工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)與編程詳解浙江省普通本科高?！笆奈濉敝攸c立項建設(shè)教材第2章

小試牛刀，機(jī)器人簡單任務(wù)編程項目任務(wù)第2章機(jī)器人簡單任務(wù)編程學(xué)習(xí)目標(biāo)國之重器學(xué)習(xí)導(dǎo)圖知識講解典型案例本章小結(jié)拓展閱讀任務(wù)2.1工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸2.1.1

機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸2.1.2機(jī)器人點動坐標(biāo)系2.1.3示教盒按鍵與界面2.1.4機(jī)器人的點動方式2.2.2機(jī)器人編程方法2.2.3運(yùn)動軌跡的編程任務(wù)2.2機(jī)器人搬運(yùn)任務(wù)編程2.2.4程序創(chuàng)建與測試2.2.1機(jī)器人編程內(nèi)容場景延伸知識測評學(xué)習(xí)目標(biāo)1/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸技能訓(xùn)練能夠選擇合適的機(jī)器人點動坐標(biāo)系和運(yùn)動軸，并以恰當(dāng)?shù)姆绞近c動機(jī)器人。能夠遵循安全操作規(guī)程，使用示教盒實時查看和精確調(diào)整機(jī)器人位姿。能夠創(chuàng)建機(jī)器人任務(wù)程序，完成機(jī)器人搬運(yùn)作業(yè)的示教編程。知識學(xué)習(xí)能夠辨識機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸類別，闡明關(guān)節(jié)和世界坐標(biāo)系中機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)律。能夠識別機(jī)器人示教盒按鍵功能，點動機(jī)器人運(yùn)動。能夠歸納機(jī)器人編程的主要內(nèi)容和基本流程，規(guī)劃機(jī)器人運(yùn)動路徑。素養(yǎng)提升培養(yǎng)學(xué)生尊重事實、獨立思考的科學(xué)精神，增強(qiáng)國家認(rèn)同、文化自信和社會責(zé)任感。鼓勵學(xué)生遵守技術(shù)規(guī)范，建立職業(yè)操守，培養(yǎng)勇于創(chuàng)新、善于交流的團(tuán)隊協(xié)作能力和創(chuàng)新思維，提升解決復(fù)雜工程問題的實踐能力。知識地圖2/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸國之重器3/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸金安金沙江大橋，是中國云南省麗江市連接永勝縣與古城區(qū)的過江通道，位于金沙江水道之上，是成都至麗江高速公路與華坪至麗江段的控制性工程。工業(yè)機(jī)器人在預(yù)制橋梁的搬運(yùn)、吊裝以及橋梁檢測、大型設(shè)備的裝配與搬運(yùn)或在高溫、低濕、輻射及高空等危險環(huán)境中進(jìn)行無人搬運(yùn)等多個領(lǐng)域都有應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)大型設(shè)備方面具有顯著的優(yōu)勢和潛力，未來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的拓展，它們將在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展，為中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

