基于工业机器人物件搬运系统设计与制作

摘 要本次毕业设计为工业机器人物件搬运系统的设计与制作。利用工业机器人技术来改善生产线上的搬运作业，从而替代工人重复性手动操作。该设计需要自己画出夹具-吸盘，然后通过三维建模软件CATIA设计出符合设计需要的夹具。目前工业机器人已经拥有成熟的控制系统，通过编程与示教，对IRB120机器人的运动轨迹做出理想的路径规划，并对机器人运动范围进行完全的控制。根据程序的编写来设定对工业机器人的运动路径进行物件搬运。应用Smart组件创建动态输送链，包含设定输送链产品源，输送链运动属性，输送链限位传感器等等，从而实现对机器人的物件搬运控制，最后利用robot studio软件对整个工作站的工作过程进行仿真。均在设计思路、设计方法、设计过程、设计特点方面做了详细的分析与说明。关键词：物件搬运、CATIA建模、Smart组件、robot studio仿真Abstract The graduation design for the industrial robot handling system design and production. The use of industrial robot technology to improve the production line of the transport operations, thus replacing the manual repetitive manual operation. The design needs to draw the fixture - sucker, and then through the three-dimensional modeling software CATIA designed to meet the design needs of the fixture. At present, industrial robots already have mature control system, through programming and teaching, the IRB120 robot trajectory to make the ideal path planning, and the robot range of full control. According to the preparation of the program to set the industrial robot movement path for object handling. Application of Smart components to create a dynamic conveyor chain, including the set of conveyor chain product source, conveyor chain motion properties, conveyor chain limit sensor, etc., in order to achieve the robot object handling control, and finally the use of robot studio software work on the entire workstation simulation. Are in the design ideas, design methods, design process, design features to do a detailed analysis and description.Key words: Object handling、CATIA modeling Design、Smart components、 Robot studio simulation目 录第一章 序言11.1 机器人未来的发展趋势11.2 对IRB6400和IRB120型两类机器人进行简介21.2.1 IRB6400型机器人21.2.2 IRB120型机器人3第二章 操作机器人42.1 示教器42.1.1 示教器简介42.1.2 注意事项与故障处理52.2 机器人数据的备份与恢复52.2.1 机器人的手动操作52.2.2 单轴运动52.2.3 线性运动与重定位运动62.3 机器人操作62.3.1 TCP的设定62.4 机器人使用及注意事项7第三章 CATIA建模83.1 用CATIA创建支架模型83.1.1 新建三维模型83.1.2 创建支架的基础特征83.1.3 