模塊二工業機器人示教編程

知識目標:2.熟悉工業機器人在線示教的特點與操作流程。3.掌握工業機器人示教再現工作原理。能力目標:

任務一初識工業機器人的作業示教

1.掌握工業機器人示教的主要內容。能夠進行工業機器人簡單作業在線示教與再現。

工業機器人的編程方式主要經歷三個階段,即示教再現編程階段、離線

編程階段和自主編程階段。目前生產中應用的機器人系統大多處于示

教再現編程階段。本任務的內容是:通過學習,掌握工業機器人示教的主要內容及在線示教

的特點、在線示教的具體方法和步驟,并通過工業機器人簡單作業在線

示教與再現,掌握機器人示教再現的操作方法。任務一初識工業機器人的作業示教

一、工業機器人示教的主要內容現代企業引入的工業機器人仍然以第一代工業機器人為主,它的基本工作原理是示教—再現?！笆窘獭币卜Q導引,即由操作人員直接或間接導引機器人,一步步地按實際作業要求告知機器人應該完成的動作和作業的具體內容,機器人在導引過程中以程序的形式將其記憶下來,并存儲在機器人控制裝置內;“再現”則是通過存儲內容的回放,使機器人能在一定精度范圍內按照程序展現所示教的動作和賦予的作業內容。也就是說,使用機器人代替工人進行自動化作業,必須預先賦予機器人完成作業所需的信息,即運動軌跡、作業條件和作業順序。任務一初識工業機器人的作業示教正文1.運動軌跡運動軌跡是機器人為完成某一作業,工具中心點(TCP)所掠過的路徑,它是機器人示教的重點。從運動方式上看,工業機器人具有點

到點(PTP)運動和連續路徑(CP)運動兩種形式;按運動路徑種類區

分,工業機器人具有直線和圓弧兩種動作類型。其他任何復雜的

運動軌跡都可由它們組合而成。任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-1機器人運動軌跡任務一初識工業機器人的作業示教正文序點(直線起始點和直線結束點);對于圓弧軌跡,需要示教3個程序

點(圓弧起點、圓弧中間點和圓弧結束點)。在具體的操作過程中,

通常采用PTP方式示教各段運動軌跡的端點,而端點之間的CP運動

由機器人控制系統的路徑規劃模塊經插補運算而產生。例如,當再現圖2-1-1所示的運動軌跡時,機器人按照程序點1輸入的

插補方式和再現速度移動到程序點1的位置。然后,在程序點1和

程序點2之間,按照程序點2輸入插補方式和再現速度移動。同樣,

在程序點2和程序點3之間,按照程序點3輸入插補方式和再現速度

移動。以此類推,當機器人到達程序點3的位置后,按照程序點4輸任務一初識工業機器人的作業示教機器人運動軌跡的示教主要是確認程序點的屬性。一般來說,每個程序點主要包括如下4部分信息。(1)位置坐標位置坐標是指描述機器人TCP的6個自由度(3個平動自由

度和3個轉動自由度)。(2)插補方式插補方式是指機器人再現時,從前一程序點移動到當前程

序點的動作類型。表2-1-1是工業機器人作業示教經常采用的插補方式(3)再現速度再現速度是指機器人再現時,從前一程序點移動到當前程

序點的速度。(4)空走點/作業點機器人再現時,空走點和作業點決定從當前程序點移

動到下一程序點是否實施作業。任務一初識工業機器人的作業示教表2-1-1工業機器人作業示教經常采用的插補方式任務一初識工業機器人的作業示教表2-1-1工業機器人作業示教經常采用的插補方式任務一初識工業機器人的作業示教2.作業條件為獲得好的產品質量與作業效果,在機器人再現之前,有必要合理

配置其作業的工藝條件。例如,弧焊作業時的電流、電壓、速度

和保護氣體流量;點焊作業時的電流、壓力、時間和焊鉗類型;涂

裝作業時的涂液吐出量、選泵、旋杯旋轉、調扇幅氣壓和高電壓

等。工業機器人作業條件的輸入方法有以下3種:(1)使用作業條件文件

輸入作業條件的文件稱為作業條件文件。使用

這些文件,可以使作業命令的應用更為簡便。任務一初識工業機器人的作業示教(2)在作業命令的附加項中直接設定采用此方法進行作業條件設定,首

先需要了解機器人指令的語言形式,或者程序編輯畫面的構成要素。由

圖2-1-2可知,程序語句一般由行標號、命令及附加項幾部分組成。要修

改附加項數據,將光標移動到相應語句上,然后按示教器上的相關按鍵即

可。(3)手動設定在某些應用場合下,有關作業參數的設定需要手動進行,如

弧焊作業時的保護氣體流量、點焊作業時的焊接參數等。任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-2程序語句的主要構成要素a)FANUC機器人b)YASKAWA機器人任務一初識工業機器人的作業示教正文作業順序的設置主要涉及以下2個方面:(1)作業對象的工藝順序有關這塊,已基本融入機器人運動軌跡的合理

