引言

Robotstudio作為一款A(yù)BB機器人官方離線編程軟件,不僅具有強大的模擬仿真、離線編程功能,還具有自動生成路徑功能、仿真監(jiān)控碰撞功能,能夠?qū)崿F(xiàn)真實場景機器人的模擬仿真,從而及時對機器人已有程序進行優(yōu)化?，F(xiàn)場示教編程會影響現(xiàn)場正常的生產(chǎn)活動,

而Robotstudio軟件離線編程的應(yīng)用能夠減少現(xiàn)場示教編程時間。

去毛刺打磨作為機械加工的一項傳統(tǒng)工藝,應(yīng)用范圍極廣。但長期以來,在人工去毛刺打磨過程中,工人之間在操作方面存在差異,人工操作重復(fù)性不高,去毛刺效果不穩(wěn)定,導(dǎo)致產(chǎn)品成品的表面質(zhì)量和使用壽命受到嚴(yán)重影響;且工作環(huán)境中有大量粉塵飄散,條件惡劣,嚴(yán)重危害勞動者的身心健康。隨著"中國制造2025"的提出,智能制造生產(chǎn)成為未來制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要發(fā)展方向,重復(fù)性的批量加工作業(yè)采用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線,不但可以極大地提高生產(chǎn)效率,還可以大幅提高產(chǎn)品的良品率和生產(chǎn)穩(wěn)定性。因此,在設(shè)計機器人打磨程序前,如果已知被打磨工件的形狀、尺寸及打磨量,則可根據(jù)現(xiàn)有條件在Robotstudio軟件上編寫出機器人離線程序,從而提高現(xiàn)場編程工作效率。

1設(shè)計任務(wù)描述

本任務(wù)為在ABB機器人仿真軟件Robotstudio中新建一個仿真工作站,相對應(yīng)現(xiàn)實中的實訓(xùn)設(shè)備為亞龍YL-l360A型工業(yè)機器人去毛刺打磨系統(tǒng)控制和應(yīng)用裝備,仿真工作站的工業(yè)機器人選型與法蘭盤安裝的打磨頭參考亞龍YL-l360A型工業(yè)機器人去毛刺打磨系統(tǒng)控制和應(yīng)用裝備,工件自定義。該ABB工業(yè)機器人去毛刺打磨工作站仿真實訓(xùn)過程包括:創(chuàng)建工作站,設(shè)置工具,smart組件創(chuàng)建,創(chuàng)建工具坐標(biāo)系,創(chuàng)建軌跡、編程,仿真設(shè)計、驗證。

2任務(wù)實施

2.1創(chuàng)建工作站

導(dǎo)入機器人:首先在Robotstudio軟件中新建一個仿真工作站,工作站名字為自命名,再導(dǎo)入相應(yīng)的工業(yè)機器人IRB1410,機器人位置默認(rèn)不變。創(chuàng)建機器人系統(tǒng),修改系統(tǒng)選項,勾選上709-1DeviceNetMaster/s1ave后,語言選擇中文,其余選項默認(rèn)不變即可,接著點擊確認(rèn)創(chuàng)建機器人系統(tǒng)。待機器人系統(tǒng)創(chuàng)建完成后,隱藏工業(yè)機器人IRB1410,以方便后面工作站操作。

導(dǎo)入工件:此處工件為自定義,根據(jù)現(xiàn)場實際選擇相應(yīng)的工件。本文采用Robotstudio軟件里原有工件Curvet一ing,將其導(dǎo)入工作站后,根據(jù)機器人的可達(dá)范圍,將工件放置在機器人可達(dá)范圍內(nèi)合適的位置即可,如圖1所示。

導(dǎo)入打磨轉(zhuǎn)頭工具:首先在so1idworks三維軟件中新建好打磨轉(zhuǎn)頭工具組件—轉(zhuǎn)頭—副本(2）與轉(zhuǎn)頭—副本,其中轉(zhuǎn)頭—副本（2）為可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭,轉(zhuǎn)頭—副本為工具本體,為打磨轉(zhuǎn)頭機架,并安裝到機器人法蘭盤上,如圖2所示。

2.2設(shè)置工具

先將可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭與工具本體一起以A點為基準(zhǔn)移動到本地原點,并調(diào)整好初始工具角度,令打磨轉(zhuǎn)頭與大地坐標(biāo)系x軸平行,如圖3所示。設(shè)定工具本體此時的本地原點,位置x、y、:改為0、0、0,方向x、y、:改為0、0、0。

圖3工具設(shè)置

在工具本體的B點位置新建一個框架,命名為"框架l",并調(diào)整框架l的方向,令:軸垂直于B點平面,具體方向如圖4所示。

圖4工具框架

2.3Smart組件創(chuàng)建

調(diào)用Rotator組件:該組件作用為讓可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭能夠在仿真時旋轉(zhuǎn),模擬打磨真實場景。在Rotator組件的參數(shù)中,設(shè)置參考Reference為object,參考對象Referenceobject為框架l,object為轉(zhuǎn)頭一副本(2）可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭,轉(zhuǎn)速speed為l20mm/s(打磨頭轉(zhuǎn)速會影響打磨成品品質(zhì)）,參考中心軸為:軸(以框架l為基準(zhǔn),centerpoint中心點的x、y、:設(shè)置為0、0、0,Axis設(shè)置x、y、:為0、0、l000mm）。

