王建菊
(武昌職業(yè)學院,湖北 武漢 430202)
近年來,工業(yè)機器人行業(yè)迅猛發(fā)展,機器人應(yīng)用研究也非常廣泛。目前,機器人在焊接、碼垛、噴涂等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1],以機器人代替人工作業(yè)的方式不但能夠極大地提高工廠的生產(chǎn)效率,更能幫助企業(yè)降低成本。其中,當前在物流搬運行業(yè),機器人碼垛應(yīng)用廣泛?;诖?,針對不同物料尺寸、產(chǎn)品不同擺放方式,提出一種碼垛程序編寫方法,并在RobotStudio上仿真調(diào)試,最后完成產(chǎn)品的擺放,為碼垛機器人完成產(chǎn)品擺放提供工程實用價值。
在實際應(yīng)用中,貨物的擺放方式是多種多樣的,貨物的尺寸、形狀都會影響到垛型的設(shè)置和碼垛的方式。以往的碼垛工藝是通過示教的方式生成垛型,但是示教的方式很煩瑣,花費時間比較多。因此,筆者設(shè)計了三種不同的擺放形式,通過選擇對應(yīng)的工藝號碼按鈕確定對應(yīng)的工藝,然后根據(jù)規(guī)劃的軌跡完成物品在垛盤中的擺放,并對碼垛程序進行優(yōu)化及虛擬仿真調(diào)試,驗證了程序的正確性,提高了垛型數(shù)據(jù)的利用率,減少了示教時間和復雜度[2]。
在RobotStudio仿真軟件上新建吸盤工具。吸盤工具由圓柱體、長方體和圓錐體組成,圓柱體尺寸為25 mm、50 mm、10 mm,長方體尺寸為100 mm、50 mm、20 mm,圓錐體尺寸為20 mm、10 mm。通過部件、位置、放置、捕捉長方體中心點,將長方體放置在圓柱體之上。圓錐體通過映射、YZ面鏡像放置在長方體之上。將三個物件通過部件結(jié)合,形成吸盤整體。
通過創(chuàng)建工具新建吸盤TCP中心點和負載數(shù)據(jù),TCP中心點通過中心點捕捉,即X、Y軸偏移0,Z軸偏移40 mm。負載數(shù)據(jù):工具質(zhì)量為1 kg,重心通過長方體中心點捕捉,將吸盤工具拖至機器人本體,吸盤工具如圖1所示。
圖1 吸盤工具
碼垛信號包括吸盤輸出信號do_xipan、三個工藝按鈕di1_gy1、di2_gy2、di3_gy3,啟動按鈕di4_start、托盤更換按鈕di5_ChangePallent、產(chǎn)品檢測開關(guān)di6_PartDetect。工藝1、工藝2、工藝3分別對應(yīng)3*3*3、3*3*2、2*2*3三種位置擺放形式。碼垛程序主要包括演算指令、運動指令、IO指令、控制指令。演算指令完成剁滿剁空、狀態(tài)設(shè)置、工藝擺放信號與工藝號碼的轉(zhuǎn)換、垛型XYZ三個方向物件擺放個數(shù)設(shè)置。運動指令完成物件抓取、釋放軌跡的規(guī)劃,IO指令控制氣泵的開關(guān)通斷,控制指令控制碼垛程序流程[3]。本設(shè)計可以根據(jù)實際更改物件尺寸,并根據(jù)選擇的工藝號碼進行三種不同形式的位置擺放,在main程序中調(diào)用各個子例行程序,碼垛程序主要包括主程序、工藝選擇程序、獲取托盤位置擺放信息程序、抓件程序、放件程序、托盤程序。
主程序main完成調(diào)用工藝選擇程序、獲取托盤位置擺放信息程序、抓件程序、放件程序、托盤程序等例行程序。rChooseProcess工藝選擇程序完成三種工藝流程的選擇,將工藝按鈕變?yōu)楣に囂柎a。rGetpallentmess程序?qū)⒐に囂柎a變成托盤位置信息,rPallent例行程序完成托盤位置的擺放,rPickPart為抓件程序,rPutPart為放件程序。碼垛優(yōu)化程序如下:PROCmain()
其中,產(chǎn)品尺寸長寬高為65 mm、65 mm、30 mm,XYZ為其方向的偏移值,實現(xiàn)產(chǎn)品尺寸可以實時更改的問題。nX、nY、nZ為每個方向放置的產(chǎn)品個數(shù),選擇不同的工藝號nActiveNum,nX、nY、nZ取值不同,實現(xiàn)三種不同的擺放方式,即針對不同垛型擺放位置不一樣,滿足垛型多樣性問題。
通過仿真監(jiān)控程序執(zhí)行結(jié)果,按下工藝選擇按鈕,按下啟動開關(guān)di4_Start,當產(chǎn)品檢測信號di6_Partdetect檢測信號檢測到產(chǎn)品時,機器人開始抓件和取件操作,直至完成工藝1。按下托盤切換信號di5_changePallent,重新選擇工藝,進行下一工藝的產(chǎn)品擺放,仿真結(jié)果如圖2所示。仿真結(jié)果滿足碼垛工藝流程,驗證了程序的正確性,提高了垛型數(shù)據(jù)的利用率,減少了示教時間和復雜度[4]。
圖2 碼垛程序仿真結(jié)果
通過優(yōu)化碼垛程序,提出針對產(chǎn)品尺寸和工藝號碼,完成產(chǎn)品的不同擺放形式,實驗結(jié)果可行。與傳統(tǒng)的在線示教相比,優(yōu)化的碼垛程序能夠有效降低用戶工作量,對不同垛型和不同產(chǎn)品尺寸有更好的適用性。