規劃中,即在某些簡單作業場合,作業順序的設定同機器人運動軌跡的示

教合二為一。(2)機器人與外圍周邊設備的動作順序在完整的工業機器人系統中,除

機器人本身外,還包括一些周邊設備,如變位機、移動滑臺、自動工具快

換裝置等。3.作業順序任務一初識工業機器人的作業示教二、工業機器人的簡單示教與再現為使機器人能夠進行再現,就必須把機器人工作單元的作業過程用機器人語言編成程序。然而,目前機器人編程語言還不是通用語言,各機器人生產廠商都有自己的編程語言,如ABB機器人編程用RAPID語言(類似C語言),FANUC機器人用KAREL語言(類似Pascal語言),YASKAWA機器人用Moto-Plus語言(類似C語言),KUKA機器人用KRL語言(類似C語言)等。不過,一般用戶接觸到的語言都是機器人公司自己開發的針對用戶的語言平臺,通俗易懂,在這一層面,因各機器人所具有的功能基本相同,因此不論語法規則和語言形式變化多大,其關鍵特性大都相似,見表2-1-2。因此,只要掌握某一品牌機器人的示教與再現方法,對于其他廠家機器人的作業編程就很容易上手。任務一初識工業機器人的作業示教表2-1-2工業機器人行業四巨頭的機器人移動命令以工業機器人為主的柔性加工生產單元作為未來制造業的主要發展方向,其功能的靈活性和智能性在很大程度上取決于機器人的示教能力。即在工業機器人應用系統中,機器人的作業示教是一個關鍵環節。其中,在線示教因簡單直觀、易于掌握,是工業機器人目前普遍采用的示教方式。任務一初識工業機器人的作業示教1.在線示教及其特點在線示教是由操作人員手持示教器引導,控制機器人運動,記錄機

器人作業的程序點并插入所需的機器人命令來完成程序的編制,

如圖2-1-3所示。典型的示教過程是依靠操作人員觀察機器人及其

末端夾持工具相對于作業對象的位姿,通過對示教器操作,反復調

整程序點處機器人的作業位姿、運動參數和工藝條件,然后將滿

足作業要求的這些數據記錄下來,再轉入下一程序點的示教。為

示教方便以及獲取信息的快捷、準確,操作人員可以選擇在不同坐標系下手動操縱機器人。任務一初識工業機器人的作業示教整個示教完成后,機器人自動運行(再現)示教時記錄的數據,通過插補運算,就可重復再現在程序點上記錄的機器人位姿。圖2-1-3工業機器人的在線示教任務一初識工業機器人的作業示教采用在線示教編制機器人作業任務具有如下共同特點:1)利用機器人具有較高的重復定位精度的優點,降低系統誤差對機器人運動絕對精度的影響,這也是目前機器人普遍采用這種示教方式的主要

原因。2)要求操作人員具有相當的專業知識和熟練的操作技能,并需要現場近

距離示教操作,因而具有一定的危險性。對工作在有毒粉塵、輻射等環

境下的機器人,這種編程方式對操作人員的健康有害。3)示教過程煩瑣、費時,需要根據作業任務反復調整末端執行器的位姿,

占用了大量的機器人工作時間,時效性較差。任務一初識工業機器人的作業示教4)機器人在線示教的精度完全由操作人員的經驗決定,對于復雜運動軌

跡難以取得令人滿意的示教效果。5)出于安全考慮,機器人示教時要關閉與外圍設備聯系的功能。然而,對

那些需要根據外部信息進行實時決策的應用就顯得無能為力。6)在柔性制造系統中,這種編程方式無法與CAD數據庫相連接,工廠難以

實現CAD/CAM/Robotics一體化?；谏鲜鎏攸c,在線示教的方式適用于那些大批量生產、工作任務簡單

且不變化的機器人作業任務編制。任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-4機器人運動軌跡任務一初識工業機器人的作業示教2.在線示教的基本步驟圖2-1-4所示為機器人從工件A點到工件B點的運動軌跡,下面用在

線示教方式為機器人輸入從工件A點到工件B點的加工程序,從而

演示在線示教的基本步驟。從圖2-1-4中可看出,此程序由編號1~6

的6個程序點組成,每個程序點的用途說明見表2-1-3。具體作業編程可參照圖2-1-5所示的流程開展。表2-1-3程序點說明任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-5機器人在線示教的基本流程任務一初識工業機器人的作業示教1)工件表面清理。使用鋼刷、砂紙等工具將鋼板表面的鐵銹、油污等雜

