ABB IRB120型工业机器人多物料码垛编程及搬运实例

张真

摘 要：针对ABB IRB 120型工业机器人，介绍了本次课程内容中码垛作业流程设计、程序指令，并对码垛实例进行设计、编程和运行，整個学习过程突出了职业性、实践性和实用性的特点。

关键词：ABB IRB 120;工业机器人;编程;码垛

ABB机器人作为世界领先的机器人制造商，掌握其应用、编程操作对促进工业发展有着极其重要的作用。《工业机器人现场编程》ABB是工业机器人、机电一体化专业的核心课程，也是必修课程，还是“1+X”工业机器人应用编程职业技能等级证书的考核内容。其任务是熟悉工业机器人工作站的结构;掌握工业机器人的基本操作、I/O通信、编程指令、程序数据的建立;对工业机器人工作站程序进行编写与调试。

1 课程内容分析

工业机器人的搬运功能广泛应用在化工、医药、金属加工、物流运送、周转、仓储等作业。可代替人工实现搬运，可明显节省劳动力成本，大幅提升工业生产率;同时，工业机器人具有较高的定位精度，可降低搬运作业的产品效率。工业机器人的搬运动作可分解为抓取工件，移动工件、放置工件等一系列子任务，只是采用的工具不同，具体的作业流程也有所不同[1]。

完成搬运作业，需要依次完成I/O配置、创建程序数据、示教目标点、编写和调试程序等操作。程序编写时，要正确选取目标示教点，并选择合适的动作模式和运行速度，避免机器人发生碰撞，防止工件脱落。本次工作需要示教的目标点有抓取靠近点、抓取点、放置靠近点、放置点以及TCP的空闲等待点。

2 码垛作业流程设计

码垛是在搬运的基础上，将工件整齐、规则地摆放成货跺的作业形式。需要对路线进行规划，然后按照规定好的路线把工件从一个位置搬运到另一个位置，每次的目标点有所不同。本次课程实践采用的机器人为ABB120型号机器人。

3 应用程序

进行码垛作业时，应根据具体的作业任务要求编写程序。需要对相关I/O信号进行配置，然后建立主程序、初始化程序、抓取程序、放置程序以及专门的放置点计算程序等。

3.1程序指令

RAPID是一种基于计算机的高级编程语言，RAPID程序是ABB工业机器人自动运行的软件基础。

（1）关节运动指令（MoveJ）

关节运动指令（MoveJ）是在对路径精度要求不高的情况下，将机器人的TCP快速移动至给定目标点的指令。关节运动指令指关注TCP的起始点和目标点，其运动轨迹不一定是直线[2]。

（2）线性运动指令（MoveL）

线性运动指令（MoveL）用来使工业机器人的TCP沿直线运动至给定的目标点。在线性运动过程中，机器人的运动状态可控，运动路径具有唯一性，但是可能会出现关节轴进入机械死点的问题。线性运动指令主要应用在激光切割、涂胶、弧焊等对路径精度要求高的场合。

（3）偏移功能Offs

该功能用于偏移操作。例如，线性运动指令

MoveL Offs（p10，100，200，300），v200，z50，tool0＼wobj：=wobj0;

其中，功能Offs用于以选定的目标点p10为基准，沿着选定工件坐标系的X，Y，Z轴方向分别偏移100mm，200mm，300mm，偏移后的数据返回值作为新目标点数据，TCP将向偏移后的新目标点做线性运动。

（4）FOR重复执行判断指令。

该指令适用于一个或多个指令需要重复执行数次的情况。

（5）I/O控制指令

I/O控制指令用于控制I/O信号，以实现机器人与周边设备进行通信的目的。基本的I/O控制指令如下。Set 数字信号置位指令，该指令用于将数字输出信号至于“1”位，从而使对应的执行器开始工作。Reset 数字信号复位指令，该指令用于将数字输出信号置于“0”位。WaitTime时间等待指令。该指令用于程序在等待一个指定的时间后，再继续向下执行。

4 ABB IRB 120型工业机器人码垛实例分析

工业机器人码垛作业简易工作站如图1所示，试建立RAPID程序，使工业机器人将工作台A处的两个工件放到工作台B处的指定位置。工件的尺寸为80mm×40mm×40mm。具体的操作要求为机器人从安全点出发，移动到工作台A最上方工件10mm处，下降到工作台A最上方工件夹取点处，等待2s，气爪抓紧，等待2s，直线上升到10mm处，机器人移动到工作台B处放置工件，先下降到安全位置，然后到达放置点，等待2s，气爪松开，等待2s，放置工件，直线上升到安全位置。重复搬运第二块物料。

每个位置的数据值不同，故采用FOR循环来更新目标位置数据。根据流程，设定phome为安全位置，p10为工作台A最上方10mm处位置点，p20为工作台A最上方工件夹取点位置，p30为工作台B安全点位置，p40为工作台B最下方工件放置点位置，do4为气爪夹紧松开输出信号，具体程序如下：

PROC main（） 主程序

MoveJ phome，v200，fine，tool0; 移动至安全点

FOR i Frome 0 to 1 do 重复执行判断

MoveJ p10，v200，z30，tool0; 移动至p10处

MoveL p20，v200，z30，tool0; 移动至p20处

MoveL Offs（p20，0，0，0-38*i），v200，z30，tool0; 偏移

WaitTime2; 等待2s

SetDo4; 抓取

WaitTime2; 等待2s

MoveJ p10，v200，z30，tool0; 移动至p10处

MoveJ p30，v200，z30，tool0; 移动至p30处

MoveL p40，v200，z30，tool0; 移动至p40处

MoveL Offs（p40，0，0，0-38*i），v200，z30，tool0; 偏移

WaitTime2; 等待2s

ReSetDo4; 放置

WaitTime2; 等待2s

MoveJ p30，v200，z30，tool0; 移动至p30处

MoveJ phome，v200，fine，tool0; 移动至安全点

END PROC 结束主程序

5 结语

本文结合学生实践，从课程所用ABB120型工业机器人出发，对机器人运动轨迹、基本程序指令、基本参数进行了介绍，对码垛运行实例进行编程并应用和实践。本课程以面向就业岗位为导向，结合工业机器人技术能力目标，整个学习过程突出了职业性、实践性和实用性的特点。把职业资格标准融入课程体系，将工匠精神融入人才培养中，提高学生的综合素质培养和职业能力。

参考文献：

[1]李春勤，赵振铎，李娜.工业机器人现场编程（ABB）[M].北京：航空工业出版社，2019.

[2]田贵福，林燕文.工业机器人现场编程（ABB）[M].北京：机械工业出版社，2017.

[3]李光.《工业机器人现场编程》课程教学研究与实践[J]. 科技风， 2020， No.430（26）：53-54.

项目来源：广州科技职业技术大学校级项目（2021ZR09）