工業(yè)機(jī)器人PCB異形插件工作站x

1、工業(yè)機(jī)器人PCB異形插件工作站1產(chǎn)品介紹當(dāng)前社會(huì)，信息化和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入到每一個(gè)人的生活中，以電腦、通訊、消費(fèi)性電子 為主的3C產(chǎn)品消費(fèi)也成為人們的最大消費(fèi)之一。由于3C產(chǎn)品品目繁雜、訂單化生產(chǎn)、產(chǎn)品 質(zhì)量要求高，使得生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)際制造過程中需要依賴大量的操作工人，在規(guī)定的較短時(shí)間 內(nèi)完成動(dòng)作單一重復(fù)性工作，勞動(dòng)量強(qiáng)度極大。隨著大量采用高響應(yīng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和輕量化結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)，桌面式低負(fù)載工業(yè)機(jī)器人已成功應(yīng)用于3C電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制作過程中，代替人工完 成動(dòng)作單一、勞動(dòng)強(qiáng)度大的分揀、安裝、檢測等工序，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率并保證高良品率。工業(yè)機(jī)器人PCB異形插件工作站，如圖1所示，以桌面式關(guān)節(jié)型六軸串聯(lián)工業(yè)機(jī)

2、器人為 核心，在操作平臺(tái)的四周合理分布有4種不同工藝應(yīng)用的機(jī)器人工具以及涂膠單元、搬運(yùn)碼 垛單元、異形芯片原料單元、異形芯片裝配單元、視覺檢測及光源單元、螺絲供料單元、總 控系統(tǒng)及操作面板等組件。工作站深度集成了離線編程技術(shù)，軟件中不僅包含了與硬件平臺(tái) 的相符三維模型資源，還大大簡化了涂膠及搬運(yùn)碼垛工藝實(shí)現(xiàn)的編程應(yīng)用過程、提高軌跡復(fù) 現(xiàn)精度、避免發(fā)生碰撞干涉。工作站包含了涂膠工藝、搬運(yùn)碼垛工藝、分揀工藝、裝配工藝 等工業(yè)機(jī)器人最典型應(yīng)用，不僅滿足了職業(yè)院校不同專業(yè)學(xué)生針對工業(yè)機(jī)器人的操作和編程 的教學(xué)需求，完全來源于工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場的特征也使該工作站更加適合于作為職業(yè)技能競賽平 臺(tái)。圖1工業(yè)機(jī)器人

3、PCB異形插件工作站工業(yè)機(jī)器人PCB異形插件工作站融合了工業(yè)機(jī)器人維護(hù)及操作、系統(tǒng)安裝及調(diào)試、現(xiàn)場 示教編程及調(diào)試、離線編程及應(yīng)用等技能要求，以3C行業(yè)最典型的異形芯片插件工藝過程 為任務(wù)主線，產(chǎn)品分為異形芯片零件、PCB電路板和蓋板代表不同產(chǎn)品，采用模擬化設(shè)計(jì)提 高裝配產(chǎn)品的復(fù)用率，如圖2所示。圖2電子產(chǎn)品PCB異形芯片插片產(chǎn)品2整體技術(shù)參數(shù)輸入電源：交流單相220V，頻率50Hz額定功率：5kW安全保護(hù)：急停開關(guān)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)、過載保護(hù)整體尺寸：2200mmX 1350mmX 1500mm3實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目工作站結(jié)構(gòu)認(rèn)知關(guān)鍵設(shè)備的特性和參數(shù)設(shè)置工業(yè)機(jī)器人手動(dòng)控制及基本參數(shù)設(shè)置工業(yè)機(jī)器人IO通

