項目四工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)的設(shè)定任務(wù)1工業(yè)機器人常用程序數(shù)據(jù)的創(chuàng)建01任務(wù)2工業(yè)機器人三個關(guān)鍵程序數(shù)據(jù)的設(shè)定02236任務(wù)1

工業(yè)機器人常用程序數(shù)據(jù)的創(chuàng)建2371.?能敘述工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)的定義、類型及常用的程序數(shù)據(jù)。2.?能敘述工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)的存儲類型。3.?能創(chuàng)建工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)。4.?能進行搬運用的工業(yè)機器人工具坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定。學習目標238在工業(yè)機器人操作與編程中，程序數(shù)據(jù)是工業(yè)機器人執(zhí)行任務(wù)的核心要素。本任務(wù)要求通過學習，會分辨工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)的類型，會選擇工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)的存儲類型，并能正確使用示教器，按照安全操作規(guī)程創(chuàng)建工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)，進行搬運用的工業(yè)機器人工具坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定。工作任務(wù)239一、工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)的定義、類型及常用的程序數(shù)據(jù)1.?程序數(shù)據(jù)的定義程序數(shù)據(jù)是在程序模塊或系統(tǒng)模塊中設(shè)定的值和定義的一些環(huán)境數(shù)據(jù)。創(chuàng)建的程序數(shù)據(jù)由同一個模塊或其他模塊中的指令進行引用。如圖所示，線框中是一條常用的工業(yè)機器人關(guān)節(jié)運動指令（MoveJ），調(diào)用了4個程序數(shù)據(jù)，程序數(shù)據(jù)的類型和說明見下表。240相關(guān)知識241工業(yè)機器人關(guān)節(jié)運動指令（MoveJ）程序數(shù)據(jù)242程序數(shù)據(jù)的類型和說明2.?程序數(shù)據(jù)的類型在示教器的“程序數(shù)據(jù)-全部數(shù)據(jù)類型”界面可以查看和創(chuàng)建所需要的程序數(shù)據(jù)，如圖所示。243示教器“程序數(shù)據(jù)-全部數(shù)據(jù)類型”界面3.?常用的程序數(shù)據(jù)工業(yè)機器人常用的程序數(shù)據(jù)說明見下表。244工業(yè)機器人常用的程序數(shù)據(jù)說明245工業(yè)機器人常用的程序數(shù)據(jù)說明二、工業(yè)機器人程序數(shù)據(jù)的存儲類型1.?程序數(shù)據(jù)的存儲類型——變量VAR變量型數(shù)據(jù)在程序執(zhí)行的過程中和停止時，會保持當前的值，但如果程序指針被移到主程序后，數(shù)據(jù)將丟失。2462.?程序數(shù)據(jù)的存儲類型——可變量PERS可變量最大的特點是，無論程序的指針如何移動，它都會保持其最后一次被賦予的值。然而，在程序中對這類變量進行賦值時，如果指針復位，其將重置為初始值。3.?程序數(shù)據(jù)的存儲類型——常量CONST常量的特點是在定義時已賦予了數(shù)值，并不能在程序中修改，除非手動修改。247任務(wù)2