工業(yè)機(jī)器人在橋梁建設(shè)中既幫助解決橋梁建設(shè)中的人員問題，又提升了物資的搬運(yùn)的運(yùn)輸效率。工業(yè)機(jī)器人的“默默奉獻(xiàn)”，對做好基層建設(shè)、供給基礎(chǔ)物資、筑牢安全防線具有重大的意義。搬運(yùn)機(jī)器人請動動你的小手掃描書本二維碼吧！2.1.1機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸4/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸按照運(yùn)動軸的所屬系統(tǒng)關(guān)系的不同，可將工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動軸劃分為兩類:一是本體軸，主要指構(gòu)成機(jī)器人本體（操作機(jī)）的各關(guān)節(jié)運(yùn)動軸，屬于工業(yè)機(jī)器人。二是附加軸，除機(jī)器人本體軸以外的運(yùn)動軸，包括移動或轉(zhuǎn)動機(jī)器人本體的基座軸（如線性滑軌，屬于工業(yè)機(jī)器人)、移動或轉(zhuǎn)動工件的工裝軸（如焊接變位機(jī)，屬于周邊輔助設(shè)備）等。本體軸和基座軸主要是實現(xiàn)機(jī)器人末端執(zhí)行器或工具中心點（TCP）的空間定位與定向，而工裝軸主要是支承工件并確定其空間走位。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸的構(gòu)成5/51主要原因?qū)W習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸（1）本體軸第一代商用工業(yè)機(jī)器人（計算智能機(jī)器人）基本采用六軸垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體。2.1.1機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸序號制造商機(jī)器人品牌本體示例運(yùn)動軸名稱1MediaKUKA6--A6軸副關(guān)節(jié)軸5--A5軸4--A4軸3––A3軸主關(guān)節(jié)軸2--A2軸1--A1軸2ABBABB6––軸6副關(guān)節(jié)軸5––軸5(5)4––軸43––軸3主關(guān)節(jié)軸2––軸21--軸1六軸垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體軸的命名5/51主要原因?qū)W習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.1.1機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸序號制造商機(jī)器人品牌本體示例運(yùn)動軸名稱3YASKAWAMOTOMAN6--T軸副關(guān)節(jié)軸5--B軸4--R軸3––U軸主關(guān)節(jié)軸2--L軸1--S軸4FANUCFANUC6--J6軸副關(guān)節(jié)軸5--J5軸4--J4軸3--J3軸主關(guān)節(jié)軸2--J2軸六軸垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體軸的命名（續(xù)）6/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸第二代商業(yè)工業(yè)機(jī)器人(感知智能機(jī)器人）大多采用七軸垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體。與第一代機(jī)器人相比較，第二代機(jī)器人多出一根肘關(guān)節(jié)軸，可以模擬人體手臂的扭轉(zhuǎn)動作。1—S/A1軸;2—LI/A2軸;3—E/A3軸;4一U/A4軸;5—R/A5軸;6一B/A6軸;7一T/A7軸七軸工業(yè)機(jī)器人本體軸的命名2.1.1機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸7/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸（2）附加軸基座軸、工裝軸等附加軸來提高系統(tǒng)集成應(yīng)用的靈活性和費效比?；S的集成是將機(jī)器人本體以落地、倒掛和側(cè)掛等形式安裝在某一移動平臺上，形成混聯(lián)式可移動機(jī)器人，通過移動平臺的移動軸(P)和/或轉(zhuǎn)動軸(R)模仿人體腿部的移動功能。2.1.1機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸1——E1軸;2—E2軸;3—E3軸工業(yè)機(jī)器人基座軸的類型8/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸工裝軸能將工件(或作業(yè)對象）移動、轉(zhuǎn)動至合適的位置，輔助機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)過程中保持良好的工藝姿態(tài)，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。2.1.1機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸1——E1軸;2—E2軸;3—E3軸工業(yè)機(jī)器人工裝軸的類型2.1.2機(jī)器人點動坐標(biāo)系9/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸（1）坐標(biāo)系概述在機(jī)器人示教過程中，機(jī)器人控制器通過運(yùn)動學(xué)正解求取工具坐標(biāo)系和(參考）機(jī)座坐標(biāo)系間的數(shù)學(xué)關(guān)系。機(jī)器人再現(xiàn)時，通過運(yùn)動學(xué)逆解求取工具坐標(biāo)系和（參考)機(jī)座坐標(biāo)系間關(guān)節(jié)各坐標(biāo)值的數(shù)學(xué)關(guān)系。工業(yè)機(jī)器人點動坐標(biāo)系示意10/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.1.2機(jī)器人點動坐標(biāo)系序號坐標(biāo)系名稱坐標(biāo)系描述1世界坐標(biāo)系OwXwYw

