《工业机器人技术基础及其应用》课件（下）

第7章

工业机器人应用1——搬运第7章工业机器人应用1——搬运

搬运作业是指用一种设备（或机器、装置）握持工件（或物品），使之从一种制造加工状态（或位置）移动到另一种制造加工状态（或位置）的过程。搬运作业在配送中心的作业中占有60%～70%以上的作业量，它涉及装卸、搬运、堆垛、取货、理货、分类等与之相关的作业过程，是物流系统构成的要素之一。搬运作业在具体操作中并不直接创造价值，但它却是在物品由生产到消费的流动过程中不可缺少的。第7章工业机器人应用1——搬运

搬运机器人就是一种用于自动化搬运作业的工业机器人。为了提高自动化程度和生产效率，制造企业通常需要快速高效的物流线来贯穿整个产品的生产及包装过程，搬运机器人在物流线中发挥着举足轻重的作用。搬运机器人作为一种典型工业机器人，广泛运用于化工、食品加工、包装物流行业等诸多领域，并向其他领域不断地延伸和发展。第7章工业机器人应用1——搬运

搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到力学、机械学，以及电器液压气压、自动控制、传感器、单片机和计算机技术等学科领域，已经成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了一定的智能和适应性。第7章工业机器人应用1——搬运

自1960年美国研制的Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业起，到目前世界上已使用的搬运机器人超过10万台。部分发达国家已经规定出人工搬运的最大限度，凡超过限度的必须由搬运机器人来完成。第7章工业机器人应用1——搬运

在本章中着重对搬运机器人的分类、功能、结构、发展前景和操作等进行介绍，同时介绍了国内外几款较为典型的用于搬运作业的工业机器人，并以ABB工业机器人为例介绍一些用于搬运任务的程序指令和操作步骤等。此外还讲述了机器人搬运生产线的周边辅助设备，旨在加深对搬运机器人及其规范操作的认识。7.1

认识搬运机器人7.1.1搬运机器人的分类

搬运机器人的结构形式和其他类型机器人相似，只是为了适应不同的场合，在实际制造生产中逐渐演变出多种机型。

从结构上看，搬运机器人主要分为直角式搬运机器人和关节式搬运机器人两大类。其中直角式搬运机器人又可分为龙门式、悬臂式、摆臂式和侧壁式搬运机器人等。直角式搬运机器人

龙门式搬运机器人的坐标系由X轴、Y轴和Z轴组成。它是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备。多采用模块化结构，可依据负载位置、大小等选择对应直线运动单元及组合结构形式（在移动轴上添加旋转轴便可成为4轴或5轴搬运机器人）。直角式搬运机器人

悬臂（壁挂）式搬运机器人的坐标系由X轴、Y轴和Z轴组成，也可以根据不同的应用情况采取相应的结构形式（例如在Z轴的下端添加旋转或摆动就可以延伸成为4轴或5轴搬运机器人）。直角式搬运机器人

摆臂式搬运机器人的坐标系由X轴、Y轴和Z轴组成。Z轴主要用于升降作业，也被称为主轴。Y轴的移动主要通过外加滑轨。X轴末端连接有控制器，可实现绕X轴转动。直角式搬运机器人

侧壁式搬运机器人的坐标系由X轴、Y轴和Z轴组成，也可以根据不同的应用情况采取相应的结构形式（例如在Z轴的下端添加旋转或摆动就可以延伸成为4轴或5轴搬运机器人）。关节式搬运机器人

关节机器人也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见工业机器人的形态之一，适合用于诸多工业领域的机械自动化作业。关节式搬运机器人由多个旋转和摆动机构组合而成，一般拥有5至6个轴，行为动作类似于人的手臂。近年来关节式搬运机器人集成接触传感器、力传感器、视听觉传感器以及语言功能等“生物传感器”，能够使其具有一定的人类感知能力。7.1.2搬运机器人的功能

随着我国工业自动化逐渐发展成熟，工业搬运机器人得到了更进一步的应用，很多大企业工厂都开始使用工业机器人进行货物的搬运，其中包括近年来对物品自动搬运具有强大需求的物流仓储业。搬运机器人主要有以下优点： 1.改善物流管理和调度能力。搬运机器人能够让货物摆放得更加有序、整洁和规范，也可以通过中央控制系统进行数据分析和远程控制。 2.柔性的场地要求和满足特殊工作环境需求。搬运机器人要比传统的叉车所需巷道宽度窄得多，AGV系统可以随时随地更改变化路径。搬运机器人还可以在人员不适应或者有安全隐患的环境条件下工作。7.1.2搬运机器人的功能 3.优化工艺流程。搬运机器人把众多工艺根据需要轻松地连接在一起，可以更直观地实现站点工艺安排的合理性。 4.保障安全性。既可以有效防止人工在搬运货物时可能受到的伤害，也能够避免由于人工的不规范操作或疏忽而造成产品被损坏的情况。 5.有利于成本控制、可以合理利用现有占地面积、提升企业形象和车间整洁度，实现无人化生产。直角式搬运机器人

直角式搬运机器人针对不同的应用，可以方便快速组合成不同维数、不同行程和不同带载能力的机器人。从简单的二维机器人到复杂的五维机器人就有上百种结构形式的成功应用案例。从食品生产到汽车装配等各行各业的自动化生产线中，都有各式各样的多台直角式搬运机器人和其它设备严格同步协调工作。其主要特点如下：1.可以任意组合成各种结构样式、带载能力和尺寸的机器人。可以方便地改变结构或通过编程来适合新的应用。2.超大行程。采用多根直线运动单元（直线导轨）级连和齿轮齿条传动，可以形成几十米的超大行程搬运机器人。直角式搬运机器人3.负载能力强。采用多根直线运动单元平连或带多滑块结构时其负载能力可增加到数吨。4.高动态特性和高精度。具有很高的动态特性，工作效率非常高，通常在几秒内完成一个工作节拍。按传动方式及配置，在整个行程内其重复定位精度可达到0.05mm～0.01mm。5.简单经济、易维修、使用寿命长。直角式搬运机器人的维护通常就是周期性加注润滑油，寿命一般是10年以上，维护好了可达20年。关节式搬运机器人

关节式搬运机器人具有结构紧凑、占地空间小、相对工作空间大、自由度高等特点，几乎适用于任何轨迹和角度的搬运工作，如对摆放位置有指定角度要求的玻璃搬运工作等。关节式搬运机器人适用于柔性化生产、个性化定制生产的现代自动化流水生产线，在执行动作方面具有很好的通用性。7.1.3搬运机器人的结构搬运机器人主要由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。执行机构主要由五部分组成，分别为手部、腕部、臂部、腰部和机座。手部

手部又称末端执行器，是工业机器人直接接触工件的部分，可以是各种夹持器。搬运机器人可以通过安装各种类型的末端执行器，来高速、高精度地自动完成各种不同形状和状态的工件搬运工作。常见的搬运机器人末端执行器有吸附式、夹钳式和仿人式等。1）吸附式

吸附式末端执行器依据吸力的不同可以分为气吸附和磁吸附两种。气吸附主要利用吸盘内压力和大气之间的压力差进行工作，用于可吸附的表面光滑零件或薄板零件。磁吸附是利用磁力进行吸取工作。2）夹钳式

夹钳式末端执行器通过手爪的开启与闭合实现对工件的夹取。多用于负载重、高温、表面质量不高等吸附式无法进行工作的场合。常见的手爪前端形状分为V型、平面型和尖型爪等。3）仿人式