質清理干凈。2)工件裝夾。利用夾具將鋼板固定在機器人工作臺上。3)安全確認。確認操作人員與機器人之間的安全距離。4)機器人原點確認。通過機器人機械臂各關節處的標記或調用原點程序

復位機器人。(1)示教前的準備開始示教前,應做如下準備工作:任務一初識工業機器人的作業示教(3)程序點的輸入以圖2-1-4所示的運動軌跡為例,給機器人輸入一段直

線焊縫的作業程序。處于待機位置的程序點1和程序點6,要處于與工件

、夾具等互不干涉的位置。另外,機器人末端工具由程序點5向程序點6

移動時,也要處于與工件、夾具等互不干涉的位置。具體示教方法參見

表2-1-4。(2)新建作業程序作業程序是用機器人語言描述機器人工作單元的作

業內容,主要用于輸入示教數據和機器人命令。為測試、再現示教動作,

通過示教器新建一個作業程序,如“Test”。任務一初識工業機器人的作業示教表2-1-4運動軌跡示教方法任務一初識工業機器人的作業示教(4)設定作業條件本實例中,焊接作業條件的輸入主要涉及以下3個方面:1)在作業開始命令中,設定焊接開始規范及焊接開始動作次序。2)在焊接結束命令中,設定焊接結束規范及焊接結束動作次序。3)手動調節保護氣體流量。在編輯模式下合理配置焊接工藝參數。任務一初識工業機器人的作業示教(5)檢查試運行在完成機器人運動軌跡和作業條件輸入后,需試運行測

試程序,以便檢查各程序點及參數設置是否正確,這就是跟蹤。跟蹤的主

要目的是檢查示教生成的運動以及末端工具指向位置是否已記錄。一

般工業機器人可采用以下跟蹤方式來確認示教的軌跡與期望軌跡是否

一致。1)單步運轉。通過逐行執行當前行(光標所在行)的程序語句,機器人實現

兩個臨近程序點間的單步正向或反向移動。結束一行的執行后,機器人

動作暫停。2)連續運轉。通過連續執行作業程序,從程序的當前行到程序的末尾,機

器人完成多個程序點的順向連續移動。因程序是順序執行,所以該方式僅能實現正向跟蹤,多用于作業周期估計。任務一初識工業機器人的作業示教確認機器人附近無人后,按以下順序執行作業程序的測試運轉:1)打開要測試的程序文件。2)移動光標至期望跟蹤程序點所在命令行。3)持續按住示教器上的有關“跟蹤功能”鍵,實現機器人的單步或連續

運轉。任務一初識工業機器人的作業示教(6)再現施焊示教操作生成的作業程序,經測試無誤后,將“模式”旋鈕

對準“再現/自動”位置,通過運行示教過的程序即可完成對工件的再現

作業。工業機器人程序的啟動有兩種方法:1)手動啟動。使用示教器上的“啟動”按鍵來啟動程序,適合于作業任務編程及其測試階段。2)自動啟動。利用外部設備輸入信號來啟動程序,在實際生產中經常采

用。任務一初識工業機器人的作業示教在確認機器人的運行范圍內沒有其他人員或障礙物后,接通保護氣體,采

用手動啟動方式實現自動焊接作業。具體方法如下:1)打開要再現的作業程序,并移動光標到程序開頭。2)切換“模式”旋鈕至“再現/自動”狀態。3)按示教器上的“伺服ON”按鍵,接通伺服電源。4)按“啟動”按鍵,機器人開始運行。至此,機器人從工件A點到B點的簡單作業示教與再現操作完畢。任務一初識工業機器人的作業示教通過上述基本操作不難看出,機器人在線示教方式存在占用機器人

時間長、效率低等諸多缺點,這與當今市場的柔性化發展趨勢(多品種、

小批量)背道而馳,已無法滿足企業對高效、簡單的作業示教需求。離線

編程正是在這種產品壽命周期縮短、生產任務更迭加快、任務復雜程

度增加的背景下應運而生的。任務一初識工業機器人的作業示教正文一、任務準備實施本任務教學所使用的實訓設備及工具材料見表2-1-5。任務一初識工業機器人的作業示教正文表2-1-5實訓設備及工具材料任務一初識工業機器人的作業示教正文表2-1-5實訓設備及工具材料二、TCP單元的安裝在TCP單元4個方向有用于安裝固定的螺紋孔,把TCP模塊放

