abb工业码垛机器人设计(附件)【字数：8130】
摘 要随着社会不断进步，盒装物品产量不断增大，传统的人工码垛搬运方式已经越来越难满足当今社会对大量物体搬运码垛的需要，人工码垛工作效率不高且工作较为枯燥。应用工业机器人码垛搬运技术从事码垛搬运必将对改善目前困状具有很大的实际意义。本文设计了一款ABB工业码垛机器人，应用场合是在盒装物品生产线的末端或者在盒装物品物流运输过程中。以PLC为主控制器，分析研究了IRB120控制系统、通信系统、外围接口电路及操作空间；设计自动线上下料及码垛的相关技术并选择外围设备。拟定码垛工作站控制系统技术方案。对工作站控制器软、硬件系统进行设计计算。完成电路图的设计和外围电路的设计及相关系统选型与系统集成等，并对机器人的码垛过程使用RobotStudio进行了仿真。设计方案实现了自动搬运并码垛的控制要求，提高了盒装物体的码垛效率和质量，很大程度上减少了工人的劳动强度，可以适应多样化的盒装物体搬运工作要求，为工业应用上的物体搬运码垛工作带来了很大提升。
目 录
1 引言 1
2 ABB工业码垛机器人组成及选型 2
2.1 工业码垛机器人作任务 2
2.2 码垛机器人选型 3
2.2.1 IRB460机器人 3
2.2.2 IRC5控制器 3
2.3 ABB工业码垛机器人控制系统选型 3
2.4 码垛机器人抓手设计 4
2.5 ABB工业码垛机器人外围控制系统设计 4
2.5.1 传感器的选型 4
2.5.2 变频器的选型 5
3 ABB工业码垛机器人系统控制方案 5
3.1 码垛控制原理 5
3.2 码垛机器人运动流程规划 6
4 ABB工业码垛机器人控制系统硬件设计 7
4.1 PLC系统设计 7
4.2 输送系统硬件配置 7
4.3 机器人控制柜配置 8
4.4 PLC的I/O接口配置 9
5 ABB工业码垛机器人控制系统软件设计 10
5.1 PLC系统控制程序设计 10
5.2 ABB工业码垛机器人控制器程序设计 10 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
6 ABB工业码垛机器人仿真 11
6.1 ABB工业码垛机器人仿真系统设计 11
6.1.1 仿真工作站的搭建 11
6.1.2 虚拟I/O配置 13
6.1.3 仿真系统坐标建立 13
6.1.4 程序编写 14
6.2 ABB工业码垛机器人仿真演示 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
附录 硬件连接图 20
附录 源程序 20
一、引言
码垛机器人技术作为工业机器人技术的一种，最早出现于上世纪50年代，
工业机器人技术自出现以来就给人类的生活带来了极大的便利，当前工业机器人在国外已经在多个行业的诸多领域中发挥了巨大的作用。
真正在码垛行业运用自动化技术与机器人技术取得突破是在上世纪70年代。
进入二十一世纪以来，国家又实行了人才引进计划，有了一定的根基之后我国的机器人研发才进入了新的时代。各项机器人新技术不断出现，应用于电焊，搬运、装配、码垛等行业的机器人品种得到了迅速的发展。
由此可见，虽然在部分技术方面我们可以和欧美等国的机器人并驾齐驱，但我国在码垛机器人整体研究方面距离进入世界一流水准还有一定的距离。因此我们从事于机器人研究方面的工作者需要更加努力，为我国机器人的发展开拓一个更美好的明天。
二、ABB工业码垛机器人组成及选型
（一） 工业码垛机器人作任务
本次设计中机器人承担了抓取物件的任务，需要机器人将抓取的物品按照图2.1所示的规律将包装盒码放在码车上以进行下一步的工业操作，每层码放六盒物品，总共堆叠三层，完成一次完整码垛任务需要机器人码放18盒的物件。由于多层码垛的物料摆放方式不能完全相同，故分为奇数层摆放方式与偶数层摆放方式。
/
奇数层码垛方式
/
偶数层码垛方式
图2.1 码垛机器人的码垛方式
（二）码垛机器人选型
1 IRB460机器人
码垛机器人是码垛工作站的核心，也是整个系统的执行机构。随着工业技术的不断发展，智能化在码垛方面的用处也越来越广泛。机器人码垛是机电一体化的高新技术产品，码垛机器人的功能决定了工作站整体的设计思路与设备选型。
本次设计经过多方调研及反复审查后决定使用ABB公司的IRB460型工业机器人作为执行操作功能的选型。IRB 460机器人如图2.2所示
本次码垛工作站设计的码垛物件重量比较轻巧，体积也相对较小，IRB460机器人的各项参数对本次设计比较合适，其具有紧凑、敏捷、轻量等优点，完全满足本次码垛工作站的需求。
/
图2.2 IRB460机器人
2 IRC5控制器
IRC5控制柜采用模块化设计，可以分为两个模块，驱动模块和控制模块，控制器使用RobotWare操作系统编程，其自带的编程语言为RAPID语言，与C语言编程类似，简单易学，配合ABB机器人专用的FlexPendant示教器进行路径规划、点位设计、使编程过程大大简化，其与PLC控制柜之间通过I/O口进行通讯，因此本设计选用此控制器作为机器人基本控制的型号。
（三）ABB工业码垛机器人控制系统选型
ABB工业码垛机器人的搬运由机器人完成，机器人的控制任务由机器人控制器进行编程控制，除了机器人外，码垛工作站的外围设备，机器人的任务指令发布需要主控系统来实现，针对本文的控制系统而言，包括了PLC、机器人控制柜、外围设备控制系统等，其整体控制是由PLC完成的。
