第6章典型工业机器人操作与编程【71页PPT】

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机器人编程，就是针对机器人为完成某项作业进行程序设计。工业机器人编程是机器人技术的一个重要方面，它是与机器人所采用的控制系统相一致的。为了用简单的方法描述作业、操控机器人，机器人的语言应运而生。在本节中，主要详细介绍示教编程。本节导入 1 、示教编程图 6-1 示教再现式机器人控制系统工作原理示教盒记忆装置伺服放大示教部分再现部分公共部分工作装置操作简单、易于掌握示教再现过程很快示教之后即可应用随时监视机器人动作避免发生错误指令编程占用机器人作业时间难以与其他操作同步很难规划复杂的运动轨迹以及准确的直线运动难以与传感信息相配合机器人语言编程是指采用专用的机器人语言来描述机器人的动作轨迹。机器人语言编程实现了计算机编程，它具有良好的通用性，同一种机器人语言可用于不同类型的机器人。此外，机器人编程语言可解决多台机器人之间协调工作的问题。 2 、机器人语言编程离线编程是在专门的软件环境支持下，用专用或通用程序在离线情况下进行机器人轨迹规划编程的一种方法。这种编程方法与数控机床中编制数控加工程序非常相似。一些离线编程系统带有仿真功能，这使得在编程时就可解决障碍干涉和路径优化问题。 3 、离线编程离线编程为了使机器人能够进行再现示教的动作，就必须把机器人运动命令编成程序。控制机器人运动的命令就是移动命令。在移动命令中，记录有移动到的位置坐标、插补方式、再现速度等参数。空走点 / 作业点机器人再现时，决定从当前程序点到下一个程序点是否实施作业空走点从当前程序点移动到下一个程序点的整个过程不需要实施作业，主要用于示教作业开始点和作业中间点之外的程序点作业点从当前程序点移动到下一个程序点的整个过程需要实施作业，主要用于作业开始点和作业中间点两种情况机器人语言提供一种通用的人与机器人之间的通信手段。它是一种专用语言，用符号述机器人的运动，与常用的计算机编程语言相似。 1 、工业机器人语言的发展概况 1975 年 IBM 公司研制出 ML 语言随后又研制出 AUTOPASS 语言 1974 年在 WAVE 语言的基础上开发了 AL 语言 1973 年美国斯坦福大学开发了第一种机器人语言—— WAVE 语言 1979 年美国 Unimation 公司开发了 VAL 语言 1984 年 Unimation 公司又推出了 ALI 语言 20 世纪 80 年代初美国 Automatix 公司开发了 RAL 语言同时麦道公司研制了 MCL 语言任务程序员能够指挥机器人系统去完成的分立单一动作就是基本程序功能。这些基本功能包括运算、决策、通信、机械手运动、工具指令以及传感器数据处理等。 2 、工业机器人编程语言的基本功能（ 1 ）运算功能运算能力是机器人控制系统最重要的能力之一。装有传感器的机器人能根据运算结果，自行决定工具或手爪下一步应到达何处。（ 2 ）决策功能机器人系统能够根据传感器输入信息做出决策，而不必执行任何运算。这种决策能力使机器人控制系统的功能更强有力。（ 3 ）通信功能机器人系统与操作人员的通信，包括机器人向操作人员要求信息和操作人员知道机器人的状态、机器人的操作意图等。其中，许多通信功能由外设来协助提供。（ 4 ）机械手运动功能机械手运动是最基本的功能。机械手的运动可由不同方法来描述。最简单的方法是向各关节伺服装置提供一系列关节位置及其姿态信息，然后等待伺服装置到达这些规定位置。（ 5 ）工具指令功能一个工具控制指令通常是由闭合某个开关或继电器而开始触发的，以直接控制工具运动，或者送出一个小功率信号给电子控制器是最简单的控制方法，而且对控制系统的要求也较少。（ 6 ）传感数据处理功能传感数据处理是许多机器人程序编制十分重要而又复杂的组成部分。用于机械手控制的通用计算机只有与传感器连接起来，才能发挥其全部效用。