工業(yè)機器人三個關(guān)鍵程序數(shù)據(jù)的設(shè)定2481.?能敘述工具坐標系數(shù)據(jù)的定義、設(shè)定原理及方法。2.?能敘述工件坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定方法。3.?能敘述有效載荷數(shù)據(jù)各參數(shù)的含義和設(shè)定方法。4.?能通過示教器進行工具坐標系數(shù)據(jù)、工件坐標系數(shù)據(jù)和有效載荷數(shù)據(jù)的設(shè)定。學習目標249在進行正式的編程之前，必需構(gòu)建必要的編程環(huán)境，其中有3個必須的關(guān)鍵程序數(shù)據(jù)（工具坐標系數(shù)據(jù)、工件坐標系數(shù)據(jù)、有效載荷數(shù)據(jù)）需要在編程前進行定義。本任務(wù)要求通過學習，掌握創(chuàng)建工具坐標系數(shù)據(jù)、工件坐標系數(shù)據(jù)和有效載荷數(shù)據(jù)的方法，并能正確使用示教器，按照安全操作規(guī)程進行工業(yè)機器人工具坐標系數(shù)據(jù)、工件坐標系數(shù)據(jù)和有效載荷數(shù)據(jù)的設(shè)定操作。工作任務(wù)250一、工具坐標系數(shù)據(jù)1.?工具坐標系數(shù)據(jù)的定義工具坐標系數(shù)據(jù)用于描述安裝在工業(yè)機器人第六軸上的工具的TCP、質(zhì)量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。默認的工具中心點（TCP）位于工業(yè)機器人法蘭的中心。執(zhí)行程序時，工業(yè)機器人將TCP移至編程位置，程序中所描述的速度與位置就是TCP在對應工件坐標中的速度與位置。251相關(guān)知識2.?工業(yè)機器人TCP數(shù)據(jù)的設(shè)定原理和方法首先在工業(yè)機器人工作范圍內(nèi)找到1個非常精確的固定點作為參考點，然后在工業(yè)機器人已安裝的工具上確定1個參考點（最好是工具中心點），用之前介紹的手動操縱工業(yè)機器人的方法移動工具上的參考點，以4種以上不同的工業(yè)機器人姿態(tài)盡可能地使工業(yè)機器人與固定點剛好碰上。為了獲得更準確的TCP，在以下例子中使用六點法進行操作，第四點是用工具參考點垂直于固定點，第五點是工具參考點從固定點向?qū)⒁O(shè)定為TCP的

X

軸方向移動，第六點是工具參考點從固定點向?qū)⒁O(shè)定為TCP的

Z

軸方向移動。252用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法見下表。253用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法254用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法255用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法256用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法257用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法258用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法259用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法260用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法261用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法262用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法263用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法264用六點法設(shè)定工具坐標系數(shù)據(jù)的方法二、工件坐標系數(shù)據(jù)工件坐標對應工件，它定義工件相對于大地坐標（或其他坐標）的位置。工業(yè)機器人可以擁有若干工件坐標，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。對工業(yè)機器人進行編程就是在工件坐標系中創(chuàng)建目標和路徑，有如下優(yōu)點。（1）重新定位工作站中的工件時，只需要改變工件坐標的位置，所有路徑隨之更新。（2）在輸送鏈跟蹤應用中，操作者可以操作沿著外軸或傳送導軌移動的工件，因為這些工件可以連同其路徑一起被移動。265在對象的平面上只需要定義3個點，就可以建立1個工件坐標。工件坐標的設(shè)定方法如圖所示，X1

用于確定工件坐標的原點，X2

用于確定工件坐標

X

軸的正方向，Y1

用于確定工件坐標

Y

軸的正方向（說明：X

軸與

Y

軸的交點才是工件坐標的原點），工件坐標應符合右手定則。266工件坐標的設(shè)定方法1.?工件坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定1工件坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定如圖所示。A是工業(yè)機器人的大地坐標，為了編程方便，為第一個工件建立了一個工件坐標B，并在這個工件坐標B中進行編程。如果工作臺上還有一個同樣的工件需要相同的運行軌跡，只需要建立一個工件坐標C，將其軌跡從工件坐標B中復制過來，并將其更新為工件坐標C，則不需要對同樣的工件進行重復編程，從而顯著縮短了編程所需的時間。267268工件坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定12.?工件坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定2如果在工件坐標B中對A對象進行了軌跡編程，當工件坐標變成工件坐標D后，只需在工業(yè)機器人系統(tǒng)中重新定義工件坐標D，則工業(yè)機器人的軌跡就自動更新到C了，不需要再次進行軌跡編程。因為A相對于B和C相對于D的關(guān)系是一樣的，并沒有因為整體偏移而發(fā)生變化，如圖所示。269工件坐標系數(shù)據(jù)的設(shè)定2三、有效載荷數(shù)據(jù)對于搬運用工業(yè)機器人（見下圖），應正確設(shè)定夾具和搬運對象的質(zhì)量與有效載荷數(shù)據(jù)。270搬運用工業(yè)機器人有效載荷數(shù)據(jù)各參數(shù)說明見下表。271

有效載荷數(shù)據(jù)各參數(shù)說明項目五工業(yè)機器人典型工作單元的應用任務(wù)1搬運機器人工作站編程與操作01任務(wù)2涂裝機器人工作站編程與操作02273任務(wù)1

