工业机器人集成应用教程 课件 4.2 工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程

项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用

【任务描述】在仿真软件中完成一字式码垛程序的编写与调试，是进行实体设备调试前的重要环节。您需要明确物料码放要求，会使用Offs偏移指令计算物料位置，通过任务的实施学会使用FOR循环指令编写一字式码垛程序，熟练使用RoboStudio软件的仿真功能进行程序的功能调试等技能点，培养细致、严谨的工作态度。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程

【任务目标】知识目标1.描述重叠式（一字式）码垛的工作过程，明确物料码放要求；2.掌握FOR指令的使用方法；3.理解重叠式（一字式）码垛物料摆放位置的计算方法。技能目标1.能根据工作站任务分析工业机器人控制流程，并规划设计程序结构；2.会使用Offs偏移指令计算物料位置；3.会使用FOR循环指令编写一字式码垛程序；4.能熟练使用RoboStudio软件的仿真功能，完成工业机器人重叠式（一字式）码垛程序的功能调试。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程

【任务目标】素养目标1.通过精确计算物料的摆放位置，养成细致、严谨的工作态度；2.通过程序调试，增强分析和解决问题的能力。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程01

【任务准备】一、码垛工作站的虚拟调试要求在本任务中，工作站的虚拟调试工作的主要内容是能够进行熟练使用Robotstudio仿真平台，根据任务需求配置I/O信号，熟练使用示教器调试和仿真功能进行程序编写与调试，使调试结果能直接应用到实体工作站中，从而提高后期实体设备调试的效率。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程01

【任务准备】工作站配备的一批长方体毛坯物料，每个物料的尺寸为：长80mm、宽40mm、高12mm。现要求控制工业机器人持平口夹爪工具，将出料平台的6个方形物料搬运到工作站中间的加工平台上，要求按一字重叠式垛型进行码放，且码放成3行、1列、2层的结构，其中行间距为10mm，码垛前后的效果如图4-2-1所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程图4-2-1码垛前后物料摆放效果示意图工作站原始状态码垛后效果示意图01

【任务准备】二、参考指令用法-FOR循环指令1.FOR指令结构当一个或多个指令重复多次时，可以使用FOR指令。FOR指令格式如下：项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程01

【任务准备】其中，各个参数选项说明如下：<ID>：FOR指令包含的循环计数器（变量）名称；<EXP1>：循环计数器的初始值，第一次运行时变量等于这个值，为Num型数据，通常为整数值；<EXP2>：循环计数器终止值（末尾值），为Num型数据，通常为整数值；<EXP3>：步进值，也叫步长。即循环计数器在各循环的增量（或减量）值（通常为整数值）。STEP<EXP3>为可选参数，如果未指定该值，则自动将步进值设置为1（或者如果起始值大于结束值，则设置为-1）；<SMT>：用于循环执行的语句。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程01

【任务准备】2.FOR指令执行过程FOR指令执行步骤为：（1）读取初始值、终止值和步进值的表达式。（2）向循环计数器分配起始值。（3）判断循环计数器的数值，以查看其数值是否介于起始值和终止值之间，或者是否等于起始值或终止值；如果循环计数器的数值在此范围之外，则FOR循环停止，且程序继续执行紧接ENDFOR的指令。（4）执行FOR循环中的指令。（5）按照步进值，使循环计数器增量（或减量）。（6）重复FOR循环，从步骤3开始新一轮的判断。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程01

【任务准备】3.FOR指令示例例1：指令简单结构应用示例该程序执行过程：变量i的值从1增加到3，重复执行Routine1程序3次。第一次运行时，变量i的值等于1，自动执行Routine1程序里的语句；执行完毕后，i的值自动加1（因步进值未设置），开始第二次判断i的值是否在起始值1和终止值3之间，如果符合要求，则再次执行Routine1程序；直到当判断出i的值大于3时，程序指针跳到ENDFOR，表示FOR指令执行完毕。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程01

【任务准备】例2：指令完全结构应用示例执行：将数组中的数值向上调整，以便a{10}:=a{9}、a{8}:=a{7}等。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程02

【任务实施】任务实施过程主要包含了搭建虚拟工作站环境、规划与设计两层一字式码垛程序结构、编写两层一字式码垛程序、调试与优化一字码垛式程序等四个步骤。一、搭建虚拟工作站环境搭建虚拟工作站环境主要工作是解包RoboStudio码垛仿真工作站。将码垛工作站的RoboStudio仿真工作站进行解包，解包过程按照提示窗口进行操作，最终解包后界面如图4-2-2所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程图4-2-2解包后的码垛工作站02