Zw俗稱絕對坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系,它是與機(jī)器人的運(yùn)動無關(guān),以地球為參照系的固定坐標(biāo)系。世界坐標(biāo)系的原點Ow由用戶根據(jù)需要確定。+Zw軸與重力加速度矢量共線,但其方向相反。+Xw軸由用戶根據(jù)需要確定,一般與機(jī)座尾部電纜進(jìn)入方向平行。+Yw軸按右手定則確定2機(jī)座坐標(biāo)系ObXbYbZb俗稱基坐標(biāo)系,它是參照機(jī)座安裝面所定義的坐標(biāo)系。機(jī)座坐標(biāo)系的原點Ob由機(jī)器人制造商規(guī)定,一般將機(jī)器人本體第1根軸的軸線與機(jī)座安裝面的交點定義為原點。+Zb軸的方向垂直于機(jī)器人安裝面,指向其機(jī)械結(jié)構(gòu)方向。+Xb軸的方向由原點開始指向機(jī)器人工作空間中心點在機(jī)座安裝面上的投影,通常為機(jī)座尾部電纜進(jìn)入方向。+Yb軸的方向按右手定則確定3機(jī)械接口坐標(biāo)系OmXmYmZm參照機(jī)器人本體末端機(jī)械接口的坐標(biāo)系。機(jī)械接口坐標(biāo)系的原點Om是機(jī)械接口(法蘭)的中心。+Zm軸的方向垂直離開機(jī)械接口中心,即垂直法蘭向外。+Xm軸的方向由機(jī)械接口平面和YbZb平面(或平行于XbYb平面)的交線來定義,并且+Xm平行于+Zb軸(+Xb軸),同時機(jī)器人的主、副關(guān)節(jié)軸處于運(yùn)動范圍的中間位置,即由法蘭中心指向法蘭定位孔方向。+Ym軸的方向按右手定則確定4工具坐標(biāo)系OtXtYtZt參照安裝在機(jī)械接口的末端執(zhí)行器的坐標(biāo)系,相對于機(jī)械接口坐標(biāo)系而定義。工具坐標(biāo)系的原點Ot是工具中心點(TCP)。+Zt軸的方向與工具相關(guān),通常是工具的指向。用戶設(shè)置前,工具坐標(biāo)系與機(jī)械接口坐標(biāo)系的原點和坐標(biāo)軸方向重合5移動平臺坐標(biāo)系OpXpYpZp移動平臺坐標(biāo)系的原點Op就是移動平臺的原點。+Xp軸的方向通常指的是移動平臺的前進(jìn)方向。+Zp軸的方向通常指的是移動平臺向上的方向。+Yp軸的方向按右手定則確定6工作臺坐標(biāo)系OkXkYkZk參照工作臺定義的坐標(biāo)系,相對于機(jī)座坐標(biāo)系而定義。工作臺坐標(biāo)系的原點Ok通常選擇在工作臺的某一角,如左上角。+Zk軸的方向垂直離開工作臺面,即垂直工作臺面向外。+Yk軸的方向一般沿著工作臺面的長度或?qū)挾确较?與+Yb軸的指向相同。+Xk軸的方向按右手定則確定。用戶設(shè)置前,工作臺坐標(biāo)系與機(jī)座坐標(biāo)系的原點和坐標(biāo)軸方向完全重合7工件坐標(biāo)系OjXjYjZj俗稱用戶坐標(biāo)系,參照某一工件定義的坐標(biāo)系,相對于機(jī)座坐標(biāo)系而定義。用戶設(shè)置前,工件坐標(biāo)系與機(jī)座坐標(biāo)系的原點和坐標(biāo)軸方向完全重合常見的工業(yè)機(jī)器人點動坐標(biāo)系11/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.1.2機(jī)器人點動坐標(biāo)系（2）關(guān)節(jié)坐標(biāo)系關(guān)節(jié)坐標(biāo)系(jointcoordinatesystem）是固接在機(jī)器人系統(tǒng)各關(guān)節(jié)軸線上的一維空間坐標(biāo)系。運(yùn)動類型軸名稱動作示例運(yùn)動類型軸名稱動作示例手臂回轉(zhuǎn)J1軸手臂伸縮J2軸轉(zhuǎn)動手臂俯仰J3軸轉(zhuǎn)動手腕彎曲J5軸手腕扭轉(zhuǎn)J4軸手腕回轉(zhuǎn)J6軸12/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.1.2機(jī)器人點動坐標(biāo)系（3）世界坐標(biāo)系世界坐標(biāo)系(worldcoordinatesystem）是與機(jī)器人運(yùn)動無關(guān)、參照大地的不變坐標(biāo)系，也稱絕對坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系。運(yùn)動類型軸名稱動作示例運(yùn)動類型軸名稱動作示例