传感器具有多种形式，按照功能把传感器概括如下：视觉传感器用于“看见”工作空间内的物体确定物体的位置或识别它们的形状等内体感受器用于感受机械或其他关节式机构的位置力和力矩传感器用于感受装配时所产生的力和力矩触觉传感器用于感受工具与物体间的实际接触接近度或距离传感器用于感受工具至工件或障碍物的距离传感器概括本节导入 IRB 14000 YUMI 协作机器人 6.2 ABB 机器人图 6-8 ABB 示教器正面急停开关手动操纵摇杆按键底座显示屏图 6-9 ABB 示教器背面使能按键 6.2.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明【使能按键】为了保证操作人员的人身安全而设置，按住才能手动移动机器人设置 I/O 口【急停按钮】用于使机器人紧急停止【机器人 / 外轴切换】切换成外部轴 6.2.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明【线型 / 重复定位运动切换】机器人线性，切换重复定位的模式【关节运动轴切换】切换运动的轴【启动程序】手动运行程序时，启动程序或继续程序【单步前进】机器人单步前进，按住则连续执行【单步后退】机器人单步后退【停止】在机器人执行程序时使机器人停止【增量开 / 关】增量调节，控制手动移动机器人时的速度【手动操作摇杆】用于机器人六个轴的运动，每次最多可以使三个轴运动，摇杆的摆动幅度越大，轴移动的速度越快 6.2.1 示教器的基本操作 1 、示教器显示屏的界面介绍图 6-10 示教器操作界面 6.2.1 示教器的基本操作选项名称说明程序模块下轨迹点位置的补偿设置窗口输入输出手动操纵动作模式设置、坐标系选择、操纵杆锁定及载荷属性的更改窗口，也可显示实际位置自动生产窗口在自动模式下，可直接调试程序并运行程序编辑器建立程序模块及例行程序的窗口程序数据选择编程时所需程序数据的窗口备份与恢复可备份和恢复系统校准进行转数计数器和电机校准的窗口控制面板进行示教器的相关设定事件日志查看系统出现的各种提示信息资源管理器查看系统的系统文件系统信息查看控制器及当前系统的相关信息 6.2.1 示教器的基本操作图 6-11 ABB 控制面板 6.2.1 示教器的基本操作选项名称说明外观可自定义显示器的亮度和设置左手或右手的操作习惯监控动作触碰监控设置和执行设置示教器操作特性的设置语言控制器当前语言的设置为指定输入输出信号配置快捷键日期和时间控制器的日期和时间配置诊断创建诊断文件配置系统参数设置触摸屏触摸屏重新校准 6.2.1 示教器的基本操作 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程 6.2.2 示教编程图 6-12 轨迹 6.2.3 应用实例指令： MoveL p1, v200, z10, tool1\Wobj:=wobj1; // 机器人的 TCP 从当前位置向 p1 点（图 6-11 ）以线性运动方式前进，速度是 200mm/s ，转弯区数据是 10mm ，距离 p1 点还有 10mm 的时候开始转弯，使用的工具数据是 tool1 ，工件坐标数据是 wobj1 。指令： MoveL p2, v100, fine, tool1\Wobj:=wobj1; // 机器人的 TCP 从 p1 向 p2 点（图 6-11 ）以线性运动方式前进，速度是 100mm/s ，转弯区数据是 fine ，机器人在 p2 点稍作停顿，使用的工具数据是 tool1 ，工件坐标数据是 wobj1 。