《机器人技术应用项目教程》（第二版） 4-8 强化训练：项目八赛证训练专栏

项目八赛证训练专栏强化训练一：产品盖板装配与出入库【训练要求】对工位上所有产品进行盖板安装锁螺丝及入库任务，对工业机器人操作编程实现以下动作流程：初始要求：将A03产品放置到一号工位（无盖板），将A04产品放置到二号工位（无盖板），将A05产品放置到三号工位（无盖板），将A06产品放置到四号工位（无盖板）；（1）工业机器人动作起始点为Home点。（2）工业机器人拾取吸盘工具。（3）工业机器人回到Home点。（4）工业机器人依次对所有产品安装盖板。（5）工业机器人回到Home点。（6）工业机器人放回吸盘工具。（7）工业机器人回到Home点。（8）工业机器人拾取螺丝枪。（9）工业机器人对所有产品对角锁两颗螺丝。（10）工业机器人放回螺丝枪。（11）工业机器人拾取吸盘工具。（12）工业机器人将所有产品放入成品区。（13）工业机器人回到Home点。（14）工业机器人放回吸盘工具。（15）工业机器人动作结束点为Home点。【解题思路】1.模块化思路：分别创建并编写工具拾取/卸载、取放盖板、自动锁螺钉、成品入库等功能的子程序（每个子程序内部根据需求还可以增加必要的子程序），分别用于实现任务中的不同功能要求；2.根据要求编写main程序，按以下顺序调用子程序：（1）工具拾取/卸载（设置参数为拾取吸盘工具功能）；（2）取放盖板（设置循环4次实现安装4块盖板到4个PCB产品上）；（3）工具拾取/卸载（设置参数为卸载吸盘工具功能）；（4）工具拾取/卸载（设置参数为拾取螺丝枪工具功能）；（5）自动锁螺钉（设置2层循环，外循环为4个工位，内循环为每个PCB产品锁2颗螺丝）；（6）工具拾取/卸载（设置参数为卸载螺丝枪工具功能）；（7）工具拾取/卸载（设置参数为拾取吸盘工具功能）；（8）成品入库（设置循环4次实现所有产品均放入成品区）；（9）工具拾取/卸载（设置参数为卸载吸盘工具功能）；【实战训练】具体训练的编程和调试过程如下。1.工业机器人示教根据任务要求，创建以下点位（robtarget型数据），并手动操纵工业机器人完成所有点位的示教，确认位置正确后点击示教器“修改位置”按钮保存点位数据。（1）吸盘工具位置xipan；（2）螺丝枪工具位置gun；（3）盖板原料区存放4块盖板的位置数组gaiban{4}，其中gaiban{1}为4块盖板中最上方盖板的位置，gaiban{4}为4块盖板中最下方盖板的位置；（4）一号~四号工位安装4块盖板的位置数组fgb{4}，其中fgb{1}为一号工位安装盖板位置，fgb{4}为四号工位安装盖板位置；（5）螺钉送料单元吸螺钉位置xld；（6）锁螺钉流程安全位置safe；（7）一号~四号工位共8个锁螺钉位置数组sld{4,2}，其中sld{1,1}为一号工位第1个锁螺钉位置，sld{4,2}为四号工位第2个锁螺钉位置；（8）成品区放置4个成品位置数组cp_ok{4}，其中cp_ok{1}为成品区放置最下方成品的位置，cp_ok{4}为成品区放置最上方成品的位置。2.工业机器人编程（1）工具拾取/卸载程序可直接使用任务一介绍的例行程序“tool_get_put(robtargeta,numb)”，具体程序略。（2）取放盖板程序参考任务一单个产品的取盖板与放盖板程序，调用例行程序“x_f(numa,numb,numc)”实现盖板的吸取/释放，通过使用FOR指令编写4块盖板安装程序如下。PROCGet_Put_Gaiban()FORiFROM1TO4DO dian:=gaiban{i}; x_f100,1,1; MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0; dian:=fgb{i}; x_f100,2,1; MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDFORENDPROC（3）自动锁螺钉程序参考任务二单个产品的自动锁螺钉程序，通过调用例行程序“GET_Ld()”实现吸螺钉，由于本任务要求每个产品对角锁2颗螺丝，因此需要修改循环次数，编写程序如下。