4、信及總線通信工業(yè)機(jī)器人單軸運(yùn)動(dòng)與線性運(yùn)動(dòng)控制工業(yè)機(jī)器人工具TCP參數(shù)標(biāo)定工業(yè)機(jī)器人工件坐標(biāo)系參數(shù)標(biāo)定及多坐標(biāo)系切換工業(yè)機(jī)器人多類型工具快速更換簡單平面軌跡、復(fù)雜空間軌跡編程物料搬運(yùn)與碼垛實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品外殼涂膠實(shí)訓(xùn)零件顏色、輪廓等視覺檢測應(yīng)用實(shí)訓(xùn)零件尺寸、位置等視覺檢測應(yīng)用實(shí)訓(xùn)鎖螺絲裝配實(shí)訓(xùn)基于RobotArt的工作站模型環(huán)境搭建與配置基于RobotArt的涂膠離線編程應(yīng)用基于RobotArt的搬運(yùn)碼垛工藝離線編程應(yīng)用4主要配置工業(yè)機(jī)器人：ABB IRB 120PLC： SIEMENS模擬工藝：碼垛、涂膠、分揀、裝配機(jī)械快換視覺檢測氣動(dòng)組件電氣組件工業(yè)機(jī)器人PCB異形插件工作站以3C典型產(chǎn)品的生產(chǎn)裝配

5、過程為主線，包含了涂膠、 搬運(yùn)碼垛、視覺分揀、裝配、鎖螺絲、檢測等工藝過程，所有涉及設(shè)備均合理布置在工作站 臺(tái)面上，方便查看設(shè)備狀態(tài)和操作編程，布局方式如圖3所示。圖3工業(yè)機(jī)器人PCB異形插件工作站布局工作站選用桌面型工業(yè)機(jī)器人用來將所有加工工序串聯(lián)起來，可根據(jù)學(xué)校需求更換不同 品牌近似規(guī)格型號的產(chǎn)品，為確保設(shè)備使用一貫性和穩(wěn)定性，采用瑞士ABB品牌的IRB 120 型，如圖4所示，小巧靈活特性使其廣泛應(yīng)用于3C、電子、食品等行業(yè)，同時(shí)較小的工作 半徑和額定負(fù)載，在保證功能實(shí)現(xiàn)效果的前提下，確保教學(xué)和競賽安全，防止發(fā)生人員以外， 滿足工作站使用要求。ABB IRB 120機(jī)身表面光潔，便于清洗

6、；空氣管線與用戶信號線纜從 底腳至手腕全部嵌入機(jī)身內(nèi)部，易于機(jī)器人集成。其采用對稱結(jié)構(gòu)，第2軸無外凸，回轉(zhuǎn)半 徑極小，可靠近其他設(shè)備安裝，纖細(xì)的手腕進(jìn)一步增強(qiáng)了手臂的可達(dá)性。圖4 ABB工業(yè)機(jī)器人IRB 120IRC5緊湊型控制器在最小的空間內(nèi)融合了多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢，如優(yōu)異的運(yùn)動(dòng)控制能力、高 度靈活的RAPID語言等，如圖5所示IRC5緊湊型控制器除節(jié)省空間之外，還通過設(shè)置單 相電源輸入、外置式信號接頭及內(nèi)置式可擴(kuò)展16路I/O系統(tǒng)，簡化了調(diào)試步驟。確保操作 員安全是IRC5緊湊型控制器的核心任務(wù)，經(jīng)第三方檢驗(yàn)認(rèn)證，滿足所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IRC5緊 湊型控制器以先進(jìn)的動(dòng)態(tài)模型為基礎(chǔ)，優(yōu)化了機(jī)器人性能，可

7、大幅縮短節(jié)拍時(shí)間、提高路徑 精度。機(jī)器人運(yùn)行路徑不受速度影響，無需程序員調(diào)試，機(jī)器人即自動(dòng)達(dá)到可預(yù)測的優(yōu)異性 能，真正實(shí)現(xiàn)所編即所得RAPID程序語言是簡易性、靈活性和功能性的完美融合，支持結(jié) 構(gòu)化程序，適合車間應(yīng)用，包含諸多高級功能，為各類工藝應(yīng)用提供強(qiáng)大支持IRC5緊湊 型控制器支持先進(jìn)的現(xiàn)場總線，在任何工廠網(wǎng)絡(luò)中都是一個(gè)性能良好的節(jié)點(diǎn)。圖5 ABB IRC5緊湊型控制器FlexPendant（示教器）以簡潔明了、直觀互動(dòng)的彩色觸摸屏和3D操縱桿為設(shè)計(jì)特色， 擁有強(qiáng)大的定制應(yīng)用支持功能，可加載自定義的操作屏幕等要件，無需另設(shè)操作員人機(jī)界面，如圖6所示。圖 6 ABB FlexPendant