置到模塊承載平臺上,用M4內六角螺釘將其固定鎖緊,保證

模型緊固牢靠,整體布局與固定位置如圖2-1-6所示。任務一初識工業機器人的作業示教三、繪圖筆夾具的安裝TCP單元訓練采用繪圖筆夾具,該夾具在與機器人J6軸連接法

蘭上有4個M5螺紋安裝孔,把夾具調整到合適位置,然后用螺

釘將其緊固到機器人J6軸上,如圖2-1-7所示。圖2-1-6TCP單元整體布局固定位置任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-7繪圖筆夾具的安裝任務一初識工業機器人的作業示教四、四點法設定TCP用四點法設定TCP的方法及步驟如下:1)單擊示教器功能菜單按鈕

,再單擊工具坐標,進入工具設定界面,如圖2-1-8所示。2)單擊圖2-1-9所示的“新建”按鈕,再單擊按鈕

,設置工具名稱為“huitubi_t”,然后單擊“初始值”按鈕,進入工具初始值參數設置

界面,如圖2-1-10所示。任務一初識工業機器人的作業示教這里需要設定的參數有兩個:一個是工具的質量“mass”值,單位為kg;另

一個是工具相對于六軸法蘭盤中心的重心偏移“cog”值,包括X、Y、Z

三個方向的偏移值,單位為mm。3)單擊圖2-1-11中的往下按鈕

,找到“mass”值,單擊修改成工具質量值,這里修改為1。找到“cog”值,在“cog”值中,要求X、Y、Z的三個

數值不同時為零,這里X偏移值修改為10,再單擊兩次“確定”按鈕,回到

工具設定界面,如圖2-1-12所示。任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-8工具設定界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-9新建工具名稱界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-10工具初始值參數設置界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-11工具的質量“mass”值的設定任務一初識工業機器人的作業示教進入工具定義界面,如圖2-1-13所示。圖2-1-12工具的重心偏移“cog”值的設定4)選中“huitubi_t”工具,然后單擊“編輯”按鈕,再單擊“定義”按鈕,任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-13進入工具定義界面任務一初識工業機器人的作業示教操縱桿運行機器人,使繪圖筆的尖端與TCP定位器的尖端相碰,如圖2-1-15

所示。然后單擊“修改位置”按鈕,完成機器人姿態1的記錄。6)單擊圖2-1-16中的“點2”,利用操縱桿改變機器人姿態,如圖2-1-17所示

。然后單擊“修改位置”按鈕,完成姿態2的記錄。7)單擊圖2-1-18中的“點3”,利用操縱桿改變機器人姿態,如圖2-1-19所示

。然后單擊“修改位置”按鈕,完成姿態3的記錄。圖2-1-14“點1”修改位置界面5)采用默認的四點法建立繪圖筆TCP。單擊圖2-1-14所示的“點1”,利用任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-15機器人姿態1畫面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-16“點2”修改位置界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-17機器人姿態2畫面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-18“點3”修改位置界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-19機器人姿態3畫面任務一初識工業機器人的作業示教。然后點擊“修改位置”,完成姿態4的記錄。9)單擊“確定”按鈕并保存修改好的4個點,完成繪圖筆TCP的建立。圖2-1-20“點4”修改位置界面8)單擊圖2-1-20中的“點4”,利用操縱桿改變機器人姿態,如圖2-1-21所示任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-21機器人姿態4畫面任務一初識工業機器人的作業示教1)單擊示教器功能菜單按鈕

,再單擊工具坐標,進入工具設定界面,如圖2-1-22所示。2)選中圖2-1-23中的“huitubi_t”工具,單擊“確定”按鈕。然后按下

按鍵,動作模式變為重定位,如圖2-1-24所示。再按下示教器后面的電機

使能鍵,操作操縱桿,可以看到繪圖筆的尖端固定不動,機器人繞著尖端改

變姿態,說明TCP建立成功。五、重定位測試工具中心點重定位測試工具中心點的方法及步驟如下:任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-22進入工具設定界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-23選擇“huitubi_t”工具畫面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-24重定位模式選擇畫面任務一初識工業機器人的作業示教六、自動識別工具的質量和重心ABB機器人提供了自動識別工具的質量和重心的功能,通過

調用LoadIdentify程序即可實現。具體操作步驟如下:1)安裝好繪圖筆工具并新建完“huitubi_t”工具后,在工具坐標中選中該

工具,按下按鍵

,機器人進入單軸運動模式,利用操縱桿將機器人6個軸運動到接近0°的位置,準備工作完成,如圖2-1-25所示。2)在主菜單頁面,單擊“程序編輯器”,進入主程序編輯界面,單擊“調試

”按鈕,再單擊調用例行程序,如圖2-1-26所示。任務一初識工業機器人的作業示教3)單擊選中圖2-1-27中的“LoadIdentify”例行程序,單擊“轉到”按鈕,

