ABB工业机器人码垛程序优化设计

0引言

在现代制造业智能化转型的浪潮中,工业机器人作为 自动化生产的核心装备,正深刻改变着传统的生产模式[1]。其中,码垛作业作为物流仓储与生产流程中的关键环节,直接影响着生产效率、空间利用率及物流周转速度。ABB工业机器人凭借其高精度、高可靠性和强大的适应性,在码垛领域得到了广泛应用,成为众多企业实现自动化码垛的首选设备。

随着制造业对生产柔性化、高效化和低成本化的要求日益提升,传统的ABB工业机器人码垛程序逐渐暴露出诸多问题。例如,在面对多变的工件类型、复杂的码垛模式及动态调整的生产节拍时,现有程序可能出现运行效率低下、路径规划不合理、能耗偏高及对异常情况处理能力不足等情况。这些问题不仅制约了生产线的整体产能,还可能增加设备的磨损和维护成本，难以满足现代制造业的精细化生产需求[2]。

相关研究表明,优化码垛程序可显著提升作业效率与系统性能。韩驹提出了基于ABB机器人矩形码垛的算法,可制作成码垛标准功能块,进而提高编程效率[3];汤兆平等人针对码垛机器人轨迹规划的时间问题,利用混沌映射初始化种群，改进收敛因子并引入自适应权重Ï提出了一种改进的鲸鱼优化算法对时间进行优化[4];霍天龙和张博则提出了一种基于速度最优的机器人运行轨迹规划算法，减少了码垛工艺下机器人的示教点，并且所规划的路径运行时间较短Ï提高了生产效率[5]。因此Ï对ABB工业机器人码垛程序进行优化设计Ï已成为提升码垛作业性能、增强生产系统竞争力的关键举措。

本文以ABB工业机器人码垛物料作业为研究对象，创新性地结合FOR循环指令、数组及Offs功能进行程序优化。优化后的程序无须对每个货物单独示教，仅需示教一个物料的点位，其余点位通过Offs偏置指令、位置计算公式和FOR循环指令进行程序优化，并将位置计算的结果存储于数组中，码垛时直接调用数组内的位置信息即可。

1物料码垛方案设计

机器人码垛通过对具有代表性的点进行示教Ï即可从下层到上层按顺序堆叠物料，这一技术常见于物流、运输及仓库存储等领域。码垛同一形状的立体货物时，可采用重叠式、纵横交错式、正反交错式和旋转交错式等方式，如图1所示。

本文研究重叠式码垛。机器人在输送链末端等待Ï待物料到位后将其拾取，放置于右侧托盘上，码垛成2层、3行、2列的形式，物料为箱体Ï箱体的大小为长500mm、宽400mm、高度250mmÏ码垛完成后效果如图2所示。码垛工作站基于Robot5tudio仿真软件搭建Ï包含IRB460—110—240—01、传送带、围栏、码垛台,如图3所示。工作站的信号包括真空吸盘动作信号、物料到位检测信号。

2物料码垛程序设计

码垛物料由输送链输送,传感器检测物料是否到位;当检测到物料到位后,机器人便抓取物料并搬运至码垛位置完成码垛。根据码垛工作流程,抓取与搬运物料的路径规划为子程序,码垛物料的路径规划为主程序。同时,依据码垛作业的工作流程,将其划分为初始化列行程序、抓取列行程序和码垛主程序。

在编写程序前需做好准备工作,包括创建工具坐标系tGripper;工件坐标采用默认的wobjo;确认吸盘动作信号doGripper、物料到位信号diBoXInpos;创建程序数据 ,表1中仅列出pHome、ppick、pplace、astack四个重要程序数据,其他过渡点位将在相应程序中说明。

2.1 物料码垛初始化程序rInitAII

初始化程序包括对吸盘动作信号doGripper进行复位,具体程序如表2所示。

2.2 物料码垛抓取子程序rpick设计

物料由传送带输送,位置保持不变。将抓取与搬运物料的路径编写在同一个程序中作为子程序调用;在抓取和搬运路径中,点位数量取决于外围设备的复杂程度,避让点需根据实际情况示教。物料码垛抓取子程序如表3所示。

2.3 物料码垛主程序Main设计

只需示教一个码垛物料释放点,所选释放点位于码垛的右后方;其他物料的释放点均沿X、Y轴正向摆放。通过Offs功能指令结合公式计算其他码垛物料的位置并存储于数组中,再借助FOR循环指令控制层数、行数和列数,以此减少示教点和程序段,主程序如表4所示。

3结论

本文以ABB工业机器人码垛作业为研究对象,结合FOR循环指令、数组及Offs功能对程序进行优化。优化后的程序无须对每个货物单独示教,仅需示教一个货物的点位,其他货物的点位可通过Offs偏置指令、FOR循环指令及总结的位置计算公式进行计算,计算结果存储于数组中,码垛时只需调用数组中存储的位置即可。优化后的程序在对不同物料进行码垛作业时,仅需修改程序中FOR循环的i、j、k终止值,以及Offs功能中x、Y方向的物料间距,即可投入使用。该程序通用性强、简洁易读、维护简便,能减少示教编程占用的机器人生产时间,达到了提高生产效率的目的,可供企业编程人员借鉴。

[参考文献]
[1]范帅,相茂利,张恩亮.智能制造领域中工业机器人技术的应用[J].张江科技评论,2024(1):108—110.
[2]李勋.工业码垛机器人存在问题与解决对策[J].中国新技术新产品,2019(12):21—22.
[3]韩驹.基于ABB机器人矩形码垛的算法实现[J].工业控制计算机,2023,36(6):76—77.
[4]汤兆平,孟鑫,孙剑萍,等.基于改进鲸鱼优化算法的码垛机器人时间最优轨迹规划[J].科学技术与工程,2024,24(14):5882—5891.
[5]霍天龙,张博.基于速度最优的码垛机器人轨迹规划算法[J].机电工程技术,2021,50(2):81—83.

《机电信息》2025年第21期第12篇