PROCScrew()VARnumj;FORaFROM1TO4DO FORiFROM1TO2DO GET_Ld; MoveLOffs(sld{a,i},0,0,70),v200,fine,tool0; ResetScrew_BVac; ResetScrew_Hit; WaitTime0.5; SetScrew_BVac; WaitTime0.5; SetScrew_Hit; WaitTime0.3; j:=0;aaa: MoveLOffs(sld{a,i},0,0,-j),v10,fine,tool0; IFtorque=0THEN j:=j+1; GOTOaaa; ENDIF ResetScrew_Hit; ResetScrew_BVac; MoveLOffs(sld{a,i},0,0,70),v100,z50,tool0; MoveLsafe,v500,fine,tool0; ENDFORENDFORENDPROC（4）成品入库程序参考任务三单个成品入库程序，通过使用FOR指令编写4块成品入库程序如下。PROCPut_OK()FORiFROM1TO4DO dian:=fgb{i}; x_f50,1,1; MoveJOffs(cp_ok{i},-50,-50,200),v1000,z50,tool0; dian:=cp_ok{i}; x_f100,2,1; MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDFORENDPROC（5）main程序根据要求先后调用相应的子程序，其中取螺丝枪和放螺丝枪分别调用了任务二介绍的子程序GET_Gun和PUT_Gun，main程序如下。PROCmain()MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;tool_get_putxipan,1;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;Get_Put_Gaiban;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;tool_get_putxipan,2;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;GET_Gun;Screw;PUT_Gun;tool_get_putxipan,1;Put_OK;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;tool_get_putxipan,2;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROC3.调试（1）工业机器人切换到自动运行模式，示教器选择“PP移至Main”，按下控制柜电机上电按钮，按下示教器程序运行按钮，从main程序开始调试程序功能；（2）调试过程中如遇到问题，先将工业机器人切换回手动运行模式，解决问题后再切换到自动运行模式继续进行调试。【训练总结】1.解题技巧（1）使用模块化编程思路，按照题目要求编写需要的子程序；（2）思考简便方法，针对四个产品安装盖板、锁螺钉、成品入库，使用循环指令FOR并结合数组的使用，使程序结构更简洁。2.调试过程中容易出现的问题（1）盖板原料区拾取盖板时位置不对，机器人发生碰撞导致程序运行暂停：示教时保存拾取盖板点位数组时不仔细，将最下方盖板的位置保存到gaiban{1}，最上方盖板的位置保存到了gaiban{4}，导致机器人去拾取第一块盖板时到达的位置是最下方盖板位置而不是最上方盖板位置；（2）拾取或卸载工具时发生错误，应该拾取时却卸载：检查调用带参数例行程序tool_get_put时参数的设置，其中第二个参数为1时完成工具拾取，为2时完成工具卸载，如设置错误会发生此问题；（3）自动锁螺钉过程中出现不可达点，导致程序运行暂停：检查例行程序Screw（）中是否设置了安全位置作为过渡，吸螺钉后和锁螺钉后都需要先到达安全位置safe，否则很可能出现此问题。

