机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”、 其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。现在工业机器人已被广泛应用在自动化产线、物流配送等各个行业领域。根据工业机器人的用途不同，分为搬运、码垛、焊接、涂胶、组装等工业机器人。其中，搬运码垛机器人被广泛应用于机床上下料、自动生产线、集装箱的自动搬运等场所。搬运码垛机器人能代替人工搬运，把人从劳动强度高、重复性高的工作环境中解脱出来，提高劳动效率，使搬运作业变得更高效、准确，降低了生产成本
本文以工业机器人搬运码垛工作站为研究对象，利用RobotStudio 仿真软件设计一个搬运码垛机器人仿真工作站，实现物料地搬运并根据实际要求进行码垛。
1. RobotStudio 虚拟仿真软件
工业机器人仿真技术主要应用于方案仿真、结构与空间的验证、工艺节拍验证以及机器人技术研究等。ABB RobotStudio 软件是瑞士 ABB公司研发的与其工业机器人设备相配套的仿真软件，具有强大的离线编程和仿真功能以及反好的操作界面”，通过 RobotStudio软件，模拟工厂自动化生产线物料搬运过程，由工业机器人将货物按照一定的规则或方式堆放在托盘上，让物品的搬运、装卸、运输、存储等活动转化成单元化作业，极大地提高了生产效率和安全性，降低了生产成本。
2. 仿真工作站设计
2.1 设计内容
搬运码垛仿真工作站的设计主要依靠 RobotStudio和 SoildWorks软件。首先使用 SoildWorks 建模，构建出创建工作站所需要的物块以及真空吸盘，再用 RobotStudio仿真软件创建一个新的工作站，选择合适的机器人及外围改备，并将创建的模型全部导入工作站，完成工作站布局，进行系统参数的配置，1/0信号的分配；然后对Smart 进行设计，编写搬运码垛程序、示教搬运点和放置点；最后进行程序的调试运行，实现工业机器人搬运码垛工作站的仿真运行。
2.2 工作站布局
将传送带、工件等放置在机器人的运动范围内，保证机器人高效工作。其他外围设备、防护装置等要放在合适位置，避免影响机器人正常工作。
2.2.1 机器人选型
ABB公司生产的IRB 460型号是全球最快的四轴多功能工业机器人，在紧凑空间内汇聚了ABB产品中的所有特点和技术，在保持了原来的紧凑、高效、高性能的基本功能之外，还拥有了新的紧凑型结构，高精度操作，成本低、编程简便，并使其在货物搬运、堆码等过程中的效率得以最大化。IRB 460可以提供在同类产品中最佳的精确度和加速度，可确保高产量及低废品率，从而提高生产效率。
2.2.2 模型创建
使用 SoildWorks建立搬运码垛工作站所需要的物块模型，一个三角形模型和一个长方形模型，作为搬运物块放在传送带上。
2.2.3外围设备布局
外围设备包括机器人的底座、工具、安全防护装置、安全防护内设备、防护装置外设备等。RobotStudio 软件库中包含已创建好的模型，可以从库中选择后导人到工作站里并放置到合适的位置。
2.3系统创建
工业机器人系统是其编程、操作的基础，在完成系统布局之后，就需要添加操作系统，让其具备电气功能并进行相应的模拟仿真操作。本次加载系统选择从布局创建系统，选择菜单栏中的【机器人系统］一［从布局］。在弹出的界面甲，编辑系统的名称和位置，选择［机械装置］，在弹出的界面修改默认语言以及通讯方式等。
2.4组件创建与链接
Smart 组件是一种智能化的组件，它具有自动化、智能化、可编程、可控制等特性，可用于机器人、智能家居、无人机、智能车辆、智能制造等应用领域。
在搬运码垛仿真工作站中，需要用到传送带机构，确保工作站的正常运行，要建立 Smart组件实现传送带与物块的连接。在此次仿真工作站中，所用的Smart