由于设计成本考虑以及由于可编程逻辑控制器具有功能强、可靠性高、抗干扰能力强、功能扩展便捷、便于维护等优点，完全能够满足工作站控制要求，故本文选用了以 PLC 为主体+机器人IRC5控制器的控制模式。本次设计从实际应用出发，主控器选择西门子公司的S7300PLC控制柜。
目 录
1 引言 1
2 ABB工业码垛机器人组成及选型 2
2.1 工业码垛机器人作任务 2
2.2 码垛机器人选型 3
2.2.1 IRB460机器人 3
2.2.2 IRC5控制器 3
2.3 ABB工业码垛机器人控制系统选型 3
2.4 码垛机器人抓手设计 4
2.5 ABB工业码垛机器人外围控制系统设计 4
2.5.1 传感器的选型 4
2.5.2 变频器的选型 5
3 ABB工业码垛机器人系统控制方案 5
3.1 码垛控制原理 5
3.2 码垛机器人运动流程规划 6
4 ABB工业码垛机器人控制系统硬件设计 7
4.1 PLC系统设计 7
4.2 输送系统硬件配置 7
4.3 机器人控制柜配置 8
4.4 PLC的I/O接口配置 9
5 ABB工业码垛机器人控制系统软件设计 10
5.1 PLC系统控制程序设计 10
5.2 ABB工业码垛机器人控制器程序设计 10 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
6 ABB工业码垛机器人仿真 11
6.1 ABB工业码垛机器人仿真系统设计 11
6.1.1 仿真工作站的搭建 11
6.1.2 虚拟I/O配置 13
6.1.3 仿真系统坐标建立 13
6.1.4 程序编写 14
6.2 ABB工业码垛机器人仿真演示 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
附录 硬件连接图 20
附录 源程序 20
一、引言
码垛机器人技术作为工业机器人技术的一种，最早出现于上世纪50年代，
工业机器人技术自出现以来就给人类的生活带来了极大的便利，当前工业机器人在国外已经在多个行业的诸多领域中发挥了巨大的作用。
真正在码垛行业运用自动化技术与机器人技术取得突破是在上世纪70年代。
进入二十一世纪以来，国家又实行了人才引进计划，有了一定的根基之后我国的机器人研发才进入了新的时代。各项机器人新技术不断出现，应用于电焊，搬运、装配、码垛等行业的机器人品种得到了迅速的发展。
由此可见，虽然在部分技术方面我们可以和欧美等国的机器人并驾齐驱，但我国在码垛机器人整体研究方面距离进入世界一流水准还有一定的距离。因此我们从事于机器人研究方面的工作者需要更加努力，为我国机器人的发展开拓一个更美好的明天。
二、ABB工业码垛机器人组成及选型
（一） 工业码垛机器人作任务
本次设计中机器人承担了抓取物件的任务，需要机器人将抓取的物品按照图2.1所示的规律将包装盒码放在码车上以进行下一步的工业操作，每层码放六盒物品，总共堆叠三层，完成一次完整码垛任务需要机器人码放18盒的物件。由于多层码垛的物料摆放方式不能完全相同，故分为奇数层摆放方式与偶数层摆放方式。
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奇数层码垛方式
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偶数层码垛方式
图2.1 码垛机器人的码垛方式
（二）码垛机器人选型
1 IRB460机器人
码垛机器人是码垛工作站的核心，也是整个系统的执行机构。随着工业技术的不断发展，智能化在码垛方面的用处也越来越广泛。机器人码垛是机电一体化的高新技术产品，码垛机器人的功能决定了工作站整体的设计思路与设备选型。
本次设计经过多方调研及反复审查后决定使用ABB公司的IRB460型工业机器人作为执行操作功能的选型。IRB 460机器人如图2.2所示
本次码垛工作站设计的码垛物件重量比较轻巧，体积也相对较小，IRB460机器人的各项参数对本次设计比较合适，其具有紧凑、敏捷、轻量等优点，完全满足本次码垛工作站的需求。
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图2.2 IRB460机器人
2 IRC5控制器
IRC5控制柜采用模块化设计，可以分为两个模块，驱动模块和控制模块，控制器使用RobotWare操作系统编程，其自带的编程语言为RAPID语言，与C语言编程类似，简单易学，配合ABB机器人专用的FlexPendant示教器进行路径规划、点位设计、使编程过程大大简化，其与PLC控制柜之间通过I/O口进行通讯，因此本设计选用此控制器作为机器人基本控制的型号。
（三）ABB工业码垛机器人控制系统选型
ABB工业码垛机器人的搬运由机器人完成，机器人的控制任务由机器人控制器进行编程控制，除了机器人外，码垛工作站的外围设备，机器人的任务指令发布需要主控系统来实现，针对本文的控制系统而言，包括了PLC、机器人控制柜、外围设备控制系统等，其整体控制是由PLC完成的。
由于设计成本考虑以及由于可编程逻辑控制器具有功能强、可靠性高、抗干扰能力强、功能扩展便捷、便于维护等优点，完全能够满足工作站控制要求，故本文选用了以 PLC 为主体+机器人IRC5控制器的控制模式。本次设计从实际应用出发，主控器选择西门子公司的S7300PLC控制柜。
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