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智能制造—工藝中的抓取放置自動(dòng)化解決方案

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在食品飲料、包裝、汽車(chē)以及3C行業(yè)中，大量的產(chǎn)品和零件需要分揀、擺放和堆垛。這項(xiàng)工作動(dòng)作單一且重復(fù)性大，機(jī)器人非常適合該類工作。此外，對(duì)于一些特定擺放的零件，需對(duì)其進(jìn)行外形、位置或姿態(tài)識(shí)別后才能讓機(jī)器人準(zhǔn)確定位、抓取和擺放，此時(shí)機(jī)器人就要與視覺(jué)系統(tǒng)配合來(lái)完成這項(xiàng)工作。 

本課題要求提供一套完整的自動(dòng)控制解決方案：利用視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別待處理零件，并為機(jī)器人及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理路徑軌跡和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，以達(dá)到最高的工程效率。

IRB 120機(jī)器人的工作區(qū)域平面內(nèi)，放置了一塊由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)，圓盤(pán)上均布了8個(gè)圓孔。同時(shí)，在圓盤(pán)附近固定放置一塊矩形平板，并在平板上隨機(jī)排列了6個(gè)標(biāo)有“ABB”和“B&R”字樣的圓片。如下圖所示：

通過(guò)自行設(shè)計(jì)的視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別圓片上的字母，并通過(guò)B&R PLC操作機(jī)器人及圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，用最快的方式將圓片撿拾至圓盤(pán)的孔內(nèi)，并按照要求順序排列（如下圖為其中一種排列形式）

/方案/大賽將對(duì)參賽者提供的機(jī)器視覺(jué)方案以及機(jī)器人和圓盤(pán)的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃方案進(jìn)行橫向比較，從先進(jìn)性、可執(zhí)行度和可靠性等不同維度評(píng)估方案的優(yōu)劣。

/應(yīng)用/ 參賽者可在RobotStudio ?及Automation Sutido中提交仿真方案，或者自備設(shè)備，并最終在實(shí)際設(shè)備上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案。大賽將從擺放成功率、完成速度和完成質(zhì)量等維度考核。

/主要部件/

1. ABB IRB 120 
IRB 120是ABB迄今最小的多用途機(jī)器人，僅重25kg，荷重3kg（垂直腕為4kg），工作范圍達(dá)580mm，精度達(dá)0.01毫米（全球最高精度），是具有低投資、高產(chǎn)出優(yōu)勢(shì)的經(jīng)濟(jì)可靠之選。該款機(jī)器人已獲得IPA機(jī)構(gòu)“ISO 5級(jí)潔凈室(100級(jí))”的達(dá)標(biāo)認(rèn)證，能夠在嚴(yán)苛的潔凈室環(huán)境中充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。IRB 120機(jī)器人不僅緊湊、靈活、輕量，還有高速工作的優(yōu)勢(shì)，工作周期時(shí)間改善高達(dá)25%，目前廣泛應(yīng)用小件產(chǎn)品組裝、打磨、涂膠等工序。 

2. B&R X20 Compact-S系列控制器 ，步進(jìn)電機(jī)及運(yùn)動(dòng)控制模塊 
B&R X20 Compact-S系列控制器配備ARM 中央處理器及最高256M運(yùn)行內(nèi)存和2GB閃存，可使任務(wù)循環(huán)周期低至400微秒，并集成多軸運(yùn)動(dòng)控制和可視化界面服務(wù)于一體。及其緊湊的外形和極高的性價(jià)比在機(jī)器自動(dòng)化中廣受歡迎。

3. 視覺(jué)系統(tǒng) 
本課題未指定視覺(jué)系統(tǒng)。參賽者可自行選擇或自行開(kāi)發(fā)視覺(jué)處理算法。 

4. RobotStudio? 
ABB離線編程軟件RobotStudio?以ABB VirtualController為基礎(chǔ)而開(kāi)發(fā)，與機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行的軟件完全一致。因此RobotStudio可執(zhí)行十分逼真的模擬，所編制的機(jī)器人程序和配置文件均可直接用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 

5. Automation Studio 
B&R Automation StudioTM軟件集成控制系統(tǒng)、可視化、運(yùn)動(dòng)控制和安全于一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境。同時(shí)借助于B&R IndustrialPhysicsTM和B&R MapleSimTM，兩者均可使用CAD數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建數(shù)字孿生導(dǎo)入到Automation Studio中進(jìn)行仿真。另外，Automation Studio Target for Simulink軟件可以讓開(kāi)發(fā)人員在Simulink中創(chuàng)建模型，并在MATLAB/Simulink中自動(dòng)生成在B&R控制系統(tǒng)中直接運(yùn)行的程序代碼。這些仿真手段在加快機(jī)器研發(fā)速度上起到了關(guān)鍵作用。

注： 1. Automation Studio軟件下載網(wǎng)址： 
http://www.br-automa-tion.com/downloads_br_productcatalogue/BRP44400000000000000526738/AS_4.3.4.121_UP_DVD.zip

2. 注冊(cè)Automation Studio軟件步驟：
請(qǐng)點(diǎn)擊以下網(wǎng)址： 
https://www.br-automation.com/zh/service/automation-studio-licensing/ 
填寫(xiě)表格信息，點(diǎn)擊按鈕‘send’，獲取注冊(cè)號(hào)： 

3.  軟件使用相關(guān)手冊(cè)電子版可去網(wǎng)站下載獲取，網(wǎng)址如下：
https://brtraining.github.io/ 

4. 軟件使用培訓(xùn)相關(guān)視頻可去網(wǎng)站觀看，網(wǎng)址如下： 
https://v.youku.com/v_show/id_XMTMwMjIwNzk4NA==.html?spm=a2hzp.8253876.0.0&f=23443527