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LG-BWL06型 工業(yè)機(jī)器人工程考核實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

品牌：理工偉業(yè) 咨詢(xún)電話(huà)：010-82827827 82827835

一、系統(tǒng)介紹
1、系統(tǒng)組成
    LG-BWL06型 工業(yè)機(jī)器人工程考核實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由碼垛機(jī)立庫(kù)系統(tǒng)、AGV小車(chē)、托盤(pán)流水線(xiàn)、物品盒流水線(xiàn)、視覺(jué)系統(tǒng)、六自由度工業(yè)機(jī)器人組成，如下圖1-1所示。
（1） 碼垛機(jī)立庫(kù)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)物品托盤(pán)，并且按照要求碼垛機(jī)完成出庫(kù)和入庫(kù)；
（2） AGV小車(chē)，用于把安裝有物品的托盤(pán)從碼垛機(jī)立庫(kù)系統(tǒng)對(duì)接為，沿鋪設(shè)的磁條運(yùn)行到托盤(pán)流水線(xiàn)；
（3） 托盤(pán)流水線(xiàn)，負(fù)責(zé)把貨品托盤(pán)輸送到視覺(jué)檢測(cè)工位，經(jīng)視覺(jué)定位識(shí)別輸送到抓取工位；
（4） 物品盒流水線(xiàn)，負(fù)責(zé)成品物品盒的裝箱及傳送；
（5） 視覺(jué)系統(tǒng)，對(duì)托盤(pán)流水線(xiàn)上的托盤(pán)上的物品進(jìn)行識(shí)別，并把識(shí)別結(jié)果發(fā)送至主控系統(tǒng)的PLC；
（6） 六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，根據(jù)主控系統(tǒng) PLC 發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)托盤(pán)流水線(xiàn)上的托盤(pán)上的物品進(jìn)行分揀，放置于物品盒流水線(xiàn)上的指定物品盒中，同時(shí)把空托盤(pán)放置于空托盤(pán)庫(kù)中。
圖 1-1 整體組成
2、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)目標(biāo)
本系統(tǒng)再現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)從倉(cāng)儲(chǔ)、搬運(yùn)、分揀以及包裝的全過(guò)程，將目前工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)前沿的實(shí)用技術(shù)和方案引入到比賽當(dāng)中，通過(guò)比賽，讓學(xué)生能熟練掌握自動(dòng)化科技的前沿應(yīng)用技術(shù)，為我國(guó)從制造大國(guó)發(fā)展到制造強(qiáng)國(guó)，為工業(yè)智能制造培養(yǎng)一批有素質(zhì)，能干活，干好活的新一代職業(yè)能手。
（1） 選用6軸關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人+堆垛直角坐標(biāo)機(jī)器人+AGV移動(dòng)機(jī)器人，該三種機(jī)器人都是目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用比較廣泛的機(jī)器人；——切合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，體現(xiàn)機(jī)器人的多樣性；
（2） 將立體倉(cāng)庫(kù)（碼垛機(jī)器人）+工件運(yùn)輸（AGV機(jī)器人）+檢測(cè)分揀（機(jī)器視覺(jué)）+機(jī)器人自動(dòng)分揀裝配（6軸機(jī)器人）+自動(dòng)回收+自動(dòng)包裝完美的融合。——詮釋智能工廠(chǎng)和智能物流的概念；
（3） 設(shè)置多物件和多工位+多倉(cāng)儲(chǔ)，可以展現(xiàn)出非常多的組合場(chǎng)景， 不僅可以展現(xiàn)學(xué)生的控制系統(tǒng)和機(jī)器人的編程能力，同時(shí)也能展現(xiàn)學(xué)生的流程規(guī)劃策略和優(yōu)化能力；——真實(shí)展示實(shí)際工業(yè)和物流系統(tǒng)場(chǎng)景，非常適合于實(shí)訓(xùn)和比賽。
（4） 整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化控制構(gòu)架，以及最新的控制系統(tǒng)。——學(xué)生能夠了解先進(jìn)的控制技術(shù)以及編程方法。
3、工作流程
基本運(yùn)行流程描述：
（1） 物品以托盤(pán)形式存儲(chǔ)在原料倉(cāng)庫(kù)中（物品共有 8 種不同形狀高度的樣式，每個(gè)托盤(pán)上隨機(jī)放置 0-3 個(gè)物品，樣式也隨機(jī)，可能相同，也可能不同）。
（2） 物品隨托盤(pán)從碼垛機(jī)立庫(kù)出庫(kù)，由AGV 小車(chē)搬輸送至托盤(pán)流水線(xiàn)；
（3） 托盤(pán)在托盤(pán)流水線(xiàn)的 4 號(hào)工位停止，通過(guò)智能相機(jī)識(shí)別物品數(shù)量、類(lèi)型、相對(duì)于標(biāo)定原點(diǎn)的位置、相對(duì)于標(biāo)定姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)角度并傳輸給PLC；
（4） 識(shí)別完成后，托盤(pán)流水線(xiàn)把托盤(pán)傳輸?shù)?nbsp;1 號(hào)位置后停止；
