ABB 拆垛机器人是从瑞典ABB 公司引进的先进物流设备，拆垛能力为16 件/min，具有拆垛速度快、工作稳定等特点。真空吸附式吸盘作为拆垛机器人的末端执行元件被广泛应用于物流自动化领域[1]，ABB 拆垛机器人使用的真空海绵吸盘微孔直径仅为0.5 mm，遇到大颗粒灰尘容易堵塞。特别是近年来在国家烟草专卖局“降本增效、提质增量”要求下，各卷烟企业普遍对包装纸箱进行回收，二次利用的纸箱表面聚集较多灰尘颗粒，且容易出现皱褶，吸盘在吸附烟箱过程中常因吸力不足而造成烟箱掉落现象[2-3]，造成烟箱损坏，影响工作效率。机器人仿真软件RobotStudio 具有动画仿真功能，可以使机器人工作站高度仿真真实工作与实际场景[4]，因此利用RobotStudio 软件对机器人进行研究的报道较多。仲德平等[5]利用RobotStudio 软件编写了曲线焊缝的路径离线程序，并将程序导入机器人工作站中，通过调试与仿真解决了焊接过程中曲面工件与焊枪碰撞等问题；蒋旗等[6]利用RobotStudio 软件进行了路径规划编程，获得了成形、性能较好的构件；郝建豹等[7]利用RobotStudion 软件编写了码垛程序，实现了机器人的码垛作业。此外，欧洋等[8]分析了电机、气动、液压3 种驱动方式的特点，选择气动驱动作为机械手的驱动方式；齐良春等[9]改进了气缸结构，使维保工作更加方便可靠；蔡培良等[10]设计了一种残烟自动回收装置，通过气缸控制翻板导向器的转动，应用效果良好。但利用气缸作为辅助吸盘装置的驱动方式则鲜见报道。为此，基于ABB拆垛机器人设计了一种辅助吸盘装置，采用RobotStudio 软件编写程序并将其导入到机器人工作站中，以期减少设备故障次数，提高拆垛效率。
切除宫颈组织完整,宫颈切缘肉眼观察无病灶,石蜡切片检查切缘无残存病灶。手术时间30~50min,平均时间为25.5±3.4min;出血量10~80ml,平均20.8±13.5m L;住院时间平均2.8±1.5天,术后发热2例。子宫颈锥形切除术后与术前阴道镜病理结果诊断完全相符者29例,不符合31例。宫颈锥切术后病理检查阴道镜下多点活检程度重15例,CIN III 10例(术前诊断为CIN II 3例,CIN I 7例),CIN II 5例,术前诊断为CIN I;程度较轻16例。
1 系统设计
1.1 装置结构
辅助吸盘装置主要由费斯托DSNU 圆形气缸、铝合金支撑框架、活动支架、吸盘、管路等部件组成，见图1。该装置安装在海绵吸盘（4）上方的铝合金支撑框架（2）上，与机器人末端连接；活动支架（3）和吸盘（5）位于烟箱两侧；气缸（1）安装在铝合金支撑框架（2）上，带动与活动支架（3）相连的吸盘（5）完成对烟箱的吸附和释放动作。在实际生产中，当机器人原有海绵吸盘吸附到烟箱时，辅助吸盘装置开始动作，吸附并夹紧烟箱两侧，将烟箱运送到辊道输送机上，吸盘收回，完成发烟任务。
图1 辅助吸盘装置结构图
Fig.1 Structure of auxiliary sucker device
1. 费斯托DSNU 圆形气缸 2. 铝合金支撑框架 3. 活动支架 4. 海绵吸盘 5. 吸盘
1.2 气缸选型
气缸理论推力计算公式[11]为：
式中：d 为气缸直径，m；P 为气路压强，Pa。
气缸实际推力计算公式为：
式中：η为气缸效率，当压强为0.5 MPa 时，气缸效率约为0.8[11]。
由此可得气缸实际推力为：
NPVC与胰腺假性囊肿及胰腺脓肿的鉴别在临床中也较为常见。假性囊肿多继发于急慢性胰腺炎和胰腺外伤或胰腺手术后，由胰周渗出液、局部组织坏死崩解物以及渗血等聚集而成，囊内壁无内皮细胞覆盖，好发于胰体部，囊肿较大继发感染后可形成胰腺脓肿，此时患者通常会出现腹痛、发热、白细胞升高等感染症状。根据患者既往有无胰腺疾病病史以及影像学检查可资鉴别。
已知单烟箱质量为16 kg，若烟箱两侧有两组吸盘进行吸附，则每组吸盘的吸附力F1=0.5mg=0.5×16×9.8=78.4 N。取吸盘与烟箱的最小摩擦系数为0.4，则气缸实际推力应满足0.4 F实际≥F1，即0.4×0.2πd2P≥78.4 N。已知气路压强为0.5 MPa，计算可得气缸直径d≥0.024 98 m=24.98 mm。取气缸直径d=25 mm，最终选用型号DSNU-25-80-PPV-A 的费斯托圆形气缸。
1.3 吸盘部件
吸盘部件包括固定端、气缸连接端、活动支架、销轴、吸盘、上部活动摇杆和固定吸盘摇杆等，见图2。其中，活动支架采用曲柄摇杆机构，固定端（1）与铝合金支撑框架连接，气缸连接端（2）固定在活动支架（3）上，当气缸做伸出或收回动作时，带动活动支架（3）转动，活动支架（3）带动上部活动摇杆（6）和固定吸盘摇杆（7）一起转动，进而带动吸盘（5）完成相应动作。