【任务实施】二、规划与设计两层一字式码垛程序结构1.分析工业机器人任务控制流程本任务的码垛任务是进行6块物料的一字重叠式的码垛任务，如图4-2-3所示为工业机器人的一字码垛任务控制图，则工业机器人的任务控制流程分析如下：（1）机器人先在原点等候，等待启动信号；（2）启动后，若接收到料仓有料的检测信号后，控制推杆将方形毛坯物料推出到出料平台；（3）待安装在出料平台的光纤传感器检测物料到位后，机器人运行至工具架自动吸取平口手爪工具；（4）吸取工具后，机器人运行到出料平台抓取该物料，将物料搬运至工作站中间加工平台的指定位置；项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程开始启动按钮信号是否有效？初始化回原点等待回原点等待码垛层数变量Z在1~2之间？X轴方向码垛变量X在1~3之间？料仓是否有料？物料到位检测？推缸推料抓取物料放置物料自动放置工具结束回原点等待是是是是否否否（5）一块物料搬运完毕后，机器人返回原点位置，继续下一块物料的搬运任务，并将物料码放到2号物料位置（与前一块物料间隔10mm）；（6）安装步骤3和4完成其余4块物料的码放；（7）码垛任务完成后，机器人自动返回工具架卸下平口手爪工具，放回原位，最后回安全位置，等候下一次的启动。图4-2-3一字码垛流程图02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程2.设计两层一字重叠式码垛程序结构本任务中，完成工业机器人一字重叠式码垛轨迹编程之前需要先进行程序结构的设计，其中包括：设计FOR循环程序流程、计算物料的位置数据、分析码放物料的工作过程、码垛程序结构规划。（1）设计FOR循环程序流程由任务可知，工业机器人需要码放两层方形物料，物料数量一共是6块，每一层是3块物料，按照一字式排放。可采用FOR指令循环搬运，以码放工件的数量作为循环次数，实现两层物料的堆垛，码垛任务流程设计如图4-2-4所示。图4-2-4FOR循环程序流程图02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程（2）使用Offs位置偏移函数计算物料位置任务要求工业机器人持夹爪工具，将出料口的方形物料搬运至工作站中心的加工平台进行一字重叠式码放，两层码放，效果如图4-2-5所示。（a）第一层物料码放效果图（b）第二层物料码放效果图图4-2-5两层一字重叠式码放物料效果图02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程在计算码垛平台所有物料的位置之前，需要先操作工业机器人示教物料的1号位置，并修改名称为“F20”。已知物料的长、宽、高分别为80mm、40mm和12mm，行间距为10mm，以1号物料的位置数据“F20”为参照，通过分析可知，第一层的其余2个物料的位置分别往x方向依次偏移1块物料的宽度加行间距即可得；第二层3个物料的位置则是在第一层物料位置的基础上分别往上（即z方向）偏移1块物料的高度即可得，为避免因误差可能引起的碰撞，可以将z方向的高度增加2mm。分析可得到加工平台码放的共6个物料的位置数据，见表4-2-1。表4-2-1物料位置计算数据物料编号（第一层）位置数据物料编号（第二层）位置数据1号物料F204号物料OffS（F20，0,0,14）2号物料OffS（F20，50,0,0）5号物料OffS（F20，50,0,14）3号物料OffS（F20，100,0,0）6号物料OffS（F20，100,0,14）02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程为了简化程序，不让程序过于冗长，可采用代参的方法来表示放置物料的点位。建一个变量zz，设置初始值为1，用来表示当前码放物料的层数，建一个变量为xx，设置初始值为1，用来表示当前层第n个物料。由进一步分析可得，以F20位置为基准点，任一物料在基准点x方向的的偏移量为50*(xx-1)，在y方向的偏移量为0，在z方向的偏移量为14*（zz-1）。这样一字码垛的位置能方便地用数学关系式表达出来，即任一放置点均可用偏移Offs(F20,50*(xx-1),0,14*（zz-1）)来表示。02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程（3）分析码放物料的工作过程根据码放物料的工作任务要求，分析工作过程如下:①夹取物料过程夹爪工具经过渡点和接近点，运动到出料口的的物料夹取位置，然后经接近点和过渡点离开出料口。②码放物料过程夹爪工具夹取物料后，经过渡点和接近点，运动到加工平台指定的位置放下物料，然后经接近点和过渡点离开码垛平台。码放第一层物料的工作流程如图4-2-6所示。码放第二层物料的工作流程与码放第一层物料的工作流程一致。图4-2-6第一层码放物料工作流程图02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程（4）规划一字重叠式码垛程序结构根据一字重叠式码垛整体工作流程，设计工业机器人程序结构，功能说明如表4-2-2所示。程序功能说明main主程序，体现程序的主体架构phome回原点（或安全位置）tuiliao将物料推出到出料平台qu_gongju将平口手爪工具从工具架中取出yizimaduo将6块物料分别从出料平台码放到加工平台的指定位置fang_gongju将平口手爪工具放回工具架表4-2-2程序结构规划表（参考）02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程三、编写两层一字式码垛程序一字式码垛程序编写的主要工作包括了工业机器人DSQC652板卡的I/O信号的配置、FOR循环语句编写、取放物料位置的示教与记录、两层一字式码垛程序编写等。1.配置工业机器人I/O板卡信号通过分析一字式码垛任务的控制要求可知工业机器人的I/O板卡信号规划，如表4-2-3所示。