome机器人回原点的具体运动控制MymodulerQu机器人去工具架抓取吸盘工具MymodulerFang机器人将吸盘工具放回工具架Mymodulerpick机器人到指定位置拾取工件Mymodulerput机器人将工件放置到指定位置MymodulerMaduo码垛主逻辑，包含循环和点位计算Mymodulemain主程序，按顺序调用各个例行程序任务实施-程序结构设计rInital(初始化程序)ResetYV1;//复位相关信号ResetYV2;nCount:=0;//初始化工件计数器DL:=50;//定义拾取行间距DC:=75;//定义拾取列间距LD:=31;//定义码放行间距CD:=61;//定义码放列间距FD:=12;//定义层间距rHome;//调用回原点程序rQu(取工具程序)MoveAbsJGJ\NoEOffs,v200,fine,tool0;//过渡姿态MoveJoffs(p1,0,0,50),v200,z50,Tool0;//安全点MoveLp1,v50,fine,Tool0;//到达取工具点ResetYV1;//工具锁紧信号控制SetYV2;WaitTime1;//等待工具锁紧MoveLoffs(p1,0,0,50),v200,z50,Tool0;//离开安全点任务实施-参考程序内容（1/2）rMaduo(码垛主逻辑)//循环12次处理所有工件FORnCountFROM1TO12DO//计算拾取位置坐标pPick:=offs(pPickS,((nCount-1)DIV4)*DC,((nCount-1)MOD4)*DL,0);rpick;//调用拾取程序//计算码放位置坐标(含层叠高度)pPut:=offs(pPutS,((nCount-1)DIV2)*CD,((nCount-1)MOD2)*LD,((nCount-1)DIV4)*FD);rput;//调用码放程序ENDFORmain(主程序流程)//任务初始化rInital;//取工具rQu;//执行核心码垛逻辑rMaduo;//放回工具并回原点rFang;rHome;任务实施-参考程序内容（2/2）物料块交错式码垛编程任务7.2工业机器人复杂码垛应用编程任务核心目标工件规格与数量需完成3行3列（共9个）工件的码垛任务，确保无遗漏或错位。正反交错式码垛同一层中不同列的工件需垂直码放；相邻两层的码放形式需旋转180度，形成交错互锁结构。结构稳定性要求通过交错布局增强整体堆垛的稳定性，防止在搬运或存储过程中倒塌。图示：3x3工件阵列布局参考图示：正反交错码垛立体效果任务7.2-任务要求CompactIF(紧凑型条件判断)适用于单一条件与单一执行动作的场景，语法简洁高效。IFflag1=TRUESetdo1;//如果flag1为真，则将do1置位。IF(标准条件判断)支持多条件分支结构(ELSEIF/ELSE)，处理复杂的逻辑判断。IFnum1=1THENflag1:=TRUE;ELSEIFnum1=2THENflag1:=FALSE;ELSESetdo1;ENDIF//根据num1的不同值，执行不同的操作。知识技能-CompactIF与IF指令GOTO(跳转指令)用于跳转到程序中指定的标签位置，改变程序的执行顺序，常用于实现循环或强制跳转。rStart:IFdi1=1THENGOTOrStart;//跳转到标签处ENDIFTEST-CASE(分支循环指令)根据变量的数值执行不同的程序段，结构清晰，是实现多路分支逻辑的首选。TESTdi_groupCASE1:MoveLP10,v100,z0,tool0;CASE2:MoveLP20,v100,z0,tool0;CASE3:MoveLP30,v50,z0,tool0;DEFAULT:STOP;ENDTEST注：根据di_group变量的值，执行不同的运动指令。常用于根据工件计数或类型选择不同的码垛路径。知识技能-GOTO与TEST-CASE指令程序执行流程图01初始化与取工具执行复位操作，调用吸盘工具，为后续码垛动作做准备。02循环码垛（核心逻辑）计数判断：根据nCount值确定工件位置与姿态。点位计算：使用TEST-CASE或IF指令分别计算坐标。循环控制：完成9个工件的抓取与码放后退出循环。03放工具与回原点释放吸盘工具，机械臂返回初始位置，任务结束。任务分析-码垛流程设计核心步骤一：定义唯一目标点针对不规则垛型，无法用统一公式计算。采用“列举法”为每个工件示教精确位置。定义点位：为9个工件分别定义pPut1至pPut9。