基于RobotStudio 6.08的搭建搬运码垛工作站.docx

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1、毕业设计说明书（论文）设计（论文）题目:基于RobotStUdi06.08的搭建搬运码垛工作站业:工业机i人技术目录第1章绪论1.1 设计背景11.2 国内外机器人现状11.3 发展趋势41.4 主要内容5第2堂码垛工作站搭建62.1码垛工作站的组成62.2零部件的选型设计72. 2.1码垛机普人夹具83. 2.2码垛机器人夹具设计84. 2.3码垛机器人夹具的安装及坐标建立92. 3本章小结9第3度仿真系统设计102.1 仿真和离线编程流程103. 2动态组件的设计113.2.1夹具组态设计113.2.2传送带组态设计123.3关联I/O信号123.3.1夹具信号123.3.2传送带信号15

2、3.4本章小结17第4章系统编程与仿真184.1整体I/O信号创建1842工作站逻辑184.3创建目标点204.4程序编制214.41RaPid程序组成214.42程序内容224.5本章小结28结论29致谢30参考文献31摘要工业机器人技术在国内应用越来越广泛，而单一的工业机器人本体不能充分发挥其协同作业的功能，为了解决这一问题,将ABB工业机器人本体与搬运雎元、码垛单元、以及安全单元等外围设备进行集成，实现工业机器人与周围环境的信息交互。本文以机器人码垛工作站为研究对象，进行机器人码垛工作站的设计与仿真。本次设计选用ABB公司研发的Robotstudio软件，利用其进行机泯人码垛工作站的工作

3、过程仿真，对码垛工作站的组成、组件设计、程序编程等进行研究。利用RobOtStUdio的SoIidWorkS模型导入、路程规划、程序编辑罂、工具辅助等功能来提供机器人码垛工作站工作流程方案，为机器人码垛过程提供实验平台和理论依据。本次设计将分为三个部分:码探机器人工作站的构筑;为工作站添加动态效果;仿真路线并依此编写程序。第一部分主要由Kobotstudio自身附带的组件和So1.id1.rorkS建模来进行，第二部分需以活运用Smar1.组件，使机器人的夹具和传送链有动态效果。第三部分需要将工作站的工作方式、系统信号组成与Smart组件关联起来,再编写程序从而实现机罂人的仿真运行。关键字：机

4、器人码垛工作站：虚拟仿真：编程应用第一章绪论11设计背景随着现代工业自动化的推进和发展，机器人在各种工业环境的综合应用也愈加深入。码垛机器人被广泛应用于各种物料运输行业，能够替代大量的人力，在降低成本的同时也大大提尚了生产率,所谓码垛就是将物料按照一定的模式堆码成球，以便使单元化的物垛实现物料的搬运、装卸、运输、存储、等物流活动。在单元化物体的运输和卸载过程中除f散装的物体和液体外，一般的物体都是以码垛的形式进行存储或组装，这样即可使工作站承我更多的单位物体，又为物品的放置节省空间。对于工作站整体来说，仅仅改良机器人的性能是顾此失彼的，本次设计还需要注意到工作站工作的安全性与合理性，这就需耍精

5、细化的各方面分析与设计。对于码垛机器人模拟仿真是基于RobotStudio的。RobotStudio是用于工业机器人仿H的软件，这款软件制作精良、功能强大,它包含了几乎所有ABB机涔人的模型，能筋进行复杂几何体模里的导入、路径规划、碰撞检测、虚拟仿真、离线编程、在线作业等，涵盖/码垛机器人操作的整个周期。利用其Smart组件，可以实现各型号ABB公司工业机器人的码垛。1.2国内外机器人现状欧美在码垛机器人的研究上经过几十年已经不止于机器人本身的性能，而是更简洁、高效的系统设计与新型结构的研发。澳大利亚中央昆士兰.大学的AbdUIMdMazid和Pave1.Dzitac进行了高速玛垛机器人的高效