仿人式末端执行器是针对特殊外形工件进行抓取的一类手爪，其主要包括柔性手和多指灵巧手。仿人式末端执行器如图7-8所示。

控制手部运动的是传动装置，一般可分为回转型和平动型，大多数传动装置为回转型，其结构较为简单。传动机构形式较多，常用的有滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。腕部

腕部是连接手部和臂部的部件，可用来调节被抓物体的方位以扩大机械手的动作范围，并使机械手变得更灵巧。手腕有独立的自由度，有回转运动、上下摆动、左右摆动等运动方式。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求。有些动作较为简单的专用机械手为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。臂部

臂部的作用是支撑腕部和手部（包括工件和夹具），并带动它们做空间运动。臂部运动是把手部送到空间范围内的任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。腰部

腰部是连接臂部和机座的部件，通常是回转部件。腰部的回转运动再加上臂部的平面运动，就能使腕部做空间运动。腰部的制造误差、运动精度和平稳性对机器人的定位精度有决定性的影响。机座

机座是机器人的基础部分，起支撑作用。对于固定式机器人，机座直接联接在地面上；对于可移动式机器人，机座则安装在移动结构上。通常机身由臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及其相关的导向装置、支撑件等组成。并且臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机座上。搬运机器人的结构驱动机构是搬运机器人的重要组成部分。根据动力源的不同，工业机械手的驱动机构大致可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动以及制动器。（1）液压驱动

液压驱动具有较大功率体积比，常用于大负载的场合；压力高，可以获得较大的输出力；压力、流量均容易控制，可无级调速；反应灵敏，可以实现连续轨迹控制，维修方便。但液体对温度变化敏感，油液泄漏易着火；重型机械手多为液压驱动；液压元件成本较高，油路也比较复杂。（2）气压驱动

气压驱动系统结构简单、成本低，适合于节拍快、负载小且精度要求不高的场合，常用于点位控制、抓取、弹性握持和真空吸附。能在高温、粉尘等恶劣环境中使用，泄漏无影响。但压力低，输出力较小，如需要输出力大时，其结构尺寸过大，阻尼效果差，不易控制；可高速驱动，但冲击较严重，精确定位困难。（3）电动驱动

电动驱动有异步电机、直流电机、步进和伺服电机等电动驱动方式。电动机使用简单，且随着材料性能的提高，电动机性能也逐渐提高，目前主要适合于中等负载，特别是适合动作复杂、运动轨迹严格的工业机器人和各种微型机器人。（4）制动器

制动器是将机械运动部分的能量变为热能释放，从而使运动的机械速度降低或者停止的装置，它大致可分为机械制动器和电气制动器两类。 1)机械制动器中最典型的是电磁制动器。从原理上讲，这种制动器就是用弹簧力制动的盘式制动器。只有励磁电流通过线圈时制动器打开，这时制动器不起制动作用。而当电源断开，在线圈中无励磁电流时，在弹簧力的作用下处于制动状态。因此这种制动器被称为无励磁动作型电磁制动器，又因为这种制动器常用于安全制动场合，所以也称为安全制动器。（4）制动器 2)电气制动器。电动机是将电能转换为机械能的装置，反之，它也具有将旋转机械能转换为电能的发电功能。换言之，伺服电机是一种能量转换装置，可将电能转换为机械能，同时也能通过其反过程来达到制动的目的。但对于直流电机、同步电机和感应电机等各种不同类型的电机，必须分别采用不同的制动电路。

在机器人机构中，需要使用制动器的情况如下：①特殊情况下的瞬间停止和需要采取安全措施；②停电时，防止运动部分下滑而破坏其他装置。搬运机器人的结构控制机构。构建机器人平台的核心是建立机器人的控制系统。首先需要选择合适的硬件平台，一般常用的控制系统硬件平台应满足以下要求：硬件系统基于标准总线机构，具有可伸缩性；硬件结构具有必要的实时计算能力；硬件系统模块化，便于添加或更改各种接口、传感器和特殊计算机等；低成本。搬运机器人的结构

到目前为止，一般机器人控制系统的硬件平台可以大致分为两类：基于VME总线（VersamodelEurocard，由Motorola公司1981年推出的第一代32位工业开放标准总线）的系统和基于PC总线的系统。近年来，随着PC机性能的快速发展，可靠性大为提高，价格却大幅度降低，以PC机为核心的控制系统已广泛被机器人控制领域所接受。7.1.4搬运机器人的发展前景

在制造业的生产过程中涉及各种材料的搬运工作，搬运机器人提高了工件的搬运效率。针对搬运机器人的开发会重点放于对其各项性能的完善上，主要体现的性能如下： 1.高负载。对于搬运机器人的承载能力要求会有较大提高，其所能承载的重量将会越来越大。 2.高可靠性。在搬运机器人的工作过程中，其运行的稳定性十分重要，若是在工作过程中发生了较多的故障，极有可能导致搬运机器人将物料损坏。7.1.4搬运机器人的发展前景

3.和谐的人机交互。搬运机器人愈加常见于人们的生活中，因此有必要提高搬运机器人与人类的交流，可以有效地提高效率。

4.智能化。随着个性化需求和服务的增长，传统的制造模式将无法满足多样化生产的需求，需要升级到具有个性化定制能力的智能制造模式。不只是要求搬运机器人完成预定的工作，还要求搬运机器人根据环境的变化做出适当的反应。7.2

典型的搬运机器人7.2典型的搬运机器人

在众多的工业机器人中，搬运机器人无疑是应用率最高的机器人之一，不管是在工业制造、仓储物流、烟草、医药、食品、化工等行业领域，还是在邮局、图书馆、港口码头、机场、停车场等场景，都能见到搬运机器人的身影。下面介绍几款较为典型的搬运机器人。7.2典型的搬运机器人

瑞典ABB公司的IRB7600系列是典型的六轴串联搬运机器人，最大承重能力高达650kg，并采取了一系列主动和被动安全措施。IRB7600适合用于各行业重载场合，具有大转矩、大惯性、刚性结构以及卓越的加速性能。该系列搬运机器人通过内置服务信息系统（SIS）监测自身运动和载荷情况并优化服务需求。有较高的轨迹精度和重复定位精度（RP=0.08~0.09mm）。有效载荷在150~500kg之间（“无手腕”时可达650kg），最大到达距离为2.55~3.5m。7.2典型的搬运机器人

日本川崎重工的MX700N系列为垂直多关节型六轴机器人，最大搬运重量为700kg，最大臂长为2540mm。MX700N系列的特点是第5轴（手腕）的扭矩为5488N·m，适用于一次搬运多个工件以及要以托盘为单位处理的作业。第3轴采用新型连杆，省去了大型机器人常用的平衡锤（CounterWeight）。下半部转动半径及影响范围都比较小，因此可在狭窄的空间工作，具备碰撞检测功能，高刚性工作臂还具有振动控制功能。如图7-10所示为川崎重工的MX700N系列搬运机器人。7.3搬运机器人的操作7.3搬运机器人的操作

采用机器人搬运可以大幅度提高生产效率，节省劳动力成本，提高定位精度并降低搬运过程中的产品损坏率。正确认识搬运机器人的相关操作对于我们学习和了解搬运机器人是非常关键的。7.3.1相关程序知识

