基于ABB工业机器人的电机装配程序设计
2020-12-28梁舒
梁舒
摘 要：针对工业机器人基础应用教学设备中的装配模块，介绍了基于ABB工业机器人应用于电机装配关键步骤的程序设计方法。利用子程序调用和偏移命令等相关指令，通过实验验证了程序设计的有效性和合理性。该方法可以推广到一般工业机器人搬运的应用场景中，提高工业机器人编程的效率。
关键词：工业机器人 电机装配 程序设计
一、工业机器人装配模块系统组成
工业机器人装配模块由ABB工业机器人本体、快换工具主盘、快换工具、立体仓库、装配平台等组成。需要装配的电机模型由基座、电机、减速器、输出法兰四部分组成，机器人需要将基座由仓库放到装配位置，再将电机装配进基座，减速器和输出法兰按先后顺序分别装配在基座上，最后将产品放回仓库位置。装配过程中，需要选取合适的工具装配不同的工件，基座需要用弧口气爪工具抓取和放置，电机需要用直口工具抓取和放置，减速器和输出法兰需要用吸盘工具完成吸取和放置。
二、气动工具动作部分程序设计
机器人需要利用安装在机器人第六轴的主盘张开和锁紧完成拾取不同工具的操作，对应于气动部分的电磁阀为YV1和YV2。机器人拾取到气爪工具后，气爪地张开和闭合需要气动部分的电磁阀YV3和YV4控制，机器人拾取到吸盘工具后，吸盘的吸气和放气由气动部分的电磁阀YV5控制。5个电磁阀对应于机器人的五个输出信号YV1-YV5，机器人编程时，通过置位和复位输出信号的操作来控制气动工具。分别建立工具锁紧、工具释放、夹爪开和夹爪闭的子程序，需要气动工具做相应的动作时，调用相应的子程序即可。
三、机器人取放工具程序设计
原始状态下，主盘安装在机器人第六轴法兰盘上，快换工具在设备平台的一侧。在装配过程中，机器人需要先去拾取相应的工具，完成装配任务后，机器人还需要将工具放回。因平台的立体仓库模块对机器人的运动路径有一定的阻碍，因此程序设计时，要在快换工具平台上方设置过渡点。设置绝对位置目标点pHomeAbs0作为机器人的原点，pHomeAbsn90作为机器人取放工具的过渡点，保证机器人在取放工具的过程中，不会对周边设备造成碰撞。
装配任务需要三種工具，即弧口手爪、直口手爪和吸盘，就需要定义三个机器人目标点作为机器人拾取和释放工具的位置，分别设置为pGongJu1、pGongJu2和pGongJu3。以工具1为例，机器人首先移动到原点，调用工具释放子程序将主盘释放，移动到过渡点，之后移动到pGongJu1点上方150mm处，之后减速到100mm/s运动到pGongJu1点上方20mm处，再减速到20mm/s，移动到拾取工具的位置pGongJu1点。等待0.5s后，执行工具锁紧子程序，之后再等待0.5s，按照刚才的路径依次沿路返回到机器人原点。机器人释放工具程序和拾取工具程序类似，只是在释放工具前，需要先将控制气爪的YV3和YV4置零，保证气路关闭。该部分对应的机器人程序如下：
PROC QuGongJu1（）
MoveAbsJ pHomeAbs0＼NoEOffs， v500， fine， tool0;
GongJuShiFang;
MoveAbsJ pHomeAbsn90＼NoEOffs， v500， z20， tool0;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，150），v500，z20，tool0;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，20），v100，z20，tool0;
MoveL pGongJu1，v20，fine，tool0;
WaitTime 0.5; GongJuSuoJin; WaitTime 0.5;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，20），v20，z20，tool0;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，150），v100，z20，tool0;
MoveAbsJ pHomeAbsn90＼NoEOffs， v500， z20， tool0;
MoveAbsJ pHomeAbs0＼NoEOffs， v500， fine， tool0;
ENDPROC
PROC FangGongJu1（）
MoveAbsJ pHomeAbs0＼NoEOffs， v500， fine， tool0;
MoveAbsJ pHomeAbsn90＼NoEOffs， v500， z20， tool0;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，150），v500，z20，tool0;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，20），v100，z20，tool0;
MoveL pGongJu1，v20，fine，tool0;
Reset YV4; Reset YV3; WaitTime 0.5;
GongJuShiFang; WaitTime 0.5;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，20），v20，z20，tool0;
MoveL Offs（pGongJu1，0，0，150），v100，z20，tool0;
MoveAbsJ pHomeAbsn90＼NoEOffs， v500， z20， tool0;
MoveAbsJ pHomeAbs0＼NoEOffs， v500， fine， tool0;
ENDPROC
四、机器人主程序设计
根据装配模块的布局和装配顺序，在相关的装配子程序设计完成后，需要进行机器人主程序的设计。整体程序调试完成后，ABB机器人在自动运行时，程序从主程序开始执行。首先执行初始化程序，将设备中各信号进行复位，机器人拾取弧口工具并将电机基座放到装配位置，完成基座装配后机器人将弧口工具放回快换工具的位置。机器人继续拾取直口工具并将电机装配到基座内，之后将直口工具放回。整个电机装配完成后，机器人再用弧口工具将产品从装配位置放回到仓库中，从而完成整个装配的流程。
五、结语
工业机器人编程需要注意使用合理的程序结构，利用子程序、偏移指令等功能实现对程序的优化，使机器人程序执行的效率更高，动作流程更加流畅。在工业机器人的其他应用类型的编程中，也可以使用类似的方法提高编程的效率。
参考文献
[1]潘洪坤.基于ABB工业机器人示教系统的教学项目设计[J].山东工业技术，2017（8）：244—245.