6、控制配置研发,通过在运行在人机界面触摸屏上的图形应用程序、P1.C程序和执行码垛机或构创造使高速机器人堆垛成为可能的伺服系统。码垛机的伺服系统允许P1.C根据配置数据自动重新配置堆垛机，并控制对货物进给执行码垛功能的机器人.这使得机器人可以同时处理多个盒子，从而实现高速码垛。德国杜伊斯堡-埃森大学的BashirSa1.ah、OmarJaneh,BerndNocheTobiasBruckmann,SaberDannou1.进行了新型绳牵引机器人堆垛机控制体系的仿真设计，介绍了基于创新的线出动SRM的堆垛起重机的基于设计和仿真的评估，描述基本组件，并时系统的机械设计进行了概述“设计允许处理小负教操

7、作的高级控制体系结构.开发方程式，以确定在随机和基于类的存储策略的情况卜，线驱动SRM的单命令周期和双基于RobotStUdi。的机器人码垛工作站虚拟仿真设计研究。在仿真软件方面，国外仿真软件仍占据主流。日本FANuC公司的Roboguide,达索DE1.M1.A界面，ROBCAD界面，这些软件都有较好的普遍应用性，界面简单明了，友好的人机交互等优点，为工业自动化领域机器人虚拟仿我设计提供了优良的方案。我国码垛机器人相关技术研发起步较晚在安全性、可靠性、承教能力方面与发达国家仍有一段差距。随着我国在相关方向上的投入不断加大，在码探机器人技术上的研发也正逐渐被各个研究所、企业所重视。昆明船舶设计

8、研究院与哈尔滨工业大学合作进行的基于DSP运动控制器的拆垛、码垛SCARA机器人研制项目中，李涛、张勇、蔡磊运用水平关节的机械结构形式，以基于PC的开放式DSP多轴运动控制器作为控制系统的核心，采用面向对象的开发模式，自主开发了机器人控制系统和结构，如图11所示。图1-1码垛SCARA机器人珠海格力电器股份有限公司的朱元丰开发/一种基于机器视觉的表针自动码垛系统。为了有效识别表针的位置信息和正反面信息，设计了一种新颖的照明方案。利用送料转盘的半透明特性，在表针待吸取区域的上方和下方分别安装一个组合条光源和一个背光源，通过送料转盘上方组合条光源采集的图像，可以第2页提取表针的几何轮廓特征，结合正

9、反面特征图像和儿何轮廓特征图像，可以确定送料转盘上待吸取区域内每一根表针的位置和正反面信息,然后控制平面关节型机器人臼动吸取表针。在机器人虚拟仿真开发上，清华大学的崔培莲和孙增折过去曾开发了仿真系统PCROBSMi1.是一个适用了7BM-PC及其兼容机的机器人仿真系统，它的主要特色在于具有丰富的机器人控制算法和轨迹规划算法。系统具有良好的用户界而，为用户设计、验证自己的轨迹规划和控制算法提供了方便的环境.如系统提供机器人语言SYA1.、:维示教和一维图显功能.同时为更接近实用，系统还考虑了许多实际因素.系统采用C语言和FORTRAN语言编程，具有模块化结构，可扩充,易移植,如图12所示。H,B

10、A.&示9MWiVttMI个“I6nsiIIag.nTVIefg1.ieS图卜2PCROBSM系统结构图山东理工大学的王功亮、主好臣、李振雨、李家鹏于2017年进行了基于RObotStUdi。的码垛机器人智能工作站仿真研究，利用So1.id-WorkS/Pro-E等三维建模软件对机器人末端吸盘进行了三维实体建模，并导入到RobotStudio,添加了输送链、机器人控制相等部件，从而完成了整个生产线的空间布局;进行了机器人和输送链之间的工作站逻辑关系连接与设定，建立了两者之间的通讯与连接，完成了码垛机器人工作站的仿其，如图13所示。图1-3码垛工作站仿真从目前来看，我国在机器人虚拟仿真开发上仍落