在操作ABB搬运机器人之前我们需要有一些基本的知识储备。1.标准I/O板配置 ABB标准I/O板挂在DeviceNet总线上面，常用型号有DSQ651和DSQ652。DSQ651板提供8个数字输入信号、8个数字输出信号和2个模拟输出信号的处理。DSQ652板提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理。在系统中配置标准I/O板卡，至少需要设置以下四项参数，如表所示。参数名称参数说明Name设定I/O单元的名称TypeofUnit设定I/O单元的类型ConnectedtoBus设定I/O单元所在总线DeviceNetAddress设定I/O板所占用总线地址2.数字I/O配置

在I/O单元上创建一个数字I/O信号，至少要设置以下四项参数，如表所示。参数名称参数说明Name设定I/O信号的名称TypeofSignal设定I/O信号的类型AssignedtoUnit设定I/O信号所在I/O单元UnitMapping设定I/O信号所占用单元地址3.系统I/O板配置

系统输入：将数字输入信号与机器人系统的控制信号关联起来，就可以通过输入信号对系统进行控制（例如电动机上电、程序启动、停止等）。

系统输出：机器人系统的状态信号可以与数字输出信号关联起来，将系统的状态输出给外围设备作控制之用（例如系统运行模式、程序执行错误、急停等）。4.检测Home点模板

在实训任务中，每个程序都有检测Home点的例行函数rCheckHomePos，以及比较机器人当前位置和给定位置是否相同的功能函数CurrentPos。如果机器人不在原点位置则返回原点。其程序内容如下。4.检测Home点模板

在编写程序时应该对主要语句加以注释，便于自己和其他人阅读理解。例如在上面的程序中，注释行可以在文字前面加上“!”，则整行语句作为注释行，不被程序执行。PROCrCheckHomePos()!检测是否在Home点程序

VARrobtarget

pActualPos;!定义一个目标点程序pActualPos

IFNOTCurrentPos(pHome,tGripper)THEN!调用功能程序CurrentPos。此为一个布尔量型的功能程序，括号里面的参数分别指的是所要比较的目标点以及使用的工具数据。!这里写入的是pHome，是将当前机器人位置与pHome点进行比较，若在Home点，则此布尔量为True；若不在Home点，则为False。!在此功能程序的前面加上一个NOT，则表示当机器人不在Home点时才会执行IF判断中机器人返回Home点的动作指令。5.常用指令介绍（1）常用运动指令 MoveL：线性运动指令

将机器人TCP沿直线运动至给定目标点，适用于对路径精度要求高的场合，如切割、涂胶等。例如： MoveLp20,v1000,z50,tool1\WObj:=wobj1;

如图所示，上面程序表示让机器人TCP从当前位置p10处运动至p20处，运动轨迹为直线。5.常用指令介绍 MoveJ：关节运动指令

将机器人TCP快速移动至给定目标点，运行轨迹不一定是直线。例如： MoveJp20,v1000,z50,tool1\WObj:=wobj1;

如图所示，上面程序表示让机器人TCP从当前位置p10处运动至p20处，运动轨迹不一定为直线。 MoveC：圆弧运动指令

将机器人TCP沿圆弧运动至给定目标点。圆弧运动指令MoveC在做圆弧运动时一般不超过240°，所以一个完整的圆通常使用两条圆弧指令来完成。例如： MoveCp20,p30,v1000,z50,tool1\WObj:=wobj1;

如图所示，上面程序表示让机器人当前位置p10作为圆弧的起点，p20是圆弧上的一点，p30作为圆弧的终点。5.常用指令介绍 MoveAbsj：绝对运动指令

将机器人各关节轴运动至给定位置。例如：PERSjointargetjpos10:=[[0,0,0,0,0,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]];

定义关节目标点数据中的各关节轴为零度。 MoveAbsjjpos10,v1000,z50,tool1\WObj:=wobj1;

上面程序则让机器人运行至各关节轴零度位置。5.常用指令介绍（2）常用I/O控制指令 Set：将数字输出信号置为1。例如： SetDo1;

将数字输出信号Do1置为1。 Reset：将数字输出信号置为0。例如： ResetDo1;

将数字输出信号Do1置为0。 WaitDI：等待一个输入信号状态为设定值。例如： WaitDIDi1,1;

等待数字输入信号Di1为1，之后才执行下面的指令。5.常用指令介绍（3）常用逻辑控制指令 IF：满足不同条件，执行对应程序。例如： IFreg1>5THEN Setdo1; ENDIF

如果reg1>5条件满足，则执行SetDo1指令。5.常用指令介绍 FOR：根据指定的次数，重复执行对应程序。例如： FORiFROM1TO10DO routine1; ENDFOR

重复执行10次routine1里的程序。

注：FOR指令后面跟的是循环计数值变量，不用在程序数据中定义，每次运行一遍FOR循环中的指令后会自动将循环计数值加1。

5.常用指令介绍 WHILE：如果条件满足，则重复执行对应程序。例如： WHILEreg1<reg2DO reg1:=reg1+1; ENDWHILE

如果变量reg1<reg2条件一直成立，则重复执行reg1加1，直至reg1<reg2条件不成立为止。5.常用指令介绍 TEST：根据指定变量的判断结果，执行对应程序。例如： TESTreg1 CASE1: routine1; CASE2: routine2; DEFAULT: stop; ENDTEST

判断reg1数值，若为1则执行routine1；若为2则执行routine2，否则执行stop。5.常用指令介绍（4）Offs偏移功能

以选定的目标点为基准，沿着选定工件坐标系的X、Y、Z轴方向偏移一定的距离。例如： MoveLOffs(p10,0,0,10),v1000,z50,tool0\WObj:=wobj1;

！将机器人TCP移动至以p10为基准点，沿着wobj1的Z轴正方向偏移10mm的位置。5.常用指令介绍（5）CrobT功能

读取当前机器人目标点位置数据。例如： PERSrobtargetp10; P10:=CRobT(\Tool:=tool1\WObj:=wobj1);

！读取当前机器人目标点位置数据，指定工具数据位tool1，工件坐标系数据为wobj1（若不指定，则默认工具数据为tool0，默认工件坐标系数据为wobj0），之后将读取的目标点数据赋值给p10。5.常用指令介绍5.常用指令介绍（6）常用写屏指令 TPErase; TPWrite“TheRobotisrunning!”; TPWrite“TheLastCycleTimeis:”\num:=nCycleTime;

假设上一次循环时间nCycleTime为10s，则示教器上面显示的内容为： TheRobotisrunning! TheLastCycleTimeis:105.常用指令介绍（7）功能程序FUNC

功能程序能够返回一个特定数据类型的值，在其他程序中可被调用。在下面例子中定义了一个用于比较数值大小的布尔量型功能程序bCompare，在调用此功能时需要预先设置最小值和最大值。如果数据nCount在最小值与最大值范围之内则返回为TRUE，否则为FALSE。5.常用指令介绍 PERSnumnCount; FUNCboolbCompare(numnMin,numnMax) RETURNnCount>nMinANDnCount<nMax; ENDFUNC PROCrTest() IFbCompare(5,10)THEN … ENDIF ENDPROC7.3.2创建搬运工作站

在日常生产中，搬运与码垛工作通常是连在一起的，本节我们以搬运普通产品为例创建搬运码垛工作站。工作站利用ABB公司的IRB120机器人将产品从输送带末端搬到垛板上，并按照垛型要求进行码垛。工作站整体布局如图所示。7.3.2创建搬运工作站1. 解包工作站压缩包