搬運機器人工作站編程與操作2741.能敘述搬運機器人的分類及特點。2.能敘述搬運機器人系統(tǒng)的組成。3.能敘述搬運機器人作業(yè)的示教流程。4.能敘述搬運機器人的周邊設(shè)備與工位布局。5.能識別搬運機器人工作站圖塊搬運模型，進行圖塊搬運模型和夾具的安裝。6.能進行搬運機器人控制原理框圖設(shè)計。7.能進行搬運機器人工作站PLC的I/O控制原理圖設(shè)計和程序設(shè)計。8.能進行搬運機器人運動所需示教點的設(shè)定和程序編寫。9.能進行搬運機器人工作站的安裝與運行。學習目標275搬運機器人是經(jīng)歷人工搬運、機械手搬運兩個階段而出現(xiàn)的自動化搬運作業(yè)設(shè)備。搬運機器人的出現(xiàn)，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，還對保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。用工業(yè)機器人搬運物料將成為自動化生產(chǎn)制造的必備環(huán)節(jié)，搬運行業(yè)也將因搬運機器人的出現(xiàn)而開啟“新紀元”。工作任務(wù)276如圖所示是工業(yè)機器人圖塊搬運模型工作站，圖塊搬運模型結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。本任務(wù)采用示教編程的方法，操作工業(yè)機器人實現(xiàn)圖塊搬運單元運動軌跡的示教。277工業(yè)機器人圖塊搬運模型工作站圖塊搬運模型結(jié)構(gòu)示意圖具體控制要求如下。（1）將電氣控制面板上的“啟動”鈕子開關(guān)SB1置于“ON”位置，設(shè)備給出啟動信號后，工業(yè)機器人伺服上電；先將鈕子開關(guān)SB1置于“OFF”位置，再將鈕子開關(guān)SB2置于“ON”位置，工業(yè)機器人進入主程序；將鈕子開關(guān)SB2置于“OFF”位置，啟動指示燈綠燈亮；系統(tǒng)進入等待狀態(tài)后，將鈕子開關(guān)SB3置于“ON”位置，工業(yè)機器人從第一塊圖塊開始搬運，依此循環(huán)。（2）將電氣控制面板上的“停止”鈕子開關(guān)SB5置于“ON”位置，設(shè)備給出停止信號后，再將SB5置于“OFF”位置，停止指示燈紅燈亮，系統(tǒng)進入停止狀態(tài)，所有氣動機構(gòu)均保持當前的狀態(tài)不變。278一、搬運機器人的分類及特點搬運是生產(chǎn)制造業(yè)必不可少的環(huán)節(jié)，在機床上下料及中間運輸應用中尤為廣泛。搬運機器人實現(xiàn)在數(shù)控機床上下料及中間運輸環(huán)節(jié)取代人工完成工件的自動搬運和裝卸功能，主要用于大批量、重復性強或工件質(zhì)量較大以及高溫、粉塵等惡劣工作環(huán)境，具有定位精確、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、工作節(jié)拍可調(diào)、運行平穩(wěn)、維修方便等特點。279相關(guān)知識搬運機器人的主要優(yōu)點如下。（1）動作穩(wěn)定，搬運準確性高。（2）生產(chǎn)效率高，實現(xiàn)了“無人”或“少人”生產(chǎn)。（3）改善了工人的勞作條件，使工人擺脫有毒、有害環(huán)境。（4）柔性好、適應性強，可實現(xiàn)多形狀、不規(guī)則物料的搬運。（5）定位準確，保證了批量產(chǎn)品的一致性。（6）降低了制造成本，提高了生產(chǎn)效益。280搬運機器人的結(jié)構(gòu)形式和其他類型工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式相似，只是在實際制造中逐漸演變出多種機型，以適應不同的場合。從結(jié)構(gòu)形式上看，搬運機器人可分為龍門式搬運機器人、懸臂式搬運機器人、側(cè)壁式搬運機器人、擺臂式搬運機器人和關(guān)節(jié)式搬運機器人，如圖所示。281282搬運機器人的分類a）龍門式搬運機器人b）懸臂式搬運機器人c）側(cè)壁式搬運機器人d）擺臂式搬運機器人e）關(guān)節(jié)式搬運機器人1.?龍門式搬運機器人龍門式搬運機器人坐標系主要由