（5） 主控系統(tǒng)把需要分揀物品的 XYZ 坐標(biāo)偏移和旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)MODBUS TCP 協(xié)議依次發(fā)送給六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，六自由度工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人按照事先編寫(xiě)的程序流程，執(zhí)行抓取分揀；
（6） 六自由度工業(yè)機(jī)器人根據(jù)放置位置的XYZ 坐標(biāo)偏移和旋轉(zhuǎn)角度把物品放入禮品箱中。（禮品箱有 8 個(gè)格子，相同的工件放到同一
個(gè)格子，每個(gè)格子最多放 2 件物品。碼垛部分偏移運(yùn)算由主控系統(tǒng)計(jì)算，整合到Z 軸偏移中給六自由度工業(yè)機(jī)器人）。
（7） 把物品取完后，六自由度工業(yè)機(jī)器人把空托盤(pán)也搬運(yùn)放置到空托盤(pán)庫(kù)中。
（8） 物品裝滿(mǎn)物品箱后，流轉(zhuǎn)到下料碼垛區(qū)。（每個(gè)比賽區(qū)不會(huì) 使用全部物品樣式，應(yīng)取其中 2-3 種。當(dāng)中轉(zhuǎn)箱裝滿(mǎn)或物品無(wú)法按照規(guī)則放入物品箱時(shí)流入下一區(qū)域）；
（9）當(dāng)物品箱碼到一定數(shù)量或原料出庫(kù)完成任務(wù)時(shí)停止比賽。
二、設(shè)備安裝
1、設(shè)備安裝
本設(shè)備共包括：工業(yè)機(jī)器人及控制柜、PLC 控制柜、托盤(pán)流水線(xiàn)、物品盒擺放流水線(xiàn)、AGV 小車(chē)等。比賽所用場(chǎng)地為 4m×8m，如圖 2-1 所示為裝備之間的大致布局，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)并不一定嚴(yán)格按照?qǐng)D中所標(biāo)尺寸安裝，允許有所變動(dòng)。在安裝時(shí)需要注意以下事項(xiàng)：
（1） 調(diào)節(jié)工業(yè)機(jī)器人安裝底座的四個(gè)地腳，使工業(yè)機(jī)器人的安裝底座水平；(水平儀)
（2） 調(diào)節(jié)托盤(pán)流水線(xiàn)和物品盒擺放流水線(xiàn)的水平；(水平儀)
（3） 以工業(yè)機(jī)器人為基準(zhǔn)，確保托盤(pán)流水線(xiàn)與工業(yè)機(jī)器人的 Y 軸方向平行，確保物品盒擺放流水線(xiàn)與工業(yè)機(jī)器人的 X 軸方向平行；(具體調(diào)節(jié)方式見(jiàn)節(jié) 2.2)
（4） 確保托盤(pán)流水線(xiàn)前端滑輪的平切面低于A(yíng)GV 小車(chē)的平帶面；(見(jiàn)圖 2-2)。
（5） 確保智能相機(jī)與托盤(pán)流水線(xiàn)垂直。(見(jiàn)圖 2-3)
圖 2-1  設(shè)備布局
 圖 2-2  托盤(pán)流水線(xiàn)高度調(diào)節(jié)
圖 2-3  智能相機(jī)安裝
2、平行度調(diào)節(jié)
如圖 2-4 所示，在工業(yè)機(jī)器人末端夾具上安裝了一個(gè)激光筆，具體調(diào)節(jié)步驟如下：
（1） 利用工業(yè)機(jī)器人的工具坐標(biāo)系調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)，使得激光筆始終垂直于工業(yè)機(jī)器人的安裝基面；
（2）首先控制工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到托盤(pán)流水線(xiàn)上方合適的高度，將激光筆發(fā)出的激光對(duì)準(zhǔn)流水線(xiàn)架上的鋁型材邊線(xiàn)，利用機(jī)器人的工具坐標(biāo)系，使機(jī)器人沿著基坐標(biāo)系的 Y 方向運(yùn)動(dòng)（注意降低機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度），注意觀(guān)察激光是否偏離鋁型材邊線(xiàn)，并作適當(dāng)調(diào)整。
（3）利用同樣的方法調(diào)整物品擺放流水線(xiàn)，只是使機(jī)器人沿著坐標(biāo)系的X 方向運(yùn)動(dòng)。
圖 2-4  平行度調(diào)整
三、6 自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人
 6 自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人，如下圖 3.1 所示。6 個(gè)自由度，最大負(fù)荷 20KG,臂展>1.5m。
 工業(yè)機(jī)器人在系統(tǒng)中的位置如下圖 3.2 所示。
圖 3.1 工業(yè)機(jī)器人在系統(tǒng)中的位置
機(jī)器人工作流程如下所示：
四、 視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)
本系統(tǒng)安裝于托盤(pán)流水線(xiàn)中，當(dāng)托盤(pán)貨物到視覺(jué)檢測(cè)工位時(shí)， X-SIGHT 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)托盤(pán)內(nèi)的貨物進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，并把識(shí)別的位置，形狀等特征數(shù)據(jù)給到中央控制器和六關(guān)節(jié)機(jī)器人，由機(jī)械人根據(jù)目標(biāo)存放位置執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
圖 4.1  智能視覺(jué)系統(tǒng)整體圖
五、流水線(xiàn)
1、托盤(pán)流水線(xiàn)
負(fù)責(zé)把貨品托盤(pán)輸送到視覺(jué)檢測(cè)工位，經(jīng)視覺(jué)定位識(shí)別輸送到抓取工位，由機(jī)械手將托盤(pán)中的貨品，通過(guò)真空吸盤(pán)吸放到相應(yīng)物品盒中。當(dāng)貨品托盤(pán)中的貨物全部取空時(shí)，由機(jī)械手通過(guò)另一套真空吸盤(pán)將托盤(pán)吸放到空托盤(pán)存放處。
 