双击压缩包文件“7-1example_搬运码垛工作站.rspag”，如图所示。

工作站解包向导如图所示，根据提示单击“下一个”按钮。7.3.2创建搬运工作站

单击“浏览”按钮，选择和设置合适的存放解包文件的路径（注意路径中不能出现中文字符），如图所示。7.3.2创建搬运工作站

选择相应的RobotWare版本（要求最低版本为5.14.02），然后单击“下一个”按钮，如图所示。7.3.2创建搬运工作站

解包准备就绪，单击“完成”按钮，等待解压完成，如图7-19所示。7.3.2创建搬运工作站

解包完成，确认后，单击“关闭”按钮。如图7-20所示。7.3.2创建搬运工作站2. 导入并放置工作站3D模型

在“基本”功能选项卡中，单击“浏览几何体”，选择“导入几何体”，导入码垛_输送链1的3D模型，分别如图所示。7.3.2创建搬运工作站

码垛_输送链1的3D模型导入完成后，还需要设置其位置，分别如图所示。7.3.2创建搬运工作站

码垛_输送链1的位置设定完成，如图所示。7.3.2创建搬运工作站

导入码垛_输送链2的3D模型，导入界面和导入完成后如图所示。7.3.2创建搬运工作站

码垛_输送链2的3D模型导入完成后，还需要设置其位置，设定界面和设定完成后如图所示。7.3.2创建搬运工作站

导入码垛工件1和2，导入界面如图和导入完成后如图所示。7.3.2创建搬运工作站

导入码垛堆放平台1和2，导入界面和导入完成后如图所示。7.3.2创建搬运工作站

设定码垛堆放平台1的位置，设定界面和设定完成后如图所示。7.3.2创建搬运工作站

设定码垛堆放平台2的位置，设定界面和设定完成后如图所示。7.3.2创建搬运工作站

导入夹爪和夹爪基座，导入界面和导入完成后如图所示。7.3.2创建搬运工作站

为便于观察和操作，现将夹爪以外的其他部件和机器人隐藏起来，以及隐藏后局部放大的夹爪部件如图所示。7.3.2创建搬运工作站3. 创建机器人用的夹爪工具

在“建模”功能选项卡中，单击“创建机械装置”，为机器人创建夹爪工具，如图所示。7.3.2创建搬运工作站

设置机械装置模型名称为“夹爪”，如图所示；设置机械装置类型为“工具”，如图所示。7.3.2创建搬运工作站

为机械装置创建链接，其中夹爪基座链接名称为“L1”，夹爪1链接名称为“L2”，夹爪2链接名称为“L3”，如图所示。7.3.2创建搬运工作站

为上一步建立的链接之间创建接点，即父链接LI（夹爪基座）与子链接L2（夹爪1）之间创建接点，关节名称为“J1”。为父链接L1（夹爪基座）与子链接L3（夹爪2）之间创建接点，关节名称为“J2”。如图所示。7.3.2创建搬运工作站

创建工具数据，工具数据位置坐标及方向如图所示。7.3.2创建搬运工作站

编译机械装置，创建机械装置的姿态，分别如图所示。7.3.2创建搬运工作站

创建夹爪闭合姿态和夹爪张开姿态，分别如图所示。7.3.2创建搬运工作站

设置夹爪机械装置不同姿态的转换时间，具体步骤如图所示。7.3.2创建搬运工作站

机械装置创建完毕，关闭机械装置创建窗口，如图所示。7.3.2创建搬运工作站

夹爪工具创建完成，如图所示。7.3.2创建搬运工作站

至此机器人码垛搬运工作站的搭建就完成了，读者需继续完成I/O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试等工作，最终完成整个工作站的搬运和码垛过程。7.3.3机器人搬运生产线及辅助设备

搬运机器人是包括相应附属装置及其他组件而形成的一个完整系统。一条完整的机器人搬运生产线除了需要搬运机器人（机器人和搬运设备）以外，还需要一些附属组件作为辅助设备。常见的搬运机器人周边设备有增加移动范围的滑移平台、合适的搬运系统装置和安全保护装置等。7.3.3机器人搬运生产线及辅助设备1. 滑移平台

对于某些搬运空间大的场合，搬运机器人的末端执行器无法达到指定的搬运位置或姿态，此时就需要增加外部轴来增加机器人的自由度。最常用的方法就是增加滑移平台，可以安装在地面上或者安装在龙门框架上，如图所示。7.3.3机器人搬运生产线及辅助设备2. 搬运系统

搬运系统主要包括真空发生装置、气体发生装置、液压发生装置等，均为标准件。一般的真空发生装置和气体发生装置均可满足吸盘和启动夹钳所需动力，企业常用空气控压站对整个车间的设备提供压缩空气和抽真空；液压发生装置的动力元件（电动机、液压泵等）布置在搬运机器人周围，执行元件（液压缸）与夹钳一体，需要安装在搬运机器人末端法兰上，与气动夹钳相类似。本章小结

搬运作业是指用一种设备（或机器、装置）握持工件（或物品），使之从一种制造加工状态（或位置）移动到另一种制造加工状态（或位置）的过程。而搬运机器人就是一种进行自动化搬运作业的工业机器人，在物流线中发挥着举足轻重的作用。本章小结

从结构形式上看，搬运机器人主要可以分为直角式搬运机器人和关节式搬运机器人两大类。其中直角式搬运机器人又可分为龙门式、悬臂式、摆臂式和侧壁式搬运机器人等。直角式搬运机器人的优点在于结构简单、定位精度高、空间轨迹易于求解，但动作范围相对较小。在绝大多数情况下，直角式搬运机器人的各个直线运动轴之间的夹角为直角，故适应范围相对较狭窄、针对性较强，所以不能满足对放置位置等有特殊要求的作业需求。相对而言，关节式搬运机器人具有结构紧凑、占地空间小、相对工作空间大、自由度高等特点，几乎适用于任何轨迹和角度的搬运工作。本章小结

搬运机器人主要由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。其中位于机器人手部（末端执行器）的执行机构一般又分为吸附式、夹钳式和仿人式等。一条完整的机器人搬运生产线除了需要搬运机器人（机器人和搬运设备）以外，还需要一些附属组件作为辅助设备。常见的搬运机器人周边设备有增加移动范围的滑移平台、合适的搬运系统装置和安全保护装置等。本章小结

正确认识搬运机器人的相关操作对于我们学习和了解搬运机器人是非常关键的。本章也介绍了ABB工业机器人用于搬运作业的一些常用指令，以及创建搬运码垛工作站的基本操作步骤。思考练习1. 填空题（1）从结构形式上看，搬运机器人可以分为______搬运机器人和______搬运机器人两大类。其中______搬运机器人又可以分为______、______、______和侧壁式搬运机器人等。（2）悬臂式搬运机器人的大多数结构为______，但有时针对特定的场合，Y轴也可以在Z轴的下方，这一结构特点使其______，多用于______。（3）侧壁式搬运机器人专用性强，主要运用于______，如______、______等。（4）搬运机器人主要由______、______和______三部分组成。思考练习（5）常见的搬运机器人末端执行器有______、______和______等。（6）ABB标准I/O板挂在______上面，常用型号有______和______。（7）在ABB机器人的装配操作中，MoveL是______指令，MoveJ是______指令，MoveC是______指令，MoveAbsj是______指令。（8）常见的搬运机器人辅助设备有______、______和______等。思考练习2. 简答题（1）简述直角式搬运机器人的运动原理。（2）搬运机器人有什么优点？（3）简述直角式搬运机器人的优缺点。（4）简述关节式搬运机器人的功能及应用。（5）什么是制动器？制动器可以分为哪几类？在什么情况下需要使用制动器？第8章