11、后了一些工业发达国家，还需设计自己的工业仿真软件.但随着工业自动化的推进、工业市场对智能仿我的迫切需求,在未来工业机冷人设计制造的应用中，终有天能够站在同样的高度。1.3发展趋势陵者工业机器人自动化的市场竞争日趋激烈，对于各方面的需求也在不断提高。无论是时间还是金钱成本都是需要尽可能的减少.停止机器进行调试意味着要在停止设备生产的情况下进行修改或编程，会大大提高成本。目前常规做法是在设计阶段就对新部件的可实用性和可制造性进行检查。在生产制造的同时进行编程。RobotStudio通过离线编程，可以更合理的安持布局，从而提高精度和安全性。这样就可以让工程师更关注于码垛机湍人的性能与人机交互友好度上

12、，制造出更加有竞争力的货物。近几年来，为增加市场需求,国内技术取得了长足的进步，一大批高校及企业纷纷积极研究开发相关技术，但在国内市场中国机器人占比仅有百分之三十左右，这说明本次设计在性价比、技术含量上仍有不小的差距，本次设计应该在多个方面同时发展，未来的新型技术一定是笑合的、多元的，不止在性镀上，在示教器系统设计、智能感应等方面都会体现一个机器人是否足够先进。目前仍有一些小中型企业仍按照比较原始的人工潦水线方式进行作业，这就造成了效率低下且人工成本高昂的缺点，影响J企业发展.，码码垛机器人不仅操作简维，效率高，而且可以降低成本，大大提高了企业的竞争力。进行智能化改革，采用更加少人多智能的生产

13、模式,将会成为机械生产企业的主流。14主要内容本文以对机器人码垛工作站进行仿真码垛为内容，模拟仿真码垛机器人工作站的工作流程并编程，以此通过Robots1.udio软件对机器人码垛工作站的各个组件机制和相关的设计有更深入的了解。运用Smart组件的设计，为机器人工作站各个相关联的地方创建模块，并对工作方式和路线进行离线编程，实现机器人码垛工作站的虚拟仿真。第章，生要介绍了机器人虚拟仿真设计的主要背景、应用的方向和国内外机器人研究成果以及发屣趋势。第二率，主要讲述了机器人码垛工作站的组成部分，选用了IRB460机器人,进行了机器人夹具设计及安装.第三章,主要介绍了码垛工作站的工作潦程，并依据总流

14、程分别对夹具、传送装置进行了Smart组件的创建，对Smart组件各部分的含义内容进行了概述。第四章，主要介绍了最后编程过程，首先将部件信号与要编程的信号串联，为了编写程序确定关键目标点，介绍Rapid的组成，进行仿真后依照逻辑编写出Rapid程序，并详细介绍程序。第2章码垛工作站搭建2.1码垛工作站组成图2-1码垛工作站码垛机器人工作站如图2T所示由机器人、机器人底座、托盘、控制器、传送带、叉车等组成.其中机器人作为核心可以安装各种工具，用以实现各种功能:托盘用来放置货物；传送带起输送货物的作用，也可以作为信号的发起点：叉车可以将装满r的托盘运走，然后运过来一个新的托盘：机器人底座可以平衡机

15、器人受力点，防止机器人帧斜；机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成定的动作或作业任务的装身：示教罂是种手持式操作装置，用于执行与操作机器人系统有关的许多任务：比如运行程序、操纵机器的微小运动、修改机器人系统程序等。本次设计中的货物为长方体，尺寸为60OminX400EX25Omnb如图2-2所示根据货物的各项数值进行下面的选型。图2-2货物2.2零部件的选型设计IRB460是ABBKobotics的最新一代4轴装盘机器人，其设计特点为:高产能、在高有效载荷卜具备短周期时间、大工作范围以及ABB机涔人的重要特征-超长的正常运行时间。IRB160只有个版本，其处理能力可达110kg,工作范圉2.4米。从机器人底座到机器人工具法兰处的连接，机器人中集成了各种用户连接(如电源、信号、总线信号和一个气源)，如图2-3所示。IRB160是高速运作的四轴多功能工业机器人，能缩短各项作业的节拍时间，提升生产效率。这款紧凑型的4轴机器人到达距离为2.4m,有效荷重110kg；荷重60kg条件下的操作节拍高可达2190次循环/小时(400mm2000mm400m),比类似条件下的竞争货物快约15K图2-3IRfM602.2.1码垛机器人夹具码垛机器人上的夹具分