适用场景：小批量、不规则交错码垛任务。核心步骤二：分支指令匹配利用TEST-CASE指令，根据工件计数变量nCount动态分配目标点。//根据计数nCount选择目标点TESTnCountCASE1:pPut:=pPut1;CASE2:pPut:=pPut2;...CASE9:pPut:=pPut9;DEFAULT:STOP;ENDTEST任务分析-码垛点位计算（思路）模块复用(Reuse)rInital-系统初始化配置rHome-机械臂回原点rQu/rFang-基础取放工具rpick-工件通用拾取逻辑新增与修改(New&Modify)模块名称程序名核心差异与功能MymodulerMaduo_Complex复杂码垛主逻辑：使用TEST-CASE或IF进行分支判断，实现复杂点位分配。Mymodulerput_Complex复杂码放工件：根据不同姿态动态调整放件逻辑。Mymodulemain主程序入口：调用新的复杂码垛主逻辑。任务实施-程序结构设计rMaduo_Complex(复杂码垛主逻辑)FORnCountFROM1TO9DO//计算拾取位置(与任务7.1类似)pPick:=offs(pPickS,((nCount-1)DIV3)*DC,((nCount-1)MOD3)*DL,0);rpick;//调用拾取程序//根据工件计数，选择对应的码放位置TESTnCountCASE1:pPut:=pPut1;//第1个工件放到pPut1点CASE2:pPut:=pPut2;//第2个工件放到pPut2点CASE3:pPut:=pPut3;CASE4:pPut:=pPut4;CASE5:pPut:=pPut5;CASE6:pPut:=pPut6;CASE7:pPut:=pPut7;CASE8:pPut:=pPut8;CASE9:pPut:=pPut9;DEFAULT:STOP;//如果计数超出范围，停止程序ENDTESTrput;//调用码放程序ENDFOR任务实施-核心逻辑代码解析示教点精度确认确保所有示教的目标点（如pPut1-pPut9）位置和姿态准确无误，这是运行的基础。单步模式试运行自动运行前，务必使用单步模式逐步执行，观察每一步的运动轨迹是否正确。逻辑指令校验检查TEST-CASE或IF指令的条件和分支，确保工件分配逻辑正确无误。运动安全防护确保机器人在抓取和放置工件时，与周围设备保持足够的安全距离，避免碰撞。垛型稳定性检查运行完成后，检查最终的垛型是否稳定、整齐，结构是否符合任务堆叠要求。调试目标达成通过以上步骤，确保程序逻辑正确、运行安全、结果符合预期，为自动化生产保驾护航。任务实施-程序运行与调试01.码垛基础概念掌握堆垛与拆垛的基本逻辑，熟悉重叠式、交错式等常见工业垛型结构。02.核心编程指令熟练运用FOR循环实现重复动作，掌握IF条件判断及TEST-CASE分支选择指令。03.自动化点位计算学会使用offs偏移函数和表达式编辑，实现基于工件计数的动态坐标计算。04.灵活的编程策略规则垛型：采用“基准点+偏移计算”法，高效生成路径。不规则垛型：采用“列举法+分支指令”法，适应复杂场景。05.模块化程序结构理解模块化编程思想，将复杂的码垛任务逻辑分解为多个独立、简单的例行程序，提升代码的可读性与可维护性。课程总结与回顾智能化：AI视觉与自主决策集成AI视觉和深度学习算法，实现对异形、随机摆放工件的自主识别和抓取，具备类似人类的自主决策能力。柔性化：人机协作与快速换产协作机器人(Cobot)普及，在无护栏环境下与人协同工作，适应小批量、多品种的生产需求，实现快速换产。绿色化：节能驱动与轻量化采用高效驱动系统和轻量化设计，显著降低能耗，积极响应国家“双碳”目标，推动绿色制造。互联化：数字孪生与系统集成通过数字孪生实现虚拟调试和远程运维，与MES、WMS无缝对接，成为智能制造系统的关键节点。知识拓展-码垛机器人的发展趋势典型标杆案例百事可乐、雀巢、旺旺、喜之郎等行业巨头均已广泛部署，实现了从产线到仓储的自动化衔接。行业核心需求针对箱装、瓶装产品，要求具备高速度、高柔性（快速切换产品）以及符合严格的食品卫生标准。应用价值体现大幅提升生产效率，降低人工成本，杜绝产品污染风险，确保24小时不间断稳定生产。综合应用案例-食品饮料行业码垛典型应用场景广泛应用于京东亚洲一号仓库、顺丰及各大快递公司的自动化分拣中心，实现包裹与纸箱的高效流转。核心技术需求具备高柔性以适应多规格包裹；需高效率应对大促订单洪峰；并能与仓储管理系统(WMS)无缝集成。商业与社会价值在“双十一”等节点高效