工业机器人应用2——码垛第8章工业机器人应用2——码垛

码垛机器人是机械与计算机程序有机结合的产物，它集机械本体、计算机控制、传感技术、人工智能等多学科为一体，是一种智能化技术装备。码垛机器人能在工业生产过程中实现大批量工件、包装件的快速获取、搬运、装箱、堆垛、拆垛等作业，是可以集成在生产线上任意阶段的高新机电产品。第8章工业机器人应用2——码垛

随着社会的进步和产业的升级，传统的人工码垛与机械式码垛已不适应工业发展，高效、安全、稳定的码垛机器人成为最佳选择。它不仅能够极大地节省劳动力和空间，更为现代生产提供了更高的生产效率。码垛机器人占用空间小，只要把它放在合适的位置就可以同时负责多条生产线的码垛作业，而且只需要调整一下控制参数就能实现不同负载的码垛作业。第8章工业机器人应用2——码垛

在本章中着重对码垛机器人的分类、功能、结构、发展前景和操作等进行说明，同时介绍了国内外几款较为典型的码垛机器人，并以ABB工业机器人为例介绍了一些用于码垛任务的程序指令和操作步骤等。此外还讲述了机器人码垛生产线的周边辅助设备等，旨在加深对码垛机器人及其规范操作的认知。8.1认识码垛机器人8.1.1码垛机器人的分类

在结构形式上码垛机器人与搬运机器人是非常相似的，而且在控制方式上也基本相同的，但是通常码垛机器人的本体比搬运机器人要大一些。因此传统上码垛机器人也可分为直角式码垛机器人和关节式码垛机器人两大类。常见的直角式码垛机器人又分为摆臂式码垛机器人和龙门式码垛机器人等。关于每一类码垛机器人的特点和应用等可参考第7章搬运机器人的内容，在此不再赘述。在实际生产中码垛机器人多为4轴，而且多数带有增加力矩和增加平衡作用的辅助连杆。8.1.1码垛机器人的分类

码垛机器人是将产品按要求堆放的一种设备。所以在工业生产领域，根据堆放的要求不同，还可以将码垛机器人分为单层码垛机器人、多层码垛机器人和排列码垛机器人三类。

码垛机器人在结构上可以分为直角坐标式码垛机器人、机械臂式码垛机器人、并联杆式码垛机器人三类。8.1.1码垛机器人的分类

直角坐标式码垛机器人的构造相对简单，主要由滑轨、线性活动电机和夹具（执行机构）构成，其普遍结构如图8-1所示。该类码垛机器人一般为3轴或者4轴机构，分别为X轴、Y轴、Z轴，以及可以在Z轴上增加一个旋转轴R。X、Y、Z三个轴在空间上做直线运动，并且它们之间两两互相垂直。XYZ坐标唯一确定了空间上夹具（执行机构）的位置，而夹具的旋转则由R轴来执行。从运动学的角度分析，该类码垛机器人的活动方向是固定的，运动方式较为简单，多为直线运动以及夹具的旋转定位运动，因此只能完成一些较为简单的动作，如堆砌或者垂直抓取等。8.1.1码垛机器人的分类

机械臂式码垛机器人从广义上讲就是一种采用了仿生学设计的机械臂。它通过几个关键承重杆和关节机构的串联来模拟人体手臂的形态，利用夹具来完成码垛的工作。而根据具体夹具（执行机构）的活动范围，该类型的机器人又可以细分为SCARA式和立体式。1.SCARA式码垛机器人。1.SCARA式码垛机器人。SCARA（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂）是一种圆柱坐标系的工业机器人。它相当于从直角坐标式码垛机器人到机械臂式码垛机器人的过渡。SCARA式码垛机器人在相应关节处由直角坐标式码垛机器人的线性运动转变为旋转运动。与此同时，SCARA式码垛机器人的夹具（执行机构）从起始位置移动到目标位置的运动也不再是X、Y、Z三个方向线性运动的叠加，而是几个旋转关节的扇形运动与最后执行机构垂直方向线性运动的叠加。如图所示为常见的SCARA式码垛机器人。2.立体式机械臂码垛机器人2. 立体式机械臂码垛机器人的构造极其灵活，它很大程度地拟合了人体手臂构造，从仿生学的角度来看更贴近于人体手臂的形态。由于引入较多的转动轴（如六轴），立体式机械臂码垛机器人拥有相比其他类型码垛机器人更高的活动自由度。在满足目标点在机械臂工作空间的前提下，立体式码垛机器人理论上可以通过调控关节的转动量使其夹具（执行机构）到达可操作空间中的任何一点。也就是说，立体式码垛机器人可以通过其高度灵活性触及目标物体的任意一面。如图所示为常见的立体式机械臂码垛机器人。并联杆式码垛机器人并联杆式码垛机器人在硬件构造上与其他几类码垛机器人有着非常明显的区别，它的夹具（执行机构）是通过几个并联的承重杆与关节相连接的。每一个承重杆都是在一个独立的电机驱动下运作，整体通过各个电机之间互相协作来控制夹具（执行机构）运动。因此，并联杆式码垛机器人又有一个形象的名称叫做“蜘蛛手”，其基本结构如图所示。8.1.2码垛机器人的功能

近年来，码垛机器人被广泛应用，这与其鲜明的特点和突出的优势有很大关系，它不仅可以提高生产效率，还能降低企业生产和人工成本。码垛机器人的主要应用优势如下：1. 结构简单、故障率低、性能可靠、保养维修方便。占地面积少，

