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总第２２７期２０１９年４月 南 方 金 属ＳＯＵＴＨＥＲＮＭＥＴＡＬＳ Ｓｕｍ.２２７Ａｐｒｉｌ ２０１９ 收稿日期:２０１８－１１－２７ꎻ 修订日期:２０１８－１２－２１ 作者简介:谭 芳(１９８７－)ꎬ男ꎬ２０１３年广东工业大学控制科学与工程专业硕士研究生毕业ꎮ 文章编号:１００９－９７００(２０１９)０２－００４３－０４ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人编程及搬运实例谭 芳(广东松山职业技术学院ꎬ广东韶关５１２１２６)摘 要:针对ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人ꎬ介绍了机器人的基本参数、编程指令和编程格式ꎬ并对搬运实例进行了分析ꎬ为工业机器人专业人员学习和应用提供参考ꎮ关键词:ＡＢＢＩＲＢ１２０ꎻ工业机器人ꎻ编程ꎻ搬运中图分类号:ＴＰ２４２.３ 文献标志码:ＢＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄＨａｎｄｌｉｎｇＥｘａｍｐｌｅｏｆＡＢＢＩＲＢ１２０ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＲｏｂｏｔＴＡＮＦａｎｇ(ＧｕａｎｇｄｏｎｇＳｏｎｇｓｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅꎬＳｈａｏｇｕａｎꎬＧｕａｎｇｄｏｎｇꎬ５１２１２６ꎬＰ.Ｒ.Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓꎬｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｆｏｒｍａｔｓｏｆｔｈｅＡＢＢＩＲＢ１２０ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔｓꎬａｎｄｔｈｅｈａｎｄｌｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎ￣ｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔｓｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＡＢＢＩＲＢ１２０ꎻｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔｓꎻｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇꎻｃａｒｒｙ０ 引言随着“工业４０”概念在德国的提出ꎬ以“智能工厂、智慧制造”为主导的第四次工业革命已经悄然来临ꎮ工业４０是一个高科技战略计划ꎬ制造业的基本模式将由集中式控制向分散式增强型控制转变ꎬ目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化产品与服务的生产模式[１]ꎮ“中国版工业４０规划”———«中国制造２０２５»明确了九项战略任务和重点ꎬ涉及十大重点领域ꎮ工业机器人作为自动化技术的集大成者ꎬ是其重要的组成单元ꎮ工业机器人具有高效率、高精度、高可靠性、稳定性的特点ꎮ本文主要对ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人的基本参数、编程指令及搬运实例进行介绍ꎮ１ ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人的基本参数 ＩＲＢ１２０是ＡＢＢＲｏｂｏｔｉｃｓ最新一代６轴工业机器人中的一员ꎬ有效载荷达３ｋｇꎬ专为使用基于机器人的柔性自动化的制造行业(例如３Ｃ行业)而设计ꎮ该机器人为开放式结构ꎬ特别适合于柔性应用ꎬ并且可以与外部系统进行广泛通信ꎮ机器人规格参数如表１所示ꎬ运动性能及范围如表２所示ꎬ手腕中心点工作范围如图１所示ꎮ表１ 规格参数规格参数轴数６防护等级ＩＰ３０有效载荷３ｋｇ安装方式落地式到达最大距离０.５８ｍ机器人底座规格１８０ｍｍ×１８０ｍｍ机器人本体重量２５ｋｇ重复定位精度０.