创建吸盘的基础特征103.1.4 装配设计113.1.5 装配中的“相合”与“接触”约束113.2 用CATIA创建托盘模型123.2.1 新建三维模型123.2.2 创建托盘的零部件123.2.3 托盘零部件的装配设计123.2.4 使用“接触”约束多个零部件133.3 用CATIA创建托盘座模型143.3.1 新建三维模型143.3.2 创建托盘座的零部件143.3.3 托盘座零部件的装配设计163.4 用CATIA创建挡风玻璃模型183.4.1 新建三维模型183.4.2 创建挡风玻璃的草图183.4.3 “桥接”命令制作183.5 用CATIA创建底座模型193.5.1 新建三维模型193.5.2 创建底座草图193.5.3 创建底座斜面凸台203.6 创建凹槽与Y型凸台213.6.1 凹槽草图21第四章 用Smart组件创建动态输送链234.1 Smart组件输送链动态效果234.2 应用Smart组件设定输送链的产品源234.2.1 设定输送链的产品源234.2.2 Source组件的属性设置234.3 应用Smart组件设定输送链的运动属性244.3.1 设定输送链的运动属性244.3.2 Linear Mover 属性设置244.4 应用Smart组件设定输送链限位传感器254.4.1 设定输送链限位传感器254.4.2 Logic Gale 属性设置264.5 创建Smart组件属性与连结264.5.1 设定属性连结274.6 创建Smart组件的信号与连接274.6.1 设定信号连接274.6.2 仿真运行30总 结31致 谢32参考文献33独创性声明34关于论文使用授权的说明34V第一章 序言20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人。工业机器人（Industrial Robot，简称IR）是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。在无人参与的情况下，工业机器人可以自动按不同轨迹、不同运动方式完成规定动作和各种任务。机器人和机械手的主要区别是：机械手是没有自主能力，不可重复编程，只能完成定位点不变的简单的重复动作；机器人是由计算机控制的，可重复编程，能完成任意定位的复杂运动。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。 工业机器人市场的大幕已经拉开，世界机器人市场的需求即将进人喷发期，中国潜在的巨大机械设备生产市场需求已初露端倪，工业机器人进军机床行业投资前景可期。工业机器人能替代越来越昂贵的劳动力，同时能提升工作效率和产品品质。富士康机器人可以承接生产线精密零件的组装任务，更可替代人工在喷涂、焊接、装配等不良工作环境中工作，并可与数控超精密铁床等工作母机结合模具加工生产，提高生产效率，替代部分非技术工人。1.1 机器人未来的发展趋势曾经以人力资源支持成为”世界工厂”的中国，正在成为工业机器人的最大买家。据英国金融时报引用位于德国的世界机器人联合会统计数据称，2013年中国购买了36560台工业机器人，超过美国和日本，成为最大的工业机器人购买国。2011年，为苹果代工的富士康宣称要用三年多时间建立“百万机器人军队”，以替代工人重复性手动操作。2013年中国购买工业机器人数量较2012年增长了近60%，首次超过了以技术的利用见长的日本。2008年至2013年，中国每年机器人进口量平均增幅达36%。国际电力和自动化技术领先企业ABB的机器人部主管倪恩德表示，“中国以成为增长最快的机器人市场，几年之后，中国机器人市场的规模将远远大于全球第二大、第三大市场”。工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。 工业机器人的技术发展趋势 从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Roboter，美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利COMAU，英国的AutoTech Robotics，加拿大的Jcd International Robotics，以色列的Robogroup Tek公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。在国内，工业机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲。如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长在40%左右。全球最大的汽车制造业-中国汽车产业对机器人的需求占了60%，由此可以看出，我国是非常注重和推崇工业机器人的发展，在未来，机器人行业将会取代大部分人工。1.2 对IRB6400和IRB120型两类机器人进行简介1.2.1 IRB6400型机器人1、简介IRB 6400R在同类机器人精确度最高、刚度最大，非常适合用于铝铸件的清理及预加工等场合。（1）可靠性强正常运行时间长采用成熟设计，维护工作量降至最低，正常工作时间长。（2）安全性佳安全的投资先进运动控制功能和碰撞检测功能可显著减小工具或工件的损坏风险。（3）速度快操作周期时间短采用ABB独有的控制技术，机器人始终能够根据实际载荷对加速度和减速度进行优化，尽可能缩短操作周期时间。（4）精度高零件生产质量稳定具有一流的路径跟踪精度和重复定位精度（RP=1.0mm），配套使用ABB TrueMove功能，该机器人不论速度如何，均可保持运行路径始终不变。（5）坚固耐用适合恶劣生产环境IRB 6400R机器人采用材料强度很高的全钢结构，其手臂经过机械平衡处理并配有双轴承。铸造专家型器人的整个机械臂达到IP67级密闭性，耐高压蒸汽清洗，非常适合应用于恶劣生产环境。2、技术参数6400R/2.5-200 2.5m 200kg6400R/2.8-200 2.8m 200kg1.2.2 IRB120型机器人性能特征:ABB推出一款迄今最小的多用途工业机器人紧凑、敏捷、轻量的六轴IRB 120，仅重25kg，荷重3kg（垂直腕为4kg），工作范围达580mm。在尺寸大幅缩小的情况下，IRB 120继承了该系列机器人的所有功能和技术，为缩减机器人工作站占地面积创造了良好条件。紧凑的机型结合轻量化的设计，成就了IRB 120卓越的经济性与可靠性，具有低投资、高产出的优势。IRB 120的最大工作行程为411mm，底座下方拾取距离112mm应用范围：电子、食品饮料、机械、太阳能、制药、医疗、研究等领域。为缩减机器人占用空间，IRB 120可以任何角度安装在工作站内部、机械设备上方或生产线上其他机器人的近旁。机器人第1轴回转半径极小，更有助于缩短与其他设备的间距。第二章 操作机器人2.1 示教器2.1.1 示教器简介示教器又叫示教编程器(以下简称示教器)是机器人控制系统的核心部件，是一个用来注册和存储机械运动或处理记忆的设备，该设备是由电子系统或计算机系统执行的。示教器维修是示教器维护和修理的泛称，是针对出现故障的示教器通过专用的高科技检测设备进行排查，找出故障的原因，并采取一定措施使其排除故障并恢复达到一定的性能。确保机器人正常使用。示教器是进行机器人的手动操作、程序编写、参数配置以及监控用的手持装置。图1.1.1-1 示教器介绍上图是ABB机器人示教器，其中A是示教器与控制柜之间的连接电缆，B是触摸屏，C是急停开关，D是手动操纵杆，E是数据备份与恢复用USB接口（可插U盘/移动硬盘等存储设备），F是使能按钮。使能按钮是为保证操作人员人身安全而设计的。使能按钮分为两档，在手动状态下第一档按下去机器人将处于电机开启状态。只有在按下使能按钮并保持在“电机开启”的状态才可以对机器人进行手动的操作和程序的调试。第二档按下时机器人会处于防护停止状态。当发生危险时（处于惊吓）人会本能地将使能按钮松开或者按紧，这两种情况机器人都会马上停下来，保证了人身与设备的安全。 2.1.2 注意事项与故障处理 1，示教机器人前先确认下列检查步骤，如发现问题应立即改正，并确认其他必须做的工作均已完成。检查机器人的运动有无异常的问题；检查外部电缆的绝缘及遮盖物是否损害。 2，示教器使用完毕后，务必挂回到控制柜的钩子上。如果示教器放在机器人上或者地面上，会因摔落或者重压引起示教器损坏。示教器触摸不良或局部不灵(更换触摸面板)；示教器无显示(维修或更换内部主板或液晶屏)；示教器显示不良、竖线、竖带、花屏等(更换液晶屏)；示教器按键不良或不灵(更换按键面板)；示教器操纵杆XYZ轴不良或不灵(更换操纵杆)；急停按键失效或不灵(更换急停按键)；数据线不能通讯或不能通电，内部有断线等(更换数据线)。2.2 机器人数据的备份与恢复2.2.1 机器人的手动操作定期对机器人数据进行备份，是保证保证机器人进行正常工作的良好习惯。ABB机器人数据备份的对象是所有正在运行的RAPID程序和系统参数。当机器人系统 出现错乱或者重新安装新系统以后，可以快速恢复机器人系统。图2.1-1 数据备份与恢复在恢复系统时，不能将一台机器人的备份恢复到另外一台机器人中去，这样做会造成系统故障。