沿X軸移動X軸繞X軸轉(zhuǎn)動W軸沿Y軸移動Y軸轉(zhuǎn)動繞Y軸轉(zhuǎn)動P軸沿Z軸移動Z軸繞Z軸轉(zhuǎn)動R軸2.1.3示教盒按鍵與界面13/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸認(rèn)知機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動軸及其在點動坐標(biāo)系中的運(yùn)動特點，即“動什么”之后，接下來需要解決“如何動”問題，這離不開多功能智能人機(jī)交互終端——示教盒。（1）按鍵布局請動動你的小手掃描書本二維碼吧！14/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸(2）界面窗口除物理鍵控開關(guān)操作外，機(jī)器人示教盒具有的點動、調(diào)試、監(jiān)控等功能還可以通過（彈出）菜單、界面及軟鍵控開關(guān)等方式實現(xiàn)。①界面顯示2.1.3示教盒按鍵與界面機(jī)器人示教盒的界面顯示（FANUC）請動動你的小手掃描書本二維碼吧！15/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸當(dāng)進(jìn)行機(jī)器人功能測試、程序驗證等較復(fù)雜操作時，需要及時查閱系統(tǒng)I/O狀態(tài)，此時可以通過【上擋鍵】+【分屏鍵】組合鍵，分割示教盒液晶界面，然后單獨點按【分屏鍵】在多界面之間切換。2.1.3示教盒按鍵與界面機(jī)器人示教盒的界面分割與切換16/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸②菜單選擇機(jī)器人示教盒的菜單可以分成四類:主菜單、輔助菜單、功能菜單和彈出菜單。2.1.3示教盒按鍵與界面機(jī)器人示教盒的彈出菜單17/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸③數(shù)值和字符串輸入

在機(jī)器人任務(wù)程序創(chuàng)建和編輯過程中，經(jīng)常需要變更指令參數(shù)，即交互輸入數(shù)字和字符串等。2.1.3示教盒按鍵與界面機(jī)器人示教盒的交互輸入2.1.4機(jī)器人的點動方式18/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸在手動模式(T1模式和T2模式)下，機(jī)器人現(xiàn)場工程師需要經(jīng)常手動控制機(jī)器人以時斷時續(xù)的方式運(yùn)動，即“點動”工業(yè)機(jī)器人。一般來講，點動工業(yè)機(jī)器人有增量點動和連續(xù)點動兩種操控方式。（1）增量點動機(jī)器人增量點動機(jī)器人適用于手動操作和任務(wù)編程時離目標(biāo)（指令）位姿較近的場合，主要是對機(jī)器人末端執(zhí)行器(或工件）的空間位姿進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。增量點動工業(yè)機(jī)器人2.1.4機(jī)器人的點動方式19/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸在手動模式(T1模式和T2模式)下，機(jī)器人現(xiàn)場工程師需要經(jīng)常手動控制機(jī)器人以時斷時續(xù)的方式運(yùn)動，即“點動”工業(yè)機(jī)器人。一般來講，點動工業(yè)機(jī)器人有增量點動和連續(xù)點動兩種操控方式。（2）連續(xù)點動機(jī)器人連續(xù)點動機(jī)器人適用于手動操作和任務(wù)編程時離目標(biāo)（指令）位姿較遠(yuǎn)的場合，主要是對機(jī)器人末端執(zhí)行器(或工件）的空間位姿進(jìn)行快速粗調(diào)整。連續(xù)點動工業(yè)機(jī)器人20/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸無論是增量點動機(jī)器人還是連續(xù)點動機(jī)器人，均應(yīng)遵循手動操控機(jī)器人的基本流程。2.1.4機(jī)器人的點動方式點動工業(yè)機(jī)器人的基本流程請動動你的小手掃描書本二維碼吧！21/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸工業(yè)機(jī)器人零點校準(zhǔn)以FANUCLRMate200iD機(jī)器人本體主關(guān)節(jié)軸J1的零點丟失為例。該軸的機(jī)械參考點已發(fā)生偏離，如何點動機(jī)器人J1軸至0°位置（零點標(biāo)記對齊的位置)?嘗試在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中增量點動機(jī)器人完成零點標(biāo)記對齊，深化對機(jī)器人系統(tǒng)“何時以何種方式動何關(guān)節(jié)運(yùn)動軸”的理解，為后續(xù)機(jī)器人任務(wù)編程夯實基礎(chǔ)。典型案例工業(yè)機(jī)器人本體零點校準(zhǔn)請動動你的小手掃描書本二維碼吧！場景延伸22/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸以8軸FANUCARCMate100iC機(jī)器人焊接系統(tǒng)（6根本體軸+2根工裝軸）為例，完成小型主管道和4個馬鞍形法蘭接頭的焊接任務(wù)，如何手動調(diào)整機(jī)器人工裝軸E1和E2，將工件變換至合適的待焊位置?諸如機(jī)器人焊接、切割、磨削和涂裝等制造工序的工藝過程穩(wěn)定性將直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量，一方面單純依賴機(jī)器人本體無法保持末端執(zhí)行器的良好姿態(tài)，另一方面稍微復(fù)雜零部件的成型加工往往需要變位來滿足機(jī)器人動作的可達(dá)性，此時系統(tǒng)集成商在為客戶設(shè)計機(jī)器人系統(tǒng)集成方案時，通常會考慮使用附加基座軸和/或工裝軸。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)工裝軸控制2.2.1機(jī)器人編程內(nèi)容23/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸基于機(jī)器人的示教-再現(xiàn)工作原理，實施“機(jī)器代人”“機(jī)器換人”計劃，需事先“調(diào)教”機(jī)器人。換而言之，工業(yè)機(jī)器人任務(wù)編程的主要內(nèi)容，包括運(yùn)動軌跡、工藝條件和動作次序。工業(yè)機(jī)器人任務(wù)程序界面學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸24/51目前常用的工業(yè)機(jī)器人任務(wù)編程方法有兩種，示教編程和離線編程。焊接機(jī)器人的編程方法2.2.2機(jī)器人編程方法學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸25/51（1）示教編程

