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        機器人關(guān)節(jié)裝配工作站的仿真設(shè)計與實現(xiàn)

        2020-04-30 08:03:46
        時代農(nóng)機 2020年1期
        關(guān)鍵詞:輸送鏈初學(xué)者成品

        陳 莉

        (長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410005)

        目前,我國眾多企業(yè)的經(jīng)營模式開始從勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變,企業(yè)生產(chǎn)的自動化程度越來越高,工業(yè)機器人在工業(yè)上的應(yīng)用也越來越廣泛,全國很多高校也陸續(xù)開設(shè)了工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)。我國雖然有沈陽新松、廣州數(shù)控等機器人生產(chǎn)企業(yè),但由于核心技術(shù)缺失,在應(yīng)用的可靠性和性價比上,自主品牌和國際品牌相比均處于劣勢。國際機器人品牌ABB的市場占有率高,擁有完善的仿真系統(tǒng),且開發(fā)出了配套的實用型教材,因此有很多高職院校與機構(gòu)采用ABB機器人為載體進行教學(xué)。為幫助初學(xué)者系統(tǒng)梳理本專業(yè)的知識,筆者以基于ABB機器人的關(guān)節(jié)裝配工作站仿真設(shè)計為例,來談一談本仿真工作站的基本設(shè)計流程。

        1 工作站功能要求

        本仿真工作站要裝配的機器人關(guān)節(jié)由底座、電機、減速器和輸出法蘭4個工件組成。首先4類工件由流水輸送鏈從前段入貨口運輸?shù)侥┒藱C器人抓取處,輸送鏈末端裝有感應(yīng)裝置以判別工件是否到達,不同工件的類型機器人采用不同的工具進行抓取,并將其放置于裝配區(qū),在抓取過程中,一旦滿足裝配要求,即4個工件抓取完畢,則立馬按底座—電機模塊—減速器—輸出法蘭的順序進行裝配,裝配完畢后將成品放入成品庫。

        2 設(shè)計流程

        為使工作站達到以上控制要求,需按三維建模、場景搭建、創(chuàng)建smart組件、建立組件與機器人信號的連接、程序設(shè)計與調(diào)試等五個步驟進行設(shè)計實施。

        2.1 三維建模

        本工作站中所用到的4類工件與機器人用工具,在Robotstudio仿真軟件的模型庫中均未有可直接選用的成品,因此需選用合適的軟件對4類工件、機器人用工具以及相關(guān)輔助設(shè)備的完成建模,并將其保存成.STEP格式。圖1所示即為本例所建的工具模型。

        圖1 工具3D模型

        2.2 場景搭建

        選用合適的機器人,導(dǎo)入流水輸送鏈及自建模型,完成工作站的布局,本工作站具體布局如圖2所示。左邊為成品區(qū)用來擺放成品,等待工業(yè)機器人加工完成后將完成后的工件夾至此區(qū)域;右側(cè)為裝配加工區(qū)域,將工件從流水線上面夾取后放置定位模塊上,進行二次定位來減少誤差,提高精度;前側(cè)為裝配流水線區(qū)域;工作站中心位置為工業(yè)機器人,該位置能很好的覆蓋全部工作區(qū)域能很好的協(xié)調(diào)作業(yè),是該工作站核心位置。

        圖2 工作站仿真布局圖

        2.3 創(chuàng)建smart組件

        本站要完成的功能中有輸送鏈搬運、吸盤吸放、三爪卡盤抓取、定位裝置的松緊四個部分需要用smart組件來實現(xiàn)。

        2.3.1 輸送鏈組件

        建立4個source的組件用來從源頭復(fù)制底座、電機模塊、減速器、輸出法蘭;建立4個面?zhèn)鞲衅饔糜诜謩e檢測物品的類型以及是否到達,完成參數(shù)設(shè)定集屬性連接,建立I/O連接。

        表1 輸送鏈組件中單個物品輸送I/O連接表

        2.3.2 吸盤與氣爪組件

        創(chuàng)建兩個工具的柱形傳感器用來檢測線段之間是否有物體,創(chuàng)建出兩種分別用于吸盤傳感器與氣爪傳感器安裝與拆除的smart組件,設(shè)置出取反信號與設(shè)定鎖定的置位與設(shè)定鎖定的復(fù)位信號用于后面的I/O連接。

        表2 吸盤與氣爪組件I/O連接表

        2.3.3 定位氣缸組件

        通過創(chuàng)建機械裝置來定義四種不同位置的姿態(tài),記憶一種原點位置用來復(fù)位四個定位氣缸,并設(shè)定好位置轉(zhuǎn)換時間。

        表3 單個定位氣缸組件I/O連接表

        2.4 建立組件與機器人信號的連接

        表4 組件與機器人系統(tǒng)I/O連接表

        如表4所示建立信號連接,在工作站仿真設(shè)定中關(guān)聯(lián)信號,將所創(chuàng)立的信號通過連接一對一關(guān)聯(lián)好。

        QZ7對應(yīng)smart組件中DIQZ,XP7對應(yīng) smart組件中DIXP,Song對應(yīng)smart組件中DIKS。Ding1對應(yīng) smart組件中 DI1,Ding2對應(yīng) smart組件中DI2,Ding3對應(yīng) smart組件中 DI3,Ding4對應(yīng) smart組件中DI4,Rding對應(yīng)smart組件中DI0。

        2.5 程序設(shè)計與調(diào)試

        機器人程序設(shè)計如下

        3 結(jié)語

        文章通過在Robotstudio虛擬仿真軟件上搭建關(guān)節(jié)裝配工作站,讓初學(xué)者系統(tǒng)梳理了三維建模、ABB工業(yè)機器人虛擬仿真、ABB工業(yè)機器人離線編程的基本知識和技能;仿真工作站功能的實現(xiàn),可以讓初學(xué)者從感官上找到學(xué)習(xí)的成就感,有利于提高初學(xué)者的學(xué)習(xí)興趣;文章展示了一個工作站的完整設(shè)計流程,對高職學(xué)生畢業(yè)設(shè)計有一定的指導(dǎo)作用。

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