X

軸、Y軸和Z

軸組成，如圖所示。其多采用模塊化結(jié)構(gòu)，可依據(jù)負載位置、大小等選擇對應的直線運動單元及組合結(jié)構(gòu)形式。龍門式搬運機器人的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定其負載能力，可實現(xiàn)大物料、重噸位搬運，采用直角坐標系，編程方便、快捷，因此，廣泛應用于生產(chǎn)線轉(zhuǎn)運及機床上下料等大批量生產(chǎn)過程。283龍門式搬運機器人坐標系2.?懸臂式搬運機器人懸臂式搬運機器人坐標系主要由

X

軸、Y

軸和

Z

軸組成，如圖所示。和龍門式類似，其也可以隨不同的應用選擇對應的組合結(jié)構(gòu)形式（在

Z

軸的下端添加旋轉(zhuǎn)軸或擺動軸就可以延伸成為四軸或五軸搬運機器人）。此類搬運機器人的多數(shù)結(jié)構(gòu)為

Z軸隨

Y軸移動，有時針對特定的場合，Y

軸也可在

Z軸下方，方便機器人進入設(shè)備內(nèi)部進行搬運作業(yè)。懸臂式搬運機器人廣泛應用于臥式機床、立式機床及特定機床內(nèi)部和沖壓機熱處理機床的自動上下料。284懸臂式搬運機器人坐標系3.?側(cè)壁式搬運機器人側(cè)壁式搬運機器人坐標系主要由

X

軸、Y

軸和

Z

軸組成，如圖所示。和龍門式、懸臂式類似，側(cè)壁式搬運機器人也可隨不同的應用選擇對應的組合結(jié)構(gòu)形式（在

Z

軸的下端添加旋轉(zhuǎn)軸或擺動軸就可以延伸成為四軸或五軸搬運機器人），專用性強，主要應用于立體庫類，如檔案自動存取系統(tǒng)、全自動銀行保管箱存取系統(tǒng)等。285側(cè)壁式搬運機器人坐標系4.?擺臂式搬運機器人擺臂式搬運機器人坐標系主要由

X

軸、Y軸和

Z

軸組成，如圖所示。Z

軸是升降軸，也稱為主軸。Y

軸的移動主要通過外加滑軌，X

軸末端連接控制器，控制器可繞

X

軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)四軸聯(lián)動。286擺臂式搬運機器人坐標系5.?關(guān)節(jié)式搬運機器人關(guān)節(jié)式搬運機器人是工業(yè)生產(chǎn)中較常見的工業(yè)機器人，其共有5～6個軸，行為動作類似人的手臂，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間小、相對工作空間大、自由度高等特點，適合幾乎任何軌跡或角度的工作。采用標準的關(guān)節(jié)式搬運機器人配合供料裝置，就可以組成一個自動化加工單元。一個工業(yè)機器人可以服務(wù)于多種類型的加工設(shè)備的上下料，從而節(jié)省自動化成本。由于采用關(guān)節(jié)式搬運機器人單元，自動化單元的設(shè)計制造周期短、柔性大，產(chǎn)品換型方便，甚至可以實現(xiàn)較大變化的產(chǎn)品形狀轉(zhuǎn)換要求。287二、搬運機器人系統(tǒng)的組成搬運機器人系統(tǒng)是包括相應附屬裝置及周邊設(shè)備而形成的一個完整系統(tǒng)。288關(guān)節(jié)式搬運機器人系統(tǒng)的組成1.?工業(yè)機器人本體（操作機）關(guān)節(jié)式搬運機器人常見的本體一般為4～6軸，如圖所示。關(guān)節(jié)式搬運機器人本體在結(jié)構(gòu)設(shè)計上與其他關(guān)節(jié)式工業(yè)機器人本體類似，當負載較輕時兩者的本體可以互換，但當負載較重時關(guān)節(jié)式搬運機器人的本體通常會有附加連桿，其依附于軸形成平行四連桿機構(gòu)，起到支撐整體和穩(wěn)固末端的作用，且不因臂展開、伸縮而產(chǎn)生變化。六軸關(guān)節(jié)式搬運機器人本體部分具有回轉(zhuǎn)、抬臂、前伸、手腕旋轉(zhuǎn)、手腕彎曲和手腕扭轉(zhuǎn)6個獨立的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，多數(shù)情況下五軸關(guān)節(jié)式搬運機器人略去手腕旋轉(zhuǎn)這一關(guān)節(jié)，四軸關(guān)節(jié)式搬運機器人則是略去了手腕旋轉(zhuǎn)和手腕彎曲這兩個關(guān)節(jié)。289290關(guān)節(jié)式搬運機器人本體a）四軸關(guān)節(jié)式搬運機器人本體