編程員直接手動拖拽機(jī)器人末端執(zhí)行器，或通過示教盒點動機(jī)器人逐步通過指定位置，并用機(jī)器人文本或圖形語言（如FANUC機(jī)器人的KAREL語言、ABB機(jī)器人的RAPID語言等）記錄上述目標(biāo)位置、焊接條件和動作次序。焊接機(jī)器人的示教編程2.2.2機(jī)器人編程方法學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸26/51（2）離線編程

在與機(jī)器人分離的專業(yè)軟件環(huán)境下，建立機(jī)器人及其工作環(huán)境的幾何模型，采用專用或通用程序語言，以離線方式進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動軌跡的規(guī)劃編程。離線編制的程序通過支持軟件的解釋或編譯產(chǎn)生目標(biāo)程序代碼，最后生成機(jī)器人軌跡規(guī)劃數(shù)據(jù)。焊接機(jī)器人的離線編程2.2.2機(jī)器人編程方法學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸27/51焊接機(jī)器人的示教包括示教前的準(zhǔn)備、任務(wù)程序的創(chuàng)建和任務(wù)程序的手動測試等主要環(huán)節(jié)；再現(xiàn)則是通過本地或遠(yuǎn)程方式自動運(yùn)轉(zhuǎn)優(yōu)化后的任務(wù)程序。焊接機(jī)器人任務(wù)示教與再現(xiàn)的基本流程2.2.2機(jī)器人編程方法28/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸⑴路徑規(guī)劃

連接起點位置和終點位置的序列點或曲線稱為路徑(path)，而構(gòu)成路徑的策略稱為路徑規(guī)劃(pathplanning)。2.2.3運(yùn)動軌跡的編程機(jī)器人搬運(yùn)作業(yè)路徑規(guī)劃29/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸⑵末端執(zhí)行器姿態(tài)

機(jī)器人路徑規(guī)劃意在找出機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)所經(jīng)過的一系列路徑點和停止點。2.2.3運(yùn)動軌跡的編程夾持器運(yùn)動規(guī)劃30/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸（3）運(yùn)動指令機(jī)器人運(yùn)動指令主要由動作類型、位置坐標(biāo)、運(yùn)動速度、定位方式和附加選項等五大要素構(gòu)成，不同品牌的機(jī)器人指令要素呈現(xiàn)形式有所不同。2.2.3運(yùn)動軌跡的編程工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動指令的五大要素請動動你的小手掃描書本二維碼吧！31/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.3運(yùn)動軌跡的編程序號運(yùn)動指令指令功能指令示例(FANUC)1關(guān)節(jié)運(yùn)動指令以點到點方式(PTP)控制機(jī)器人移至目標(biāo)指令位姿的基本指令,機(jī)器人各運(yùn)動軸同時加/減速,工具中心點(TCP)的運(yùn)動軌跡通常為非線性,且移動過程中末端執(zhí)行器姿態(tài)不受控制,適用于原點、過渡點和參考點編程JP[1]50%FINE//原點/在保持機(jī)器人末端工具姿態(tài)自由前提下,機(jī)器人所有關(guān)節(jié)運(yùn)動軸同時加速(手動模式時最大運(yùn)動速度的50%)移向指令位姿P[1],待工具中心點(TCP)到達(dá)P[1]位置時,所有關(guān)節(jié)運(yùn)動軸同時減速后停止2直線運(yùn)動指令以線性插補(bǔ)方式對從運(yùn)動起點到終點的工具中心點(TCP)運(yùn)動軌跡(含工具姿態(tài))進(jìn)行連續(xù)路徑控制(CP),適用于作業(yè)點編程JP[3]30%FINE/抓取臨近點LP[4]50cm/minFINE/抓取點//機(jī)器人攜帶夾持器從指令位姿P[3]出發(fā),按照預(yù)設(shè)的運(yùn)動速度50cm/min線性移向抓取點P[4],并在此指令位姿處減速停止3圓弧運(yùn)動指令以圓弧插補(bǔ)方式對從圓弧起點,經(jīng)由圓弧中間點,移向圓弧終點的工具中心點(TCP)運(yùn)動軌跡(含工具姿態(tài))進(jìn)行連續(xù)路徑控制(CP),適用于作業(yè)點編程LP[3]50cm/minFINE/圓弧軌跡起點CP[4]/圓弧軌跡中間點P[5]50cm/minFINE//圓弧軌跡終點//機(jī)器人攜帶末端執(zhí)行器從指令位姿P[3]出發(fā),按照預(yù)設(shè)的運(yùn)動速度50cm/min,經(jīng)由圓弧中間點P[4],以圓弧方式移向圓弧終點P[5],并在此指令位姿處減速停止常見的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動指令及功能請動動你的小手掃描書本二維碼吧！32/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.4程序創(chuàng)建與測試（1）任務(wù)程序構(gòu)成