操作范围大。2. 适应性强。当货物的尺寸、体积、形状及托盘的外形尺寸发生变

化时，只需要根据实际需求更换码垛机器人的抓手或者只需在控

制柜屏幕上稍做修改，即可处理不同种类的产品。用户也可以根

据不同的产品类型和实际需求对码垛机器人进行编程，以此来满

足需求。8.1.2码垛机器人的功能3. 智能程度高。码垛机器人可以根据设定的信息对到来的货物进行

识别，然后将货物送往不同的托盘上。4. 操作简单。码垛机器人全部可在控制柜屏幕上操作，只需定位抓

起点和摆放点，示教方法简单易懂。5. 能耗低。通常机械式码垛机的功率在26KW左右，而码垛机器人

的功率仅为5KW左右，大大降低了运行成本。8.1.2码垛机器人的功能3. 智能程度高。码垛机器人可以根据设定的信息对到来的货物进行

识别，然后将货物送往不同的托盘上。4. 操作简单。码垛机器人全部可在控制柜屏幕上操作，只需定位抓

起点和摆放点，示教方法简单易懂。5. 能耗低。通常机械式码垛机的功率在26KW左右，而码垛机器人

的功率仅为5KW左右，大大降低了运行成本。

下面分别介绍直角坐标式码垛机器人、机械臂式码垛机器人（SCARA式码垛机器人和立体式机械臂码垛机器人）以及并联杆式码垛机器人的功能和应用。直角坐标式码垛机器人1. 夹具运动一般可以拆分为X、Y、Z三个平移方向以及旋转运动的组合，夹具运动方式简单，电机控制方法简单；2. 负载范围大，通过加大承重梁与承重柱的尺寸以及加大电机的功率，可以提升夹具的起重能力；3. 定位精度高，空间轨迹易于求解；4. 简单的结构造成了对夹具活动方式的限制，夹具只能实现平行平面间物体的运输，因此工作范围较小，操作灵活性较差。因此直角坐标式码垛机器人在工业机器人领域较为基础，在自动化生产线上应用比较广泛。直角坐标式码垛机器人被广泛应用于建材、制造、化工、自动化物流等行业。机械臂式码垛机器人1. SCARA式码垛机器人以高速度、高精度、小巧紧凑的特性和众多的解决方案而被广泛应用在码垛领域。这类机器人比一般关节式机器人快数倍。该类机型在垂直平面内具有很高的刚度，在水平面内具有较大的柔性，定位精度高。它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。从控制系统上讲，在比较执行器从同一起始点到同一目标点所需的时间时，SCARA式码垛机器人比直角坐标式码垛机器人需要更少的时间。但其负载能力低，且只适合于平面定位，故要求物体的体积较小。SCARA式码垛机器人经常被用于执行快速抓取码垛任务，常用于食品、制药工程。机械臂式码垛机器人2. 立体式机械臂码垛机器人常用于涂胶、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等任务，而码垛也是其能够胜任的一项重要任务。与直角坐标式码垛机器人相比，立体式机械臂码垛机器人机身小而且动作空间大，动作灵活。但因为其运动的非线性和复杂性，在完成从相同起始点到相同目标点的转移时，立体式机械臂码垛机器人将使用更多的时间。并联杆式码垛机器人

并联机器人广泛应用于抓取分拣、搬运码垛、装配涂装等工艺场合。优化的平行并联运动学设计使得机构更加合理，但其结构决定了并联杆式码垛机器人只能实现两个平行平面之间物体的转移，而且各个连杆在电机驱动下做出的是非线性动作，所以控制难度要更为复杂一些。由于该类机器人具有定位标准、运动精度高、运行速度快、稳定性强、可承载负荷小等特点，因此经常应用于食品、医药等行业中夹取重量小的物体，如在食品流水线上快速叠放食品等。如今经常将并联杆式码垛机器人与机器视觉整合，机器视觉技术配合并联杆式机器人的高速运动可以高效地进行物体抓取、分拣、码垛等作业。8.1.3码垛机器人的结构

码垛机器人系统由机器人本体、控制系统、伺服驱动系统、检测机构、末端执行器调节机构、输入/输出系统接口和安全保护装置等组成。其中码垛机器人本体是整个自动化系统的核心部件。按不同的物料包装、堆垛顺序、层数等要求对码垛机器人进行参数设置，就可以实现不同类型包装物料的码垛作业。

码垛机器人的机械主体由底座、主构架、手臂机构（大臂、小臂）、腕部和末端执行器（手爪）等组成。一般的码垛机器人具有四个自由度（4轴），即四个旋转关节，分别为底座与主架构之间、主架构与大臂之间、大臂与小臂之间、腕部与末端执行器之间的四个旋转关节。8.1.3码垛机器人的结构

底座是码垛机器人的承重基础部件，固定在地面或支架上。主架构是大臂的支撑部件，实现机器人的回转功能，主架构可以在底座上进行旋转。大臂是小臂的支撑部件，大臂的摆动可以改变末端执行器在水平方向上的行程，而小臂的俯仰则可以实现末端执行器在垂直方向上的位置变换。腕部的末端执行器旋转关节可以调整承载目标的旋转角度和位置。码垛机器人本体结构如图所示。①腕部②小臂③连杆机构④伺服电机⑤大臂⑥竖直导轨⑦水平导轨⑧主架构⑨底座8.1.3码垛机器人的结构

码垛机器人的末端执行器（也称手爪或抓手）是夹持物品移动的一种装置。作为码垛机器人的重要组成部分之一，末端执行器的工作性能（包括高可靠性、结构简单新颖、质量小等参数）对码垛机器人的整体工作性能具有非常重要的意义。可以根据不同产品的需求设计不同的机械手爪使码垛机器人效率高、适用范围广、成本低等优势得以最大化。常见的码垛机器人的末端执行器主要包括抓取式、夹板式、真空吸取式和混合抓取式等。8.1.3码垛机器人的结构1. 抓取式机械手爪适用于袋装物的高速码放，如图所示。可以灵活适应不同形状和内含物的物料袋，如面粉、大米、饲料、沙砾、水泥、化肥等。8.1.3码垛机器人的结构2. 夹板式机械手爪是码垛过程中最常用的一种，适用于整箱或规则盒包装物品的码放。常见的夹板式手爪有单板式和双板式，分别如图。手爪力度较大，侧板一般都会有可旋转的爪钩，并且两侧板光滑不会损伤码垛产品外观质量。8.1.3码垛机器人的结构3. 真空吸取式机械手爪在码垛中主要为气吸附，适用于用吸盘吸取的码放物，如覆膜包装盒、听装啤酒箱、塑料箱、纸箱等。广泛应用于医药、食品、烟酒等行业。如图所示。8.1.3码垛机器人的结构4. 混合抓取式（组合式）机械手爪是前三种手爪的灵活组合，各单组手爪之间既可以单独使用又可以配合使用以获得最大优势，主要适用于多个工位的协作码放。如图所示为一种真空吸取式+抓取式组合机械手爪。8.1.4码垛机器人的发展前景

机械自动化制造技术的应用对于码垛机制造业而言是一个重大变革。为了能够适应不断变化的商品对于码垛的要求，让码垛机器人尽可能更好地服务工业生产，必须解决限制码垛机器人技术发展的因素，针对码垛机器人的新功能、新特点进行创新和发展。码垛机器人的未来发展主要趋向于以下几个方面：自动化程度的提高模块集成化功能多样化高速、节能环保等8.2典型的码垛机器人8.2典型的码垛机器人

目前是以瑞典ABB、德国库卡（KUKA）、日本发那科（FANUC）和日本安川等四大家族领先国际工业机器人市场的局面。我国的工业机器人技术发展相对较晚，初期发展的速度相对较慢。不过进入到21世纪以后，我国的机器人发展迎来了一个快速发展的时期。下面介绍国内外几款较为典型的码垛机器人。8.2典型的码垛机器人

哈尔滨博实自动化设备有限公司开发的RB300型码垛机器人（如图8-10所示）是一种典型的4轴立体式机械臂码垛机器人。该码垛机器人从输送机上抓取料袋，按照预定的码放方式，将料袋逐个逐层码放在托盘上，最后将码好的满垛输出。该码垛机器人适用于各种包装料袋的码垛需求，也可同时对多种包装料袋进行码垛，具有智能分拣功能。其码垛能力最大可达每小时720袋（最大负载300kg），码垛层数最大可达每垛10层（高度约1800mm），最大垛形尺寸（长×宽）为1600mm×1600mm。8.2典型的码垛机器人

沈阳新松机器自动化股份有限公司主要研究工业机器人与工业自动化技术及产品的开发，其全新SRB360/500A系列机型码垛机器人（如图8-11所示）作为重载级的机器人提供了非常大的作业空间，也是一种立体式机械臂码垛机器人。水平搬运能力重达500kg，作业半径长达约2525mm。防护等级IP67，可以适应恶劣的生产环境，在粉尘较大的室内外均可正常运行。8.2典型的码垛机器人

