基于RobotStudio的码垛机器人智能工作站仿真的探究

李勇

摘 要：在一些工业领域当中，为了能够良好地将货物存放或者放置到指定位置堆叠，需要进行码垛，然而传统码垛工作主要由人工执行，那么随着货物重量、搬运要求的增长与变化，人工因为自身能力所限，无法满足码垛需求，此时为了能够良好地进行码垛工作，就需要采用码垛机器人来进行作业。本文主要在RobotStudio基础上，对码垛机器人以及智能工作站进行分析。

关键词：RobotStudio 码垛机器人 智能工作站

中图分类号：TP24 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（a）-0031-02

码垛机器人的运作是受到智能工作站的管制，管制决策由人工根据机器人运行的状态来决策，但是在决策之前，相关人员往往会借助仿真软件，对码垛机器人的运行生产线各阶段进行仿真，再根据仿真结果来分析码垛机器人运行是否存在潜在问题，此举能够有效提高码垛机器人的工作效率，并且降低开发成本，因此有必要在使用码垛机器人之前进行相关的仿真研究。

1 智能化生产线模型构建

本研究将以PLC作为控制核心，之后进行码垛机器人选型，主要选择ABB-IRB2600型号机器人，其工作有效范围为1.65m，承重载荷达12kg[1]。ABB-IRB2600型号机器人结构简单，其工作端安置了真空吸盘，吸盘可以吸住周转箱，保障码垛过程中货物的安全[2]。

2 传输链Smart组件添加与连接

2.1 Smart组件概述

Smart组件是RobotStudio的一种仿真功能，专门用于仿真模拟ABB型号机器人，因此在本研究基础上具有良好的应用价值[3]。在本文中，通过Smart组件实现了货物在传输链当中的动态模拟。

2.2 传输链Smart组件添加

首先添加源组件（Sourse）来实现货物的复制，同时结合队列（Queue）来执行货物复制命令，在此两项运作之下，使得所有货物都具备了相同的动态属性。其次，通过线性运动组件（Linear-Mover）对货物与机器人传感器接触进行控制，即当货物运行到传输链末端之后，货物会与传感器相互接触，此时传感器会发出相应的信号，此部分传感器为面传感器（Plane Sensor）。添加逻辑反组件（LogicGate[NOT]），以此实现信号的取反操作，取反操作的功能在于：因为ABB型号机器人在信号高频与低频的切换过程当中不会出现动作，会影响到码垛运行，而通过取反操作能够时机器人在切换过程当中同样进行运作，保障码垛工作顺利开展。

2.3 传输链Smart组件连接

传输链Smart组件连接主要采用信号连接方法，连接主要分为两个阶段，即信号设置以及信号连接，具体分析如下。

（1）传输链Smart组件连接信号设置。主要采用I/O信号作为连接信号，在此基础上将信号放置在周转箱与货物托盘处，两组信号的初始值均为0，信号的作用端在于码垛机器人以及AGV小车。表1为传输链I/O信号与逻辑值。

（2）传输链Smart组件连接信号连接。信号的连接主要实现工作站信号创建，与上述各Smart组件进行信号交互。首先创建Simulation Events组件，此时可以在仿真开始或结束时间发出脉冲信号，实现信号的创建，之后Logic SRLatch组件进行置1的操作，此时机器人的面传感器会出于检测状态。其次Sours会生成复制产品，同时执行入队操作，使复制品进入Queue组件，当复制品在队列当中进行传输，并于面传感器接触之后，面传感器会接收到物体信号，此时发出信号同时停止将产品加入队列，并进行出队操作、信号传递操作，信号传递操作主要将检测信号传递到InPos处，此时机器人会自动取件。

3 码垛机器人I/O信号板卡创建与设置

3.1 码垛机器人I/O信号板卡创建

为了实现目标，本文选择了DSQC652通讯板卡，将其安置在码垛机器人当中，据悉该板卡的数字量为16进16出，将板卡的总线地址设为10。根据设置情况可见，本文机器人工作站中共有4个数字信号输入/输出点，即为输送链末端检测纸箱到位信号、工位托盘检测到位信号、更换托盘触发数据恢复信号、用于控制真空吸盘动作机器人I/O信号。

3.2 机器人坐标与载荷设置

首先，对机器人的坐标进行设置，此部分本文主要在默认坐标系tool基础上，向Z轴方向偏移100mm，此时机器人的坐标系原点trans为[0，0，100]，相应的重心cog需要设置为[0，0，90]，在此基础上机器人的载荷外围数值为10kg，工作当中具体的载荷与重心计算，本文将通过LoadIdentify来进行测算，这种测算方法具有较高的自动化程度。

其次，對机器人的载荷进行设置，结合坐标设置中的LoadIdentify算法，可以得到有效的载荷。具体来说，假设机器人吸取了10kg的周转箱之后，其中心与tGrip相比存在Z轴正向偏移现象，具体偏移数值为50mm，那么此时通过LoadIdentify就可以得到有效载荷。

4 工作站逻辑运行即仿真结果分析

4.1 工作站逻辑运行

本文在仿真选项卡下应用单机工作站逻辑按钮，实现机器人与信号的连接，之后进行逻辑分析。仿真中可见，传输链面传感器在检测到周转箱或者托盘之后，会将信号发送到数字输入信号，此时机器人依靠工作站的自动程序控制进行货物吸取，在此过程当中机器人会提前0.2s进行置位真空信号创建，同时延迟信号0.5s，此举可以给系统提供反应时间，确认货物是否吸取完毕，当所有货物吸取完毕之后，机器人自动开始进行产品放置。

4.2 仿真结果

在仿真运行的过程当中，本文要求码垛机器人进行5×4结构安装码垛.在仿真数据结果上可见，码垛机器人每完成一个托盘的时间为90s，结合之后的AGV小车运输→托盘更换，每次托盘码垛过渡到下一批工作的时间为100s，两者相加之下得知，码垛机器人的一个工作循环时长为190s，那么以往人工的8h正常工作时间，码垛机器人在此时间端内可以完成150个托盘的装载，那么将人工与机器人的工作效率相互对比之下，机器人的工作效率要远超人工。

5 结语

本文主要进行了基于RobotStudio的码垛机器人智能工作站仿真研究。研究当中，首先进行了智能化生产线模型构建，此部分是支撑之后研究的基础，当中本文主要进行了机器人选型，并介绍了机器人的性能与结构。其次通过传输链Smart组件添加与连接、码垛机器人I/O信号板卡创建与设置两个部分来实现仿真建设，最终在工作站逻辑运行即仿真结果分析中，对仿真建设进行运作，通过数据结果证明了码垛机器人的功效。

参考文献

[1] 王功亮，王好臣，李振雨，等.基于RobotStudio的码垛机器人智能工作站仿真研究[J].机电工程，2017（11）：1359-1362.

[2] 管菊花，徐姗.基于RobotStudio的瓷砖智能识别分类仿真工作站[J].南方农机，2017（2）：90.

[3] 郝建豹，许焕彬，林炯南.基于RobotStudio的多机器人生产线仿真设计[J].组合机床与自动化加工技术，2017（11）：122-125.