任務2

單工件搬運任務實現《工業機器人編程》1+X

證

書

技

能

要

求工業機器人應用編程證書技能要求（初級）工作領域工作任務技能要求3.工業機器人示教編程3.1基本程序示教編程3.1.1能夠使用示教盒創建程序，對程序進行復制、粘貼、重命名等編輯操作3.1.2能夠根據工作任務要求使用直線、圓弧、關節等運動指令進行示教編程3.1.3能夠根據工作任務要求修改直線、圓弧、關節等運動指令參數和程序工業機器人應用編程證書技能要求（中級）工作領域工作任務技能要求3.工業機器人系統離線編程與測試3.3編程仿真3.3.1能夠根據工作任務要求實現搬運、碼垛、焊接、拋光、噴涂等典型工業機器人應用系統的仿真3.3.2能夠根據工作任務要求實現搬運、碼垛、焊接、拋光、噴涂等典型應用的工業機器人系統進行離線編程和應用調試任務引入：

近年來隨著國內人口紅利的逐漸下降，企業用工成本不斷上漲，尤其是在重復性勞動的行業，機器人代替人類已逐年上升。在全球工業機器人市場，搬運機器人銷量最高，規模達到94.5億美元，占比最高，達61%；其次為裝配機器人，占比16%，高于焊接機器人占比4個百分點。搬運機器人的出現，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低成本有著十分重要的意義，機器人搬運物料將變成自動化生產制造的必備環節，搬運行業也將因搬運機器人出現而開啟一個“新時代”。那完成搬運任務過程中，物料的時區和放置的程序是如何實現的呢？任務工單：任務名稱單工件搬運任務實現設備清單1.IRB120機器人本體；2.緊湊型控制柜、示教器等；3.工件臺、工件庫等輔助設備；4.電路、氣源等輔助設備5.導線、螺絲刀、萬用表等工具實施場地具備條件的ABB機器人實訓室（若無實訓設備也可在裝有RobotStudio軟件的機房利用虛擬工作站完成）；配套工作站文件：model_2-0任務目的1.會進行搬運任務的運動規劃，并繪制程序流程圖；2.能做好機器人目標點示教前的準備工作（包括工件坐標建，工具數據建立等）；3.熟悉基本的運動指令的指令格式；4.熟練描述運動指令中每個參數的含義。任務描述機器人將工件從規定的拾取點搬運到指定的放置點，對單個工件的搬運任務進行運動路徑規劃。能夠在實訓室工作站完成手動示教編程，并實現單個工件搬運離線編程和運行。任務工單：任務名稱單工件搬運任務實現知識點1.掌握基本運動指令的編程規則；2.完成單個工件搬運運動路徑規劃3.完成單個工件搬運程序的編寫、運行和調試；4.掌握離線編程的方法進行工件拾取和放置程序編寫、優化、仿真調試。技能目標1.會用基本運動指令和IO指令編寫物料拾取和放置的例行程序；2.會進行程序的運行和調試；3.能夠在robotstudio中利用離線捕捉的方式示教目標點；4.會利用離線編程的方法進行工件拾取和放置程序編寫以及運行調試。素質目標1.夯實基礎，培養學生對知識的總結和深入思考的能力；2.培養學生安全意識、工程意識、綠色生產意識；3.培養學生自主探究能力和團隊協作能力；4.通過離線編程，培養學生的節能意識、安全意識和以及精益求精的工匠精神。驗收要求能夠在實訓室工作站中完成單個工件搬運任務程序的編寫、運行和調試，并自動運行；能夠在robotstudio中完成單個工件搬運任務離線仿真程序運行和調試。任務分解導圖：任務2.1單個工件搬運的運動規劃2.1.1基本運動指令中的各指令所謂運動指令，是指以指定的移動速度和移動方法使機器人向作業空間內的指定位置進行移動的控制語句。ABB機器人在空間中的運動主要有關節運動（MoveJ）、線性運動（MoveL）、圓弧運動（MoveC）和絕對位置運動（MoveAbsJ）四種方式。2.1.1基本運動指令中的各指令1.關節運動指令-MoveJ