０１ｍｍ表２ 运动性能及范围轴序号动作范围最大速度１轴回转:＋１６５°~－１６５°２５０°/ｓ２轴立臂:＋１１０°~－１１０°２５０°/ｓ３轴横臂:＋７０°~－９０°２５０°/ｓ４轴腕:＋１６０°~－１６０°３６０°/ｓ５轴腕摆:＋１２０°~－１２０°３６０°/ｓ６轴腕传:＋４００°~－４００°４２０°/ｓ图１ 机器人手腕中心点工作范围２ ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人的编程ＡＢＢ机器人应用程序是用ＲＡＰＩＤ编程语言的特定词汇和语法编写而成的ꎮＲＡＰＩＤ是一种英文编程语言ꎬ所包含的指令可以移动机器人、设置输出、读取输入ꎬ还能实现决策、重复其它指令、构造程序与系统操作员交流等功能[２]ꎮ２.１ 程序基本架构ＲＡＰＩＤ程序的基本架构如表３所示ꎮＲＡＰＩＤ程序的架构说明:ＲＡＰＩＤ程序由程序模块与系统模块组成ꎻ可以根据不同的用途创建多个程序模块ꎻ每一个程序模块包含了程序数据、例行程序、中断程序和功能四种对象ꎬ但不一定在一个模块中都有这四种对象ꎬ程序模块之间的数据、例行程序、中断程序和功能是可以互相调用的ꎻ在ＲＡＰＩＤ程序中ꎬ只有一个主程序ｍａｉｎꎬ存在于任意一个程序模块中ꎬ并且是作为整个ＲＡＰＩＤ程序执行的起点[２]ꎮ表３ ＲＡＰＩＤ程序的基本架构ＲＡＰＩＤ程序程序模块１程序模块２程序模块３系统模块程序数据程序数据程序数据主程序ｍａｉｎ例行程序例行程序例行程序中断程序中断程序中断程序功能功能功能２.２ 程序指令ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人常用的编程指令有:运动指令ꎬ赋值、循环及逻辑判断指令ꎬ程序调用指令和Ｉ/Ｏ控制指令等ꎮ１)运动指令常用的格式为:动作方式目标位置运动速度转弯区数据工具坐标数据工件坐标数据 动作方式主要有关节运动(ＭｏｖｅＪ)、线性运动(ＭｏｖｅＬ)、圆弧运动(ＭｏｖｅＣ)和绝对位置运动(ＭｏｖｅＡｂｓＪ)四种方式ꎮ目标位置数据:定义机器人ＴＣＰ的运动目标ꎬ可以在示教器中单击“修改位置”进行修改ꎮ运动速度数据:定义速度(ｍｍ/ｓ)ꎮ在手动限速状态下ꎬ所有运动速度被限速在２５０ｍｍ/ｓꎮ转弯区数据:定义转弯区的大小ｍｍꎬ如果转弯区数据ｆｉｎｅꎬ表示机器人ＴＣＰ达到目标点ꎬ在目标点速度降为零ꎮ工具坐标数据:定义当前指令使用的工具ꎮ工件坐标数据:定义当前指令使用的工件坐标ꎮ２)赋值、循环及逻辑判断指令“:＝”赋值指令用于对程序数据进行赋值ꎮ赋值可以是一个常量或数学表达式ꎮ例如ꎬｒｅｇ１:＝１ꎬｒｅｇ２:＝ｒｅｇ１＋３ꎮ条件逻辑判断指令用于对条件进行判断后ꎬ执行相应的操作ꎮ主要有ＣｏｍｐａｃｔＩＦ紧凑型条件判断指令ꎬＩＦ条件判断指令ꎬＦＯＲ重复执行判断指令ꎬＷＨＩＬＥ条件判断指令ꎮ３)程序调用指令实现主程序调用子程序的功能ꎬ主要是使用例行程序调用指令———ＰｒｏｃＣａｌｌꎮ通过调用对应的例行程序ꎬ当机器人执行到对应程序时ꎬ就会执行对应例行程序里的程序ꎮ一般在程序中指令比较多的情况ꎬ通过建立对应的例行程序ꎬ再使用ＰｒｏｃＣａｌｌ指令实现调用ꎬ有利于方便管理ꎮ４)Ｉ/Ｏ控制指令Ｉ/Ｏ控制指令用于控制Ｉ/Ｏ信号ꎬ以达到与机器人周边设备进行通信的目的ꎮ置位指令Ｓｅｔ用于将数字输出信号置位为“１”ꎮ复位指令Ｒｅｓｅｔ用于将数字输出信号置位为“０”ꎮ等待输入指令ＷａｉｔＤＩ用于判断数字输入信号的值是否与目标一致ꎮ等待输出指令ＷａｉｔＤＯ用于判断数字输出信号的值是否与目标一致ꎮ时间等待指令ＷａｉｔＴｉｍｅ用于程序在等待一个指定的时间以后ꎬ再继续向下执行ꎮ３ ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人的搬运实例分析 如图２所示ꎬ机器人从Ｅ处搬运物块分别放置４４南 方 金 属ＳＯＵＴＨＥＲＮＭＥＴＡＬＳ２０１９年第２期 ＡＢＣＤ位置ꎬ物块是一个长方体(６０ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍ)ꎮ在工业机器人基坐标系下进行编程ꎬ坐标系如图２所示ꎮ要从Ｅ处搬运４个工件分别放置ＡＢＣＤ处ꎬ需要分别搬运４次ꎮ每一次搬运的步骤为ꎬ机器人移动至安全位置→Ｅ位置正上方→下降到Ｅ位置→等待１ｓ→气爪夹紧等待１ｓ→直线上升图２ 