2024年4月25日发(作者：)
总687期第二十五期河南科技
2019年9月HenanScienceandTechnology
信息技术
基于RobotStudio的双机协同工作站仿真设计
李怡林
（四川工商职业技术学院，四川成都611830）
摘要：本文介绍了一种借助RobotStudio软件构建机器人搬运、焊接等多功能于一体的双机协作工作站虚拟
仿真方案。首先，利用SolidWorks三维建模软件对机器人末端夹具进行三维设计，搭建基于RobotStudio仿真
软件的双机协作虚拟仿真平台空间布局；其次，设计双机协作工作站工艺流程，完成动态Smart组件及工作站
逻辑设定；最后，完成工作站系统离线编程与仿真优化。仿真结果表明，该虚拟双机协作工作站可实现搬运、
焊接等作业，该方案可为焊接生产线设计提供可行性参考。
关键词：RobotStudio；双机协同；离线仿真
中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）25-0014-05
SimulationDesignofTwo-machineCooperative
WorkstationBased
LIYilin
onRobotStudio
（SichuanTechnology&BusinessCollege，ChengduSichuan611830）
Abstract:
based
3D
onthe
This
RobotStudio
paperintroduced
software
a
to
virtual
builda
simulation
multi-functional
scheme
integration
oftwocomputer
ofrobot
cooperative
handlingand
workstation,
which
of
was
all,
cess
computer
design
flowof
collaborative
ofrobotend
dualcomputer
virtual
fixture
collaborative
simulation
wascarried
platform
outbyusing
workstation
was
was
built
SolidWorks
designed,
basedon
3D
dynamic
RobotStudio
modelingsoftware,
Smart
simulation
and
components
software;
spatial
andlogic
secondly,
layoutofdual
setting
pro⁃
workstationwerecompleted;finally,offlineprogrammingandsimulationoptimizationofworkstationsystemwerecom⁃
of
pleted.
carrying
The
Keywords:
and
simulation
RobotStudio
welding,and
results
；two
thescheme
showthat
computer
can
the
collaboration
provide
virtual
a
two
feasible
machinecooperativeworkstationcanrealizetheoperationof
；offline
reference
simulation
forthedesignofweldingproductionline.
工业机器人应用仿真是指通过计算机软件对实际的
机器人系统进行模拟和检测，其间可以在仿真软件中进
4600
一体的双机器人协同仿真工作站。
型机器人构建了可以进行搬运、装配、焊接的多功能
行与实际一致的全部工业机器人应用编程与调试
［1］
。为
提高编程效率，使编程者远离危险的工作环境，改善编程
1搭建仿真平台
环境，当前可以采用机器人虚拟离线编程
［2］
。离线编程工作站布局如图1所示，工作站以一台IRB1410型机
在实际机器人安装前，通过可视化及可确认的解决方案器人和一台IRB4600型机器人为核心。IRB1410型机器
和布局来降低风险，并通过创建更加精确的路径来获得人末端配备手爪，用于搬运和装配零件。IRB4600型机
更高的部件质量。器人末端配备焊枪设备，用于组合零件的焊接。焊接零
在传统的工业机器人逐渐取代单调、重复性高、危险件如图2所示，焊接工艺参数如表1所示
［3］
。当底座零件
性强的工作之时，协同作业的机器人也将会慢慢渗入各到达输送链的末端时，面传感器检测发出信号反馈给
工业领域，其具有提高生产效率和生产稳定性的作用。
为此，本文分别选用ABBIRB1410型机器人和ABBIRB机器人回到等待位置，
IRB1410型机器人，夹取零件，
紧接着焊接零件通过输送链到达
将底座摆放在焊接台上，
收稿日期：2019-08-21
作者简介：李怡林（1999—），女，大专，研究方向：工业机器人技术。
第25期
基于RobotStudio的双机协同工作站仿真设计
·15·
末端，面传感器检测并反馈信号给IRB1410型机器人，夹直至呈现金属光泽；焊缝表面无裂纹、气孔及咬边等缺陷
取焊接零件，将其放在底座零件上的固定位置。当为合格；焊缝余高
e
行焊接，
IRB1410
焊接完成后回到等待位置。
型机器人回到等待位置时，IRB4600型机器人进
1
≤1.5mm。
2仿真系统设计
虚拟仿真技术是目前机器人柔性制造研究的热点，
尤其在设计阶段，最直观的效果是利用专业软件仿真实
际的机器人制造、装配等过程，以可视化的方式展示并改
进系统的性能
［4］
。
2.1
双机器人仿真设计工作站流程如图
仿真系统设计流程
3所示。
2.2
Smart
2.2.1
Smart
模拟ABB
组件是
用
组件设计