機(jī)器人任務(wù)程序的構(gòu)成包含兩部分:數(shù)據(jù)聲明和指令集合。前者是機(jī)器人任務(wù)編程過程中形成的相關(guān)數(shù)據(jù)（如指令位姿數(shù)據(jù))，以規(guī)定的格式予以保存。后者是機(jī)器人完成具體操作的編程指令程序，一般由行號碼、行標(biāo)識、指令語句和程序結(jié)構(gòu)記號等構(gòu)成。工業(yè)機(jī)器人任務(wù)程序的構(gòu)成33/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.4程序創(chuàng)建與測試序號指令類別指令描述執(zhí)行對象指令示例(FANUC)1運(yùn)動指今對工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動軸(含附加軸)轉(zhuǎn)動和移動控制的相關(guān)指令,用于機(jī)器人運(yùn)動軌跡編程機(jī)器人系統(tǒng)J、L、A、C、Weave等2工藝指令對機(jī)器人焊接和碼垛等進(jìn)行控制以及工藝條件設(shè)置的相關(guān)指令,用于機(jī)器人工藝條件編程工藝系統(tǒng)WeldStart,WeldEnd,PALLET-IZING-B、PALLETIZING-END等3信號處理指令對機(jī)器人信號輸入輸出通道進(jìn)行操作的相關(guān)指令,包括對單個信號通道和多個信號通道的輸出和讀取等,用于機(jī)器人動作次序編程工藝輔助設(shè)備DO、DI、AO、AI、PULSE等4流程控制指令對機(jī)器人操作指令執(zhí)行順序產(chǎn)生影響的相關(guān)指令,用于機(jī)器人動作次序編程機(jī)器人系統(tǒng)CALL、WAIT、IF、JMP、LBL等5數(shù)據(jù)運(yùn)算指令對程序中相關(guān)變量進(jìn)行數(shù)學(xué)或布爾運(yùn)算的指令,用于機(jī)器人動作次序編程+、一、*、/、MOD、DIV等工業(yè)機(jī)器人常用的五類編程指令34/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.4程序創(chuàng)建與測試（2）任務(wù)程序編輯①指令位姿編輯插入指令位姿35/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.4程序創(chuàng)建與測試編輯類別編輯步驟插入1、移動光標(biāo)位置。在手動模式下,使用【方向鍵】移動光標(biāo)至待插入示教點的下一行行號。2、選擇插入選項。點按【翻頁鍵】,依次選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“編輯”→“插入”,此時界面底部彈出“插入多少行?”輸入提示。3、輸入插入行數(shù)。使用【數(shù)字鍵】輸入插入行數(shù),按【回車鍵】確認(rèn)。4、點動機(jī)器人。握住【安全開關(guān)】的同時,使用【上檔鍵】+【運(yùn)動鍵】組合鍵,點動機(jī)器人至目標(biāo)位置,如圖2-26所示。5、記憶目標(biāo)點。依次點按【翻頁鍵】→【功能菜單】(點),選擇合適的運(yùn)動指令,記憶并插入新的指令位姿至光標(biāo)所在行。變更1、移動光標(biāo)位置。在手動模式下,使用【方向鍵】移動光標(biāo)至待變更示教點所在行的行號。2、點動機(jī)器人。握住【安全開關(guān)】的同時,使用【上檔鍵】+【運(yùn)動鍵】組合鍵,點動機(jī)器人至新的目標(biāo)位置,如圖2-27所示。3、重新記憶目標(biāo)點。根據(jù)需要按【翻頁鍵】,使用【上檔鍵】+【功能菜單】(記憶)組合鍵,記憶覆蓋新的指令位姿至光標(biāo)所在行的示教點。刪除1、移動光標(biāo)位置。在手動模式下,使用【方向鍵】移動光標(biāo)至待刪除示教點所在行的行號。2、選擇刪除選項。根據(jù)需要按【翻頁鍵】,依次選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“編輯”→“刪除”,此時界面底部彈出“是否刪除行?”提示。3、刪除目標(biāo)點。點按【功能菜單】(是),確認(rèn)刪除光標(biāo)所在行的示教點及指令語句。機(jī)器人指令位姿的插入、變更和刪除（FANUC）36/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.4程序創(chuàng)建與測試（2）任務(wù)程序編輯②指令語句編輯變更指令位姿37/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.4程序創(chuàng)建與測試編輯類別編輯步驟剪切1、移動光標(biāo)位置。在手動模式下,使用【方向鍵】移動光標(biāo)至待開始剪切的指令語句的行號。2、選擇剪切選項。根據(jù)需要按【翻頁鍵】,依次選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“編輯”→“復(fù)制/剪切”。3、選擇指令語句(序列)。點按【功能菜單】(選擇),使用【方向鍵】選中待剪切的指令語句(序列)(行號碼底色變?yōu)楹谏?。4、剪切指令語句(序列)。選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“剪切”,所選指令語句(序列)從任務(wù)程序文件中刪除,并被暫存于剪貼板。