强化训练二：产品盖板装配与出入库【训练要求】在竞赛平台上，对工位上所有产品进行盖板安装锁螺丝及入库任务，对工业机器人操作编程实现以下动作流程：初始要求：将A03产品放置到一号工位（无盖板），将A04产品放置到二号工位（无盖板），将A05产品放置到三号工位（无盖板），将A06产品放置到四号工位（无盖板）;（1）工业机器人动作起始点为Home点。（2）工业机器人拾取吸盘工具。（3）工业机器人回到Home点。（4）触摸屏设定清洗涂胶产品，先使用吸盘工具对清洗产品的螺丝孔进行吹气要求：小吸盘位于螺丝孔正上方3mm-5mm的位置，每个螺丝孔吹气时间为3s），如图4-71所示。（5）使用涂胶工具对涂胶产品的上表轮廓进行涂胶（要求：涂胶工具姿态合理，涂胶时涂胶工具TCP偏离产品上表面3mm-5mm，涂胶工具TCP速度为50mm/s），如图1所示。图1分拣设定画面（6）工业机器人回到Home点。（7）工业机器人放回涂胶工具。（8）工业机器人回到Home点。（9）工业机器人拾取吸盘工具。（10）工业机器人回到Home点。（11）工业机器人依次对所有产品安装盖板。（12）工业机器人放回吸盘工具。（13）工业机器人回到Home点。（14）工业机器人拾取螺丝枪。（15）触摸屏设定所有产品螺丝颗数，工业机器人按照设定对所有产品锁螺丝，如图4-71所示。（16）工业机器人放回螺丝枪。（17）工业机器人拾取吸盘工具。（18）触摸屏设定所有产品的成废品情况，按照触摸屏设定工业机器人对所有产品进行入库。（19）工业机器人回到Home点。（20）工业机器人放回吸盘工具。（21）工业机器人动作结束点为Home点。【解题思路】1.模块化思路：分别创建并编写工具拾取/卸载、清洗螺丝孔、产品上表轮廓涂胶、取放盖板、自动锁螺钉、产品入库（包括成品、半成品和废品的入库）、以太网通信接收数据等功能的子程序（每个子程序内部根据需求还可以增加必要的子程序），分别用于实现任务中的不同功能要求。2.根据要求编写main程序，按以下顺序调用子程序：（1）工具拾取/卸载（设置参数为拾取吸盘工具功能）；（2）以太网通信接收数据（接收触摸屏设置产品清洗或涂胶功能信息）；（3）清洗螺丝孔（设置循环4次，并判断每个产品触摸屏设置参数是否为“清洗”，是则完成该产品螺丝孔清洗，如果“清洗”产品数为4，则完成第3步后直接跳转至第9步）；（4）工具拾取/卸载（设置参数为卸载吸盘工具功能）；（5）工具拾取/卸载（设置参数为拾取涂胶工具功能）；（6）产品上表轮廓涂胶（设置循环4次，并判断每个产品触摸屏设置参数是否为“涂胶”，是则完成该产品上表轮廓涂胶）；（7）工具拾取/卸载（设置参数为卸载涂胶工具功能）；（8）工具拾取/卸载（设置参数为拾取吸盘工具功能）；（9）取放盖板（设置循环4次实现安装4块盖板到4个PCB产品上）；（10）工具拾取/卸载（设置参数为卸载吸盘工具功能）；（11）工具拾取/卸载（设置参数为拾取螺丝枪工具功能）；（12）以太网通信接收数据（接收触摸屏设置产品螺丝颗数信息）；（13）自动锁螺钉（设置2层循环，外循环为4个工位，内循环为每个PCB产品设定的螺丝颗数）；（14）工具拾取/卸载（设置参数为卸载螺丝枪工具功能）；（15）工具拾取/卸载（设置参数为拾取吸盘工具功能）；（16）以太网通信接收数据（接收触摸屏设置产品合格性信息）；（17）产品入库（设置循环4次，判断每个产品触摸屏设置的合格性参数，如果是成品则将产品放入成品区，如果是废品则将产品放入废品区，如果是半成品则将产品根据题目要求放到指定区域）；（18）工具拾取/卸载（设置参数为卸载吸盘工具功能）；3.编写PLC以太网通信程序及根据图4-71完成人机界面组态设计。【实战训练】具体训练的编程和调试过程；1.工业机器人示教根据任务要求，创建以下robtarget型数据，并手动操纵工业机器人完成所有点位的示教，确认位置正确后点击示教器“修改位置”按钮保存点位数据。