8、 示教器工業(yè)機(jī)器人工具種類直接決定了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用功能，如圖7所示，4種不同功能的 工具覆蓋7PCB異形芯片插片生產(chǎn)的完整過程，多個(gè)工具都采用復(fù)合設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)不同的工 藝功能。所有工具均采用工業(yè)級工具快換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無需人為干預(yù)，工業(yè)機(jī)器人可在不同 工具間自由切換，同時(shí)確保氣路、電路信號通信正常，大大擴(kuò)展了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用能力。 涂膠工具采用仿形設(shè)計(jì)，內(nèi)部安裝可軸向移動(dòng)的顏色筆可以在涂膠模塊上按軌跡要求涂繪； 夾爪工具利用氣缸驅(qū)動(dòng)，采用平行二指形式，可以穩(wěn)定夾取碼垛物料；吸盤工具采用雙功能 設(shè)計(jì)，即可穩(wěn)定吸取異形芯片，又可吸取蓋板；鎖螺絲工具可以將供螺絲組件提供的螺絲按 照指定鎖緊力矩將蓋板

9、和PCB電路板鎖固。圖7工具快換系統(tǒng)及工具涂膠單元是將工業(yè)機(jī)器人對產(chǎn)品裝配前的涂膠工藝進(jìn)行功能抽象化，工業(yè)機(jī)器人抓持涂 膠工具沿具有弧形曲面的面板上合理布置不同產(chǎn)品外輪廓軌跡上模擬工藝過程，如圖8所示， 保證工藝真實(shí)性同時(shí)增加教學(xué)可行性和趣味性。利用涂膠模塊和所提供的不同內(nèi)容的軌跡圖 紙，利用涂膠工具，同時(shí)可以完成工業(yè)機(jī)器人脫離工藝應(yīng)用的基礎(chǔ)操作和編程教學(xué)應(yīng)用。圖8涂膠單元搬運(yùn)碼垛單元是將工業(yè)機(jī)器人對產(chǎn)品搬運(yùn)碼垛工藝進(jìn)行功能抽象化，工業(yè)機(jī)器人抓持夾 爪工具將已完成生產(chǎn)的方形產(chǎn)品由原料臺(tái)按照要求搬運(yùn)碼垛到指定位置，如圖9所示，提供 兩種不同類型的倉儲(chǔ)料庫，可以模擬傳送帶隊(duì)列式供貨和平臺(tái)堆垛，通過

10、對物料轉(zhuǎn)移過程和 堆垛形式的要求增加教學(xué)多樣性，提高編程復(fù)雜度。圖9碼垛單元異形芯片原料單元用于存放不同類型的異形芯片，通過形狀不同代表不同種類、顏色不 同代表不同型號，異形芯片裝配單元提供多個(gè)裝配工位，如圖10所示，分別用于不同產(chǎn)品的裝配和檢測。不同產(chǎn)品對芯片種類、數(shù)量的要求不一，需要工業(yè)機(jī)器人根據(jù)要求從異形芯 片原料單元中選取所需的芯片后放置到指定位置，在完成所有芯片的安裝后，為產(chǎn)品安放蓋 板并鎖緊固定螺絲。圖10異形芯片原料單元及裝配單元視覺檢測及光源單元可以對工業(yè)機(jī)器人所選取芯片的顏色、形狀、位置等信息進(jìn)行檢測 和提取，如圖11所示，并將檢測結(jié)果傳輸給工業(yè)機(jī)器人，以輔助其完成后續(xù)動(dòng)作。

11、視覺鏡 頭配套檢測光源，可以盡量避免環(huán)境光源對檢測結(jié)果的影響。采用倒置式安裝，可以使機(jī)器 人手持零件進(jìn)行檢測，減少周邊配套設(shè)備，簡化機(jī)器人軌跡動(dòng)作。圖11視覺檢測單元工作站為方便教學(xué)和競賽使用，在平臺(tái)上布置了云監(jiān)控，如圖12所示，利用互聯(lián)網(wǎng)可 將設(shè)備的實(shí)時(shí)操作過程在大尺寸教學(xué)終端中進(jìn)行展示，避免了集中式教學(xué)學(xué)生圍觀又無法切 實(shí)看清教師操作過程的問題，也可以在競賽過程中實(shí)現(xiàn)直播提高觀賞度，同時(shí)方便教師對學(xué) 生的操作流程進(jìn)行實(shí)時(shí)點(diǎn)評，提高教學(xué)指導(dǎo)效果，存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的錄像實(shí)現(xiàn)對操作過程可追 溯，為競賽過程中爭議事件提供佐證材料。同時(shí)，在工作站操作正面，利用線性光柵作為安 全保護(hù)措施，當(dāng)操作人員進(jìn)入危