復(fù)制1、移動光標(biāo)位置。在手動模式下,使用【方向鍵】移動光標(biāo)至待開始復(fù)制的指令語句的行號。2、選擇復(fù)制選項。根據(jù)需要按【翻頁鍵】,依次選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“編輯”→“復(fù)制/剪切”。3、選擇指令語句(序列)。點按【功能菜單】(選擇),使用【方向鍵】選中待復(fù)制的指令語句(序列)(行號碼底色變?yōu)楹谏?。4、復(fù)制指令語句(序列)。選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“復(fù)制”,所選指令語句(序列)被暫存于剪貼板。粘貼1、移動光標(biāo)位置。在手動模式下,使用【方向鍵】移動光標(biāo)至待插入指令語句的下一行行號。2、粘貼指令語句(序列)。依次選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“粘貼”→“POS”,暫存于剪貼板的指令語句(序列)序列被順序插入到光標(biāo)所在行的上一行。當(dāng)依次選擇界面功能菜單(圖標(biāo))欄的“粘貼”→“R-POS”“RM-POS”,暫存于剪貼板的指令語句(序列)被倒序插入到光標(biāo)所在行的上一行。機(jī)器人指令語句的剪切、復(fù)制和粘貼38/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸2.2.4程序創(chuàng)建與測試（3）任務(wù)程序測試單步程序驗證程序測試運(yùn)轉(zhuǎn)1、在手動模式下,移動光標(biāo)至程序首行。2、激活單步程序驗證功能。點按【單步鍵】,激活任務(wù)程序單步驗證功能。3、消除機(jī)器人報警信息。輕握【安全開關(guān)】,點按【復(fù)位鍵】,消除機(jī)器人系統(tǒng)報警信息。4、單步測試指令語句。輕握【安全開關(guān)】,同時按住【上檔鍵】+【前進(jìn)鍵】,程序自上而下順序單步執(zhí)行,每執(zhí)行一條指令語句或每到達(dá)一個示教點,自動停止運(yùn)行。同理,輕握【安全開關(guān)】,同時按住【上檔鍵】+【后退鍵】,程序自下而上順序單步執(zhí)行,每執(zhí)行一條指令語句或每到達(dá)一個示教點,自動停止運(yùn)行。5、重復(fù)步驟4直至執(zhí)行全部任務(wù)程序。1、在手動模式下,移動光標(biāo)至程序首行。2、激活程序測試運(yùn)轉(zhuǎn)功能。點按【單步鍵】,激活任務(wù)程序連續(xù)測試功能。3、消除機(jī)器人報警信息。輕握【安全開關(guān)】,點按【復(fù)位鍵】,消除機(jī)器人系統(tǒng)報警信息。4、連續(xù)測試指令語句。輕握【安全開關(guān)】的同時保持按住【上檔鍵】,點按【前進(jìn)鍵】一次,程序自上而下順序連續(xù)執(zhí)行,直至執(zhí)行最后一條指令語句或到達(dá)最后一個指令位姿(如返回HOME)。工業(yè)機(jī)器人任務(wù)程序驗證及測試運(yùn)轉(zhuǎn)39/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸典型案例本案例要求采用示教編程方法，通過機(jī)器人攜帶（兩指）夾持器，嘗試將（圓形）物料從托盤抓取并搬運(yùn)至帶式輸送機(jī)指定位置，完成機(jī)器人搬運(yùn)作業(yè)的簡單示教編程,深化對機(jī)器人任務(wù)編程內(nèi)容、方法和流程的理解。請動動你的小手掃描書本二維碼吧！40/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸典型案例策略分析:機(jī)器人搬運(yùn)任務(wù)編程相對容易，是機(jī)器人上下料、分揀和碼垛等任務(wù)編程的基礎(chǔ)。使用機(jī)器人抓取、移載和釋放(圓形）物料一般需要5～6個目標(biāo)指令位姿。請動動你的小手掃描書本二維碼吧！41/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸典型案例指令位姿備注指令位姿備注指令位姿備注1原點(HOME)3抓取點5釋放參考點2抓取參考點4過渡點6釋放點機(jī)器人搬運(yùn)作業(yè)的指令位姿機(jī)器人搬運(yùn)指令位姿示意42/51學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖國之重器知識講解典型案例場景延伸場景延伸以井式供料機(jī)為例，機(jī)器人攜帶（兩指）夾持器，嘗試將(圓形）物料從供料機(jī)的出口位置抓取并搬運(yùn)至帶式輸送機(jī)，經(jīng)由機(jī)器人控制器，井式供料機(jī)不間斷地輸送物料，如何調(diào)整機(jī)器人搬運(yùn)任務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)連續(xù)搬運(yùn)作業(yè)?井式供料機(jī)是實現(xiàn)流水作業(yè)自動化的一種輔助性設(shè)備，其主要功能是將已加工或尚未加工的(半）成品從貯料倉或其他貯料設(shè)備中均勻或定量地供給，以滿足生產(chǎn)和加工的需要。機(jī)器人連續(xù)搬運(yùn)作業(yè)示意43/51國之重器知識講解典型案例場景延伸本章小結(jié)知識測評本章小結(jié)