打開該程序,如圖2-1-28所示。圖2-1-25進入單軸運動模式界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-26進入主程序編輯界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-27選定的例行程序界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-28例行程序打開后界面任務一初識工業機器人的作業示教4)按下示教器后面的電機使能鍵,然后按下“啟動”按鍵

,程序自動運行,然后按照英文提示依次單擊“OK”→“Tool”→“OK”→“OK”

。在載荷確認界面中,輸入數字“2”,單擊“確定”按鈕,如圖2-1-29所示。5)單擊“-90”或者“+90”,再單擊“YES”→“MOVE”,示教器自動

運行到改變運行模塊界面,如圖2-1-30所示。此時,將機器人控制柜上面

的“自動/手動”鑰匙旋至自動狀態

,按下伺服電動機上電按鈕

,再按下啟動按鈕

,機器人自動運行,直至完成工具質量和重心的測量。再將機器人運行模式改回手動運行,單擊“OK”,按下啟動按鈕

,可以在示教器上看到工具重量數據和重心數據,單擊“YES”,工具質量和重心將自動更新。任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-29載荷確認界面任務一初識工業機器人的作業示教圖2-1-30改變運行模塊界面任務一初識工業機器人的作業示教

對任務實施的完成情況進行檢查,并將結果填入表2-1-6。任務一初識工業機器人的作業示教表2-1-6任務測評任務一初識工業機器人的作業示教表2-1-6任務測評任務一初識工業機器人的作業示教

一、填空題(將正確的答案填在橫線上)1.

也稱導引,即由操作人員直接或間接導引機器人,一步步地按

實際作業要求告知機器人應該完成的動作和作業的具體內容,機器人在

導引過程中以

的形式記憶下來,并存儲在機器人控制裝置內;

則是通過存儲內容的回放,使機器人在一定精度范圍內按照程序

展現所示教的動作和賦予的作業內容。2.

的主要目的是檢查示教生成的動作以及末端工具指向位置是

否已記錄。①位置坐標②插補方式③再現速度④作業點/空走點A.①②B.①②③C.①③D.①②③④任務一初識工業機器人的作業示教二、選擇題(將正確答案的序號填入括號內)1.對工業機器人進行作業編程,主要包含(

)。①運動軌跡②作業條件③作業順序④插補

方式A.①②B.①②③C.①③D.①②③④2.機器人運動軌跡的示教主要是確認程序點的屬性,這些屬性包括(

)

。任務一初識工業機器人的作業示教3.與傳統的在線示教編程相比,離線編程具有如下優點:(

)。①減少機器人的非工作時間②使編程者遠離艱苦的工作環境③便于修

改機器人程序④可結合各種人工智能等技術提高編程效率⑤便于和

CAD/CAM系統結合,做到CAD/CAM/Robotics一體化A.①②④⑤B.①②③C.①③④⑤D.①②③④⑤任務一初識工業機器人的作業示教三、判斷題(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(

)1.因技術尚未成熟,現在廣泛應用的工業機器人絕大多

數屬于第一代機器人,它的基本工作原理是示教—再現。(

)2.機器人示教時,對于有規律的軌跡,原則上僅需示教

幾個關鍵點。(

)3.采用直線插補示教的程序點指的是從當前程序點移

動到下一程序點運行一段直線。任務一初識工業機器人的作業示教(

)4.離線編程是工業機器人目前普遍采用的編程方式。(

)5.雖然示教再現方式存在機器人占用機時、效率低等

諸多缺點,人們也試圖通過采用傳感器使機器人智能化,但在

復雜的生產現場和作業可靠性等方面處處碰壁,難以實現。

因此,工業機器人的作業示教在相當長時間內仍將無法脫離

在線示教的現狀。任務一初識工業機器人的作業示教四、綜合應用題用機器人完成圖2-1-31所示直線軌跡(A→B)的焊接作業,回答以下問題:(1)結合具體示教過程,填寫表2-1-7。任務一初識工業機器人的作業示教(2)實際作業編程時,為提高效率,對程序點1和程序點6如何處理?簡述操

作過程。圖2-1-31焊接直線軌跡任務一初識工業機器人的作業示教表2-1-7直線軌跡作業示教任務一初識工業機器人的作業示教

知識目標:2.掌握工業機器人的關節位置數據形式、意義及記錄方法。

1.掌握運動控制程序的新建、編輯、加載方法。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作3.掌握工業機器人繪圖單元的程序編寫方法。能力目標:2.能夠完成繪圖單元及繪圖筆夾具的安裝。3.能夠完成機器人繪圖單元的程序編寫。

1.能夠新建、編輯和加載程序。

圖2-2-1所示為一個工業機器人繪圖單元工作站,其繪圖單元結構示意如圖2-2-2所示。本任務采用示教編程方法,操作機器人描繪繪圖模塊中A4紙上的運動軌跡。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-1工業機器人繪圖單元工作站任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-2繪圖單元結構示意任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作1)打開繪圖單元主程序“main”。左手握持機器人示教器,右手單擊示