12、險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，工作站會(huì)蜂鳴報(bào)警，并降低工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度， 甚至觸發(fā)急停，以避免危險(xiǎn)發(fā)生。圖12云監(jiān)控及安全光柵配套工具如圖13所示，具體參數(shù)如下：工具箱1個(gè)、內(nèi)六角扳手1套、250mm活動(dòng)扳 手1把、17mm/19mm開口扳手1把、13mm開口扳手1把、5.5mm開口扳手1把、螺絲刀1套、 5米卷尺1個(gè)、斜口鉗1把、Y型端子鉗1把、裸端型端子鉗1把、剝線鉗1把、美工刀1 把、萬用表1個(gè)、PLC編程線1根、觸摸屏編程線1根、程序拷貝U盤1個(gè)圖13配套工具離線編程軟件選用國內(nèi)首款中文界面的RobotArt工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件，采用獨(dú)家 解算算法并已申請軟件著作權(quán)，集成了計(jì)算機(jī)三維實(shí)體顯示、系統(tǒng)仿真

13、、智能軌跡優(yōu)化、運(yùn) 動(dòng)控制代碼生成等核心技術(shù)，使得工業(yè)機(jī)器人獲得了更加強(qiáng)大的“大腦”，可以輕松應(yīng)對復(fù) 雜軌跡的高精度生成和復(fù)現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)上完成軌跡設(shè)計(jì)、規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)仿真、碰撞檢查、姿態(tài) 優(yōu)化，最后直接生成工業(yè)機(jī)器人控制器所需的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)代碼，同時(shí)還提供了方便的軌跡整體 優(yōu)化、工藝過程設(shè)計(jì)和空間校準(zhǔn)算法，縮短了工業(yè)機(jī)器人的停機(jī)調(diào)試時(shí)間，為工業(yè)機(jī)器人實(shí) 現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件1軟件概述隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，高精度、高性能、高智能工業(yè)機(jī)器人相繼問世，助其不斷 地?cái)U(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。不同于簡單的物料搬運(yùn)、碼垛應(yīng)用，新興工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用需要更高精度軌 跡和復(fù)雜工藝支持，導(dǎo)致了傳統(tǒng)示教

14、編程和語言編程無法完全滿足。同時(shí)在線操作和調(diào)試使 得工業(yè)機(jī)器人必須停機(jī)配合，致使生產(chǎn)線停產(chǎn)，造成企業(yè)損失。工業(yè)機(jī)器人離線編程技術(shù)集 成了計(jì)算機(jī)三維實(shí)體顯示、系統(tǒng)仿真、智能軌跡優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)控制代碼生成等核心技術(shù)，使得 工業(yè)機(jī)器人獲得了更加強(qiáng)大的“大腦”，可以輕松應(yīng)對復(fù)雜軌跡的高精度生成和復(fù)現(xiàn)，在計(jì) 算機(jī)上完成軌跡設(shè)計(jì)、規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)仿真、碰撞檢查、姿態(tài)優(yōu)化，最后直接生成工業(yè)機(jī)器人控 制器所需的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)代碼，同時(shí)還提供了方便的軌跡整體優(yōu)化、工藝過程設(shè)計(jì)和空間校準(zhǔn)算 法，縮短了工業(yè)機(jī)器人的停機(jī)調(diào)試時(shí)間，為工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。RobotArt工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件，華航唯實(shí)掌握核心算法并