瑞典ABB公司的IRB360FlexPicker机器人（如图8-11所示）已在高精度拾取和放置应用领域达到了高标准，是一种典型的并联杆式码垛机器人。该类码垛机器人将图像分析技术引入到实际的工业生产当中，利用摄像设备获取运输设备上的图像进行分析，最终知道实际物品的位置，经过控制器发出指令后利用码垛机器人末端执行器进行抓取码垛。ABB机器人IRB360系列包括负载为1kg、3kg、6kg和8kg以及横向活动范围为800mm、1130mm和1600mm等几个型号，这意味着IRB360几乎可以满足任何需求。8.3码垛机器人的操作8.3码垛机器人的操作

码垛机器人是码垛工作人员的手足与大脑功能的延伸和扩展，它可以代替人们在危险、有毒、低温、高热等恶劣的环境中工作。它可以帮助人们完成繁重、单调、重复的劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。正确认识码垛机器人的相关操作对于学习和了解码垛机器人有着极大的帮助。8.3.1相关程序知识首先我们了解ABB机器人的码垛相关指令：1. 轴配置监控指令ConfL：指定机器人在线性运动及圆弧运动过程中是否严格遵循程序中已设定的轴配置参数。在默认情况下轴配置监控是打开的。当关闭轴配置监控后，机器人在运动过程中可以采取最接近当前轴配置数据的配置到达指定目标点。8.3.1相关程序知识例如对于目标点p10中，数据[1，0，1，0]就是此目标点的轴配置数据：CONSTrobtargetP10：=[[*,*,*]，[*,*,*,*],[1,0,1,0]，[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];ConfL\Off;MoveLp10,v1000,fine,tool0;8.3.1相关程序知识

在运行语句ConfL\Off之后，机器人将自动匹配一组最接近当前各关节轴姿态的轴配置数据运动至目标p10。到达p10时，轴配置数据不一定为程序中指定的[1,0,1,0]。

在某些应用场合，如离线编程创建目标点或手动示教相邻两目标点轴配置数据相差较大时，机器人在运动过程中容易出现“轴配置错误”的报警而造成停机。此种情况下，若对轴配置要求较高，则一般通过添加中间过渡点来解决问题；若对轴配置要求不高，则可通过指令ConfL\Off关闭轴监控，使机器人自动匹配可行的轴配置来到达指定目标点。8.3.1相关程序知识 ConfJ的用法与ConfL相同，只不过前者为关节线性运动过程中的轴监控开关，影响的是MoveJ；而后者为线性运动过程中的轴监控开关，影响的是MoveL。8.3.1相关程序知识2. 计时指令在机器人运动过程中，我们经常需要利用计时功能来计算当前机器人的运行节拍，并通过写屏指令显示相关信息。接下来以一个完整的计时案例来学习计时并显示计时信息的综合运用。程序及注释如下：VARclockclock1;！定义时钟数据clock1VARnumCycleTime;！定义数字型数据CycleTime，用于存储时间数值8.3.1相关程序知识ClkResetclock1;！时钟复位Clkstartclock1;！开始计时…！机器人运动指令等ClkStopclock1;！停止计时CycleTime:=ClkRead(clock1);!读取时钟当前数值，并赋值给CycleTime8.3.1相关程序知识TPErase;！清屏TPWrite"TheLastCycleTimeis"\Num:=CycleTime;!写屏，在示教器屏幕上显示节拍信息，假设当前数值CycleTime为10，则示教器屏幕上最终显示信息为：“TheLastCycleTimeis10”8.3.1相关程序知识3. 动作触发指令TriggL：用于在线性运动过程中指定位置定义的触发事件，如位置输出信号、激活中断等。也可以定义多种类型的触发事件，如Triggl/0（触发信号）、TriggEquip（触发装置动作），Trigglnt（触发中断）等。

这里以触发装置动作类型为例（到达准确位置后触发机器人夹具的动作通常采用此种类型的触发事件）进行说明。8.3.1相关程序知识程序及注释如下:VARtriggdataGripOpen;!定义触发数据GripOpenTriggEquipGripOpen,10,0.1\DOp:=doGripOn,1;!定义触发事件GripOpen，在距离指定目标点前10mm处，并提前0.ls（用于抵消设备动作延迟时间）触发指定事件：将数字输出信号doGripOn置为1TriggLp1,v500,GripOpen，z50,tGripper;!执行TriggL，调用触发事件GripOpen，即机器人TCP在朝向p1运动过程中，在距离p1前10mm处，并且再提前0.1秒，则将doGripon置为18.3.1相关程序知识

为提高节拍时间，在控制吸盘夹具动作过程中，吸取产品时需要提前打开真空，而在放置产品时需要提前释放真空。为了能够准确地触发吸盘夹具的动作，通常采用TriggL指令来对其进行控制。

需要说明的是，如果在触发距离后面添加可选参变量\Start，则触发距离的参考点不再是终点，而是起点。例如：TriggEquipGripOpen,10\Start,0.1\DOp:=doGripOn,1;TriggLp1,v500,GripOpen,z50,tGripper;

则当机器人TCP朝向p1点运动过程中，在离开起点后的10mm处，并且提前0.1s触发GripOpen事件。8.3.1相关程序知识4. 数组的应用在定义程序数据时，我们可以将同种类型、同种用途的数值存放在同一个数据集合中，当调用这些数据时需要写明索引号来指定调用的是该数据集合中的哪个数值，这就是所谓的数组。在RAPID中，可以定义一维数组、二维数组以及三维数组。例如，一维数组：VARnumnum1{3}:=[5,7,9];!定义一维数组num1num2:=num1{2};!num2被赋值为78.3.1相关程序知识二维数组：VARnumnum1{3,4}:=[[1,2,3,4][5,6,7,8][9,10,11,12]];!定义二维数组num1num2:=num1{3,2};!num2被赋值为108.3.1相关程序知识

在编写过程中，当需要调用大量的同种类型、同种用途的数据时，在创建数据的时候可以利用数组来存放这些数据，便于在编程过程中对其进行灵活调用。甚至在大量I/O信号调用过程中，也可以先将I/O进行别名的操作，即将I/O信号与信号数据关联起来，之后将这些信号数据定义为数组类型，在程序编写中便于对同种类型、同种用途的信号进行调用。8.3.1相关程序知识5. 中断程序在程序执行过程中，如果发生需要紧急处理的情况，这时就需要中断当前程序并马上跳转到专门的程序中对紧急情况进行相应的处理，处理结束后还有返回中断的地方继续往下执行程序。专门用来处理紧急情况的程序称作中断程序（TRAP）。例如：8.3.1相关程序知识VARintunmintno1;！定义中断数据intno1IDeleteintno1;！取消当前中断符intno1的连接，预防误触发CONNECTintno1WITHtTrap;！将中断符与中断程序tTrap连接ISignalDIdi1,1,intno1;！定义触发条件，即当数字输入信号di1为1时，触发该中断程序8.3.1相关程序知识TRAPtTrapregl:=reg1+1;ENDTRAP

定义触发条件的语句一般放在初始化程序中。当程序启动并运行完该定义触发条件的指令后，则进入中断监控。无论何时当数字输入信号di1变为1时，则机器人立即执行tTrap中的程序。运行完成之后，指针返回触发该中断的程序位置继续往下执行。8.3.1相关程序知识6. 复杂程序数据赋值多数类型的程序数据均是组合型数据，即里面包含了多项数值或字符串。例如常见的目标点数据可以写成PERSrobtargetp10:=[[0,0,0],[1,0,0,0,],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PERSrobtargetp20:=[[100,0,0],[0,0,1,0,],[1,0,1,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];8.3.1相关程序知识

