RobotStudio軟體:機器人自定義行走軸配置與仿真

2020-12-05 工業機器人虛擬仿真

概述

很多時候由於安裝場地限制的原因，使用ABB機器人廠商提供的標準行走軸並不能滿足系統集成的需求。這個時候就需要自定義設計機器人行走軸，對機器人生產線進行仿真時就同樣需要使用自定義設計的行走軸。

RobotStudio軟體除了能夠使用自帶模型庫中的行走軸仿真以外，也支持用戶自定義設計的行走軸仿真。

本期，就來為大家介紹一下使用自定義設計模型創建機器人行走軸，並實現仿真運行。

行走軸模型拆分

在機械設計軟體中拆分機器人行走軸模型，一般情況下可以將行走軸拆分為導軌和滑臺兩部分，其中導軌是相對固定部分，滑臺是相對運動部分。

行走軸模型導入仿真軟體

RobotStudio軟體的「基本」菜單欄中，點擊「導入幾何體」命令按鈕，在其下拉菜單中選擇「瀏覽幾何體」，然後依次導入拆分後的機器人行走軸導軌模型與滑臺模型。

默認情況下，行走軸零部件模型在導入仿真軟體後會自動裝配成完整的行走軸，如下圖所示。

創建行走軸機械裝置

「建模」菜單欄中點擊「創建機械裝置」命令按鈕，在彈出的對話框中機械裝置模型名稱下設置行走軸名稱為「Track」，機械裝置類型下點選「外軸」。

雙擊Track下的「連結」，在彈出的對話框中創建機器人行走軸連結結構。其中，L1連結選擇行走軸導軌「Guide」作為組件，並將其設置為BaseLink；L2連結選擇行走軸滑臺「Table」作為組件。

雙擊「接點」彈出接點創建對話框，為機器人行走軸機械裝置創建關節J1，其關節類型選擇「往復的」，即直線運動類型。

點選「啟動」選項，表明機器人行走軸為獨立驅動運行，不依賴其他關節運動。

在軟體工作區的機器人行走軸模型上分別點選關節軸第一個位置與第二個位置，這兩個位置之間的連線構成行走軸滑臺的運動軸線，並且滑臺由第一個位置向第二個位置運動為正向運動。

根據行走軸滑臺行程範圍設置關節軸限值，對於往復類型關節，限值單位為mm。

右擊「框架」，然後選擇「添加框架」，彈出創建框架對話框。在軟體工作區行走軸滑臺模型的上表面捕捉定位圓心作為框架原點位置，同時調整框架坐標軸指向。該框架的位置和坐標軸指向決定機器人在行走軸上的默認安裝位置與安裝角度。

雙擊「校準」，校準關節J1，也就是確認機械裝置各關節零部件當前相對位置數據，一般情況下全部設置為0即可。

最後在創建機械裝置對話框中點擊「編譯機械裝置」按鈕，編譯成功後生成機器人行走軸機械裝置。

外部軸配置嚮導插件安裝

RobotStudio軟體的「Add-Ins」菜單欄下點擊「RobotApps」命令按鈕，在彈出的界面中搜索外部軸配置嚮導插件「External Axis Wizard」。

將搜索到的外部軸嚮導插件進行安裝，注意軟體版本與插件版本之間要對應一致。

插件安裝完成後重啟軟體，重啟後在「基本」菜單欄中的「機器人系統」下拉菜單中可以看到「External Axis Wizard」插件按鈕。

虛擬機器人系統創建

導入機器人模型，然後使用「從布局…」方法創建虛擬機器人系統，在選擇系統的機械裝置步驟時只選擇機器人而不選擇行走軸，其他參數可以保持默認或自定義配置。

行走軸系統配置

打開ABB機器人外部軸配置嚮導插件「External Axis Wizard」，在Select Mechanisms to add to the system步驟中選擇要添加到系統的機械裝置，這裡選擇機器人本體與行走軸。

Motor Units/Gear Units步驟中可以配置機械裝置的電機與傳動單元，首先在左側的顯示框中點選機器人行走軸「Track」，然後在右側的Mechanical Unit功能區中Drive Module後為機器人行走軸選擇驅動模塊（控制櫃內部的驅動模塊DM1~DM4）。一般情況下，機器人第一個外部軸選擇「DM1」作為驅動模塊。

點擊行走軸運動關節「J1」，然後在Joint功能區中根據行走軸設計需求，配置關節電機與傳動單元屬性參數。

Motor Unit：指定行走軸電機型號。

Drive Unit：指定行走軸電機驅動單元型號。

Logical Axis：指定外部軸邏輯編號，用於在RAPID程序數據中識別單個運動軸。ABB機器人本體通常使用編號1~6，而外部軸則使用編號7~12。例如，編號為7的邏輯軸對應於數據類型robtarget中的eax_a，編號8對應於eax_b，依此類推。

Transmission：配置電機與行走軸之間的傳動比，即齒輪比。對於機器人行走軸，齒輪比的單位為m/rad，如齒輪比21.43表示當電機旋轉21.43rad時，行走軸移動1m。

Link、Board、Node是Measurement link、Board position、Measurement node的縮寫，用於配置將電機連接到驅動系統和測量系統的模板文件。不同的驅動模塊連接不同的模板文件，其配置參數也不同，詳細配置參數值與模板文件對應關係可查看ABB機器人應用手冊《Additional axes and standalone controller》。

機器人行走軸參數配置完成後，確認勾選「Load configuration to system」選項，然後點擊Finish按鈕。

機器人安裝到行走軸

將機器人本體模型安裝到行走軸模型上，在彈出的「是否與導軌進行同步（Baseframe Moved By）？」提示框中，根據需要進行選擇是否同步，本例中選擇「是」。

重新啟動機器人系統，啟動完成機器人模型被安裝到行走軸模型上，如下圖所示。

行走軸運動控制

自定義行走軸的運動控制方法與使用RobotStudio軟體模型庫自帶行走軸的控制方法一樣，既可以手動運行控制也可以編寫程序自動運行控制，詳細控制方法可以參考上一期發布的文章《RobotStudio軟體：ABB機器人行走軸添加與控制》。如下方動態圖所示為編寫機器人程序控制行走軸自動運行的效果。

The End

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