基于ABB机器人实训系统的机床上下料编程与调试

摘 要：目前，ABB机器人在机床上、下料工作中应用很广泛。本文介绍的ABB机器人实训系统，是虚拟的机器人本体，真实的机器人控制系统及示教器。基于该实训系统的机床上、下料编程训练，需先设定气爪工具坐标，再创建上、下料任务程序，接着在程序中编写上、下料指令程序并调试。这样虚实结合的机器人实训系统，可以完成工业机器人编程教学课程中，学生基本的技能训练任务。该实训系统使学生技能训练的时间更长，技能训练的安全性更高。

关键词：ABB机器人；实训系统；机床；上下料；编程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.117

1 概述

搬运是工业机器人典型应用之一。除了仓库（出、入库）搬运，通常，码垛（堆垛、卸垛）、机床上、下料等都是典型的搬运任务。在当前智能制造大背景下，ABB机器人在机床上、下料工作中有着广泛的应用。

本文介绍的机床上、下料工作的编程与调试，是依托南京旭上数控技术有限公司开发的工业机器人教学实训系统。该实训系统主要由ABB示教器、控制系统、实训系统（软件）组成，其中，机器人本体是虚拟的（软件），机器人示教器和控制系统是真实的（硬件）。

ABB机器人实训系统，采用“虚实结合”的方式，学员通过操作真实示教器设备驱动软件中的机器人运动，进行上、下料等工作场景训练。学员通过机器人实训系统的技能训练，能更快适应ABB机器人编程调试等相关岗位的任务要求。

高校使用该机器人实训系统，不仅可以减少高校实训中心建设的资金与场地投入，也能增加学生动手操作时间，提升学生工业机器人编程、调试技能，还大大降低了学生在训练过程中发生安全事故和造成人身危害的可能性。

2 机床上、下料任务分析及相关设置

本任务要求在实训系统中，ABB机器人将工件毛坏从工作台搬到机床卡盘位置并夹紧，实现上料。当工件加工完成后，ABB机器人再将工件从卡盘处取下，并搬到仓库中（存放），完成下料。在示教编程前，应先在示教器中进行工具坐标系设定、程序创建等操作。

2.1 工具坐标系设定

工具坐标系是工业机器人编程需要使用的坐标系，工业机器人默认工具坐标系原点在法兰中心点，当工业机器人末端连接不同工具，例如焊枪、气爪、画笔时，需要重新确定工具坐标系的原点。本任务以“三点法”设定气爪工具坐标系原点为例。

2.1.1 创建工具坐标系

（1）单击示教器左上角按钮，弹出主菜单页面；

（2）单击按钮，弹出“程序数据”页面，双击“tooldata”；

（3）单击“新建”，单击“…”，输入“shangxl”，单击确定，再单击确定，完成“shangxl” 工具坐标系创建。

2.1.2 确定工具坐标系位置

（1）单击选中“shangxl”，单击“编辑”，选择“定义”，其中，方法：TCP（默认方向），点数：3；

（2）单击选中点1，按住“使能键+摇杆”，移动气爪末端至参考点位置，单击“修改位置”，获得工具坐标点1位置；

（3）单击选中点2，按住“使能键+摇杆”，移动气爪至安全位置，再改变气爪末端姿态（与点1姿态差异较大），再移动气爪末端至参考点位置，单击“修改位置”，获得工具坐标点2位置；

（4）用與（3）相似的方法，获得工具坐标点3位置，完成气爪工具坐标系原点设定。

2.2 上、下料程序创建

2.2.1 新建搬运程序

（1）单击示教器左上角按钮，弹出主菜单页面；

（2）单击按钮，在“程序编辑器”页面中，单击“任务与程序”，单击“文件”——“新建程序”，单击右下角“…”输入程序名为“banyun”，单击确定，返回上一层页面，再单击确定，在T_ROB1（系统默认）任务下新建了一个名为“banyun”的程序。