b）五軸關(guān)節(jié)式搬運機器人本體c）六軸關(guān)節(jié)式搬運機器人本體2.?末端執(zhí)行器搬運機器人的末端執(zhí)行器是夾持工件移動的一種夾具，過去一種末端執(zhí)行器只能抓取一種或者一類形狀、大小、質(zhì)量相似的工件，具有一定的局限性。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，末端執(zhí)行器也在一定范圍內(nèi)具有可調(diào)性，可配置感知器，以確保其具有足夠的夾持力，保證足夠的夾持精度。常見的末端執(zhí)行器有吸附式、夾鉗式和仿人式等。291（1）吸附式末端執(zhí)行器吸附式末端執(zhí)行器依據(jù)吸力不同可分為氣吸附式和磁吸附式。1）氣吸附式末端執(zhí)行器（氣吸附吸盤）。氣吸附吸盤主要是利用吸盤內(nèi)的壓力和大氣壓力之間的壓力差進行工作的，依據(jù)壓力差產(chǎn)生原理分為真空吸盤吸附、氣流負壓吸附、擠壓排氣負壓吸附等。不同類型的氣吸附吸盤如圖所示。292293不同類型的氣吸附吸盤a）真空吸盤吸附b）氣流負壓吸附c）擠壓排氣負壓吸附2）磁吸附式末端執(zhí)行器（磁吸附吸盤）。磁吸附吸盤是利用磁力進行吸取工作的。常見的磁吸附吸盤有永磁吸盤、電磁吸盤等，如圖所示。電磁吸盤的分類方式多種多樣，按形狀可分為矩形電磁吸盤、圓形電磁吸盤等；按吸力大小可分為普通電磁吸盤、強力電磁吸盤等。294磁吸附吸盤a）永磁吸盤b）電磁吸盤（2）夾鉗式末端執(zhí)行器夾鉗式末端執(zhí)行器通常用手爪拾取工件，手爪與人手相似，是現(xiàn)代工業(yè)機器人廣泛應用的一種形式，通過手爪的開啟/閉合實現(xiàn)對工件的抓取。夾鉗式末端執(zhí)行器一般由手爪、驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、連接和支撐元件組成，多用于負載重、高溫、表面質(zhì)量不高等吸附式末端執(zhí)行器無法進行工作的場合。295手爪是直接與工件接觸的部件，其形狀將直接影響抓取工件的效果，但在多數(shù)情況下只需兩個手爪配合就可以完成一般工件的抓取，對于復雜工件可以選擇三爪或者多爪進行抓取。根據(jù)前端形狀，手爪可分為V形爪、平面爪、尖爪等。296V形爪平面爪尖爪（3）仿人式末端執(zhí)行器仿人式末端執(zhí)行器是針對特殊外形工件進行抓取的一類手爪，主要包括柔性手和多指靈巧手，如圖所示。297仿人式末端執(zhí)行器a）柔性手b）多指靈巧手三、搬運機器人作業(yè)的示教流程1.?冷加工搬運作業(yè)的示教流程在材料冷加工工藝中，搬運機器人可采用關(guān)節(jié)式或直角式，末端執(zhí)行器可采用吸附式或夾鉗式，具體采用哪一類需依據(jù)實際場地及負載情況等諸多因素共同決定?，F(xiàn)以下圖所示工件的搬運為例，選擇龍門式（五軸）搬運機器人，末端執(zhí)行器為雙氣動手爪（一個負責抓取毛坯并放到工作臺卡盤上，另一個用于從卡盤上取下加工完的工件），采用在線示教方式輸入搬運作業(yè)程序，此程序由編號1～13的13個程序點組成，程序點說明見下表。具體作業(yè)流程可參考下圖所示冷加工搬運作業(yè)的示教流程進行。298299工件的搬運（冷加工）300