图1双机协同工作站的仿真平台
型号机器人，
RobotStudio
Smart组件创建动态输送链
因此在本研究中具有良好的应用
的一种仿真功能，专门用于仿真
SC_InFeeder。
价值
［5］
。在RobotStudio中，Smart组件是实现动画效果的
高效工具。Smart组件输送链的动态效果包含：输送链前
端自动生成复制品、复制品随着输送链向前运动、复制品
到达输送链末端后停止运动、复制品被移走后输送链前
端再次生成复制品，依次循环。
图2焊接材料形状
本文以底座零件为例，介绍如何创建属性与连接以
另外，焊接工艺的技术要求为：焊前准备，在坡口及
及创建信号与连接，如表2至表4所示。属性连接就是指
坡口边缘各25mm范围内，将油、污、锈、垢和氧化皮清除，
各Smart子组件的某项属性之间的连接。I/O信号指的是
表１焊接工艺参数
项目名称焊接方法焊材/规格电源极性焊接电流/A焊接电压/V焊接速度（cm/min）
导电嘴与木材
间距/mm
气体流量（L/min）
参数
MAGER50-6/Φ1.2mm
直流正接
110～15022～2615～2513～1613～15
开始
焊接零件输送
搬运机器人
焊接机器人
底座零件开始
零件输送到位
焊接零件组合
产生复制品
产生复制品
回到等待位置
激活线性运动SMART
激活动态夹具SMART
激活线性运动子组件
运动至抓取位置
零件输送到位
抓取
零件输送到位
放置焊接台
回到等待位置
双机器人系统关联
图3双机器人仿真设计工作站流程
·16·
基于RobotStudio的双机协同工作站仿真设计
第25期
表2创建输送链属性与连接
源对象源属性目标对象目标属性或信号
SourceCopyQueueBack
表3创建输送链信号与连接I/O信号
名称信号类型值
diStartDigitalInput0
doBoxlnPosDigitalOutput0
表4创建输送链信号与连接I/O连接
源对象源信号目标对象目标信号或属性
SC_InFeederdiStartSourceExecute
SourceExecutedQueueEnqueue
PlaneSensorSensorOutQueueDequeue
PlaneSensorSensorOutSC_InFeederdoBoxlnPos
PlaneSensorSensorOutLogicGate[NOT]InputA
LogicGate[NOT]OutputSourceExecute
表5创建夹具属性与连结
源对象源属性目标对象目标属性或信号
LineSensorSensedPartAttacherChild
AttacherChildDetacherChild
表6创建夹具信号与连接I/O信号
名称信号类型值
diGripperDigitalInput0
doVacuumOKDigitalOutput0
表7创建夹具信号与连接I/O连接
源对象源信号目标对象目标信号或属性
SC_GripperdiGripperLineSensorActive
LineSensorSensorOutAttacherExecute
SC_GripperdiGripperLogicGate[NOT]InputA
LogicGate[NOT]OutputDetacherExecute
AttacherExecutedLogicSRLatchSet
DetacherExecutedLogicSRLatchReset
LogicSRLatchOutputSC_GripperdoVacuumOK
在本工作站中自行创建的数字信号，用于与各个Smart子
组件进行信号交互。I/O连接指的是创建的I/O信号与
5至表
2.3
7所示。
的信号连接关系。
Smart子组件信号的连接关系，以及各Smart子组件之间2.3.1
工作站逻辑设定
信号与机器人端的输入
机器人I/O信号。将
/输出信号作信号关联，
Smart组件的输入
这就是工
/输出
2.2.2用Smart组件创建动态夹具SC_Gripper。夹
作站逻辑设定。Smart组件的输出信号作为机器人端的
具动态效果包含三个方面，即在输送链末端夹取复制品、输入信号，机器人端的输出信号作为Smart组件的输入信
在放置位置将其释放、自动置位复位真空反馈信号，如表号，这样也可将Smart组件当作一个与机器人进行I/O通
第25期
基于RobotStudio的双机协同工作站仿真设计
·17·
表8ABBIRB1410型机器人I/O信号
序号信号名字描述
1
数字输入信号，用作底座零件复制品到位信号
2diBoxlnPos1
diBoxlnPos
数字输入信号，用作焊接零件复制品到位信号
3diVacuumOK
数字输入信号，用作真空反馈信号
4doGripper
数字输出信号，用作控制手爪动作
5do
数字输出信号，用作关联双机系统的关联信号
表9ABBIRB4600型机器人I/O信号
信号名字描述
di
数字输入信号，用作关联双机系统的关联信号
表10设定工作站逻辑过程
源对象源信号目标对象目标信号或属性
SC_InFeeder
System1410
doBoxlnPos
doGripper
System1410
SC_Gripper
System1410
SC_Gripper
Start1SC_InFeeder
System1410diVacuumOK
diBoxlnPos
diGripper
doVacuumOK
diStart
SC_InFeeder1
System1410
doBoxlnPos1
Start2SC_InFeeder1
System1410do
System1410diBoxlnPos1
diStart1
System4600di
信的PLC。ABBIRB1410型机器人I/O信号和ABBIRB
4600型机器人I/O信号分别如表8和表
9E+9,9E+9]]NoEOffs,