2.2.2 新建模块

（1）单击“显示模块”，单击“文件”——“新建模块”，页面跳出“添加新的模块后，您将丢失程序指针。是否继续？”，单击“是”；

（2）单击右侧“ABC…”，输入“shangxl” ，单击确定，返回上一层页面，再单击确定，完成“shangxl”模块创建。

2.2.3 新建例行程序

（1）单击选中“shangxl”模块，单击“显示模块”， 再单击“例行程序”；

（2）单击“文件”——“新建例行程序”，单击“ABC…”，输入“shangliao”，单击确定，返回上一层页面，单击确定，完成“shangliao（）”例行程序创建；

若再选中shangliao 程序，单击“显示例行程序”，则进入上料例行程序编辑页面。

下料例行程序“xialiao”的创建与上料例行程序相似。上、下料例行程序都放在上下料模块中。

3 机床上、下料编程与调试

在ABB机器人给机床上、下料工作中，进行编程时，要先获取软件中机器人各运动示教点，在各示教点之间，再根据工作具体要求，选择不同的编程指令，设定不同的运动速度等。

3.1 机床上料

3.1.1 气爪上料运动轨迹（图1）

3.1.2 气爪上料动作流程

点P[1]（机器人初始位置）点P[2]（气爪水平位置）点P[3]（抓取工件位置）点P[4]（机床门口等待位置）点P[5]（放置工件附近位置）点P[6]（卡爪内放置工件位置）点P[4]（机器人退至机床门口等待位置）上料结束。

3.1.3 相关参数设定

在ABB机器人给机床上、下料（搬运）过程中，机器人使用气爪抓取和放置工件，其中，“Reset do1”表示气爪张开，“Set do1”表示气爪闭合。机床使用卡爪夹紧和松开工件，其中，“Reset do2”表示卡爪张开，“Set do2”表示卡爪闭合。对于机床门的控制，其中，“Reset do3”表示机床门打开，“Set do3”表示机床门关闭。

3.1.4 机床上料指令程序编写（表1）

3.2 机床下料

3.2.1 气爪下料运动轨迹（图2）

3.2.2 气爪下料动作流程

点P[4]（机床门口等待位置）点P[5]（放置工件附近位置）点P[6]卡爪内放置工件位置）点P[5]（带工件退至放置工件附近位置）点P[4]（带工件退至机床门口等待位置）点P[7]（带工件移至仓库入口）点P[8]（仓库内放置工件位置）点P[2]（气爪水平位置）下料结束。

3.2.3 机床下料指令程序编写（表2）

3.3 上、下料程序调试运行

上、下料程序编写完成后，要进行调试运行。以上料程序为例，程序调试运行步骤如下：

（1）在上料例行程序编辑页面下方单击“调试”，单击“PP移至例行程序”，在新页面中，选择“shangl程序”，单击右下方确定；

（2）按住底部“使能键”，再按下示教器正面“开始键”，程序从PROC shangl（）开始自动往下运行，直至结束；如果需要，可以按“停止键”，结束自动运行；

（3）如果需要手动修改某一条或者几条指令，可以按“单步前进”或“单步后退”，移动光标到需要的位置进行修改。

（4）再次运行修改后的程序，直至正确。

4 小结

ABB机器人实训系统主要用于高等院校学生的技能训练和教师的科研开发，该实训系统适合编程零基礎的学员，通过训练，学员能掌握ABB机器人常用指令、基本示教编程、调试运行等内容。在课程教学中，学员先在实训系统中进行坐标系设定、程序创建、程序编制、仿真运行等基本技能练习。达到较熟练的程度后，可以将在实训系统中编写的程序，导入真实机器人设备中，进行正确性验证和进一步提高性技能训练，这样能有效提升学员的应用技能。

参考文献：

[1]叶晖等.工业机器人实操与应用技巧（第2版）[M].机械工业出版社，2017.

[2]叶晖等.工业机器人工程应用虚拟仿真教程[M].机械工业出版社，2017.

[3]王景学.工业机器人给数控机床上下料的实现[J].内蒙古科技与经济，2017（20）：96-97.

[4]黄晨华，毛桂生.上下料工业机器人结构设计及仿真研究[J].机械设计与制造，2013（03）：162-164.

本课题是江苏省现代教育技术研究2017年度专科/高等职业技术院校立项课题，编号：58798。

作者简介：吴芬（1977-），女，江苏宜兴人，硕士研究生，讲师，研究方向：工业机器人、SolidWorks三维设计。