（1）吸盘工具位置xipan；（2）涂胶工具位置tujiao;（3）螺丝枪工具位置gun；（4）4个PCB产品共16个螺丝孔清洗位置（每个产品4个螺丝孔，使用吸盘工具进行示教）clean{4,4}，其中clean{1,1}为一号工位产品A03的第1个螺丝孔清洗位置，clean{4,4}为四号工位产品A06的第4个螺丝孔清洗位置，如图2所示；图2PCB产品的4个螺丝孔（5）4个PCB产品共16个上表轮廓涂胶位置（即PCB四个边缘角的位置）tj{4,4}，其中tj{1,1}为一号工位产品A03的第1个边缘角位置，tj{4,4}为四号工位产品A06的第4个边缘角位置；（6）盖板原料区存放4块盖板的位置数组gaiban{4}，具体每个组件的定义同“强化训练一”；（7）一号-四号工位安装4块盖板的位置数组fgb{4}，具体每个组件的定义同“强化训练一”；（8）螺钉送料单元吸螺钉位置xld；（9）锁螺钉流程安全位置safe；（10）4个PCB产品共16个锁螺钉位置数组sld{4,4}，其中sld{1,1}为一号工位产品第1个锁螺钉位置，sld{4,4}为四号工位产品第4个锁螺钉位置；（11）成品区最多放置4个成品位置数组cp_ok{4}，具体每个组件的定义同“强化训练一”；（12）废品区最多放置4个废品位置数组cp_ng{4}，具体每个组件的定义同“强化训练一”2.工业机器人编程（1）工具拾取/卸载程序同“强化训练一”中的例行程序“tool_get_put(robtargeta,numb)”，具体程序略。（2）以太网通信接收数据程序通过应用套接字创建和连接指令实现将工业机器人与PLC通过以太网进行通信，程序中的ip地址为PLC设备ip地址（以实际设备地址为准，该地址仅供参考），应用套接字接收指令实现工业机器人从触摸屏（其元件地址连接到PLC对应地址）接收所设置的数据信息，应用套接字关闭指令实现接收数据结束后关闭以太网通信，编写程序如下（程序中创建了套接字socketdev型变量u用连接PLC设备的ip地址和设备号；创建了byte型一维数组receive，数组大小自定义，能满足存储触摸屏上所有设置数据即可，该数组用于接收数组传送的数据）。PROCcom()socketcreateu;WaitTime1;socketconnectu,"192.168.2.1",2001;WaitTime1;socketreceiveu\data:=receive;socketcloseu;ENDPROC（3）清洗螺丝孔与产品上表轮廓涂胶程序①应用FOR指令编写单个PCB产品清洗4个螺丝孔的程序如下，程序参数a为需要清洗的产品对应的工位号（1代表一号工位，以此类推）。PROCqxlsk(numa) FORiFROM1TO4DO MoveLOffs(clean{a,i},0,0,70),v1000,z50,tool0; MoveLclean{a,i},v20,fine,tool0; WaitTime0.5; SetBVAC_1; WaitTime3; ResetBVAC_1; WaitTime0.5; MoveLOffs(clean{a,i},0,0,70),v200,z50,tool0; ENDFOR ENDPROC②应用FOR指令编写单个PCB产品上表轮廓涂胶的程序如下，程序参数a为需要涂胶的产品对应的工位号（1代表一号工位，以此类推），涂胶顺序为：tj{a,1}-tj{a,2}-tj{a,3}-tj{a,4}-tj{a,1}。PROCpcb_tj(numa) MoveLOffs(tj{a,1},0,0,70),v1000,z50,tool0; FORiFROM1TO4DO MoveLtj{a,i},v50,fine,tool0; ENDFOR MoveLtj{a,1},v50,fine,tool0; MoveLOffs(tj{a,1},0,0,70),v200,z50,tool0; ENDPROC③根据任务要求，编写清洗/涂胶整体流程程序。应用FOR指令和IF指令查询4个产品触摸屏地址VB205-VB208所设置的数据为“清洗（对应数据1）”还是“涂胶（对应数据2）”，如果是“清洗”则执行单个产品的清洗程序，创建变量qx_num用于对完成清洗的产品计数，如果清洗产品数量达到4则说明没有需要涂胶的产品，应用GOTO指令跳转到整体程序结束；如果清洗产品数量小于4，等清洗任务结束后，卸载吸盘工具并拾取涂胶工具，继续通过FOR循环查询触摸屏数据是否为“涂胶”，如果是则执行PCB上表轮廓涂胶程序，完成涂胶任务后卸载涂胶工具并拾取吸盘工具。编写程序如下。