目标点数据中包含了四组数据，从前往后依次为TCP位置数据（trans）、TCP姿态数据（rot）、轴配置数据（robconf）和外部轴数据（extax）。可以分别对该数据的各项数值进行赋值运算操作，例如：p10.trans.x:=p20.trans.x+50;p10.trans.y:=p20.trans.y-50;p10.trans.z:=p20.trans.z+100;p10.rot:=p20.rot;p10.robconf;=p20.robconf;8.3.1相关程序知识完成上述赋值后p10变为PERSrobtargetp10:=[[150,-50,100,],[0,0,1,0],[1,0,1,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,]];8.3.2码垛机器人规范操作过程

由于码垛机器人的效率极高，若操作不当很容易发生故障。如果能够正确操作码垛机器人，就可以减少故障的发生，同时也对操作人员的人身安全有保障。下面介绍码垛机器人的正确使用步骤。1. 接通码垛机器人动力电源。2. 打开气源阀门。3. 将操作盘上的钥匙开关接通，确认操作盘及现场的急停开关均放开，升降机配重安全销已拔出。4. 如果操作盘上有故障指示灯亮，必须查找故障，把故障排除。否则禁止进入下一步。8.3.2码垛机器人规范操作过程5. 设备开车前必须手动操作一遍。按触摸屏上的自动操作/手动操作切换按钮，将码垛机器人切换到手动操作状态后，通过手动操作界面的手动按钮对相应的部位进行手动操作。6. 如果要进行自动操作，按触摸屏上的自动操作/手动操作切换按钮，将码垛机器人切换到自动操作状态。7. 通过运行参数修正界面设置每垛层数、当前层数、编组袋数和转位袋数。8. 码垛机器人进入自动运行状态，运行指示灯亮。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

工业机器人码垛生产线整合度较高，包含输送、折边、封口、倒包压包、金属检测、重量检测、喷码打印，以及工业机器人码垛单元等。如图所示为机器人码垛生产线整体示意图。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

机器人码垛生产线的辅助设备包括金属检测机、重量复检机、自动剔除机、倒袋机、整形机、待码输送机、传送带等。

金属检测机用于检测食品、医药、化装品、纺织等生产过程中混入的金属异物，如图所示。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

重量复检机在自动化码垛流水作业中起到非常重要的作用。通过重量检测可判断出成品的数量、漏装和错装，以及对合格品、欠重品、超重品进行分别统计，以达到产品质量控制的目的。重量复检机如图所示。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

自动剔除机用于包装袋在出现含金属异物以及重量不满足要求时在输送过程中被移出。自动剔除机也可以集成到金属检测机或者重量复检机内。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

倒袋机将输送机送来的料袋按预定的编组程序进行输送、倒袋和转位等操作，以传输到下一道工序。倒袋机如图所示。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

整形机主要针对袋装码垛物。料袋在经过输送线后必须经过整形机辊子的压紧、整形，将包装袋内可能存在的积聚物均匀散开后才可以送至待码输送机上。整形机如图所示。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

待码输送机是码垛机器人生产线的专用输送设备，与码垛机器人的末端执行器（机械手爪）配套，方便抓取聚集于此的码垛货物，如图所示。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

传送带是自动化码垛生产线上必不可少的一个环节，用于物料输送过程中的转弯，以及与下一工序的对接。常见的传送带如图所示。8.3.3机器人码垛生产线及辅助设备

机器人码垛生产线不仅提高了产品的质量和劳动生产率，而且保障了人身安全、改善了劳动环境、减轻了劳动强度。因此就提高生产规模和生产效率而言，码垛机器人正发挥着越来越重要的作用。本章小结

随着社会的进步和产业的升级，传统的人工码垛与机械式码垛已不适应工业发展，高效、安全、稳定的码垛机器人成为最佳选择。它不仅能够极大地节省劳动力和空间，更为现代生产提供了更高的生产效率。码垛机器人是机械与计算机程序有机结合的产物，它集机械本体、计算机控制、传感技术、人工智能等多学科为一体，是一种智能化技术装备。本章小结

码垛机器人与搬运机器人在结构和控制方式上是非常相似的，因此传统上码垛机器人也分为直角式码垛机器人和关节式码垛机器人两大类。本章着重介绍另一种结构上的划分方式，将码垛机器人分为直角坐标式码垛机器人、机械臂式码垛机器人、并联杆式码垛机器人三类。本章小结

码垛机器人系统由机器人本体、控制系统、伺服驱动系统、检测机构、末端执行器调节机构、输入/输出系统接口和安全保护装置等组成。其中码垛机器人本体是整个自动化系统的核心部件。码垛机器人的机械主体由底座、主构架、手臂机构（大臂、小臂）、腕部和末端执行器（手爪）等组成。其常见的末端执行器主要包括抓取式、夹板式、真空吸取式和混合抓取式等。机器人码垛生产线的辅助设备包括金属检测机、重量复检机、自动剔除机、倒袋机、整形机、待码输送机、传送带等。本章小结

正确认识码垛机器人的相关操作对于我们学习和了解码垛机器人有着极大的帮助。本章中也介绍了ABB工业机器人用于码垛作业的一些常用指令，以及码垛机器人的规范操作步骤。思考练习1. 填空题（1）码垛机器人在传统形式上可分为______码垛机器人和______码垛机器人两大类。其中______码垛机器人又可以分为______码垛机器人和龙门式码垛机器人等。（2）码垛机器人一般为______轴或者______轴机器人，分别为______、______、______，以及可以在______轴上增加一个______。（3）机械臂式码垛机器人可以分为______码垛机器人和______码垛机器人。（4）在工业生产领域，根据达到的堆放要求不同，还可以将码垛机器人分为______码垛机器人、______码垛机器人和______码垛机器人三类。思考练习（5）一般的码垛机器人具有______个自由度，分别为：______之间，______之间，______之间，______之间的______个旋转关节。（6）码垛机器人本体结构如下图所示，分别填写各编号所代表的部位：①______；②______；③______；④______；⑤______；⑥______；⑦______；⑧______；⑨______。思考练习（7）常见的码垛机器人末端执行器主要包括______、______、______和______等。（8）在RAPID中定义二维数组如下，则num2被赋值为______。VARnumnum1{3,4}:=[[1,2,3,4][5,6,7,8][9,10,11,12]];num2:=num1{3,2};（9）工业机器人码垛生产线包含______单元、______单元、______单元、______单元、______单元、______单元、______单元、______单元等。思考练习2. 简答题（1）在实际生产中码垛机器人一般为几轴？多数码垛机器人带有的辅助连杆起什么作用？（2）SCARA式码垛机器人与直角坐标式码垛机器人有什么区别？（3）码垛机器人的主要优势有哪些？（4）码垛机器人未来发展的主要趋向有哪些方面？（5）什么是中断程序？第9章

工业机器人应用3——焊接第9章工业机器人应用3——焊接

焊接技术现已成为应用最为广泛的材料连接方法，在机械制造、航空航天、桥梁建筑、电子产品生产等行业中得到了越来越普遍的应用。但焊接是一项工作环境恶劣、工作强度大、对工作熟练程度要求高且对操作人员会产生潜在危害的工作，在此情况下焊接机器人应运而生。焊接机器人就是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。第9章工