可以将程序和I/O的定义做成通用的，分别单独导入程序和EIO文件。2.2.2 单轴运动手动单轴运动非常简单，需要熟练操作机器人，掌握好手感，能够清楚的知道操作杆与机器人运动的方向，能通过操作杆控制运动速度。2.2.3 线性运动与重定位运动图2.1.2-1 手动操作在实际手动操作时，需要注意工具坐标与工件坐标的选择，这将关系到机器人的运动方向，调试过程中多观察任务栏、运动方式、增量、速度和坐标的选择。2.3 机器人操作 2.3.1 TCP的设定TCP的设定原理如下：1、首先在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点。2、然后在工具上确定一个参考点（最好是工具的中心点）。3、用之前介绍的手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上。为了获得更准确的TCP，可以使用六点法进行操作，第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点是工具参考点从固定点想向将要设定为TCP的X方向移动，第六点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的Z方向移动。4、机器人通过这个位置数据计算求得TCP的数据，然后TCP的数据就保存在tooldata这个程序数据中被程序进行调用。图 3.1.1-1 设置TCP2.4 机器人使用及注意事项1、打开机器人总开关后，必须先检查机器人在不在原点位置，如果不在，请手动跟踪机器人返到原点，严禁打开机器人总开关后，机器人不在原点时按启动按钮启动机器人。 2、打开机器人总开关后，检查外部控制盒外部急停按钮有没有按下去，如果按下去了就先打上来，然后点亮示教盒上的伺服灯，再去按启动按钮启动机器人，严禁打开机器人总开关后，外部急停按钮按下去生效时，按启动按钮启动机器人。如果当外部急停按钮按下去生效时，按启动按钮启动机器人时，马上选择手动模式把打开的程序关闭，再选择自动模式，点亮伺服灯，按复位按钮让机器人继续工作。 3、在机器人运行中，需要机器人停下来时，可以按外部急停按钮、暂停按钮、示教盒上的急停按钮，如需再继续工作时，可以按复位钮让机器人继续工作。 4、在机器人运行时暂停下来修改程序的情况下，选择手动模式后进行修改程序，当改完程序后，一定要注意程序上的光标必须和机器人现有的位置一致，然后再选择自动模式，点亮伺服灯，按复位按钮让机器人继续工作。 5、关闭机器人电源前，不用按外部急停按钮，可以直接关闭机器人电源。 6、当发生故障或报警时，请把报警代码和内容记录下，以便向技术人员提供解决问题。第三章 CATIA建模3.1 用CATIA创建支架模型3.1.1 新建三维模型选择菜单中的文件“新建”命令（或在“标准”工作栏中单击新建按钮），此时系统弹出如图3.1.1-1图3.1.1-1 列表类型“Part”3.1.2 创建支架的基础特征基础特征是一个零件的主要结构特征。凸台特征是通过对封闭截面轮廓进行单向或双向拉伸建立三维实体的特征，它是最基本且经常使用的零件造型指令。图3.1.2-1 支架草图退出草图，点击“凸台”命令，长度设为48mm，如图3.2-2所示图3.1.2-2 支架基础部分然后选择凸台的上表面作为平面，画出长228mm、宽152mm的长方形，退出草图，点击“凸台”命令设置长度为16mm，并以该凸台的表面为平面画出一个半径为48mm的圆如图3.2-3所示，图3.1.2-3 支架中间部分在画出圆柱后，并以圆柱的上表面为平面画出一个直径160mm的圆，退出草图，点击“凸台”命令设置长度为16mm，如图3.2-4所示，图3.1.2-4 支架上半部分以支架的最下表面为平面，分别取6点依次是（114,214），（-114,214），（114，-214），（-114，-214），（114,0），（-114,0）；完成后退出草图，点击“凸台”命令，设置其长度为24mm，如图3.2-5所示图3.2-5 支架底端部分3.1.3 创建吸盘的基础特征选择菜单中的文件“新建”命令（或在“标准”工作栏中单击新建按钮）建立Part2的文件。选择“轮廓”命令，取顶长12mm，底长36mm，高32mm的一个梯形，并且退出草图，点击“旋转体”命令，以高为基准，旋转360度，形成一个吸盘，如图3.3-1所示图3.1.3-1 吸盘注意事项：（1）开始绘制草图时，没有必要很精确的绘制截面草图的几何形状、位置和尺寸。只需要绘制一个很粗略的大概形状。