調(diào)用Attach組件:該組件作用為讓可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭能夠與工具本體連為一體,當(dāng)工具本體安裝在法蘭盤時,可以一同跟隨著法蘭盤運動。在Attach組件的參數(shù)中,設(shè)置子對象為轉(zhuǎn)頭一副本(2）可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭,父對象為轉(zhuǎn)頭一副本工具本體,偏移量offset與orientation根據(jù)B點相對于原點的偏移量而設(shè)定,可用Robotstudio軟件中的測量工具進行測量,測量后進行參數(shù)設(shè)置。

驗證:將轉(zhuǎn)頭一副本工具本體安裝到機器人法蘭盤上,再點擊Attach組件中的執(zhí)行Execute,即可觀察此時可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭的位置是否正確,有偏差時及時調(diào)整位置,如圖5所示。

圖5工具安裝

2.4創(chuàng)建工具坐標(biāo)系

在轉(zhuǎn)頭中心處采用六點法在機器人示教器上創(chuàng)建工具坐標(biāo)系Too1datal。在基礎(chǔ)選項中更改工具坐標(biāo)系為Too1datal,此時點擊機器人手動線性,可以隨意拖動機器人線性移動。

2.5創(chuàng)建軌跡、編程

確定軌跡:根據(jù)工作任務(wù)要求,在工件周邊設(shè)計好打磨軌跡,確定打磨軌跡所需的軌跡點、過渡點,打磨的動作過程如圖6所示。

設(shè)置I/o、編程:亞龍IY-l3一LA型工業(yè)機器人去毛刺打磨系統(tǒng)控制和應(yīng)用裝備采用0sDC一52的6/o通信板,地址為10,Do1為數(shù)字量輸出信號,地址為1。先設(shè)置I/o板,再設(shè)置I/o數(shù)字輸出信號Di1后,在仿真示教器上編程,程序如下:

PRoCmain()

setDo1:置位Do1信號,讓外部打磨轉(zhuǎn)頭開始旋轉(zhuǎn)動作

waitTime1:機器人待在原地不動作,等待1s,讓打磨轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)到指定轉(zhuǎn)速,過渡

MoveAbsjjpos10\NoEoffs,v1000,z50,Too1data1:機器人移動到p10點上方初始點jpos10,jpos10點作為機器人動作的開始點、結(jié)束點

Move4p10,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動到p10點

Move4pL0,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動到pL0點

Move4p30,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動到p30點

Move4p40,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動到p40點

Move4p10,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動到p10點

MoveAbsjjpos10\NoEoffs,v1000,z50,Too1data1:機器人移動到p10點上方初始點jpos10

waitTime1:等待1s,過渡

ResetDo1:復(fù)位Do1信號,讓轉(zhuǎn)頭停止旋轉(zhuǎn)ENDPRoC

2.6仿真設(shè)計、驗證

仿真設(shè)計:創(chuàng)建一個smart組件輸入Di1信號,用Di1信號模擬外部打磨啟動信號,來執(zhí)行smart組件的Rotator組件、Attach組件,達(dá)到打磨轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)打磨的視覺效果。再在工作站邏輯設(shè)計里面,將smart組件輸入Di1信號與機器人Do1信號關(guān)聯(lián)起來,實現(xiàn)機器人信號Do1能夠控制smart組件輸入Di1信號,從而控制打磨轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)動作的啟動和停止。

驗證:在示教器的程序中先設(shè)置pp指令移至Main后,再設(shè)置機器人啟動方式為自動。在Robotstudio軟件的仿真中點擊播放,驗證軌跡是否與設(shè)想的一致,針對仿真存在的問題,及時優(yōu)化路徑。

3總結(jié)及展望

本設(shè)計是基于亞龍Y4-1360A型工業(yè)機器人去毛刺系統(tǒng)控制打磨機器人工作站的編程仿真,從創(chuàng)建工作站,設(shè)置工具,smart組件創(chuàng)建,創(chuàng)建工具坐標(biāo)系,創(chuàng)建軌跡、編程,仿真設(shè)計、驗證等方面入手,通過Robotstudio軟件的smart組件功能實現(xiàn)了工作站的打磨仿真,動畫效果直觀、逼真,不僅方便教學(xué)演示,還有利于程序的調(diào)試,對生產(chǎn)和教學(xué)都具有應(yīng)用價值。

在工件打磨軌跡的規(guī)劃設(shè)計中,針對工件不同的粗糙度、打磨量工藝要求,打磨轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速、進給速度、進給量、打磨角度也是不同的,可以根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整進給量、進給速度、轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速、打磨角度等參數(shù),適當(dāng)調(diào)整后再在Robotstudio軟件上將運動軌跡用相應(yīng)的程序編寫出來,進一步降低實際調(diào)試過程中發(fā)生機器人碰撞以及軌跡中包含奇異點的可能性,優(yōu)化路徑,提高調(diào)試工作效率。