码垛与搬运机器人工作站系统及应用Stack Robot第六章 搬运机器人系统应用举例6.3 玻璃搬运机器人6.3.1 玻璃搬运任务描述6.
2.2 玻璃搬运知识储备6.2.3 玻璃搬运任务实施第六章 搬运机器人系统应用举例学习目标玻璃搬运工作站6.3 玻璃搬运机器人-
6.3.1 玻璃搬运任务描述 任务描述 采用工业机器人进行玻璃搬运,能大大提高玻璃生产线的产能、定位精度,
降低不良率和人工成本。汽车玻璃搬运工作站布局如下图所示。系统利用IRB1410机器人将汽车玻璃从一侧的工装支架上搬运至另一侧；本工
作站中已经预设搬运动作效果,需要依次完成I/O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试,最终完成整个汽车玻璃的搬运过程。汽车
玻璃搬运工作站布局6.3.2 玻璃搬运知识储备 1. 轴配置监控指令ConfL 轴配置监控指令指定机器人在
线性运动及圆弧运动过程中是否严格遵循程序中已设定的轴配置参数。默认情况下轴配置监控是打开的，当关闭轴配置监控后,机器人在运动过程中
采取最接近当前轴配置数据的配置到达指定目标点。6.3.2 玻璃搬运知识储备 例如:目标点p10中，数据[l
,0,l,0]就是此目标点的轴配置数据。 CONST robtarget p10∶=[[,,].[,,,]
,[1,0,l,0],[9E9:9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; PROC rMove() Con
fL \Off; MoveL p10,v1000,flne,too10; ENDPROC !机器人自
动匹配―组最接近当前各关节轴姿态的轴配置数据移动至目标点p10,到达该点时,轴配置数据不一定为程序中指定的[1,0,1,0]6.3
.2 玻璃搬运知识储备 在某些应用场合,如离线编程创建目标点或手动示教相邻两目标点间轴配置数据相差较大时
,在机器人运动过程中容易出现报警“轴配置错误”而造成停机,此种情况下,若对轴配置要求较高,则一般通过添加中间过渡点；若对轴配置要求
不高,则可通过指令ConfL\Off关闭轴监控,使机器人自动匹配可行的轴配置来到达指定目标点。 此外,ConfJ指令针
对的是关节线性运动,例如MoveJ运动过程中轴配置监控状态的设置。6.3.2 玻璃搬运知识储备 2. 运动触发指令Tr
iggL 在线性运动过程中,在指定位置准确地触发事件(如置位输出信号、激活中断等)。可以定义多种类型的触发事件,如Tr
iggI/O(触发信号)、TriggEquip(触发装置动作)、TriggInt(触发中断)等。在准确的位置触发机器人夹具的动作,
通常采用此种类型的触发事件,如下图所示。TriggL指令的说明6.3.2 玻璃搬运知识储备 VAR tr
iggdata GripOpen; !定义触发数据GriOpen TriggEquip GripOpen,
10,0.1\DOp∶=doGripOn,1; !定义触发事件GripOpen,在距离指定目标点前10mm处,并提前0
.1s(用于抵消设各动作延迟时间)触发指定事件:将数字输出信号doGripOn置为16.3.2 玻璃搬运知识储备
TriggL p1,v500,GripOpen,z50,tGripper; !执行TriggL,调用触发事件
GripOpen,即机器人TCP在朝向p1点运动过程中,在距离p1点前10mm处,并且再提前0.1s,将doGripOn置为1
例如,在控制吸盘夹具动作过程中,在吸取产品时需要提前打开真空,在放置产品时需要提前释放真空,为了能够准确地触发吸盘夹具的
动作,通常采用TriggL指令来对其进行精准控制。6.3.2 玻璃搬运知识储备 3. 复杂程序数据赋值 多
数类型的程序数据均是组合型数据,即里面包含了多项数值或字符串。可以对其中的任何一项参数进行赋值。常见的目标点数据如下所示:
PERS robtarget p10:=[[0,0,0],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,
9E9,9E9,9E9]]; PERS robtargct p20:=[[100,0,0],[0,0,1,0],[1
,0,1,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];6.3.2 玻璃搬运知识储备 目标点
数据里面包含了四组数据,依次为TCP位置数据圩trans:[0,0,0]、TCP姿态数据rot:[1,0,0,0]、轴配置数据ro
bconf:[1,0,1,0]、 外部轴数据extax： [9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]6.3.2 玻璃搬运知