（2）尺寸的修改往往安排在建立完约束以后进行。（3）注意修改尺寸的顺序，先修改对截面外观影响不大的尺寸。3.1.4 装配设计CATIA 的装配模块用来建立零件间的相对位置关系，从而形成装配体；它拥有自底向上和自顶向下两种装配功能。首先设计好全部零件，然后将零件作为部件添加到装配体中，则称为自底向上装配。如果先设计好装配模型，然后在装配体中组建模型。最后生成零件模型，测称为自顶向下装配。3.1.5 装配中的“相合”与“接触”约束使用“相合”约束可以使两个装配部件中的两个平面重合，并且可以调整平面方向；也可以使两条直线（包括轴线）或者两个点重合。首先将小圆柱和吸盘移动到较近的位置，然后点击“相合”约束，选取小圆柱和吸盘的中心线，并且更新，接着点击“接触”约束，分别选取小圆柱的上表面和吸盘下表面，最后更新，如图3.4.1-1所示，图3.1.5-1 “相合”约束和“接触”约束按照之前的步骤，依次将六个吸盘装配到支架上，如图3.1.5-2所示图3.1.5-2 完成支架3.2 用CATIA创建托盘模型3.2.1 新建三维模型选择菜单中的文件“新建”命令（或在“标准”工作栏中单击新建按钮），此时系统弹出如图3.1.1-1，选择Part图3.2.1-1 列表类型“Part”3.2.2 创建托盘的零部件木板1号：长，高，宽（1000,20,90） 单位：mm木板2号：长，高，宽（1000,20,140）木板3号：长，高，宽（1200,20,90）木板4号：长，高，宽（1200,20,140）木块1号：长，宽，高（140,75,90）木块1号：长，宽，高（140,75,1400）3.2.3 托盘零部件的装配设计创建CATIA的装配设计，选择Product与“现有部件”进行添加，使用“操作”命令把零部件进行移位，能使零部件的装配起到最好的作用。在移位过程中，要注意X、Y、Z轴之间，不然很容易会错位，导致零部件移到了其他地方。首先把木板4号和木板2号进行“相合”约束两个零部件，再点击“接触”约束，之后点击“偏移”约束，设置零部件两两之间的距离为20mm，最后依次进行更新，得到如图3.2.3-1 所示图3.2.3-1 “接触”约束各零件图按照之前所用的约束，把图3.2.3-1右图补充完整，如图3.2.3-2所示图3.2.3-2 “接触”约束各零件图3.2.4 使用“接触”约束多个零部件将木板3号与木板1号、2号进行“接触”约束，并进行更新，得到图3.2.4-1所示图3.2.4-1“接触”约束各零件图将木块1号和木块2号添加到Product里，使用“操作”命令将其移动到合适位置，再用“接触”约束，得到如图3.2.4-2所示图3.2.4-2 “接触”约束各零件图最后将木板2号添加到Product中，使用“操作”命令将其移动到合适位置，再用“接触”约束，得到如图3.2.4-3所示图3.2.4-3 “接触”约束各零件图3.3 用CATIA创建托盘座模型3.3.1 新建三维模型选择菜单中的文件“新建”命令（或在“标准”工作栏中单击新建按钮），此时系统弹出如图3.1.1-1，选择Part3.3.2 创建托盘座的零部件使用“轮廓”命令和“倒圆角”命令，建立如图3.3.2-1所示图3.3.2-1 零件图草图退出草图，使用“凸台”命令，分别将长度设置为1250mm、1120mm，并以第一个图的侧面为表面画出长100mm，宽30mm的长方形如图3.3.2-2所示图3.3.2-2 完成零件图退出草图，使用“凸台”命令，长度设置为100mm；之后以该长方体的上表面为平面，在中心位置画出半径为20mm的圆，在使用“凹槽”命令，设置深度为30mm；最后使用“倒圆角”命令，选择长方体的棱边，半径为10mm，得到如图3.3.2-3所示图 3.3.2-3 完成各零件图3.3.3 托盘座零部件的装配设计创建CATIA的装配设计，选择Product与“现有部件”进行添加，使用“操作”命令把零部件进行移位，这样能使零部件的装配起到最好的作用。在移位过程中，要注意X、Y、Z轴，在托盘座装配期间，特别要用到XY轴、XZ轴、YZ轴来进行移位，在立体图中非常容易混淆视觉。把添加的两个零部件移到合适的位置，使用“接触”约束 得到如图3.3.3-1所示图3.3.3-1 “接触”约束各零件图点击“现有部件”命令，添加零部件，使用“操作”命令使其移到合适的位置，再使用“接触”约束，得到如图3.3.3-2所示图3.3.3-2 “接触”约束各零件图 最后添加剩下的零部件，使用“接触”约束，得到如图3.3.3-3所示图3.3.3-3 “接触”约束各零件图所有的装配设计与装配零部件保存在论文文件夹中。