圖 5.1  托盤(pán)流水線(xiàn)效果圖
圖 5.2 托盤(pán)流水線(xiàn)倍速鏈實(shí)物圖
  
圖 5.3 托盤(pán)流水線(xiàn)與 AGV 對(duì)接口實(shí)物圖
2、物品盒流水線(xiàn)
物品盒流水線(xiàn)采用板鏈結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)成品物品盒的裝箱及傳送，為5工位流水線(xiàn)，裝在3個(gè)物品盒（占用3個(gè)工位）。
 
圖 5.4 物品盒流水線(xiàn)效果圖
圖 5.6  物品盒流水線(xiàn)實(shí)物圖
    本系統(tǒng)中6自由度工業(yè)機(jī)器人負(fù)責(zé)把托盤(pán)流水線(xiàn)上托盤(pán)中的貨品抓取到，根據(jù)規(guī)定的目標(biāo)物品盒，放入到相應(yīng)的位置。機(jī)械手裝載貨品限定在5工位的中間工位。如需裝載左右物品盒，通過(guò)左右移位將邊上的物品盒移到中間工位。
    如圖所示，從左到右設(shè)為1-5工位，當(dāng)前物品盒處于2 、3 、4工位，定義為物品盒A、B、C，機(jī)械手裝載3號(hào)工位的物品盒，即B物 品盒。如果需要裝載A物品盒，則流水線(xiàn)傳送機(jī)構(gòu)動(dòng)作右移，當(dāng)右檢測(cè)物品盒傳感器接通時(shí)，流水線(xiàn)停止運(yùn)行，此時(shí)機(jī)械手裝載A物品盒。如果下一個(gè)要裝載的是C物品盒，則流水線(xiàn)向左運(yùn)行，碰到左面物品盒檢測(cè)傳感器時(shí)停止運(yùn)行。系統(tǒng)中另設(shè)有零位檢測(cè)傳感器，以檢測(cè)物品盒處于中間工位。為防止物品盒滑落，在左右極限位置設(shè)有左右限位開(kāi)關(guān)，以防止控制失誤，致物品盒跌落。
    物品盒流水線(xiàn)由步進(jìn)電機(jī)控制，實(shí)際控制策略可以采用脈沖定位控制的方式。
六、 電氣控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)采用國(guó)際上先進(jìn)的控制理念和最新的控制產(chǎn)品，采用網(wǎng)絡(luò)化控制模式，系統(tǒng)主要控制框圖如 6.1 所示。
圖 6.1  設(shè)備電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
    如上圖所示，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)，把工業(yè)機(jī)器人、主控流水線(xiàn) PLC、碼垛機(jī)立庫(kù)系統(tǒng) PLC、碼垛機(jī)立庫(kù)系統(tǒng)觸摸屏、主控流水線(xiàn)觸摸屏、視覺(jué)系統(tǒng)、變頻器以及編程開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)等均通過(guò)以太網(wǎng)連接。編程開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)調(diào)試程序、視覺(jué)系統(tǒng)特征識(shí)別開(kāi)發(fā)以及機(jī)器人示教等編程。碼垛立庫(kù)系統(tǒng)和主控流水線(xiàn)觸摸屏負(fù)責(zé)管理碼垛立庫(kù)系統(tǒng)、主控流水線(xiàn)的運(yùn)行參數(shù)，以及系統(tǒng)報(bào)警和提示信息等。
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