程序點說明（冷加工）301冷加工搬運作業(yè)的示教流程（1）示教前的準備1）確認操作者與搬運機器人之間保持安全距離。2）搬運機器人原點確認。（2）新建作業(yè)程序點按示教器相關(guān)的菜單或按鈕，新建一個作業(yè)程序。302（3）輸入程序點在示教模式下，手動操縱龍門式搬運機器人按下圖所示的運動軌跡運行，設(shè)定程序點1至程序點13。程序點1和程序點13需設(shè)定在同一點，以方便編寫程序。此外，程序點1至程序點13需處于與工件、夾具互不干涉的位置。具體示教方法見下表。303工件的搬運（冷加工）304冷加工搬運作業(yè)示教方法305冷加工搬運作業(yè)示教方法（4）設(shè)定搬運條件搬運機器人的作業(yè)程序簡單易懂，與其他六軸工業(yè)機器人程序均有類似之處，本實例搬運作業(yè)條件的輸入主要涉及以下幾個方面。1）在作業(yè)開始指令中設(shè)定搬運開始規(guī)范及搬運開始動作次序。2）在搬運結(jié)束指令中設(shè)定搬運結(jié)束規(guī)范及搬運結(jié)束動作次序。3）合理調(diào)節(jié)手爪的夾持力。根據(jù)實際情況，在編輯模式下合理選擇并配置搬運工藝參數(shù)。306（5）檢查試運行（跟蹤）搬運機器人試運行前應確保周圍安全，按如下操作跟蹤測試作業(yè)程序。1）打開要測試的程序文件。2）移動程序指針到程序的開始位置。3）實現(xiàn)搬運機器人單步或連續(xù)運轉(zhuǎn)。（6）再現(xiàn)搬運1）打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，將程序指針移動到程序的開始位置，將控制器上的自動/手動鑰匙旋鈕設(shè)定到相應的狀態(tài)。2）按控制器上的伺服使能按鈕，接通伺服電源。3）按電源開關(guān)，搬運機器人開始運行。3072.?熱加工搬運作業(yè)的示教流程在材料熱加工工藝中搬運機器人可采用關(guān)節(jié)式或直角式，末端執(zhí)行器多為夾鉗式，具體采用哪一類，需依據(jù)實際場地及負載情況等諸多因素共同決定?，F(xiàn)以下圖所示工件的搬運為例，選擇關(guān)節(jié)式（六軸）搬運機器人，末端執(zhí)行器為夾鉗式，采用在線示教方式輸入搬運作業(yè)程序，此程序由編號1～10的10個程序點組成，程序點說明見下表。具體作業(yè)流程可參考如圖所示熱加工搬運作業(yè)的示教流程進行。308309工件的搬運（熱加工）310

程序點說明（熱加工）311熱加工搬運作業(yè)的示教流程（1）示教前的準備1）確認操作者與搬運機器人之間保持安全距離。2）搬運機器人原點確認。通過搬運機器人機械臂各關(guān)節(jié)處的標記或調(diào)用原點程序復位搬運機器人。（2）新建作業(yè)程序點按示教器相關(guān)的菜單或按鈕，新建一個作業(yè)程序。312（3）輸入程序點在示教模式下，手動操縱搬運機器人按如圖所示的運動軌跡運行，設(shè)定程序點1至程序點10。程序點1和程序點10需設(shè)定在同一點，以方便編寫程序。此外，程序點1至程序點10需處于與工件、夾具互不干涉的位置。具體示教方法見下表。313熱加工搬運作業(yè)示教方法314熱加工搬運作業(yè)示教方法315熱加工搬運作業(yè)示教方法四、搬運機器人的周邊設(shè)備與工位布局1.?周邊設(shè)備（1）滑移平臺對于某些搬運場合，由于搬運空間大，搬運機器人的末端工具無法到達指定的搬運位置，此時可通過引入外部軸來提升搬運機器人的自由度。其中增加滑移平臺是提升搬運機器人自由度最常用的方法，滑移平臺可安裝在地面或安裝在龍門架上，如圖所示。316317滑移平臺的安裝方式a）地面安裝b）龍門架安裝（2）搬運系統(tǒng)搬運系統(tǒng)主要包括真空發(fā)生裝置、氣體發(fā)生裝置、液壓發(fā)生裝置等，這些裝置均為標準件。一般的真空發(fā)生裝置和氣體發(fā)生裝置均可滿足吸盤和氣動夾鉗所需的動力，企業(yè)版常用空氣控壓站對整個車間提供壓縮空氣和抽真空；液壓發(fā)生裝置的動力元件（電動機、液壓泵等）布置在搬運機器人周圍，執(zhí)行元件（液壓缸）與夾鉗一體，需要裝在搬運機器人末端的法蘭上，與氣動夾鉗類似。3182.?工位布局由搬運機器人構(gòu)成的加工單元或柔性化生產(chǎn)線，可完全代替人工實現(xiàn)物料的自動搬運，因此，搬運機器人工作站布局是否合理將直接影響搬運速率和生產(chǎn)節(jié)拍。根據(jù)車間場地面積，在有利于提高生產(chǎn)節(jié)拍的前提下，搬運機器人工作站可采用L形、環(huán)狀、“一”字形等形式布局。319（1）L形布局L形布局是將搬運機器人安裝在龍門架上，使其行走在機床上方，可大量節(jié)約地面資源，如圖所示。320L形布局（2）環(huán)狀布局環(huán)狀布局又稱“島式加工單元”，如圖所示，以關(guān)節(jié)式搬運機器人為中心，機床圍繞在其周圍形成環(huán)狀，進行工件的搬運加工，可提高生產(chǎn)效率，節(jié)約空間，適合小空間廠房作業(yè)。321環(huán)狀布局（3）“一”字形布局“一”字形布局如圖所示。直角桁架搬運機器人通常要求設(shè)備成“一”字形排列，對廠房高度、長度有一定要求，因其運動方式為直線編程，故很難滿足對放置位置、相位等有特殊要求工件的上下料作業(yè)需要。322“一”字形布局任務(wù)2