3.4 用CATIA创建挡风玻璃模型3.4.1 新建三维模型选择“开始”中的“形状”，然后点击“创成式外形设计”创建零件图Part，3.4.2 创建挡风玻璃的草图点击“样条线”命令画出挡风玻璃的草图，如图3.4.2-1所示图 3.4.2-1 挡风玻璃草图3.4.3 “桥接”命令制作“插入”命令中选择“曲面”，然后点击“桥接”命令，如图所示图 3.4.3-1 挡风玻璃3.5 用CATIA创建底座模型3.5.1 新建三维模型选择菜单中的文件“新建”命令（或在“标准”工作栏中单击新建按钮），此时系统弹出如图3.1.1-1，选择Part3.5.2 创建底座草图绘制草图、使用“凸台”命令建立机器人底座支架，如图所示图3.5.2-1 底座草图以xy为基础建立平面1，偏移1500，如图所示图 3.5.2-2 建立支撑脚以平面1为基础，进入平面1草图，采用凸台的命令绘制底座外形轮廓，如图所示图3.5.2-3 底座3.5.3 创建底座斜面凸台 以y z平面为参考平面建立新的平面2，偏移距离为460 ，通过平面2进入草图，从外侧边线向内偏移340，底座下端向下偏移250，连接两条线，再通过偏移指令画出相距150的平行线，定义凸台，采用双向限制，长度都为75.如图所示图 3.5.3-1 斜面凸台 通过凸台1进入草图，绘制横杆草图距底高200，宽150；采用圆形阵列，角度90.图 3.5.3-2 底部凸台3.6 创建凹槽与Y型凸台3.6.1 凹槽草图以凸台2底面为基准进入草图，画长宽770的正方形；然后采用凹槽指令，深度150以y z平面进入草图，绘制如图草图，然后采用凸台指令图 3.6.1-1 凹槽草图以底座的上表面为平面创建螺帽草图，然后使用凸台命令，长度为2mm；之后以Y Z平面建立凹槽草图，长度为2mm；最后在创建草图Y形状的凸台，长度为150mm。如图所示图 3.6.1-2 底座所有的零件图与装配图都保存在文件夹里。第四章 用Smart组件创建动态输送链4.1 Smart组件输送链动态效果（1）、输送链前端自动生成产品（2）、产品随着输送链向前运动（3）、产品到达输送链末端后停止运动（4）、产品移走后输送链前端再次生成产品在Robot Studio中建立码垛的仿真工作站，输送链在仿真工作站中必不可少，它的动态效果对整个工作站起到一个至关重要的作用。Smart组件功能就是在Robot Studio中实现动画效果的高效工具。4.2 应用Smart组件设定输送链的产品源4.2.1 设定输送链的产品源打开创建好的工作站在建模功能选项卡中点击Smart组件，新建一个Smart组件右击该组件，将其重命名为 SC_InFeeder点击 添加组件选择动作列表中的 Source 4.2.2 Source组件的属性设置把 Source栏 选为 SC_输送链1/物料1 ，如图所示：图 4.2.2-1 创建Source组件子组件 Source用于设定产品源，每当触发一次 Source执行，都会自动生成一个产品源的复制品。4.3 应用Smart组件设定输送链的运动属性4.3.1 设定输送链的运动属性（1）点击 添加组件选择 其它 列表中的 Queue字组件 Queue 可以将同类物体做列表处理，此处Queue 暂时必须要设置其属性.（2）点击 添加组件选择 本体 列表中的 Linear Mover 其属性包含指定运动物体、运动方向、运动速度、参考坐标系等。4.3.2 Linear Mover 属性设置图 4.3.2-1 创建Linear mover组件将Object 选为 SC_输送链1/Queue，指运动物体；Direction 中第一项数值设为-100，指运动方向为大地坐标的X轴负方向；Speed 设为500，指运动速度；Execute 设置为1，指运动处于执行状态。4.4 应用Smart组件设定输送链限位传感器4.4.1 设定输送链限位传感器点击 “添加组件”选择 传感器 列表中的 Plane Sensor 点击 Origin 输入框，选择合适的捕捉位置 根据 X、Y、Z轴，在 Axis 1中Y轴输入450 ；在Axis 2中的Z轴输入80，然后形成下图的挡板，如图所示：图 4.4.1-1 创建传感器在输送链末端的挡板处设置面传感器，设定方法为捕捉一个点作为面的原点,然后设定基于原点的两个延伸轴方向及长度（参考大地坐标方向），就构成一个平面。在工作站中，也可以直接将数值输入到对应的数值框中，来创建图中显示的平面，此平面作为传感器来检测产品到位，并会自动输入一个信号，用于逻辑控制。虚拟传感器一次只能检测一个物体，所以就需要保证所创建的传感器不能与周边设备接触，否则无法检测运动到输送链末端的产品。