教器功能菜單按鈕

,打開ABB菜單欄;單擊“程序編輯器”,進入程序編輯界面;單擊“調試”,彈出調試界面;單擊“PP移至例行程序”,進

入例行程序選擇界面;選擇主程序“main”,然后單擊“確定”按鈕,進入

程序編輯界面。2)手動運行繪圖單元程序。手壓示教器的“使能器”按鈕,單擊示教器

上的按鍵

,運行繪圖單元程序,機器人依次完成繪制等邊三角形、方形、圓形和五角星的軌跡運動,最后機器人返回到“ht_home”,并停止運

動。具體控制要求如下:任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作

一、工業機器人繪圖單元工作站工業機器人繪圖單元工作站是為了進行機器人軌跡數據示教編程而建立的,其主要由機器人本體、機器人控制器、繪圖模塊、A4紙(已繪制等邊三角形、方形、圓形和五角星)、繪圖筆夾具、操作控制柜、模塊承載平臺、透明安全護欄、光幕安全門、零件箱、工具墻、編程電腦桌等組成,如圖2-2-3所示。本工作站主要用于學習使用示教器編寫機器人程序,并且手動調試和自動運行機器人程序。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-3工業機器人繪圖單元工作站的組成任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作二、機器人程序的基本認識機器人程序是為了使機器人完成某種任務而設置的動作順序描述。在示教操作中,產生的示教數據(如軌跡數據、作業條件、作業順序等)和機器人指令都保存在程序中,當機器人自動運行時,執行程序再現所記憶的動作。常見的程序編制方法有兩種,即示教再現編程方法和離線編程方法。示教再現編程方法是指由操作人員引導并控制機器人運動,記錄機器人作業的程序點,并插入所需的機器人命任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文令的編程方法。離線編程方法是操作人員不對實際作業的

機器人直接進行示教,而是在離線編程系統中進行編程或在

模擬環境中進行仿真,生成示教數據,通過計算機間接對機器

人進行示教。示教編程方法包括示教、編輯和軌跡再現,可

以通過示教器示教再現。由于示教方式使用性強,操作簡便,

因此大部分機器人都常用示教再現編程方法。程序的基本信息包括程序名、程序注釋、子類型、組標志

、寫保護、程序指令和程序結束標志,見表2-2-1。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文表2-2-1程序的基本信息任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文圖2-2-4直線運動指令的運動軌跡示意任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文1.線性運動指令MoveL線性運動指令也稱直線運動指令。工具的TCP按照設定的姿態從

起點勻速移動到目標位置點,TCP運動路徑是三維空間中P1點到P2

點的直線運動,如圖2-2-4所示。直線運動的起點是前一運動指令

的示教點,目標位置點是當前指令的示教點。運動特點是:①運動

路徑可預見;②在指定的坐標系中實現插補運動。(1)指令格式MoveL[Conc,]ToPoint,Speed[V][T],Zone[Z][Inpos],Tool[Wobj][Corr];三、常用運動指令任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文指令格式說明如下:1)[Conc,]:協作運動開關。2)ToPoint:目標點,默認為“*”。3)Speed:運行速度數據。4)[V]:特殊運行速度,單位為mm/s。5)[T]:運行時間控制,單位為s。6)Zone:運行轉角數據。7)[Z]:特殊運行轉角,單位為mm。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文8)[Inpos]:運行停止點數據。9)Tool:工具中心點(TCP)。10)[Wobj]:工件坐標系。11)[Corr]:修正目標點開關。舉例如下:任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作(2)應用

圖2-2-5關節運動指令的運動軌跡示意機器人以線性方式運動至目標點,當前點與目標點兩點決定一條直線,機

器人運動狀態可控,運動路徑保持唯一,但可能出現死點,常用于機器人工

作狀態的移動。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作2.關節運動指令MoveJ程序中,一般起始點使用MoveJ指令。機器人使TCP沿最快速的軌

跡到達目標點,機器人的姿態隨意改變,因此TCP路徑不可預測。

機器人最快速的運動軌跡通常不是最短的軌跡,因而關節軸運動

不是直線。由于機器人軸的旋轉運動,沿弧形軌跡比沿直線軌跡

更快到達目標點。關節運動指令的運動軌跡示意如圖2-2-5所示。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作運動特點是:①運動的具體過程是不可預見的;②6個軸同時起動并