指令： MoveJ p3, v500, fine, tool1\Wobj:=wobj1; // 机器人的 TCP 从 p2 向 p3 点（图 6-11 ）以关节运动方式前进，速度是 100mm/s ，转弯区数据是 fine ，机器人在 p3 点停止，使用的工具数据是 tool1 工件坐标数据是 wobj1 6.2.3 应用实例本节导入 6.3 广州数控机器人图 6-24 示教器的基本按键及功能模式开关：示教—再现—远程启动按钮（绿）：启动程序暂停按钮（红）：暂停程序主页面：快捷菜单、状态显示区、主菜单、坐标值显示区、程序目录、人机交互窗使能开关：（示教盒背面）轴操作键：点动控制机器人急停按钮：紧急停止快捷键： F1 、 F2 、 F3 、 F4 、 F5 方向键：移动光标方向选择键：确认选取目标手动速度键：调节速度轴操作键：点动控制机器人编辑键：编辑程序 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明急停钮按按下按钮，机器人停止运行，屏幕上显示急停提示信息，松开急停键，系统自动恢复正常【急停】键按下此键，机器人驱动及电机电源被切断，机器人停止运行，松开急停键后需对控制柜进行重新上电暂停按钮再现运行程序时，按下该键，机器人暂停运行程序模式选择按钮选择示教、再现、远程模式，模式切换时，使能断开，系统处于停止状态 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明启动按钮再现模式下，伺服就绪后，按下此键开始运行程序【使能开关】按键位于示教器左后方，主要用于开关使能；示教前须将使能开关按下再按轴运动按键，机器人才能运动；编辑程序时需要使用使能开关 { 主页面 } 界面快捷键 { 编辑 } 界面快捷键 { 程序 } 界面快捷键 { 显示 } 界面快捷键 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明 { 工具 } 界面快捷键数值按键 0-9 为数字键， “.” 为小数点， “-” 为负号方向按键用来改变光标焦点；【转换】键 + 【上方】键，光标移动到程序首行；【转换】键 + 【下方】键，光标移动到程序末行【选择】按键相当于确认的功能 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明轴操作按键示教模式下，按下使能开关，再按轴操作键（松开按键或使能开关，轴停止运动）【伺服准备】按键再现模式下按下此键，指示灯亮，然后按下启动按钮实现再现运行（需保证机器人在起始位置）；在示教模式下，按下【使能】按键和【前进】按键或【后退】按键时，【伺服准备】按键也会亮起来【←】按键在编辑框 / 数字框中按下该键可以删除字符【应用】按键一个外部开关，【转换】 + 【应用】按键，用于焊接启动和关闭信号 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明【坐标设定】按键当系统处于非外部轴坐标系时，按下此键可切换机器人的动作坐标系；此键没每按下一次，坐标就按以下顺序变化：关节 ( J )— 直角 (B)— 工具 (T)— 用户 (U)— 关节，并显示在系统状态区【转换】按键用于切换大小写字母、符号字符，也可用于切换指令参数或指令格式，如 ON->OFF 【取消】按键用于关闭退出页面，返回上一层页面 / 主界面【翻页】按键按下按键可实现向下翻页的功能，按下【转换】 + 【翻页】按键可实现向上翻页的功能 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明【获取示教点】按键可获取示教点（机器人当前的位置）【手动 -- 速度】按键用于示教再现两种方式的速度调节，手动速度有 5 个等级：微动 (I) 、低速 (L) 、中速 (M) 、高速 (H) 、超高速 (S) 【单段连续】按键示教模式下，可在单段、连续两个动作循环模式之间切换，再现模式下无效【外部轴切换】按键可切换机器人与外部轴的动作坐标系，被选中的坐标系显示在系统状态区域【清除】按键清除报警信息（伺服报警除外）：清除人机接口显示区的提示信息等【删除】按键用于删除程序文件、指令等；（完成一次删除操作需要按三次【删除】按键） 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明【添加】按键在程序编辑页面，按下该按键，系统就进入程序编辑的添加模式【剪切】按键编辑的一般模式下，有剪切指令的功能；（完成一次剪切操作需要按三次【剪切】键）【修改】按键在程序编辑页面，按下该键，系统就进入程序编辑的修改模式【前进】按键示教模式下，按住【使能开关】按键和此按键时，机器人按示教的程序点轨迹顺序运行 