圖2-9關節運動

圖2-10關節運動指令語句格式關節運動指令語句格式如圖2-10所示。2.1.1基本運動指令中的各指令2.線性運動指令-MoveL

圖2-9關節運動

圖2-12線性運動指令語句格式關節運動指令語句格式如圖2-12所示。2.1.1基本運動指令中的各指令3.圓弧運動指令-MoveC

圖2-13圓弧運動

圖2-14圓弧運動指令語句格式圓弧運動指令語句格式如圖2-14所示。2.1.1基本運動指令中的各指令4.絕對位置運動指令MoveAbsJ

圖2-15絕對位置運動指令語句格式

任務2.1單個工件搬運的運動規劃2.1.2單個工件搬運的運動規劃1.提煉關鍵示教點

圖2-16單個工件搬運運動軌跡圖

2.1.2單個工件搬運的運動規劃2.單工件搬運運動路徑規劃

圖2-17單個工件搬運路徑規劃圖

2.1.2單個工件搬運的運動規劃3.單工件搬運流程圖繪制

圖2-18單個工件搬運任務流程圖

任務2.2單個工件搬運編程2.2.1RAPID程序結構

在ABB工業機器人中，使用的編程語言是RAPID語言，它是一種英文編程語言，包含了一連串控制機器人的指令，執行這些指令可以實現對ABB工業機器人的控制，包括移動機器人、設置輸出、讀取輸入，還能實現決策、重復其他指令，構造程序，與系統操作員交流等功能。RAPID編程語言由自己特定的詞匯和語法編寫而成，基本架構表見表2-1。程序模塊1程序模塊2…程序模塊n程序數據程序數據…程序數據主程序main例行程序…例行程序例行程序中斷程序…中斷程序中斷程序功能…功能功能

…表2-1RAPID程序基本架構2.2.1RAPID程序結構

RAPID程序的架構主要有以下幾個特點:（1）RAPID程序是由程序模塊與系統模塊組成。一般的，只通過新建程序模塊構建機器人程序，而系統模塊多用于系統方面的控制。（2）可以根據不同的用途創建多個程序模塊，如專門用于主程序的程序模塊，用于位置計算的程序模塊，用于存放數據的程序模塊，這樣便于歸類管理不同用途的例行程序與數據。（3）每一個程序模塊包含了程序數據、例行程序、中斷程序和功能四種對象，但并非每一一個模塊中都有這四種對象，程序模塊之間的數據、例行程序、中斷程序和功能都是可以相互調用的。（4）在RAPID程序中，只有一個主程序main,并且存在于任意一個程序模塊中，并且是作為整個RAPID程序執行的起點。

一臺機器人的RAPID程序由系統模塊與程序模塊組成，每個模塊中可以建立若干程序，如圖2-1所示。圖2-1RAPID程序架構

在設計機器人程序時，可根據不同的用途創建不同的程序模塊，如用于位置計算的程序模塊，用于存儲數據的程序模塊，這樣便于歸類管理不同用途的例行程序與數據。圖2-2機器人的系統模塊

注意，在RAPID程序中，只有一個主程序main，并作為整個RAPID程序執行的起點，可存在于任意一個程序模塊中。每一個程序模塊一般包含了程序數據、程序、指令和函數四種對象。程序主要分為Procedure、Function、Trap三大類。Procedure類型的程序沒有返回值；Function類型的程序有特定類型的返回值；Trap類型的程序叫做中斷例行程序，Trap例行程序和某個特定中斷連接，一旦中斷條件滿足，機器人將轉入中斷處理程序。2.2.2程序數據類型

程序數據是在程序模塊或系統模塊中設定值和定義一些環境數據。創建的程序數據由同一個模塊或其它模塊中的指令進行引用。ABB工業機器人的程序數據共有76個，程序數據可根據實際情況進行創建。如圖2-3所示，陰影框中是一條常用的機器人關節運動的指令（MoveJ)，并調用了5個程序數據。圖2-3機器人運動指令調用的程序數據2.2.2程序數據類型