15、申請了軟件著作權(quán)，如 圖14所示，已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域取得初步成功，切實(shí)解決了實(shí)際應(yīng)用問題，打破了 國外軟件壟斷局面。RobotArt充分考慮到軟件應(yīng)用特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了功能最優(yōu)化、使用簡易化、 界面人性化、操作統(tǒng)一化，在教育領(lǐng)域?yàn)閷W(xué)校提供教育版，提供專業(yè)的技術(shù)支持和二次開發(fā) 服務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)功能定制化。圖14RobotArt軟件著作權(quán)2推薦硬件配置要求操作系統(tǒng)：Windows 7/Windows 8/Windows 8.1/Windows 10(32bit/64bit)網(wǎng)絡(luò)要求：程序運(yùn)行過程中穩(wěn)定訪問互聯(lián)網(wǎng)CPU： Intel i5 及以上，主頻 3.2GHz內(nèi)存：DDR4 8GB顯卡：NVID

16、IA GT720顯示芯片，獨(dú)立2GB顯示內(nèi)存參考電腦型號：聯(lián)想揚(yáng)天A6860f，戴爾V3000-24N8，惠普580-056cn等3特色功能3.1多品牌工業(yè)機(jī)器人離線編程功能RobotArt采用獨(dú)家解算算法，可以支持市面上所有品牌工業(yè)機(jī)器人的離線編程操作， 目前模型庫中已附帶KUKA、ABB、STAUBLI、廣州數(shù)控、新時(shí)達(dá)等品牌工業(yè)機(jī)器人模型，可 以導(dǎo)入三維模型并進(jìn)行軌跡規(guī)劃，采用通用化空間正逆解算算法真實(shí)仿真運(yùn)動(dòng)過程，一鍵即 可完成復(fù)雜的程序編譯過程，直接生成運(yùn)行所需要的控制代碼文件，如圖15所示，簡化工 業(yè)機(jī)器人編程過程，統(tǒng)一編程接口，提高應(yīng)用效率。圖15多品牌工業(yè)機(jī)器人離線編程支持3.

17、2基于CAD數(shù)據(jù)的軌跡設(shè)計(jì)RobotArt采用通用的3D核心模塊，提供了基礎(chǔ)的曲線、曲面及實(shí)體建模功能，滿足簡 單建模需求，同時(shí)RobotArt獨(dú)家提供了豐富的模型文件接口，包含了通用標(biāo)準(zhǔn)三維模型格 式如step、igs、stl、x_t，以及市面上廣泛使用的三維設(shè)計(jì)軟件如UG的prt、ProE的prt、 CATIA的CATPart、Solidworks的sldpart等格式的模型文件，方便用戶在不同軟件中建立 真實(shí)的工作環(huán)境并導(dǎo)入到RobotArt中，提高設(shè)計(jì)環(huán)境真實(shí)度。軟件操作過程與通用3D CAD 軟件基本相同，在教學(xué)上具有延續(xù)性，如利用三維球?qū)δＰ臀恢煤妥藨B(tài)進(jìn)行調(diào)整等，便于學(xué) 生掌握軟件

18、操作。同時(shí)RobotArt的工業(yè)機(jī)器人軌跡生成采用基于CAD模型數(shù)據(jù)技術(shù)，可通過實(shí)體模型、 曲面或曲線直接生成運(yùn)動(dòng)軌跡，簡化軌跡生成步驟，提高軌跡精度。3.3靈活的編程模式和軌跡優(yōu)化功能工業(yè)機(jī)器人在真實(shí)應(yīng)用時(shí)，會(huì)根據(jù)不同需求采用工業(yè)機(jī)器人手持工具或手持工件兩種方 式實(shí)現(xiàn)，有時(shí)因?yàn)榭臻g限制或成本要求，一個(gè)工業(yè)機(jī)器人工位需要完成多個(gè)工序功能，要求 工業(yè)機(jī)器人配合快速更換工具實(shí)現(xiàn)多種末端執(zhí)行器自動(dòng)替換。RobotArt為解決此類應(yīng)用問 題，將軌跡僅與工件和工具關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)手持工具和手持工件兩種軌跡編程模式自由切換， 并對多個(gè)工具進(jìn)行定義編程，多個(gè)工序一次實(shí)現(xiàn)，簡化編程流程，充分模擬真實(shí)應(yīng)用效果。R

