基于RobotStudio仿真軟件的ABB工業(yè)機(jī)器人去毛刺打磨工作站的設(shè)計(jì)

引言

Robotstudio作為一款A(yù)BB機(jī)器人官方離線編程軟件,不僅具有強(qiáng)大的模擬仿真、離線編程功能,還具有自動(dòng)生成路徑功能、仿真監(jiān)控碰撞功能,能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景機(jī)器人的模擬仿真,從而及時(shí)對(duì)機(jī)器人已有程序進(jìn)行優(yōu)化。現(xiàn)場(chǎng)示教編程會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)正常的生產(chǎn)活動(dòng),

而Robotstudio軟件離線編程的應(yīng)用能夠減少現(xiàn)場(chǎng)示教編程時(shí)間。

去毛刺打磨作為機(jī)械加工的一項(xiàng)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(dòng)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(jí)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(jī)器人自動(dòng)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(jì)機(jī)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(jī)器人離線程序,從而提高現(xiàn)場(chǎng)編程工作效率。

1設(shè)計(jì)任務(wù)描述

本任務(wù)為在ABB機(jī)器人仿真軟件Robotstudio中新建一個(gè)仿真工作站,相對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)中的實(shí)訓(xùn)設(shè)備為亞龍YL-l360A型工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人去毛刺打磨工作站仿真實(shí)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(jì)、驗(yàn)證。

2任務(wù)實(shí)施

2.1創(chuàng)建工作站

導(dǎo)入機(jī)器人:首先在Robotstudio軟件中新建一個(gè)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(jī)器人IRB1410,機(jī)器人位置默認(rèn)不變。創(chuàng)建機(jī)器人系統(tǒng),修改系統(tǒng)選項(xiàng),勾選上709-1DeviceNetMaster/s1ave后,語言選擇中文,其余選項(xiàng)默認(rèn)不變即可,接著點(diǎn)擊確認(rèn)創(chuàng)建機(jī)器人系統(tǒng)。待機(jī)器人系統(tǒng)創(chuàng)建完成后,隱藏工業(yè)機(jī)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(chǎng)實(shí)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(jī)器人的可達(dá)范圍,將工件放置在機(jī)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(jī)架,并安裝到機(jī)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(diǎn)為基準(zhǔn)移動(dòng)到本地原點(diǎn),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(shí)的本地原點(diǎn),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(diǎn)位置新建一個(gè)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(diǎn)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(shí)旋轉(zhuǎn),模擬打磨真實(shí)場(chǎng)景。在Rotator組件的參數(shù)中,設(shè)置參考Reference為object,參考對(duì)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(huì)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(diǎn)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(shí),可以一同跟隨著法蘭盤運(yùn)動(dòng)。在Attach組件的參數(shù)中,設(shè)置子對(duì)象為轉(zhuǎn)頭一副本(2）可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭,父對(duì)象為轉(zhuǎn)頭一副本工具本體,偏移量offset與orientation根據(jù)B點(diǎn)相對(duì)于原點(diǎn)的偏移量而設(shè)定,可用Robotstudio軟件中的測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

驗(yàn)證:將轉(zhuǎn)頭一副本工具本體安裝到機(jī)器人法蘭盤上,再點(diǎn)擊Attach組件中的執(zhí)行Execute,即可觀察此時(shí)可旋轉(zhuǎn)打磨轉(zhuǎn)頭的位置是否正確,有偏差時(shí)及時(shí)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(diǎn)法在機(jī)器人示教器上創(chuàng)建工具坐標(biāo)系Too1datal。在基礎(chǔ)選項(xiàng)中更改工具坐標(biāo)系為Too1datal,此時(shí)點(diǎn)擊機(jī)器人手動(dòng)線性,可以隨意拖動(dòng)機(jī)器人線性移動(dòng)。

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(jì)好打磨軌跡,確定打磨軌跡所需的軌跡點(diǎn)、過渡點(diǎn),打磨的動(dòng)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(jī)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(hào),地址為1。先設(shè)置I/o板,再設(shè)置I/o數(shù)字輸出信號(hào)Di1后,在仿真示教器上編程,程序如下:

PRoCmain()

setDo1:置位Do1信號(hào),讓外部打磨轉(zhuǎn)頭開始旋轉(zhuǎn)動(dòng)作

waitTime1:機(jī)器人待在原地不動(dòng)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(jī)器人移動(dòng)到p10點(diǎn)上方初始點(diǎn)jpos10,jpos10點(diǎn)作為機(jī)器人動(dòng)作的開始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)

Move4p10,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動(dòng)到p10點(diǎn)

Move4pL0,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動(dòng)到pL0點(diǎn)

Move4p30,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動(dòng)到p30點(diǎn)

Move4p40,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動(dòng)到p40點(diǎn)

Move4p10,v1000,z50,Too1data1:直線打磨移動(dòng)到p10點(diǎn)

MoveAbsjjpos10\NoEoffs,v1000,z50,Too1data1:機(jī)器人移動(dòng)到p10點(diǎn)上方初始點(diǎn)jpos10

waitTime1:等待1s,過渡

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

2.6仿真設(shè)計(jì)、驗(yàn)證

仿真設(shè)計(jì):創(chuàng)建一個(gè)smart組件輸入Di1信號(hào),用Di1信號(hào)模擬外部打磨啟動(dòng)信號(hào),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(jì)里面,將smart組件輸入Di1信號(hào)與機(jī)器人Do1信號(hào)關(guān)聯(lián)起來,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人信號(hào)Do1能夠控制smart組件輸入Di1信號(hào),從而控制打磨轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的啟動(dòng)和停止。

驗(yàn)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(jī)器人啟動(dòng)方式為自動(dòng)。在Robotstudio軟件的仿真中點(diǎn)擊播放,驗(yàn)證軌跡是否與設(shè)想的一致,針對(duì)仿真存在的問題,及時(shí)優(yōu)化路徑。

3總結(jié)及展望

本設(shè)計(jì)是基于亞龍Y4-1360A型工業(yè)機(jī)器人去毛刺系統(tǒng)控制打磨機(jī)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(jì)、驗(yàn)證等方面入手,通過Robotstudio軟件的smart組件功能實(shí)現(xiàn)了工作站的打磨仿真,動(dòng)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(duì)生產(chǎn)和教學(xué)都具有應(yīng)用價(jià)值。

在工件打磨軌跡的規(guī)劃設(shè)計(jì)中,針對(duì)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(jìn)給速度、進(jìn)給量、打磨角度也是不同的,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)整進(jìn)給量、進(jìn)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(yùn)動(dòng)軌跡用相應(yīng)的程序編寫出來,進(jìn)一步降低實(shí)際調(diào)試過程中發(fā)生機(jī)器人碰撞以及軌跡中包含奇異點(diǎn)的可能性,優(yōu)化路徑,提高調(diào)試工作效率。