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基于ABB机器人的搬运系统设计

摘要：本设计完成了机器人搬运系统电气控制部分的硬件和软件设计。该机

器人搬运系统主要由复合夹具、不锈钢滚筒输送机、机器人、立体仓库、视觉系

统等组成，整个系统用西门子1200PLC进行控制，触摸人机界面进行信息的交

互。本系统硬件部分围绕立体仓库、视觉系统、电气控制系统等几大模块进行，

完成了对应模块的电气控制设计。软件部分分为PLC控制系统程序及触摸屏程序。

操作模式分为手动和自动运行，手动模块下主要就是系统的调试，自动模式用于

自动生产，运行速度快，提高生产效率。最后讲解了整个系统的应用。，

关键词：机器人；搬运；视觉；触摸屏；可编程控制器

一、系统概述

机器人搬运系统主要由工业机器人、机器人安装底座、复合夹具、不锈钢滚

筒输送机、立体仓库、视觉系统、数控车床、安全防护系统、电气控制系统、软

件等组成。立体仓库分5层，每层有4个存储单元。下2层排放为未加工工件，

上2层排放检测后已加工的工件，中间一层存放废料，可用于实现码垛的教学功

能。

系统工作流程：

（1）立体仓库的五轴机械手从下2层的仓储单元逐个按照设定顺序取出未

加工的工件，放到出入库口，通过滚筒输送机输送到末端；

（2）当工件到达滚筒输送机末端，传感器检测到后，自动打开车床安全门，

带有2组工件夹具的机器人将未加工的工件物料送入机床夹具中，待车床夹具夹

紧，机器人退回时，车床安全门关闭，车床开始加工。加工完毕后，打开车床安

全门，机器人一只夹具先抓取新送到未加工工件，待机器人进入车床后另一只夹

具取出加工后工件，同时送入新抓取未加工工件，最后将取出的加工后工件物料

放入输送线送回仓储系统。机器人每次采用一取一送的工作模式，从而提高系统

效率，避免输送线长时间等待。

（3）在工件未到达仓储系统时，经过视觉检测区域检测，视觉检测系统将

检测结果送入控制器。

（4）工件到达仓储系统后，根据视觉检测结果，五轴机械手系统将返回的

工件送入相应的空位。放置完成后再取出一个未加工工件送入输送线系统，如此

循环。

（5）当出现缺料或成品库位已满等情况，系统发出不同告警警报，同时终

止仓储系统运行，而其他不受影响机构继续运行一个周期。

二、硬件系统设计

2.1机器人系统采用ABBIRB1410,负载5KG，配有复合夹具（由两组气动平

行手爪组成），通气管等装置。

2.1.1.机械手

机械手由六个转轴组成的空间六杆开链机构，理论上可达到运动范围内空间

任何一点。六个转轴均有AC伺服电机驱动，每个电机后均有编码器。每个转轴

均带有一个齿轮箱，机械手运动精度(综合)达正负0.05mm至正负0.2mm。机械手

带有手动松闸按钮，用于维修时使用。机械手带有平衡气缸或弹簧。机械手带有

串口测量板(SMB)，测量板带有六节可充电的镍铬电池，起保存数据作用。

2.1.2机器人控制系统

包含：机器人计算机板，控制运动与输入/输出通讯、存贮板，增加额外的

内存、主计算机板，含8M内存，控制整个系统、通讯板，用于网络或现场总线

通讯等

2.1.3机器人系统软件

RobotWare是ABB提供的机器人系列应用软件的总称，RobotWare目前包括

BaseWare,BaseWareOption,ProcessWare,DeskWare与FactoryWare五个系列。

2.2仓储系统

仓储系统由三自由度机械手系统及仓储货架等组成。

三自由度机械手由步进电机、传动丝杆、伸缩气缸、气动气爪等组成，可以

实现X、Y方向的运动、伸缩、松夹。主要用来取放仓储货架上的物料。

仓储货架由五层四列20个货架位组成，每个货架位配有检测开关，用来检

测物料的存放情况。

步进电机驱动器采用步科公司的3M458,具有横流驱动方式，最大驱动电流可

达5.8A，可驱动三相57式混合式步进电机；最高可达10000步/转的细分功能；

可设定电机静态锁紧状态下的自动半流功能，大大降低电机的发热；具有脱机功

能，可以在必要时关闭给电机的输出电流。

2.3输送线系统

输送线系统由两组滚筒输送线、视觉系统、拦截气缸、顶料气缸等组成。

滚筒输送线通过传动链条实现动力同步传递，变频驱动。每组输送线配有末

端检测传感器及顶料气缸，末端