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智能制造—工藝中的抓取放置自動化解決方案

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在食品飲料、包裝、汽車以及3C行業中，大量的產品和零件需要分揀、擺放和堆垛。這項工作動作單一且重復性大，機器人非常適合該類工作。此外，對于一些特定擺放的零件，需對其進行外形、位置或姿態識別后才能讓機器人準確定位、抓取和擺放，此時機器人就要與視覺系統配合來完成這項工作。 

本課題要求提供一套完整的自動控制解決方案：利用視覺系統識別待處理零件，并為機器人及運動控制系統設計合理路徑軌跡和運動規劃，以達到最高的工程效率。

IRB 120機器人的工作區域平面內，放置了一塊由步進電機驅動的可旋轉圓盤，圓盤上均布了8個圓孔。同時，在圓盤附近固定放置一塊矩形平板，并在平板上隨機排列了6個標有“ABB”和“B&R”字樣的圓片。如下圖所示：

通過自行設計的視覺系統識別圓片上的字母，并通過B&R PLC操作機器人及圓盤的轉動，用最快的方式將圓片撿拾至圓盤的孔內，并按照要求順序排列（如下圖為其中一種排列形式）

/方案/大賽將對參賽者提供的機器視覺方案以及機器人和圓盤的運動軌跡規劃方案進行橫向比較，從先進性、可執行度和可靠性等不同維度評估方案的優劣。

/應用/ 參賽者可在RobotStudio ?及Automation Sutido中提交仿真方案，或者自備設備，并最終在實際設備上實現設計方案。大賽將從擺放成功率、完成速度和完成質量等維度考核。

/主要部件/

1. ABB IRB 120 
IRB 120是ABB迄今最小的多用途機器人，僅重25kg，荷重3kg（垂直腕為4kg），工作范圍達580mm，精度達0.01毫米（全球最高精度），是具有低投資、高產出優勢的經濟可靠之選。該款機器人已獲得IPA機構“ISO 5級潔凈室(100級)”的達標認證，能夠在嚴苛的潔凈室環境中充分發揮優勢。IRB 120機器人不僅緊湊、靈活、輕量，還有高速工作的優勢，工作周期時間改善高達25%，目前廣泛應用小件產品組裝、打磨、涂膠等工序。 

2. B&R X20 Compact-S系列控制器 ，步進電機及運動控制模塊 
B&R X20 Compact-S系列控制器配備ARM 中央處理器及最高256M運行內存和2GB閃存，可使任務循環周期低至400微秒，并集成多軸運動控制和可視化界面服務于一體。及其緊湊的外形和極高的性價比在機器自動化中廣受歡迎。

3. 視覺系統 
本課題未指定視覺系統。參賽者可自行選擇或自行開發視覺處理算法。 

4. RobotStudio? 
ABB離線編程軟件RobotStudio?以ABB VirtualController為基礎而開發，與機器人在實際生產中運行的軟件完全一致。因此RobotStudio可執行十分逼真的模擬，所編制的機器人程序和配置文件均可直接用于生產現場。 

5. Automation Studio 
B&R Automation StudioTM軟件集成控制系統、可視化、運動控制和安全于一個開發環境。同時借助于B&R IndustrialPhysicsTM和B&R MapleSimTM，兩者均可使用CAD數據來創建數字孿生導入到Automation Studio中進行仿真。另外，Automation Studio Target for Simulink軟件可以讓開發人員在Simulink中創建模型，并在MATLAB/Simulink中自動生成在B&R控制系統中直接運行的程序代碼。這些仿真手段在加快機器研發速度上起到了關鍵作用。

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

2. 注冊Automation Studio軟件步驟：
請點擊以下網址： 
https://www.br-automation.com/zh/service/automation-studio-licensing/ 
填寫表格信息，點擊按鈕‘send’，獲取注冊號： 

3.  軟件使用相關手冊電子版可去網站下載獲取，網址如下：
https://brtraining.github.io/ 

4. 軟件使用培訓相關視頻可去網站觀看，網址如下： 
https://v.youku.com/v_show/id_XMTMwMjIwNzk4NA==.html?spm=a2hzp.8253876.0.0&f=23443527