魏雄冬

（广东省机械技师学院，广州 510450）

随着科技的进步，工业机器人的应用越来越广。目前，机器人在搬运、焊接、码垛、喷漆以及涂胶等场所应用广泛[1]。随着社会的发展，老龄化问题越来越严重，企业用工成本越来越高，使得工业机器人代替人工变得迫切。很多原来由人工搬运码垛的产线逐步被改装成机器人自动搬运码垛产线。本文根据工厂实际码垛案例进行码垛仿真系统研究。

1 纸箱包装生产线码垛工作站介绍

纸箱包装生产线如图1所示。根据现场工作场景，左右两边各有一个托盘。机器人将传送带运送过来的纸箱搬运到托盘上，并按规则码垛。该码垛工作站有两种码垛方式，分别为标准码垛和奇偶层不同码垛，如图2所示。

图1 纸箱包装生产线实拍图

图2 码垛排样方式

2 码垛仿真系统设计

2.1 系统布局

以安川机器人虚拟仿真软件MotoSim EG-VRC为开发平台，利用平台内的工业机器人、控制柜、传送带以及托盘等现有资源搭建系统布局[2]。纸箱用软件自带画图工具画出同尺寸长方体代替。根据工厂实际包装产线，箱子大小跟原尺寸保持一致，设计长为500 mm、宽为360 mm、高为300 mm，如图3所示。由于每层码垛6个箱子，3个一排，每层码垛2排，设计的托盘尺寸长为1 100 mm、宽为1 100 mm、高为150 mm，如图4所示。

图3 箱子尺寸

图4 托盘尺寸

根据4层码垛的设计需求，机器人的工作空间必须达到1 350 mm以上。这里选择安川机器人控制柜为DX200，机器人本体为MA2010通用型。该机器人负载能力为10 kg，重复定位精度为0.08 mm，适合用于弧焊、激光加工、搬运以及码垛等[3]。机器人的各轴动作范围如表1所示。机器人安装在地上的臂展空间无法达到4层的码垛高度，因此需给机器人加装一个600 mm的底座。

表1 MA2010机器人本体各轴动作范围

2.2 码垛程序设计

码垛机器人工作站的仿真流程如图5所示。当纸箱到达传送带末端时，首先末端传感器检测到纸箱，其次机器人过来搬运，最后机器人判断搬运的物料是奇数层还是偶数层并按照规则进行码垛。当托盘上的纸箱数量达到24个时，机器人自动回原点，码垛结束[4-5]。

图5 码垛机器人工作站流程图

根据机器人码垛流程，设计控制程序。机器人程序控制过程如下：机器人回到搬运箱子上方，启动传送带运送箱子，等待箱子到达传送带末端，输入1信号为ON；机器人移动到箱子处夹紧箱子，用延时等待夹手打开到位，向上移动一定距离移动到托盘上方，用I000变量记录箱子层数；将层数放入中间变量B12，用B12层数与1进行奇偶判断。假如为奇数层，与操作后B12为0；假如为偶数层，与操作后B12为1。用IF条件判断是奇数层还是偶数层，按奇偶层调用相应的码垛程序[1]。

部分程序如下

3 码垛仿真调试

通过MotoSim EG-VRC仿真软件播放系统运行，机器人将传送带运送的箱子按奇偶层码垛方式放好，仿真结果如图6所示。机器人按轨迹规划到达每一个码垛位置，且与周边设备无任何碰撞。工作过程、码垛工艺与企业实际效果一致，验证了系统仿真的正确性，减少了现场调试时间，优化了程序结构。

图6 机器人码垛仿真效果图

4 结语

在MotoSim EG-VRC机器人仿真平台上，通过软件自带的三维建模功能、机器人控制系统和传送带构建工业机器人码垛仿真工作站。根据实际生产工艺和码垛工作流程进行轨迹规划、离线编程，最终通过仿真验证码垛效果的真实性，可为实际生产设计、调试和改造提供有力依据，降低了调试成本，提高了系统可靠性和工作效率。