搬运示意到Ｅ位置正上方→机器人移动到安全位置→移动至放置位置正上方→直线下降到放置位置→等待１ｓ→气爪松开等待１ｓ→直线上升到放置位置正上方→机器人移动至安全位置ꎮ 程序采用子程序调用的形式ꎬ把以上流程写成子程序ꎬ主程序主要完成各坐标点的指定和子程序的调用ꎬ即调用子程序４次ꎮ各子程序被调用过程中ꎬ每个位置的数据值不同ꎬ故采用两个ＦＯＲ循环来更新目标位置数据ꎮ根据流程ꎬ设定ｐ１００为初始位置ꎬｐ１０为Ｅ处位置ꎬｐ２０为Ａ处位置ꎬｄｏ４为气爪夹紧松开输出信号ꎬＲｏｕｔｉｎｅ１为从Ｅ处位置抓取物块的子程序ꎬＲｏｕｔｉｎｅ２为放置物块的子程序ꎬ这两个子程序均被调用４次ꎮ编程如下: ＰＲＯＣｍａｉｎ() 主程序 ＭｏｖｅＡｂｓＪｐ１００＼ＮｏＥＯｆｆｓꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ 移动至初始位置ｐ１００ ｒｅｇ１:＝０ꎻ 初始化 ｒｅｇ２:＝０ꎻ Ｒｅｓｅｔｄｏ４ꎻ ＦＯＲＡ１ＦＲＯＭ０ＴＯ１ＤＯ ＡＢＣＤ四个工件分为两行两列 ＦＯＲＡ２ＦＲＯＭ０ＴＯ１ＤＯ ｒｅｇ１:＝Ａ１∗８０ꎻ Ｘ方向间距８０ｍｍ ｒｅｇ２:＝Ａ２∗４５ꎻ Ｙ方向间距４５ｍｍ Ｒｏｕｔｉｎｅ１ꎻ 调用子程序抓取物块 Ｒｏｕｔｉｎｅ２ꎻ 调用子程序放置物块 ＥＮＤＦＯＲ ＥＮＤＦＯＲ ＭｏｖｅＡｂｓＪｐ１００＼ＮｏＥＯｆｆｓꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ 搬运结束移动至初始位置ｐ１００ ＥＮＤＰＲＯＣ 主程序结束 ＰＲＯＣＲｏｕｔｉｎｅ１() 抓取物块子程序定义 ＭｏｖｅＪＯｆｆｓ(ｐ１０ꎬ０ꎬ０ꎬ１００)ꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ 移动至Ｅ位置上方１００ｍｍ ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐ１０ꎬ０ꎬ０ꎬ０)ꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ 下降至Ｅ位置 ＷａｉｔＴｉｍｅ１ꎻ 等待１ｓ Ｓｅｔｄｏ４ꎻ 抓紧物块 ＷａｉｔＴｉｍｅ１ꎻ 等待１ｓ ＭｏｖｅＪＯｆｆｓ(ｐ１０ꎬ０ꎬ０ꎬ１００)ꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ 上升至Ｅ位置上方１００ｍｍ ＥＮＤＰＲＯＣ 结束子程序定义 ＰＲＯＣＲｏｕｔｉｎｅ２() 放置物块子程序定义 ＭｏｖｅＪＯｆｆｓ(ｐ２０ꎬｒｅｇ１ꎬｒｅｇ２ꎬ１００)ꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ移动至放置位置上方１００ｍｍ ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐ２０ꎬｒｅｇ１ꎬｒｅｇ２ꎬ０)ꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ 下降至放置位置 ＷａｉｔＴｉｍｅ１ꎻ 等待１ｓ５４ 总第２２７期 谭 芳:ＡＢＢＩＲＢ１２０型工业机器人编程及搬运实例 Ｒｅｓｅｔｄｏ４ꎻ 松开物块 ＷａｉｔＴｉｍｅ１ꎻ 等待１ｓ ＭｏｖｅＪＯｆｆｓ(ｐ２０ꎬｒｅｇ１ꎬｒｅｇ２ꎬ１００)ꎬｖ１０００ꎬｆｉｎｅꎬｔｏｏｌ０ꎻ上升至放置位置上方１００ｍｍＥＮＤＰＲＯＣ 结束子程序定义 在主程序ｍａｉｎ中ꎬ子程序Ｒｏｕｔｉｎｅ１和Ｒｏｕｔｉｎｅ２分别被调用了４次ꎮ程序中用了ＦＯＲ循环语句ꎮ实现了程序的简化和优化ꎬ在产品多件搬运中提高了编程效率和编程质量ꎮ４ 结语我国制造业转型升级ꎬ战略新兴产业正处于战略机遇期ꎬ国家高度重视并制定了强国制造发展战略ꎬ发布了中国制造２０２５计划ꎮ在新时代科技发展的大趋势下ꎬ工业机器人专业人才的需求量在不断上升ꎬ对于工业机器人专业人才的基础技术和技能要求也越来越高ꎮ本文从ＡＢＢ公司的典型产品入手ꎬ对机器人的基本参数、编程指令进行了介绍ꎬ对搬运实例进行了编程分析ꎬ有助于快速有效提高工业机器人专业人才的学习和生产应用能力ꎮ参考文献[１] 郭军.工业机器人技术应用实训环境建设探究[Ｊ].丝路视野ꎬ２０１６(２７):２０－２３.[２] 魏志丽ꎬ林燕文.工业机器人应用基础———基于ＡＢＢ机器人[Ｍ].北京:北京航空航天大学出版社ꎬ２０１６.(上接第４２页) 不足之处:１)高炉加废