工业机器人应用编程电子教案 任务5.1　重叠式码垛应用

教案首页授课人：授课班级授课时间项目名称任务5.1重叠式码垛应用任务描述1.小组讨论，通过了解码垛的基本定义。2.小组讨论，制订FOR循环指令的基本功能。3.独立完成通过编程与示教，实现掌握表达式的基本编程方法。授课方式实操教学仿真一体化教学时数6授课方法手段项目教学法：以完成任务为目标来讲解相关知识和技能教学目标知识目标：1．对高职学生“工匠精神”的培养，提升职业素养。2．了解码垛的基本定义。3.通过学习，掌握FOR循环指令的基本功能。能力目标：1．能够掌握表达式的基本编程方法。2.熟练使用工业机器人TEST指令。教学重点难点重点：1．通过学习，掌握FOR循环指令的基本功能。难点：1．能够掌握表达式的基本编程方法。教学过程设计

分组，引导学生熟练使用工业机器人并能够掌握表达式的基本编程方法令、实操示范，完成任务并进行讨论评价作业布置及辅导完成本单元工作任务见职教云中的班级作业课后小结对高职学生“工匠精神”的培养，提升职业素养。本单元关键是熟练使用工业机器人并能够掌握表达式的基本编程方法，优化搬运程序，提高编程效率。教师备课纸教学过程与内容：任务5.1:重叠式码垛应用一、任务导入现有一批长方体工件，每个工件长为30mm，宽为30mm，高为12mm。如图所示，通过工业机器人码垛程序的编写，了解码垛的垛型，掌握FOR循环指令的使用和表达式编辑的方法，利用工业机器人将2行4列整齐摆放的8个工件（行间距为50mm，列间距为75mm），重叠码垛成2行2列2层的结构（行间距为31mm，列间距为31mm，层间距为12mm）。二、知识准备-码垛定义及垛型1.码垛定义码垛是工业机器人的典型应用，通常分为堆垛和拆垛两种。堆垛是指利用工业机器人从指定的位置将相同工件按照特定的垛型进行码垛堆放的过程；拆垛是利用工业机器人将按照特定的垛型进行存放的工件依次取下，搬运至指定位置的过程。如图所示，工业机器人吸持输送带末端的箱子，并将箱子按照2行3列2层的方式堆放到栈板上，即为堆垛；若工业机器人将栈板上2行3列2层的方式堆放箱子一个一个地搬运到输送带上，即为拆垛。2.码垛垛型码垛垛型指的是码垛时工件堆叠的方式方法，是指工件有规律、整齐、平稳的码放在托盘上的码放样式。根据生产中工件的实际堆叠样式，码垛垛型通常有：重叠式垛型和交错式两种，其中重叠式垛型分为一维重叠（X方向、Y方向或Z方向）、二维重叠（XY平面、YZ平面或XZ平面）和三维重叠（XYZ三维空间）；交错式垛型又分为正反交错式、旋转交错式和纵横交错式，如图所示。重叠式码垛：各层码放方式相同，上下对应。正反交错式码垛：同一层中，不同列的货物以90°垂直码放，相邻两层的码放形式是另一层旋转180°的形式。旋转交错式码垛：同一层中相邻的两个工件互为90°，相邻两层的码放形式是另一层旋转180°的形式。纵横交错式码垛：同一层码放形式相同，相邻两层的码放形式是另一层旋转90°的形式。三、知识准备-循环指令1.FOR指令结构ABB机器人系统中，FOR是重复执行判断指令，一般用于重复执行特定次数的程序内容，FOR指令结构如表所示：选项说明指令结构FOR<ID>FROM<EXP1>TO<EXP2>STEP<EXP3>DO<SMT>ENDFOR<ID>循环判断变量。<EXP1>变量起始值，第一次运行时变量等于这个值。<EXP2>变量终止值，或叫作末尾值。<EXP3>变量的步长，每运行一次FOR里面语句变量值自加这个步长值，在默认情况下，步长<EXP>是隐藏的，是可选变元项。2.FOR指令执行程序指针执行到FOR指令，第一次运行时，变量<ID>的值等于<EXP1>的值，然后执行FOR和ENDFOR指令的指令片段，执行完以后，变量<ID>的值自动加上步长<EXP3>的值；然后程序指针跳去FOR指令，开始第二次判断变量<ID>的值是否在<EXP1>起始值和<EXP2>末端值之间，如果判断结果成立，则程序指针继续第二次执行FOR和ENDFOR指令的指令片段，同样执行完后变量<ID>的值继续自动加上步长<EXP3>的值；然后程序指针又跳去FOR指令，开始第三次判断变量是否在起始值和末端值之间，如果条件成立则又重复执行FOR里面指令，变量又自动加上步长值；直到当判断出变量<ID>的值不在起始值和末端值时候，程序指针才跳到ENDFOR后面继续往下执行。3.举例说明循环指令实例程序程序说明PROCrfor3()X:=0;i:=1;FORiFROM1TO3DOX:=X+100;ENDFORi:=i+1;WaitTime3;ENDPROCrFOR3例行程序开始变量X赋值为0变量i赋值为1FOR循环3次变量X=X+100FOR循环结束变量i自增1延时3秒rFOR3例行程序结束四、知识准备-表达式的编辑1.