组件包括以下几种：（1）实现传送带和物块间的连接。首先构建传递带的Smart组件，添加线传感器 Linear Mover 组件，能够实现搬运物块的直接运动，添加面传感器 PlaneSensor，用来测量物块的位置，Source 组件可以实现对搬运物块的拷贝、队列 Queue组件可以实现物块的排序、逻辑运算、仿真启动和停止，组件创建完成后对其进行信号的连接，实现传送带传送搬运物块。
（2） 实现吸盘的动态功能。建立动态吸盘的Smart组件，在Smart组件中加入了 Attacher 组件，即安装一个对象；Detacher 组件，即拆除一个对象，LinSensor-检查是否有一个对象和两点中间的线交叉，添加完成后进行属性设定及连接，最后通过1/0信号连接，实现吸盘对搬运物块的拾取与放置”。
2.51/0设置
2.5.1I/0 板卡创建
常见的 ABB 标准I/O 板包括 DSQC651、DSQC652、DSQC653等。其中 DSQC651 是最常用的ABB 标准的1/O 模板，主要提供8个数字输入信号、8个数字输出信号和2个模拟输出信号的处理。
在系统中定义 DSQC651 模板，参数设定为：Name：
Board10; Network: DeviceNet; Address : 10.
点击虚拟示教器上菜单按钮进入控制面板，点击设置，单击 “Device net Device” 进入1/0板设置，在“使用来白模板的值”中选择 “DSOC 651combi I/O Device”，对照I/O板配置表进行相应参数的设定，完成所有1/0功能的设置。
2.5.21/0信号创建
在虚拟示教器界面进入控制面板，点击配置，选择 Signal 后进入信号设置界面；点击添加或增加输入输出信息；点击Name设定输人输出信号名称；按照实际情况依次选定输人或输出信号的类型、所在1/O单元、地址等信息；完成所有配置后单击“确认”，并在弹出的重新启动对话程中点击“是”进行重启。在搬运码垛仿真工作站中，要设置的1/O信号依次为：dhPI、diP2、doGrip1等。
2.5工作站逻辑
正作站逻辑是将Smart组件与机器人系统配置信号进行相关联的配置，在本次研究中，工作站逻辑是买现传送带 Smart 组件和机器人真空吸盘信号的关联，实现物块到达指定位置时，机器人可以接收到指令拾取物块。
3 程序编写与仿真
程序编写足实现工作任务的关键，搬运码垛仿真系统可以在实操机器人之前进行仿真训练，及时解决在仿真过程中遇到的错误和报警，既提高了操作能力，又減少了危险的发生，安全性得以保障。
3.1 RAPID 程序编写
3.1.1主程序的编写PROC Main（）
chushihua;
WHILE TRUE DO
IF diBoxInPos1=1 ANDdiPalletInPos1=1 AND
bPalletFull=fiase then; rPickI;
rPlacel;
ENDIF
IFdiBoxInPos2=1 AND diPalletInPos2=1 AND
bFalletFull-fiase then;
rPick2;
rPlacel;
ENDIF
Waittime 0.1;
ENDWHILE
ENDPROC
3.2仿真运行
采用 RobotStudio 软件，根据实际生产情况对系统进行离线编程以及仿真，实现了搬运码垛任务；不同形状的物料通过传送带输送出来，物块到达指定位置后由传感器输出信号，机器人接收信号去拾取物块，根据形状的不同分别按要求放置码垛。
4. 结语
我国工业技术发展已经得到了质的飞跃，当代人工智能技术已经成为工业 4.0的核心技术，智能生产正在取代人力生产。搬运码垛工业机器人代替人工重复繁琐的工作，让其从繁杂无味的工作环境中解脱，研究更完普、功能更多的搬运码垛机器人已经刻不容缓，相信末来的工业机器人系统功能会更加强大，技术更加多样化、系统化、智能化、综合化。
参考文献
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