图2 吸盘部件结构图
Fig.2 Structure of sucker unit
1. 固定端 2. 气缸连接端 3. 活动支架 4. 销轴 5.吸盘 6. 上部活动摇杆 7. 固定吸盘摇杆
1.4 气路结构
辅助吸盘装置采用气动方式进行驱动，气路结构见图3。来自气源（6）的压缩空气分为3 路，分别流向3 个两位五通电磁阀的进气管（1），由两位五通电磁阀控制气缸（8）拉杆伸出或收回，带动吸盘部件（9）完成对烟箱的吸附和释放动作。
图3 辅助吸盘装置气路结构图
Fig.3 Structure of air circuit of auxiliary sucker device
1. 进气管 2，4. 出气管 3，5. 排气管 6. 气源 7. 两位五通电磁阀 8. 费斯托DSNU 圆形气缸 9. 吸盘部件
1.5 控制程序
RobotStudio 仿真软件能够真实地模拟机器人现场工作场景，方便用户进行机器人编程和操作[12]。本设计中采用RobotStudio 软件编写控制程序，并运用了机器人轴配置的计时指令、触发装置动作指令、数组应用、中断程序等技术，离线程序分为主模块、数据模块和系统模块，将程序导入机器人工作站，可使辅助吸盘装置随程序指令完成相应动作。控制程序流程图见图4。
如图2所示，分别以AB、BC、CA所在直线为对称轴，作点P的对称点依次记为P1、P2、P3,连接P1A、P1B、P2B、P2C、P3C、P3A.易知△PAB与△P1AB关于AB所在直线成轴对称，△PBC与△P2BC关于BC所在直线成轴对称，△PCA与△P3CA关于CA所在直线成轴对称.
图4 RobotStudio 仿真软件编程流程图
Fig.4 Flowchart of RobotStudio simulation software programming
2 应用效果
2.1 试验设计
材料：“泰山（红将军）”牌箱装件烟，包装材料为二次利用纸箱，共10 000 件（由山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂提供）。
设备：IRB6600 型ABB 拆垛机器人（瑞典ABB公司）。
测试方法：ABB 拆垛机器人运行速度设定为13 件/min，安装辅助吸盘装置前后分别完成5 000件烟的拆垛操作，统计掉烟次数。
绿色能源中包含了太阳能，太阳能有很好的应用前景。我国的科学技术日益完善，太阳能技术也日益成熟，使用太阳能的成本大幅缩减。在设计给排水系统时，不仅要考虑传统的节能方法，还需要使用新能源来降低对传统能源的使用，转变节能观念。生活中，可利用太阳能实现生活用水的加热。因此，为达到节能降耗的目的，可以使用太阳能技术，例如，安装太阳能集热板，提高给排水系统的热源，在提高水资源使用效率的同时，降低电能使用量，有较高的推广价值[3]。
2.2 数据分析
表1 可见，安装辅助吸盘装置后的ABB 拆垛机器人，在拆垛过程中未出现因吸附不稳而造成烟箱掉落等问题，每5 000 件烟中烟箱掉落次数由12 次减少为0，保障了烟箱质量。此外，出现掉烟故障后，海绵吸盘再次吸附烟箱时吸盘容易与烟箱发生碰撞造成吸盘损坏。安装辅助吸盘装置后，海绵吸盘的使用周期由2 个月延长到4 个月，减少了备件费用。
I am thankful to the PDPM Indian Institute of Information Technology, Design and Manufacturing, Jabalpur for providing infrastructure facilities.
表1 安装辅助吸盘装置前后测试数据
Tab.1 Test data before and after installation of auxiliary sucker device
机器人运行速度/（件·min-1）安装前掉烟次数安装后掉烟次数
3 结论
基于RobotStudio 机器人仿真软件、气动驱动方式、曲柄摇杆机构等技术设计了ABB 拆垛机器人辅助吸盘装置，在拆垛过程中能够辅助吸盘吸附夹紧烟箱两侧，增加了吸附烟箱的稳定性，解决了拆垛过程中烟箱掉落等问题。以济南卷烟厂生产的“泰山（红将军）”牌箱装件烟为对象进行测试，结果表明：安装辅助吸盘装置后，在拆垛过程中未出现因吸附不稳而造成烟箱掉落等问题，在机器人运行速度为13 件/min 时，每5 000 件烟中烟箱掉落次数由12 次减少为0，海绵吸盘使用周期延长2 个月，有效降低了操作人员的劳动强度以及机器人的故障发生率，保证了物流系统的平稳运行。