使用功能按钮编辑表达式程序编写过程中，有时会遇到单个变量无法完全表达参数的情况，例如需要的值是1个常数和1个变量之和，此时就涉及到了表达式的使用。表达式指定了一个值的求值方法，在程序中用占位符“<EXP>”来表示，如图所示。功能按钮：系统提供了表达式的编辑功能，如果当前编辑的指令参数支持表达式，在示教器右侧边栏会显示表达式编辑工具。工具有6个按钮，其功能如表所示。运算符：系统支持的运算符可以分为三类：四则运算、比较运算和逻辑运算，如表所示。运算符优先级：相关运算符的相对优先级决定了求值的顺序。圆括号能够覆写运算符的优先级。运算符的优先级如表所示。优先级运算符最高*/DIVMOD↑+-<><><=>==AND最低XORORNOT从功能上，运算式的编写只有在需要改变优先级时才使用圆括号。但实际上，出于对程序易读性的考虑，使用圆括号更容易将运算级别表达清楚。功能函数：除了运算符，系统还支持单个操作数的函数来实现复杂运算，经过函数运算后的操作数仍被视为一个操作数，即函数运算不改变操作数的数量，并且它的运算优先级也要高于运算符，如图所示。除了使用功能键编辑表达式外，系统还支持直接编辑，也就是对选定操作数或者整个指令的编辑。在“编辑”菜单中选择“全部”，则可在输入框内对整个程序语句进行编辑，要求与选定内容编辑相同，如图所示。编辑时不能改变格式，如果格式出错，系统以红色字体提示出错部分，如图所示。五、任务实施-设计重叠式码垛流程1.程序流程重叠式码垛程序可使用FOR循环实现，以码放的工件数作为循环次数，基于工件计数计算每个工件的取放位置。重叠式码垛程序流程如图所示。2.工件拾取位置计算令1234号工件为第1行，5678号工件为第2行，如图5-9所示，则第n号工件对应的行数为pickhang，列数为picklie。假设pick为拾取工件1的位置，即基准位置，则其XY方向的偏移值为pickoffsx、pickoffsy。第n个工件对应拾取的行列及相应偏移值的计算方式如图所示。可以看到如果使用传统的计数方式从1开始的话会产生很多加1减1的操作，增加了程序的长度，实际在使用中可以从0开始计数。如果使用从0开始计数即工件数为0-7，行数为0-1，列数为0-3，则程序可简化如图所示。3.工件放置位置计算令1234号工件为第1层，5678号工件为第2层，如图所示。1、3号工件为1列，1、2号为1行。第n号工件对应的行数puthang，列数为putlie，层数为putceng。假设put位置为码放工件1的位置即基准位置，其XYZ方向的偏移值为putoffsx、putoffsy，putoffsz。第n个工件对应拾取的行列及相应偏移值的计算方式如图。创建码垛程序，利用FOR循环结构编写码垛程序。具体步骤如下：Step1：创建并编写主程序main，再创建取吸盘工具Qu_Gongjian、放吸盘工具Fang_Gongjian和码垛MaDuo例行程序。Step2：创建并编写调用各个功能程序的主程序。Step3：加载码垛例行程序到程序编辑器，添加FOR指令。Step4：双击ID位置，打开输入窗口，更改为“N”。Step5：双击<EXP>，打开更改选择窗口，单击“编辑”，在弹出列表中选择“仅限选定内容”，在弹出的输入窗口中将其更改为0。Step6：按照同样方法将另一个占位符更改为7。六、任务实施-声明数值型变量声明数值型变量Step1：打开程序数据界面，选中“num”，单击“显示数据”。Step2：系统中已声明reg1-5变量，可直接使用。单击“新建”。Step3：将变量名称更改为PickOffsX，其它参数不修改，单击“确定”。Step4：新建“PickOffsX”“PickOffsY”“PutOffsX”“PutOffsY”“PutOffsZ”“PickHang”“PickLie”“PutHang”“PutLie”“PutCeng”变量。重叠式码垛程序----主程序与行列计算程序程序说明PROCmain()Qu_GongJu;MaDuo;Fang_GongJu;ENDPROCPROCMaDuo()MoveAbsJHome\NoEOffs,v200,fine,tool0;FORNFROM0TO7DOPickHang:=NDIV4;PickLie:=NMOD4;PickOffsX:=PickLie*50;PickOffsY:=PickHang*75;PutHang:=(NMOD)4DIV2;PutLie:=(NMOD)MOD2;PutCeng:=NDIV4;PutOffsX:=PutLie*31;PutOffsY:=PutHang*31PutOffsZ:=PutCeng*12;主程序开始调用取工具Qu_GongJu例行程序调用码垛MaDuo例行程序调用放工具Fang_GongJu例行程序主程序结束