在示教器中的“程序數據”窗口，可以查看和創建需要的程序數據，如圖2-4所示。圖2-4程序數據類型2.2.3數據的存儲類型

程序的存儲類型有3種，分別為變量（VAR）可變量（PERS），常量（CONST）。如圖2-5所示。圖2-5程序的存儲類型2.2.3數據的存儲類型

1.變量VAR圖2-6變量型數據在程序編輯窗口中的顯示2.2.3數據的存儲類型2.可變量PERS圖2-7可變量型數據在程序編輯窗口中的顯示2.2.3數據的存儲類型3.常量CONST圖2-8常量型數據在程序編輯窗口中的顯示2.2.4創建RAPID程序1.將機器人控制柜上的旋鈕置于“手動運行”模式。單擊示教器主界面的“程序編輯器”菜單，打開程序編輯器，此時可以看到任務與程序界面2.2.4創建RAPID程序2.點擊左下角“新建程序”按鈕，或“加載已有程序”2.2.4創建RAPID程序3.單擊“例行程序”，查看例行程序，單擊“后退”或“模塊”查看模塊。（如右上下兩個界面可來回切換）2.2.4創建RAPID程序4.點擊“文件”，“新建例行程序”，給文件起名（默認為“Routine1”），點擊“確定”即可將例行程序新建完成2.2.4創建RAPID程序5.點擊“顯示例行程序”，可在如圖所示界面進行例行程序的編寫2.2.5例行程序建立1.編程前數據準備（1）在示教過程中，需要在一定的坐標模式、運動模式和操作速度下手動控制機器人達到一定的位置，因此在示教運動指令前，必須選定好坐標模式、運動模式和速度。2.2.5例行程序建立1.編程前數據準備（2）利用三點法提前建立好物料臺拾取工件坐標系Wobj_carry_L、放置臺工件坐標系Wobj_carry_R并利用四點法建立吸盤工具坐標系TCPAir.2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（1）點擊“主菜單”中的“手動操縱”。2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（2）確認此時的工具坐標為tool0，工件坐標為wobj0。2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（3）示教機器人的Home點：將機器人的1、2、3、5關節調整為0°，4關節調整為45°，6關節調整為-180°，使機器人末端執行器垂直向下。此時，即為home點的位置2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（4）單擊示教器中的“程序編輯器”，打開程序編輯器界面；左鍵雙擊“Module1”程序模塊2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（5）打開程序編輯窗口，單擊“例行程序”2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（6）點擊左下角文件→“新建例行程序…”；將例行程序名稱改為“main”，單擊“確定”；此時例行程序建立完成。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（1）在例行程序界面單擊“顯示例行程序”；單擊“添加指令”。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（2）選擇MoveJ指令，添加第一個點；并將其名稱修改為“pHome”，其他參數不用修改。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（3）將轉彎數據“z”修改為“fine”，單擊“確定”；選中“pHome”點，點擊“修改位置”，修改此時的位置為home點。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（4）單擊菜單欄中的“手動操縱”，修改工具坐標為“TCPAir”，單擊“確定”。用同樣的方法，將工件坐標修改為“Wobj_carry_L”。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（5）返回到“例行程序”選項卡，打開“程序編輯器”；繼續添加“MoveJ”指令，在彈出的對話框中選擇“下方”。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（6）選擇指令中的“*”（雙擊目標點）；新建取物料等待點“pPickWait”，轉彎數據修改為z100，單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（7）同樣的方法選擇“MoveL”指令，添加目標點“pPick”，將速度改為“v100”，轉彎數據改為“fine”，讓末端執行器精確到達點，單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（8）添加“Set”指令，選擇吸盤真空控制信號“do_sucker_2”,單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標點修改1.物料拾取程序編寫（9）接著添加“MoveL”指令，選擇點“pPickWait”，轉彎數據改為“z100”，單擊“確定”。此時完成物料拾取程序。2.2.6程序編寫和目標點修改2.物料放置程序編寫（1）單擊菜單欄“手動操縱”，將工件坐標系改為“Wobj_carry_R”；添加“MoveJ”指令，修改點為“pPutWait”，速度改為“v1000”。2.2.6程序編寫和目標點修改2.物料放置程序編寫（2）繼續添加“MoveL”指令，添加已經建立的目標點“pPut”，將速度改為“v100”，轉彎數據改為“fine”，單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標點修改2.物料放置程序編寫（3）添加“Reset”指令，選擇吸盤真空控制信號“do_sucker_2”,釋放真空吸盤，單擊“確定”，即放置物料。2.2.6程序編寫和目標點修改2.物料放置程序編寫（4）物料放置完成后，需要返回等待點，添加“MoveL”指令，點為“pPutWait”，轉彎數據“z100”，單擊“確定”，至此，放置工件程序編寫完成。2.2.6程序編寫和目標點修改3.示教目標點（1）單擊菜單欄，選中“程序數據”；單擊“robtar