可以在创建时避开周边设备，但通常将可能与传感器接触的周边设备的属性设置为“不可由传感器检测”。如图所示：图 4.4.1-2 设置不可由传感器检测4.4.2 Logic Gale 属性设置图 4.4.2-1 创建Logic Gate【NOT】组件将“Operator”栏设为“NOT”在Smart组件应用中只有信号0至1的变化发生时，才可以触发事件。假如有一个信号A，我们希望当信号A由0变1时触发事件B1，信号A由1变0时触发事件B2；前者可以直接连接进行触发，但是后者就需要引入一个非门与信号A相连接，这样当信号A由1变0时，经过非门运算之后则转换成了由0变1，然后再与事件B2连接，实现的最终效果就是当信号A由1变0时触发了事件B。4.5 创建Smart组件属性与连结属性连结指的是各Smart子组件的某项属性之间的连结。4.5.1 设定属性连结在Smart组件中进入“属性与连结”选项卡点击“添加连结”图 4.5.1-1 Source连结Source的Copy指的是源的复制品，Queue的Back指的是下一个将要加入队列的物体。通过这样的连结，可实现产品源产生一个复制品，执行加入队列动作后，该复制品会自动加入到队列Queue中，而Queue是一直执行线性运动的，则生成的复制品也会随着队列进行线性运动，而当执行退出队列操作时，复制品退出队列之后就停止线性运动。4.6 创建Smart组件的信号与连接I/O信号指的是在本工作站中自行创建的数字信号，用于与各个Smart子组件进行信号交互。I/O连接指的是设定创建的I/O信号与Smart子组件信号的连接关系，以及各Smart子组件之间的信号连接关系。4.6.1 设定信号连接在Smart组件中进入“信号与连接”选项卡点击“添加I/O Signals”（1）信号类型选择“Digital Input”，信号名称输入“Start CNV”（2）信号类型选择“Digital Output”，信号名称输入“BoxInPos”如图所示：图 4.6.1-1 创建输入、输出信号之后建立I/O连接：点击“添加I/O Connection”，创建的Start CNV去触发组件执行动作，则产品源会自动产生一个复制品，如图4.6.1-2所示；图 4.6.1-2 SC_InFeeder连接与Source连接产品源产生的复制品完成信号触发Queue的加入队列动作，则产生的复制品自动加入队列Queue，当复制品与输送链末端的传感器发生接触后，传感器将其本身的输出信号Sensor Out置为1，利用此信号触发Queue的退出队列动作，则队列里面的复制品自动退出队列，如图4.6.1-3所示；图4.6.1-3 Plane Sensor连接当复制品与输送链末端的传感器发生接触后，传感器将其本身的输出信号Sensor Out置为1，利用此信号触发Queue的退出队列动作，则队列里面的复制品自动退出队列，当产品运动到输送链末端与限位传感器发生接触时，将BoxInPos置为1，表示产品已到位，将传感器的输出信号与非门进行连接，则非门的信号输出变化和传感器输出信号变化正好相反。图 4.6.1-4 Plane Sensor连接非门的输出信号去触发Source的执行，则实现的效果为当传感器的输出信号由1变为0时，触发产品源Source产生一个复制品。根据图4.6.1-1到4.6.1-7各I/O连接图片所示，仔细设定各个I/O连接中的源对象、源信号、目标对象、目标信号，如图4.6.1-8所示，图 4.6.1-8 总览图总共创建了6个I/O连接：（1）利用自己创建的启动信号Start CNV触发一次Source，使其产生一个复制品；（2）复制品产生之后自动加入到设定好的队列Queue中，则复制品随着Queue一起沿着输送链运动；（3）（4）当复制品运动到输送链末端，与设置的面传感器Plane Sensor接触后，该复制品退出队列Queue，并且将产品到位信号BoxInPos置为1； （5）（6）通过非门中间的连接，最终实现当复制品与面传感器不接触后，自动触发Source再产生一个复制品，依次循坏。I/O端口分配表输入信号Digital Input输出信号Digital Output信号名称Start CNV信号名称BoxInPos输入信号工作站列表输出信号工作站列表启动信号Start CNV 拷贝Source/Execute拷贝结束信号Source/Executed执行队列运动Queue/Enqueue接触传感器 Plane Sensor剔除队列运动Queue/Dequeue传感器输出信号Plane Sensor逻辑“非”的运算Logic Gate【not】逻辑“非”取反运算结果Logic Gate【not】再次产生拷贝Source/Execute传感器接收信号Plane Sensor执行BoxInPos4.6.2 仿真运行文件夹中有个名为 “仿真运行” 的视频，点击播放。