识储备 我们可以分别对该数据的各项数值或者数值组进行操作,如 p10.trans.x:=
p20.trans.x+50; p10.trans.y:=p20.trans.y-50; p10.tr
ans.z:=p20.trans.z+100; p10.rot:=p20.rot; p10.robco
nf：=p20.robconf; 赋值后,则p10为 PERS robtargct p10:=[[15
0,-50,100],[0,0,1,0],[1,0,1,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9B9]];6.3.2 玻
璃搬运知识储备 4. 转弯半径的选取 在机器人运行轨迹过程中,经常会有一些中间过渡点,例如拾取正上方位置点
、放置正上方位置点、绕开障碍物而设置的一些位置点,机器人在该位置不会触发具体事件。在运动至这些位置点时,应将转弯半径设置得相应大些
,这样可以减少机器人在转角时的速度衰减,可使机器人运行轨迹更加圆滑,可有效提升机器人节拍。6.3.2 玻璃搬运知识储备
但是转弯半径不是越大越好,需要根据当前运动指令实际运行的距离来设置,设置的转弯半径数值不可大于运动指令运行的距离,
否则会出现“转弯路径故障”等警告。 例如:在拾取放置动作过程中,机器人在拾取和放置之前需要先移动至其正上方处,之后竖直
上下对工件进行拾取放置动作,如下图所示。转弯半径的说明6.3.2 玻璃搬运知识储备 程序如下: MoveJ
pPrePick,vEmptyMax,z50,tGripper; MoveL pPick,vEmptyMin,fl
ne,tGripper; Set doGripper; …; MoveJ pPrePlac
e,vLoadMaX,z50,tGripper; MoveL pPlace,vLoadMin,fine,tGripp
er; Reset doGripper; …;6.3.2 玻璃搬运知识储备 在机
器人TCP运动至pPrePick和pPrecPlace点位的运动指令中写入转弯半径z50,这样机器人可在此两点处以半径为50mm的
轨迹圆滑过渡,速度衰减较小,但在pPick和pPlace点位处需要置位夹具动作,所以一般情况下使用fine,即完全到达该目标点处再
控制夹具动作。6.3.3 玻璃搬运任务实施 1. 解压并初始化 双击压缩包文件“ST_GlassCarr
y.rspag”,如下图所示。6.3.3 玻璃搬运任务实施 根据解压向导的相关提示解压该工作站,解压完成
之后可进行仿真运行,查看该机器人工作站的运行情况,如下图所示。6.3.3 玻璃搬运任务实施 仿真过程中,
机器人控制吸盘夹具动作进行拾取放置,将汽车玻璃从右侧支架搬运至左侧,完成之后,可重置该工作站,机器人及玻璃全部复位。
复位:只可复位至上―次开始前的状态。 恢复已保存状态:可复位至之前已保存的状态。 此工作站中保存了一个工作
站初始状态“Initia1 State”,此选项可将工作站复位至此状态。 后面的操作同火花塞搬运工作站的操作,在此不再
赘述。6.3.3 玻璃搬运任务实施 2. I/O配置 I/0配置可参考火花塞搬运工作站的操作,此处不再赘述
。3. 程序模板导入 程序模板导入的过程可参考火花塞搬运工作站。完成加载后,选中该模块并单击“显示例行程序”即可查看到
对应的程序,部分程序注解如下:6.3.3 玻璃搬运任务实施 pPickSafe=Offs（pPickBa
se,-nOffsX,-nOffsY,0); pPickSafe.tran.z: =pSafe.trans.z;
!计算放置前后的安全位置，先通过下图所示的机器人轨迹示意图来了解一下机器人的运行轨迹；例如机器人一个完整的玻璃拾取放置轨迹
依次为1~8点,首先机器人在点1处拾取玻璃；然后稍微抬高一定距离，使玻璃脱离支架上面固定玻璃的凹槽,到达点2处；6.3.3 玻璃搬
运任务实施 接着水平方向斜向横移至点3处，使玻璃完全脱离支架；之后竖直向上移动至点4处,使玻璃移动至一定
的安全高度,避免接下来玻璃在旋转过程中与支架发生碰撞；然后水平方向横移至点5处,即放置支架处的安全高度位置,在此运动过程中玻璃已经
完成了旋转；再接着竖直向下运动至点6处,即放置前的位置；然后水平方向斜向横移至放置正上方―定高度处,即点7处；最后竖直向下移动至放
置位置处点8,完咸放置动作,返程轨迹则按照相反的顺序依次运行。机器人轨迹示意图6.3.3 玻璃搬运任务实施
!在上述整条运动轨迹中涉及多个位置点位,但由于它们之间有相对位置关系,所以并不需要全部进行示教,在此案例中只需示教拾取基准位置