6.3.1 示教器的基本操作按键 / 按钮功能说明按键 / 按钮功能说明【 TAB 】按键按下此键后，可在当前界面显示区域间切换光标；通常【 TAB 】按键和四个方向键共同配合，用于移动光标，选择图形元素【输入】按键在软键盘界面，【输入】按键用于确认当前的输入内容，在修改指令时，用于确认当前指令修改的内容【复制】按键编辑的一般模式下，该键有复制指令的功能；（完成一次复制操作需要按三次【复制】按键）【后退】按键示教模式下按住【使能开关】按键和此按键时，机器人按示教的程序点轨迹逆向运行 6.3.1 示教器的基本操作图 6-25 示教器显示屏快捷菜单区系统状态显示区 6.3.1 示教器的基本操作（ 2 ）快捷菜单区要进入 { 编辑 } 菜单页面有两种方法，下面以编辑页面的进入为例来说明。把光标移动到快捷区，按左右键切换光标到 { 编辑 } 上，按下【选择】按键即可进入 { 编辑 } 页面 6.3.1 示教器的基本操作坐标系图标关节坐标系直角坐标系工具坐标系用户坐标系外部轴坐标系 6.3.1 示教器的基本操作 ② 速度等级显示系统当前的执行速度（包括手动速度和再现速度）；有微动 (I) 、低速 (L) 、中速 (M) 、高速 (H) 、超高速 (S) 五个速度等级；通过示教器上【手动速度】按键可手动增减速度等级；系统开机初始默认速度为微动等级。微动（ I ）：低速（ L ）：中速（ M ）：高速（ H ）：超高速（ S ）： 6.3.1 示教器的基本操作 ③ 安全模式操作模式面向生产线中进行机器人动作监视的操作者模式，可进行机器人启动、停止、监视操作等编辑模式面向进行示教作业的操作者的模式，只有进入了编辑模式才能进行新建程序等一系列操作管理模式面向进行系统设计以及维护的操作者模式，比编辑模式可进行的作业有所增加厂家模式为最高权限，可修改所有参数（一般操作时不需进入该模式） 6.3.1 示教器的基本操作 ④ 动作循环（示教模式下进行）显示当前的动作循环，该循环仅在示教模式通过【使能开关】 + 【前进】 / 【后退】按键检查程序时有效，再现模式下无效。单步：连续： ⑤ 程序执行状态显示系统当前程序执行状态。停止中：暂停中：急停中：运行中： 6.3.1 示教器的基本操作 1 、运行模式示教模式手动移动机器人或示教、编写、修改运行程序或者进行各种参数设置和文件操作，但必须获得相应的权限再现模式机器人执行用户程序，完成各种预定动作和任务的过程，可选择运行程序，查看各种监控信息，但不能执行程序的编辑或系统参数设置的操作远程模式可通过外部输入信号指定进行接通伺服电源、启动、暂停、急停、调出主程序等有关操作 6.3.2 示教编程所有程序文件共享这些变量，使用系统全局变量前需要给变量初始化 2 、机器人系统变量全局变量全局字节型变量 (B) 全局整数型变量 (I) 全局双精度型变量 (D) 全局实数型变量 (R) 全局笛卡尔位姿变量 (PX) 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 6.3.2 示教编程 0001 MAIN; 0002 MOVL P0,V20,Z0; // 移动到 P0 点 0003 MOVJ P1,V20,Z0; // 移动到 P1 点 0004 MOVL P2,V100,Z0; // 移动到 P2 点 0005 MOVL P3,V100,Z0; // 移动到 P3 点图 6-26 运动轨迹 6.3.3 应用实例图 6-27 { 编辑 } 界面 6.3.3 应用实例图 6-28 { 编辑 } 界面 6.3.3 应用实例图 6-29 { 编辑 } 界面 6.3.3 应用实例图 6-30 { 编辑 } 界面 6.3.3 应用实例图 6-31 { 编辑 } 界面 6.3.3 应用实例图 6-32 { 编辑 } 界面 6.3.3 应用实例