19、obotArt提供了多種工具用來解決軌跡優(yōu)化過程可能出現(xiàn)的問題：利用仿真實(shí)時(shí)碰撞 檢查工具可以檢查編程結(jié)果在仿真運(yùn)行過程中模型間的碰撞，防止真實(shí)應(yīng)用時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)；利 用軌跡分析工具可以對工業(yè)機(jī)器人的可達(dá)性、姿態(tài)奇異點(diǎn)和軸超限進(jìn)行檢查，以提示設(shè)計(jì)人 員對軌跡進(jìn)行調(diào)整，避免實(shí)際運(yùn)行中的無故停機(jī)，提高調(diào)試效率；利用獨(dú)家算法的智能軌跡 優(yōu)化工具，采用可視化界面實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡的優(yōu)化調(diào)整，規(guī)避不可達(dá)點(diǎn)、姿態(tài)奇異點(diǎn)和軸超限 點(diǎn)，簡化軌跡優(yōu)化操作過程，如圖16所示。圖16軌跡分析工具及優(yōu)化3.4多機(jī)器人聯(lián)動(dòng)仿真在真實(shí)生產(chǎn)應(yīng)用中，由于工藝要求復(fù)雜、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特殊等原因，同一工位處經(jīng)常需要多 個(gè)機(jī)器人互相配合完成要求的

20、加工動(dòng)作，有時(shí)甚至需要兩到三個(gè)機(jī)器人聯(lián)動(dòng)完成復(fù)雜空間軌 跡的動(dòng)作，這使得工業(yè)機(jī)器人的工作環(huán)境極為復(fù)雜，容易發(fā)生碰撞等危險(xiǎn)，在編程調(diào)試過程 中，需要更加細(xì)致和小心，也對工作站的整體設(shè)計(jì)提出了更高的要求RobotArt利用獨(dú)家 的軌跡關(guān)聯(lián)技術(shù)，可以在同一三維環(huán)境下導(dǎo)入多個(gè)不同品牌、不同型號的工業(yè)機(jī)器人，并對 每一個(gè)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行軌跡編程，如圖17所示。利用IO關(guān)聯(lián)控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人 之間軌跡的聯(lián)動(dòng)控制，從而達(dá)到完全模擬真實(shí)狀態(tài)下，工業(yè)機(jī)器人的仿真過程，從而在虛擬 環(huán)境中對工業(yè)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行碰撞檢查，避免危險(xiǎn)發(fā)生，同時(shí)也可以直觀地驗(yàn)證多機(jī) 配合情況下軌跡的復(fù)現(xiàn)效果，提高程序調(diào)試效率，縮

21、短設(shè)備停機(jī)時(shí)間。圖17多機(jī)器人聯(lián)動(dòng)仿真3.5第七軸擴(kuò)展及變位機(jī)應(yīng)用最常用的串聯(lián)六自由度關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人，因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其工作范圍為近似球型，與 人的工作范圍相同。但隨著應(yīng)用形式的擴(kuò)展，大幅度提高工業(yè)機(jī)器人的工作范圍成為了主要 需求。但單純增加工業(yè)機(jī)器人工作半徑，不僅嚴(yán)重影響了有效負(fù)載和重復(fù)定位精度兩大指標(biāo)， 還使得成本大幅提升，得不償失。為此，利用線性行走模塊使工業(yè)機(jī)器人增加第7軸實(shí)現(xiàn)沿 一維自由運(yùn)動(dòng)，從而將球形工作范圍迅速擴(kuò)展成為圓柱形空間，且高精度導(dǎo)軌和高性能伺服 技術(shù)的發(fā)展也確保了優(yōu)良的定位精度，成為了當(dāng)前主流應(yīng)用方式。RobotArt為解決該應(yīng)用 問題，將軌跡與機(jī)器人在幾何關(guān)系上解耦，

22、實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤軌跡運(yùn)動(dòng)仿真，不論 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到任何位置都可準(zhǔn)確定位到目標(biāo)軌跡點(diǎn)，同時(shí)對當(dāng)前狀態(tài)下的機(jī)器人軌跡數(shù)據(jù)進(jìn) 行輸出，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展第7軸的離線編程應(yīng)用，如圖18所示。圖18擴(kuò)展第7軸的編程仿真應(yīng)用在焊接應(yīng)用過程中，由于焊接零件的尺寸及焊縫軌跡的要求，經(jīng)常需要工業(yè)機(jī)器人配合 變位機(jī)實(shí)現(xiàn)單工位下多個(gè)焊接工序的加工過程。對于非聯(lián)動(dòng)的變位機(jī)應(yīng)用，示教編程還可以 勉強(qiáng)應(yīng)付，但當(dāng)需要應(yīng)對貫穿線等復(fù)雜軌跡加工時(shí)，需要工業(yè)機(jī)器人與變位機(jī)聯(lián)動(dòng)完成，即 加工過程中工業(yè)機(jī)器人和變位機(jī)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，這使得傳統(tǒng)示教編程基本無法滿足，必須依靠離 線編程實(shí)現(xiàn)，以滿足高精度加工需求。RobotArt軟件中提供了單軸L