且同時停止。使用MoveJ指令可以使機器人的運動更加高效快速,

也可以使機器人的運動更加柔和,但是關節軸運動軌跡是不可預

見的,所以使用該指令務必確認機器人與周邊設備不會發生碰撞。(1)指令格式MoveJ[Conc,]ToPoint,Speed[V][T],Zone[Z][Inpos],Tool[Wobj];指令格式說明如下:1)[Conc,]:協作運動開關。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文2)ToPoint:目標點,默認為“*”。3)Speed:運行速度數據。4)[V]:特殊運行速度,單位為mm/s。5)[T]:運行時間控制,單位為s。6)Zone:運行轉角數據。7)[Z]:特殊運行轉角,單位為mm。8)[Inpos]:運行停止點數據。9)Tool:工具中心點(TCP)。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文10)[Wobj]:工件坐標系。舉例如下:任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文(2)應用機器人以最快捷的方式運動至目標點,機器人運動狀態不完全

可控,但運動路徑保持唯一,常用于機器人在空間大范圍移動。(3)編程實例根據圖2-2-6所示的運動軌跡,編寫關節運動指令程序如下:任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-6運動軌跡3.圓弧運動指令MoveC圓弧運動指令也稱為圓弧插補運動指令。由于三點確定唯一圓

弧,因此圓弧運動需要示教3個圓弧運動點,起始點P1是上一條運動

指令的末端點,點P2是中間輔助點,點P3是圓弧終點,如圖2-2-7所示任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-7圓弧運動軌跡任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作MoveC[Conc,]CirPoint,ToPoint,Speed[V][T],Zone[Z][Inpos],Tool[Wobj]

[Corr];指令格式說明如下:1)[Conc,]:協作運動開關。2)CirPoint:中間點,默認為“*”。3)ToPoint:目標點,默認為“*”。4)Speed:運行速度數據。5)[V]:特殊運行速度,單位為mm/s。(1)指令格式任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作6)[T]:運行時間控制,單位為s。7)Zone:運行轉角數據。8)[Z]:特殊運行轉角,單位為mm。9)[Inpos]:運行停止點數據。10)Tool:工具中心點(TCP)。11)[Wobj]:工件坐標系。12)[Corr]:修正目標點開關。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作舉例如下:任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作(2)應用機器人通過中心點沿圓弧軌跡運動至目標點,當前點、中間點

與目標點三點決定一段圓弧,機器人運動狀態可控,運動路徑唯一,常用于

機器人在工作狀態的移動。(3)限制不可能通過一個MoveC指令完成一個圓,如圖2-2-8所示。圖2-2-8MoveC指令的限制任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作

一、任務準備實施本任務教學所使用的實訓設備及工具材料見表2-2-2。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文表2-2-2實訓設備及工具材料任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作正文圖2-2-9繪圖單元整體布局與固定位置任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作在繪圖單元4個角有用于安裝固定螺釘的孔,把繪圖模塊放置

到模塊承載平臺上,用M4內六角螺釘將其固定鎖緊,保證模

塊緊固牢靠。繪圖單元整體布局與固定位置如圖2-2-9所示。三、繪圖筆夾具的安裝本任務采用繪圖筆夾具。在該夾具與機器人J6軸的連接法蘭

上有4個螺釘安裝孔,把夾具調整到合適位置,然后用螺釘將

其緊固到機器人J6軸上,如圖2-2-10所示。二、繪圖單元的安裝任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-10繪圖筆夾具的安裝任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作四、機器人程序的設計與編寫1.機器人程序流程圖的繪制根據機器人運動軌跡編寫機器人程序時,首先根據控制要求繪制

機器人程序流程圖,然后編寫機器人主程序和子程序。主程序主

要是調用子程序和返回原點ht_home。子程序主要包括等邊三角

形子程序、方形子程序、圓形子程序和五角星子程序。根據控制功能,繪制機器人程序流程圖,如圖2-2-11所示。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作繪圖單元上的圖案分布如圖2-2-12所示。根據機器人的運動軌跡

可確定其運動所需的示教點,見表2-2-3。圖2-2-11機器人程序流程圖2.規劃機器人運動軌跡任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-12繪圖單元上的圖案分布任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作表2-2-3機器人運動所需的示教點任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作3.編寫機器人程序(1)新建模塊與例行程序1)左手握持機器人示教器,右手單擊示教器功能菜單按鈕

,打開ABB菜單欄;單擊“程序編輯器”,進入程序編輯界面;單擊“模塊”,進

入模塊界面,如圖2-2-13所示。2)單擊左下角的“文件”,單擊“新建模塊”,選擇“是”,將模塊命名為

“huitu”,其他默認,單擊“確定”按鈕,再單擊“確定”按鈕,huitu模塊

新建完成,如圖2-2-14所示。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-13示教器模塊界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-14新建模塊“huitu”畫面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-15所示。圖中MODULE指令用于新建模塊程序。4)單擊“例行程序”,進入huitu模塊的例行程序界面。單擊“文件”,單