PROCqx_tj() com; FORiFROM1TO4DO IFreceive{4+i}=1THEN qxlski; qx_num:=qx_num+1; IFqx_num=4THEN GOTObbb; ENDIF ENDIF ENDFORtool_get_putxipan,2;tool_get_puttujiao,1; com; FORiFROM1TO4DO IFreceive{4+i}=2THEN pcb_tji; ENDIF ENDFORtool_get_puttujiao,2;tool_get_putxipan,1; bbb: ENDPROC（4）取放盖板程序同“强化训练一”中的例行程序“Get_Put_Gaiban()”，具体程序略。（5）自动锁螺钉程序程序结构基本同“强化训练一”中的例行程序“Screw”，创建num型数组ls_num{4}用于通过接收触摸屏地址VB201-VB204所设置的螺丝颗数数据（1-4）保存相应工位产品的螺丝颗数，修改内循环的次数为触摸屏设置的螺丝颗数，编写程序如下。PROCScrew()VARnumj;com;FORaFROM1TO4DO ls_num{a}:=receive{a};ENDFORFORaFROM1TO4DO FORiFROM1TOls_num{a}DO GET_Ld; MoveLOffs(sld{a,i},0,0,70),v200,fine,tool0; ResetScrew_BVac; ResetScrew_Hit; WaitTime0.5; SetScrew_BVac; WaitTime0.5; SetScrew_Hit; WaitTime0.3; j:=0;aaa: MoveLOffs(sld{a,i},0,0,-j),v10,fine,tool0; IFtorque=0THEN j:=j+1; GOTOaaa; ENDIF ResetScrew_Hit; ResetScrew_BVac; MoveLOffs(sld{a,i},0,0,70),v100,z50,tool0; MoveLsafe,v500,fine,tool0; ENDFORENDFORENDPROC（6）产品入库程序①产品入库流程程序通过FOR指令和IF指令查询4个产品触摸屏地址VB209-VB212设置参数为“成品”“半成品”还是“废品”，如果为“成品”执行单个成品入库程序（带一个参数为成品所在工位），如果为“半成品”执行单个半成品入库程序（带一个参数为半成品所在工位），如果为“废品”执行单个废品入库程序（带一个参数为废品所在工位）。编写程序如下。PROCcp_rk() com; FORiFROM1TO4DO IFreceive{8+i}=1THEN Put_OKi; ELSEIFreceive{8+i}=2THEN Put_SMi; ELSEIFreceive{8+i}=3THEN Put_NGi; ENDIF ENDFOR ENDPROC②单个成品入库、单个半成品入库、单个废品入库程序分别创建3个num型变量ok_num、sm_num、ng_num用于对成品、半成品和废品个数进行计数，以便确定产品入库的精确位置；假设半成品需要放置到盖板原料区，则其入库的位置可使用盖板原料区取盖板位置数组gaiban{4}（第一个半成品需放置在gaiban{4}，以此类推，第四个半成品需放置在gaiban{1}）。分别编写3个子程序如下。单个成品入库程序：PROCPut_OK(numa)dian:=fgb{a};x_f50,1,1;ok_num:=ok_num+1;MoveJOffs(cp_ok{ok_num},-50,-50,200),v1000,z50,tool0;dian:=cp_ok{ok_num};x_f100,2,1;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROC单个半成品入库程序：PROCPut_SM(numa)dian:=fgb{a};x_f50,1,1;sm_num:=sm_num+1;MoveJOffs(gaiban{5-sm_num},-50,-50,200),v1000,z50,tool0;dian:=gaiban{5-sm_num};x_f100,2,1;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROC单个废品入库程序：PROCPut_NG(numa)dian:=fgb{a};x_f50,1,1;ng_num:=ng_num+1;MoveJOffs(cp_ng{ng_num},-50,-50,200),v1000,z50,tool0;dian:=cp_ng{ng_num};x_f100,2,1;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROC（7）main程序根据要求先后调用相应的子程序，编写main程序如下。