本文主要介绍了烟草拆垛机器人的编程，可提升烟草拆垛速度、提高生产效率，节约成本。根据拆垛机器人系统的设计和机器人编程设计两个方面，本课题可分为拆垛平台设计部分、控制系统规划部分、以及机器人编程三个部分进行设计和控制。首先，整体介绍系统工作站的设计方案，通过分析比较确定工作站的具体安排。其次，设计拆垛平台的运动控制系统，绘制出系统控制的梯形图，完成机械及电路的装配。最后，研究ABB工业机器人的编程原理，利用示教编程器Flexpendant和离线编程软件RobotStudio对机器人路径进行编程。
Keywords: Palletizing Robot; Offline Programming; Path Planning; Workstation目录
引言 1
一、卷烟厂自动化物流系统 3
（一）卷烟厂生产物流系统 3
（二）烟箱的拆垛 3
二、拆垛系统设计 5
（一）拆垛系统结构 5
（二）拆垛机械手 6
（三）机器人的选型 7
（四）拆垛系统虚拟仿真 9
三、机器人拆垛流程 10
（一）正常拆垛操作 10
（二）机器人拆垛系统的工作程序 10
（三）机器人拆垛系统故障处理 17
总结 19
参考文献 20
谢辞 21
引 言
近年来，我国的很多烟草企业对成品的自动化物流系统改造还有待提高，没有达到极限，拆垛机器人在其中起着至关重要的作用， 它是不可以缺少的单机设备，它主要用于物流系统中成品烟箱入库与出库的拆垛工作。
本系统的任务是使用一台工业机器人，再与相应的周边设备相配合，进行系统开发设计，本课题可分为拆垛平台设计部分、控制系统规划部分、以及机器人编程三个部分进行设计和控制。首先，整体介绍系统工作站的设计方案，通过分析比较确定工作站的具体安排。其次，设计拆垛平台的运动控制系统，绘制出系统控制的梯形图，完成机械及电路的装配。最后，研究ABB工业机器人的编程原理，利用示教编程器Flexpendant和离线编程软件RobotStudio对机器人路径进行编程。
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卷烟厂自动化物流系统
卷烟厂生产物流系统
烟草工业对生产物流自动化技术的应用一直处于国内领先地位，目前，多数卷烟厂都已实施了生产物流自动化，从烟叶醇化到成品发货，从制丝分组加工到储叶储丝模块化精益生产，自动化物流系统工艺融入到卷烟生产装备工艺中，实现了工厂生产自动化（FA）。
在卷烟厂生产物流系统中，成品自动化物流系统是基于对成品收集、分类、储存、分发、销货环节进行一体化自动控制和实现调度管控信息智能化的系统，能够不同程度地实现产品的自动分类、自动码垛、自动出入存、自动移盘库、响应订单组配货、自动发货装车和相对应的产品信息的精确统计追踪。入库的基本流程为：卷接包生产线－装封箱线分拣及机器人件烟码垛系统－立体仓库；出库的基本流程为：立体仓库－机器人件烟折垛系统－分拣组配发货。成品件烟的堆码垛型一般为24、28、30件/托盘。


图11 机器人卷烟厂生产物流系统
（二）烟箱的拆垛
烟叶原料的外包装主要有纸箱和木夹板两种形式，并附有包装尼龙带、钢带、薄膜等。在制丝线烟包作业环节中，对于纸箱烟包，一般采用人工剪包装带、拿出箱内垫纸，再由烟包开包机倒出烟包实现烟包开包；对于木夹板烟包，一般采用人工剪钢带、撕掉塑料薄膜，再通过旋转开包输送机配合取木夹板。采用机器人自动拆带开箱，一般配置专用夹具、辅具实现全自动的烟包开包，对于纸箱烟可实现自动剪包装带、取垫纸，完成纸箱与烟包的分离；对于木夹板烟包，可实现自动剪钢带、拆薄膜、去夹板，完成夹板与烟包的分离。在机器人自动开包系统中，配置相关辅助装置，可实现纸箱、木夹板自动折叠、钢带自动剪断等作业，整个流程的自动化、智能化程度很高，充分体现了工业机器人对复杂轨迹运动的动态特性。
　 机器人的标准堆垛工位一般由2~3个输入线和2~3个堆垛工位组成。作业时，件烟竖立姿态输入，对于非顶层件烟，机器人手腕以顶吸（或底托叉）方式一次吸3件或者吸2件，按“3纵2横+2横3纵”方式组成首层，第二层反之，直至顶层；在顶层机器人单件作业，手腕旋转90°以平放躺方式放置顶层件烟。
　　机器人的标准拆垛工位一般由2个拆垛工位和1个输出线（包括翻转机构）组成。对于平躺姿态的件烟，在拆垛时，机器人平行吸取件烟，直接放置到输出线上输出。对于竖直姿态的件烟，拆垛时，机器人平行吸取件烟，放置到输出线上的翻转机构上，由翻转机构依次将件烟翻倒输出。
二、拆垛系统设计
（一）拆垛系统结构
烟草自动化物流涉及打叶复烤、制丝、卷接包生产过程以及物料处理、搬运作业、仓库管理、信息系统等方面。在规划过程中要把物料搬运过程中的所有环节（包括运输、装卸、储存、生产和包装等）当作一个整体的物流系统来考虑，并要与卷烟厂的布置密切结合，使卷烟厂的物料流动科学合理，缩短物料流动周期，实现卷烟厂整体规划和总体效益的最佳化。
物料包括使用的物料和相关的载体，载体主要有托盘类（木质、钢、塑料等）和箱类（钢、塑料等）。卷烟企业中一般使用四向进叉式欧式托盘，主要规格有：1200mm×1000mm×150mm（用于成品、辅料）， 1200mm×800mm×150mm（用于纸箱烟包、夹板烟包、箱皮、烟箱、丝束）。片烟、烟梗、膨胀烟丝一般放在箱体中，箱体底部结构尺寸类似于托盘，便于叉车、堆垛机、自导引车（AGV）作业。烟机备件根据尺寸大小和重量的不同，可分别存储在托盘（1200mm×1000mm×150mm）、钢箱、塑料小箱中。纸箱烟包由于在运输和存放过程中经常受压变形，尺寸变化范围较大，设计时应充分考虑实际的最大变形量，并以此作为相关设备选型和工艺设计的依据。丝束进入生产线前要求恒温、恒湿，所以可存储在辅料库中。在不同规格尺寸物料的立体仓库设计中，可分别设计不同的排、列、层尺寸以对应按大小、重量等分类的物料。拆垛系统的总体结构如图21所示。


图21 拆垛系统

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