连接的过程中，
2.3.2设定工作站逻辑。在本任务中，
9所示。
需要注意的是，在选择机器人信号时，
创建I/O信号
Set
v1000,fine,tool0;
选
WaitDI
start2;
的是机器人系统，而不是默认于列表首位的工作站，如表
MoveJ
diBoxlnPos1,1;
10所示。
SetdoGripper;
p40,v1000,fine,tool0;
WaitDI
3系统编程与仿真
MoveJp50,
diVacuumOK,
v1000,fine,
1;
tool0;
3.1程序编制
Reset
MoveJOffs(p60,79.70,55.03,0),v1000,fine,tool0;
PROC
ABBIRB
main()
1410型机器人程序如下：WaitDI
doGripper;
diVacuumOK,0;
Reset
MoveJ
MoveAbsJ
p50,
[[0,0,0,0,90,0],[9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,
v1000,fine,tool0;
Reset
start1;
Reset
do;9E+9,9E+9]]NoEOffs,
Setdo;
v1000,fine,tool0;
Set
start2;
WaitDI
start1;
ENDPROC
9E+9,9E+9]]NoEOffs,
MoveAbsJ
diBoxlnPos,
[[0,0,0,0,90,0],[9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,
1;
ENDMODULE
ABBIRB4600型机器人程序如下：
MoveJ
PROC
!Add
main()
Set
p10,v1000,
v1000,
fine,
fine,
tool0;
tool0;
WaitDI
doGripper;
diVacuumOK,1;
WaitDI
your
di,
code
1;
here
MoveJ
Reset
MoveJ
p20,
p30,
v1000,
v1000,
fine,
fine,
tool0;
48.207,11.0297],[9E
MoveAbsJ
NoEOffs,
+
[[8.20053,-35.5002,35.5932,-7.38807,
9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E
doGripper;
tool0;
WaitDI
MoveJ
v1000,
+9]]
MoveJp20,
diVacuumOK,
v1000,fine,
0;
tool0;
MoveC
p10,
z50,
v1000,
tool0;
MoveAbsJ[[0,0,0,0,90,0],[9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,
MoveC
p20,p30,v1000,
fine,tool0;
fine,tool0;
MoveAbsJ
p40,
[[8.20053,-35.5002,35.5932,-7.38807,
p10,v1000,fine,tool0;
·18·
基于RobotStudio的双机协同工作站仿真设计
第25期
NoEOffs,
48.207,11.0297],[9E
v1000,z50,
+
tool0;
9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]]
态优化。但双机器人协作，载重能力和刚性更优，适应性
更强，效率更高。本文在仿真软件中进行与实际一致的
MoveJp130,v1000,z50,tool0;
全部工业机器人应用编程与调试，并通过离线编程创建
ENDMODULE
ENDPROC
更加精确的路径来获得更高的部件质量。
3.2
参考文献：
工业机器人仿真因具备安全、
仿真分析及优化
快速、程序优化方便等
［1］叶晖.工业机器人工程应用虚拟仿真教程［M］.北京：机
优点已经成为工业机器人应用领域重要的研究方向之
械工业出版社，2014.
一
［5-7］
。本研究搭建了双机协作仿真工作站，其主要包括
Smart
［2］邱雪松，肖超，谭候金，等.大型机器人冲压生产线多软
件联合仿真［J］.中国机械工程，2016（6）：772-777.
机器人离线编程等内容，
组件的运用、I/O通信的设置、
经检验，该工作站能正常工作。
工作站逻辑设定以及
［3］汪励，陈小艳.工业机器人工作站集成［M］.北京：机械
在建立双机器人协作工作站时，要重点突破两点：Smart
工业出版社，2014.
组件的应用及工作站逻辑设定。同时，要注意在设置I/O
［4］刘振宇，谭建荣.面向过程的虚拟环境中产品装配建模
信号时理清思路、关系一一对应，理解各个信号存在的意
研究［J］.中国机械工程，2013（3）：1690-1693.
义。在编辑程序时，要一步衔接一步、层层递进，提升程
［5］郝建豹，许焕彬，林炯南.基于RobotStudio的多机器人
序的可理解性和易修改性。
生产线仿真设计［J］.组合机床与自动化加工技术，2017（11）：
4结论
122-125.
［6］侯仰强，龙洋.基于RobotStudio的自动冲压生产线仿真
工业机器人在现代制造行业中应用广泛，在Robot⁃
与优化［J］.中国重型装备，2017（3）：6-8.
Studio
［7］金自立.工业机器人的离线编程和虚拟仿真技术［J］.机
进行机器人虚拟示教、
中离线编程、操作仿真，
机器人工作站布局、
能够有效地辅助设计人员
机器人工作姿
器人技术与应用，2015（6）：44-46.
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