擊“新建例行程序”,將例行程序命名為“main”,其他默認,單擊“確定

”按鈕,再單擊“確定”按鈕,完成繪圖單元主程序main的新建。同理,新

建例行程序ht_sanjiaoxing、ht_fangxing、ht_yuanxing、ht_wujiaoxing共

4個繪圖單元子程序,如圖2-2-16所示。注:符號“_”需要先在軟鍵盤點

擊“shift”才會出現。3)選擇“huitu”,單擊“顯示模塊”,進入huitu模塊的程序編輯器界面,如任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-15進入huitu模塊的程序編輯器界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-16例行程序界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作1)根據控制要求和圖2-2-17所示的等邊三角形示教點圖形,編寫三角形子

程序;然后示教點P1~P3;最后使用示教器手動調試三角形子程序,檢查該

程序。三角形子程序參考程序如下:2)單擊ht_sanjiaoxing子程序中的“<SMT>”,光標跳到ht_sanjiaox-

ing子程序位置,如圖2-2-18所示。(2)編寫三角形子程序任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-17三角形示教點圖形任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-18進入子程序位置任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作人都回到這個點。),單擊“添加指令”,在common目錄下單擊“MoveJ

”,指令MoveJ添加完成;單擊“MoveJ*,v1000,z50,tool0”,進入該程序段

的詳細信息界面,如圖2-2-19所示。4)單擊“ToPoint”,進入自變量選擇界面。單擊“新建”,名稱命名為ht

_home,單擊“確定”按鈕,再單擊“確定”按鈕,完成示教點ht_home變量

新建。單擊“v1000”,選擇“v200”;單擊“z50”,選擇“fine”,工具默

認為“tool0”,單擊“確定”按鈕,再單擊“確定”按鈕。如圖2-2-20所

示。5)同理,添加指令MoveJ,程序段設置為“MoveJht_p1,v100,z0,tool0;”,

如圖2-2-21所示。3)編寫畫等邊三角形的子程序。先編寫ht_home點(每畫完一個圖形,機器任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作6)將機器人手動移動到三角形的P2點,單擊“添加指令”,在common目錄

下單擊“MoveL”,指令MoveL添加完成;單擊“MoveJht_p1,v100,z0,tool

0”,進入改程序段詳細信息界面,將程序段修改為“MoveLht_p2,v100,z

0,tool0;”,單擊兩次“確定”按鈕,返回到程序編輯界面,如圖2-2-22所示

。7)程序段的復制與粘貼。用光標全部選中“MoveLht_p2,v100,z0,tool

0;”程序段,單擊“編輯”,單擊“復制”,再單擊“粘貼”,程序段

“MoveLht_p2,v100,z0,tool0;”被復制到下方,如圖2-2-23所示。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-19程序段的詳細信息界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-20自變量選擇界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-21添加程序段界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-22程序編輯界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作eLht_p3,v100,z0,tool0;”,如圖2-2-24所示。圖2-2-23程序段復制與粘貼后的畫面8)將復制的程序段“MoveLht_p2,v100,z0,tool0;”修改為“Mov-任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-24復制的程序段修改后的畫面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作home、ht_p1、ht_p2和ht_p3四個點。使用示教器控制機器人移動到合

適的位置與姿態(圖2-2-25)。將ht_home當作繪圖單元的初始位置點,選中

“ht_home”,單擊“修改位置”,單擊“修改”按鈕,如圖2-2-26所示,ht_

home點示教完成。同理控制機器人分別移動到三角形P1~P3點,分別示教

ht_p1、ht_p2和ht_p3三個點,完成三角形子程序的示教。圖2-2-25機器人移動到合適的位置與姿態9)三角形子程序的示教。三角形子程序編寫完成后,手動示教ht_任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-26確認修改位置對話框任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作10)手動調試三角形子程序。單擊“調試”,單擊“PP移至例行...”;選擇

“ht_sanjiaoxing”,單擊“確定”按鈕;PP箭頭移動到三角形子程序的第

一段程序上,如圖2-2-27所示。最后,手壓示教器的使能器按鈕,單擊示教

器上的按鍵

,運行三角形子程序,機器人完成畫等邊三角形的軌跡運動。(3)編寫正方形子程序1)根據控制要求和圖2-2-28所示的方形示教點圖形,編寫方形子程序;然后

示教點P4~P7;最后使用示教器手動調試方形子程序,檢查該程序。任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-27手動調試三角形子程序界面任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作圖2-2-28方形示教點圖形任務二工業機器人繪圖單元的編程與操作2)單擊ht_fangxing子程序中的“<SMT>”,光標跳到ht_fangxing子

程序位置。參考