pPickBase、放置基准位置pPlaceBaase、安全高度pSafe即可；其他点位均由这些位置进行偏移计算得出,上述两条赋值
指令就是在计算点4,点4的水平方向位置可根据拾取基准点1偏移相应的X、Y值即可,此处X方向偏移值nOffsX为50,Y方向偏移值n
offsY为100,方向采用的是机器人基坐标系方向,此处X、Y均为负值；此外其高度数值根据示教的安全高度位置pSafe得出,综合以
上计算得出了拾取前后的安全位置数据pPickSafe6.3.3 玻璃搬运任务实施 CASE 1:
pPick:=Offs(pPickBase,0,0,0); pPlace:=Offs(pP1aceBase,0,
0,0); !计算第1次的拾取、放置位置 !在本案例中,同一支架上,相邻两块玻璃只是在竖直方向依次间隔60
mm；左侧示教的拾取基准位置为支架的最上面一层,右侧示教的放置基准位置为支架的最下面一层,利用这些相关数据,根据计数的值,依次赋予
拾取pPick、放置pPlace不同的位置数据。各块玻璃的位置如下图所示。各块玻璃的位置说明图6.3.3 玻璃搬运任务实施
4. 坐标系标定 在本案例中,因搬运点位较少,故此处未设定工件坐标系,而是采用系统默认的初始工件坐标系Wobj0
。因为此工作站的Wobj0与机器人基坐标系重合,只需根据实际工具情况合理设置工具坐标系即可。工具坐标系数据如下图所示。工具坐标系数
据6.3.3 玻璃搬运任务实施 此工作站中,搬运玻璃的工具较为规整,可以直接测量出相关数据进行创建。此处
新建的工具坐标系只是相对于too10采注沿着其Z轴正方向偏移一定的距离,新建工具坐标系的方向沿用too10的方向。 工
具数据tGripper各项参数见下表所示,在示教器中编辑工具数据tGrippcr,确认各项数值。工具数据6.3.3 玻璃搬运任务实
施 5. 示教目标点 标定完成工具坐标系之后,接下来需要示教基准目标点。在此工作站中,需要示教拾取基准点“p
PickBase”、放置基准点“pPlaceBase”、机器人安全高度位置“pSafe”、机器人工作原位“pHome”。在程序模板
中,有一个专门用于示教基准目标点的程序rTeachPos,在“程序编辑器”菜单找到该程序,如下图所示。示教目标点画面6.3.3 玻
璃搬运任务实施 需要注意的是:示教目标点时,手动操纵画面当前所使用的工具和工件坐标系要与指令里面的参考工
具和工件坐标系保持一致,否则会出现“错误的活动工件、工具”等警告。此案例中示教目标点时统一使用工具坐标系“tGripper”、工件
坐标系“Wobj0”,通过手动操纵将机器人移动至下左图所示的位置进行pHome点的示教。6.3.3 玻璃搬运任务实施
然后移动至安全高度位置,此目标点可随意示教,唯一需要注意的是其高度要适当离于支架,此位置在程序中只会使用其高度值,用
以防止在旋转玻璃过程中与支架发生碰撞。示教为下右图所示的位置。pHome点位置\ 取玻璃接近点6.3.3 玻璃搬运任务实施
接下来,将机器人移至拾取基准位置,进行pPickBase点的示教,如下图所示。6.3.3 玻璃搬运任务实施
移动到位之后,需要置位夹具,打开真空,拾取玻璃,如下图所示。6.3.3 玻璃搬运任务实施
之后,将机器人移至放置基准位置,进行pPlaceBase点的示教,如下图所示。6.3.3 玻璃搬运任务实施
示教完成后，需要将真空信号diAttach复位为0，将玻璃释放，如下图所示。6.3.3 玻璃搬运任务实施
完成所有示教基准点之后,复原工作站,将玻璃和机器人位置复位。复位完成后,单击如下图所示的仿真播放按钮,查看工作站运行
状态。6.3.3 玻璃搬运任务实施 需要格外注意的是,由于支架内部间隔较小,机器人在支架里面拾取放置玻璃
过程中容易与其发生碰撞,所以要格外留意机器人在运动过程中是否与支架发生了碰撞,若发生碰撞则需要调整机器人运行轨迹。 在本案例中,影响机器人轨迹的主要有拾取基准位置、放置基准位置以及经过计算得出的拾取放置前后位置等,调整各基准位置或者修改计算时的偏移值,保证机器人在整个运行轨迹中是安全的。 最后,查看运行状态是否正常,若正常则保存该工作站。小结 本课讲解了玻璃搬运机器人应用示例，首先讲述了玻璃搬运任务的描述；接着介绍了玻璃搬运知识的储备，包括轴配置监控与运动触发指令、转弯半径选取等；还介绍了控玻璃搬运任务实施，包括解压初始化、I/O配置、坐标系标定、示教目标点等。重点：1）复杂程序数据的赋值操作； 2）复杂情况下如何设计运行轨迹； 3）玻璃搬运工作原理； 4）如何选择合理的转弯半径； 5）搬运应用中的常用指令。Transfer Robot本次课结束，谢谢大家！ |
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