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)通過本體軸和基座軸的協(xié)同運(yùn)動，以及與工裝軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動實現(xiàn)機(jī)器人末端執(zhí)行器或工具中心點（TCP）的空間定位與定向。

快速、便捷地完成機(jī)器人空間重定位和/或重定向需要適時選擇恰當(dāng)?shù)狞c動坐標(biāo)系和坐標(biāo)（運(yùn)動）軸。

運(yùn)動軌跡、工藝條件和動作次序是工業(yè)機(jī)器人任務(wù)編程的主要內(nèi)容。路徑規(guī)劃是機(jī)器人運(yùn)動軌跡編程的關(guān)鍵，意在找出機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)所經(jīng)過的一系列安全路徑點和停止點。

機(jī)器人搬運(yùn)軌跡指令位姿主要是在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系中完成示教，其編制方法有示教編程和離線編程兩種。44/51國之重器知識講解典型案例場景延伸本章小結(jié)擴(kuò)展閱讀擴(kuò)展閱讀概括來講，機(jī)器人離線編程軟件具有數(shù)據(jù)管理、用戶管理、文本轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸及動畫模擬等功能。借助離線編程軟件，機(jī)器人系統(tǒng)集成商和現(xiàn)場工程師可以針對項目(客戶）要求，直觀設(shè)置和觀察機(jī)器人位姿、動作、干涉等情況。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計與離線仿真工業(yè)機(jī)器人的虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)知識測評45/51一、填空題擴(kuò)展閱讀知識準(zhǔn)備任務(wù)提出