表4-2-3工业机器人的I/O板卡信号表板卡DI地址对应关系信号名称板卡DO地址对应关系对应I/O1PLC输出youliao12快换工具接头kh2PLC输出daowei13平口手爪工具开合jiajin7启动按钮start15推料气缸tuigang02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程通过虚拟示教器创建的结果如图4-2-7、4-2-8所示。图4-2-7输入信号配置图图4-2-8输出信号配置图02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程2.编写FOR循环语句FOR循环语句编写步骤如下。步骤1：新建例行程序“yizimaduo”步骤2：添加FOR指令02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程2.编写FOR循环语句FOR循环语句编写步骤如下。步骤3：设置FOR语句的循环变量Y步骤4：设置FOR语句的第一个<EXP>参数为“1”02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程2.编写FOR循环语句FOR循环语句编写步骤如下。步骤5：按照同样的方法可将另一个<EXP>参数设置6，结果如图02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程3.取放物料位置的示教与记录如图4-2-9所示，取物料的位置在出料平台，放置物料的位置位于加工平台的1号物料位置，在手动模式下，使用虚拟示教器示教这两个点位，并将这两个点位分别命名为Q20和F20。取料位置Q20点位放料位置F20点位图4-2-9取放物料记录位置02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程4.编制二层一字重叠式码垛程序二层一字重叠式码垛程序如表4-2-5所示。表4-2-5一字重叠式码垛程序02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程四、虚拟调试一字式码垛程序在示教器中手动初步调试好例行程序后，可以利用工作站的仿真功能进行程序的虚拟联调，注意观察仿真效果，判断程序是否达到控制要求，步骤如表4-2-6所示。表4-2-6虚拟调试码垛程序步骤操作步骤示意图步骤1：点击“仿真”菜单，进入仿真界面02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤2：设置I/O仿真器”①点击“I/O仿真器”；②在过滤器中选择“用户列表”；③选择“码垛练习”，出现如图④所示的输入输出信号列表02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤3：开始执行工具拾取程序①点击“播放”命令；②在输入信号列表中，分别点选：start、yizi、youliao三个信号，可以模拟外部的启动按钮、有料信号和一字码垛启动信号；③此时，工业机器人将自动执行拾取工具程序，说明程序运行正常02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤4：执行推料程序①在输入信号列表中，再次分别点选：start、youliao信号，将信号恢复为0状态；②工业机器人取完工具后，检测到“youliao”信号为1，推杆伸出推料，物料被推送到出料平台02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤5：工业机器人取物料检测到“daowei”信号为1，推杆缩回原位，工业机器人开始运动到出料平台取物料02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤6：工业机器人到出料平台夹取物料后离开，此时daowei信号置002

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤7：工业机器人夹取物料后将物料放在1号物料位置02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤8：工业机器人夹取第2块物料后将物料放在2号物料位置02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤9：工业机器人夹取第3块物料后将物料放在3号物料位置，此时第一层码垛任务完毕02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤10：继续运行程序，此时工业机器人开始码放第二层的物料，搬运第4块物料并码放在1号物料上面，即4号物料位置。02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤11：运行程序直到码放完两层共6块物料02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程操作步骤示意图步骤12：任务完成后机器人回到原点，再将工具放回工具架的指定位置后，再回到原点停止，等候下一次的启动指令。03

【任务工单】任务名称任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程班级姓名学号小组名称组长姓名指导教师项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务二工业机器人重叠式码垛应用虚拟编程一、如右图程序执行完毕后，X的值为：

。二、请你参照教材案例，结合你目前实际工作站，进行一字重叠式码垛任务，分析并绘制工业机器人任务控制流程。03

【任务工单】

三、规划与设计一字式码垛程序架构。1.绘