仿真运行.mp4 总 结在信息科学技术飞速发展的今天，随着人力成本逐渐的上升，工业机器人逐渐取代人力成为流水线上行的“操作员”已成为必然趋势，所以我为自己选择了以工业机器人为基础来做毕业设计。ABB公司是高新技术企业，主要从事自动化贸易，该公司是机器人在中国的销售和技术服务中心。在这几个月中，我翻阅了很多书籍，也在知网和百度学术上查找了很多资料。我真真切切的学到了很多，以前只是在计算机上动一动机器人软件，并没有觉得有什么困难的地方，但在实际操作过程中我就认识到了操作机器人是有难度的，并且在老师给出的题目中编辑程序也是需要去理解去思考各个代码的关系。同时也极大提高了我对机器人的兴趣，当看着机器人能在我的指令下动作并且达到我想要的要求的时候很满足。做毕业设计的过程也将我以前不会的东西变得学会了，这是一个从0到1的过程。比如我学会了怎么通过示教器设定TCP，更加清楚movel、movec等运动指令之间的关系，还有各种坐标系之间的联系等等。在设计论文中遇到最大的问题就是用Smart组件创建动态输送链SC_InFeeder，工作站的输送链的运动属性、限位传感器，创建属性与连结、信号与连接等，是我毕业设计最大的障碍。从最开始的接触，到慢慢理解，最后基本掌握。在程序编辑的过程中还是有许许多多的小问题，而这些小问题直接导致RAPID报错，我在这些调试过程中渐渐的变得更加仔细，逻辑更加清晰，这些能力的提升无一不代表了努力学习后的成果，所以这毕业设计我十分感谢各位老师能在我有疑问的时候对我的耐心解答，也希望自己在今后能更加努力的学习好工业机器人的知识。致 谢四年的求学生涯，在老师，朋友的全力支持下，我走得辛苦却也收获颇丰。在值此论文即将付梓之际，我思绪万千，心情久久不能平静。 历时将近五个月时间终于把这篇毕业设计写完了，在这段充满奋斗的历程中，带给我的学生生涯无限的激情和收获。在毕业设计的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师给我提供了很多方面的支持与帮助，尤其要强烈感谢我的毕业设计指导老师XX老师，没有他对我进行了不厌其烦的指导和帮助，无私的为我进行毕业设计的修改和建议，就没有我这篇毕业设计的最终完成。在此，我向指导和帮助过我的老师们表示最衷心的感谢！我还要感谢我的父母。焉得艾草，言树之心，养育之恩，无法回报，你们永远健康快乐将永远是我最大的心愿！在这论文即将完成之际，我的心情十分激动，毕竟，从开始进入课题到最终论文得以完成，有无数可敬的伙伴给了我帮助，在这里，也同样请接受我真诚的感谢！ 同时，我也要感谢本毕业设计所引用的各位学者的专著，如果没有这些学者的研究成果的启发和帮助，我将无法完成本篇论文的最终写作。至此，我也要感谢我的朋友和同学，他们在我写论文的过程中给予我了很多有用的素材，也在论文的排版和撰写过程中提供热情的帮助！ 金无足赤，人无完人。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和同学批评和指正！参考文献1 叶晖、何智勇、杨薇. 工业机器人工程应用虚拟仿真教程.北京：机械工业出版社，2013.122 叶晖、管小清. 工业机器人实操与应用技巧.北京：机械工业出版社，2010.93 胡伟、陈彬、吕世霞、刘本林. 工业机器人行业应用实习教程.北京：机械工业出版社，2015.84 卓达明. CATIA V5 R21 快速入门、进阶与精通.北京：电子工业出版社.2014.55 叶晖. 工业机器人典型应用案例精析.北京：机械工业出版社2013.6独创性声明 本人郑重声明：所呈交毕业设计(论文)是本人在导师指导下独立进行研究所取得的研究成果，对本设计(论文)的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确说明并表示了谢意。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名：_ 日期：_ 关于论文使用授权的说明本人完全了解成都航空职业技术学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。公开 保密（ 年 月） (保密的学位论文在解密后应遵守此协议)签 名： 日期： 导师签名： 日期： 42