PROCmain()MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;tool_get_putxipan,1;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;qx_tj;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;Get_Put_Gaiban;tool_get_putxipan,2;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;GET_Gun;Screw;PUT_Gun;tool_get_putxipan,1;cp_rk;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;tool_get_putxipan,2;MoveAbsJHome\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROC3.PLC编程通过TCP_CONNECT和TCP_SEND指令编写PLC与工业机器人通过以太网通信的程序，其中PLC（触摸屏）端发送数据（机器人端接收数据）的地址从VB201开始，共分配了50个连续的地址，PLC程序如下，如图3、图4所示。图3TCP_CONNECT指令图4TCP_SEND指令4.人机界面组态设计合理使用EasyBuilderPro软件的不同元件，完成触摸屏画面设计，如图1所示。（1）螺丝颗数设置使用“数值”元件，地址为VB201-VB204，设备上下限可设定为0-4，以地址为VB201的元件为例，设计步骤如下，其余元件设计步骤相同（仅需修改地址）如图5、图6、图7所示。图5点击“数值”元件图6设置元件地址图7设置元件上下限（2）清洗/涂胶设置使用“项目选单”元件，地址为VB205-VB208，以地址为VB205的元件为例，设计步骤如下，其余元件设计步骤相同（仅需修改地址），如图8、图9所示。图8点击“项目选单”图9设置元件地址图11编辑项目状态（3）成品/半成品/废品设置使用“项目选单”元件，地址为VB209-VB212，设计步骤同第2步（源数据的项目数改为4，地址和状态设置相应修改即可），如图10所示。图10选择元件项目数（4）二号工位定制芯片类型设置使用“项目选单”元件，地址为VB213-VB216（分别对应CPU、集成电路、电容、三极管），设计步骤同第2步（源数据的项目数设为3，地址和状态设置相应修改即可），如图11所示。（5）四号工位定制芯片类型设置使用“项目选单”元件，地址为VB217-VB220，设计步骤同第2步（源数据的项目数设为3，地址和状态设置相应修改即可）。（6）一号-四号工位检测结果设置使用“滑动开关”元件，地址为VB221-VB224，下限和上限建议设为1和3，以地址为VB221的元件为例，设计步骤如下，其余元件设计步骤相同（仅需修改地址），如图12、图13所示。图12点击“滑动开关”图13设置元件上下限及地址（7）信息显示区设置执行“资料/历史”菜单中的“事件显示”功能，根据题意可设置若干需要显示的事件（例如：显示事件“第一次检测结束”），合理调整信息显示区的大小，完成设置，步骤如下，如图14、图15所示。图14点击“事件显示”图15调整信息显示区至合适大小（8）运行按钮设置使用“位状态设置”元件，地址为Q8.0，开关类型选择“复归型”，添加文字标签“运行”，设计步骤如下，如图16、图17、图18所示。图16点击“位状态设置