23、型、單軸H型、單軸 轉(zhuǎn)盤型、雙軸等不同形式的變位機(jī)，方便不同應(yīng)用工況下的快速部署與應(yīng)用，也提供了自定 義變位機(jī)的接口，滿足定制化需求，如圖19所示。圖19變位機(jī)聯(lián)動(dòng)軌跡規(guī)劃及仿真3.6快換工具應(yīng)用支持在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，由于空間、成本等因素限制，經(jīng)常會(huì)要求單一工業(yè)機(jī)器人完成多種 工藝過程，如搬運(yùn)裝配復(fù)合、點(diǎn)焊抓取復(fù)合、裝配檢測復(fù)合等等，這使得工業(yè)機(jī)器人需要能 夠自動(dòng)更換末端執(zhí)行器。為滿足該工業(yè)需求，工業(yè)機(jī)器人用快換工具應(yīng)運(yùn)而生，分為機(jī)器人 端和工具端，機(jī)器人端安裝在機(jī)器人法蘭盤上，可以與同規(guī)格的工具端實(shí)現(xiàn)快速裝配和分離， 采用氣動(dòng)控制。RobotArt軟件利用獨(dú)家的軌跡關(guān)聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同一工業(yè)機(jī)器

24、人不同工具間 的軌跡匹配，完全模擬了真實(shí)快換工具的應(yīng)用方式。同時(shí)針對快換動(dòng)作特點(diǎn)，增加了抓取、 放回工具的快捷工具，簡化了編程過程，提高了應(yīng)用效率，如圖20所示。圖20快換工具應(yīng)用支持3.7豐富的工藝工具包為滿足工業(yè)機(jī)器人不同工藝應(yīng)用需求，RobotArt提供了工藝工具包以解決實(shí)際應(yīng)用問 題，如圖21所示：可以根據(jù)需求自定義工具模型和坐標(biāo)參數(shù)，滿足個(gè)性化工作站設(shè)計(jì)要求； 通過多點(diǎn)智能匹配算法可實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境與真實(shí)應(yīng)用環(huán)境的坐標(biāo)變換，在軌跡輪廓不變的 情況下對所有標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行變換，提高適應(yīng)性；可利用搬運(yùn)碼垛工藝包真實(shí)還原工業(yè)機(jī)器人抓 取物料搬運(yùn)并擺放的整個(gè)工藝過程，避免與環(huán)境中其他設(shè)備的碰撞；利

25、用點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接生成 打孔軌跡，簡化軌跡編程過程；利用CAM軟件生成的復(fù)雜APT Source或NC格式G代碼文件 生成數(shù)控加工軌跡，完成復(fù)雜輪廓軌跡或立體模型雕刻。圖21工藝應(yīng)用工具包3.8定制教學(xué)功能RobotArt為方便教學(xué)應(yīng)用，在學(xué)校進(jìn)行部署時(shí)，會(huì)在軟件中集成與學(xué)校所購買的硬件 實(shí)訓(xùn)設(shè)備相同的模型環(huán)境，以方便在教學(xué)過程中融入離線編程應(yīng)用，如圖22所示。同時(shí)， 在進(jìn)行硬件實(shí)訓(xùn)教學(xué)前，利用RobotArt的虛擬環(huán)境熟悉實(shí)訓(xùn)操作過程，可以提高硬件設(shè)備 使用率，降低設(shè)備損壞率。為滿足集中式教學(xué)，RobotArt提供了仿真結(jié)果3D動(dòng)畫輸出功能， 在完成離線編程后，可以通過瀏覽器直接查看運(yùn)行效果，方便教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考 核，避免實(shí)機(jī)操作時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。為保障軟件的正常使用和教