涂裝機器人工作站編程與操作3231.?能敘述涂裝機器人的特點及分類。2.?能敘述涂裝機器人系統(tǒng)的組成及特點。3.?能敘述涂裝機器人作業(yè)的示教流程。4.?能敘述涂裝機器人的周邊設(shè)備與布局。5.?能進行車窗涂膠裝配模型與夾具的安裝。6.?能進行涂裝機器人控制原理框圖設(shè)計。7.?能進行涂裝機器人工作站PLC的I/O控制原理圖設(shè)計和程序設(shè)計。8.?能進行涂裝機器人運動所需示教點的設(shè)定和程序編寫。9.?能進行涂裝機器人工作站的安裝與運行。學習目標324涂裝技術(shù)經(jīng)歷了從涂刷、揩涂到氣壓涂裝、浸涂、輥涂、淋涂，再到高壓空氣涂裝、電泳涂裝、靜電粉末涂裝等階段。涂裝技術(shù)高度發(fā)展的今天，涂裝企業(yè)正邁向一個全新的競爭時代，這一時代以環(huán)保、效率、成本效益、市場競爭力為核心要素，加之涂裝領(lǐng)域?qū)臉I(yè)工人健康的爭議和顧慮，工業(yè)機器人在涂裝領(lǐng)域的應用正逐漸成為一項持續(xù)探索和進步的新興領(lǐng)域，且前景非常廣闊。工作任務(wù)325工業(yè)機器人車窗涂膠模型工作站是涂裝機器人通過吸盤夾具拾取前窗、后窗兩種不同部位的車窗進行涂膠，完成后裝配到汽車模型車窗對應位置，模擬工業(yè)機器人車窗涂膠裝配工作。其主要由六軸工業(yè)機器人、車窗涂膠裝配模型、實訓平臺等組成，如圖所示。其中車窗涂膠裝配模型主要由車窗涂膠單元和實訓平臺組成，主要訓練點對點的軌跡運動，如圖所示。本任務(wù)采用示教編程方法，操作工業(yè)機器人實現(xiàn)車窗涂膠單元運動軌跡的示教。326327工業(yè)機器人車窗涂膠模型工作站車窗涂膠裝配模型具體控制要求如下。（1）將電氣控制面板上的“啟動”鈕子開關(guān)SB1置于“ON”位置，設(shè)備給出啟動信號后，工業(yè)機器人伺服上電；先將鈕子開關(guān)SB1置于“OFF”位置，再將鈕子開關(guān)SB2置于“ON”位置，工業(yè)機器人進入主程序；將鈕子開關(guān)SB2置于“OFF”位置，啟動指示燈綠燈亮；系統(tǒng)進入等待狀態(tài)后，將鈕子開關(guān)SB3置于“ON”位置，工業(yè)機器人從第一塊圖塊開始搬運，依此循環(huán)。（2）將電氣控制面板上的“停止”鈕子開關(guān)SB5置于“ON”位置，設(shè)備給出停止信號，再將鈕子開關(guān)SB5置于“OFF”位置，停止指示燈紅燈亮，系統(tǒng)進入停止狀態(tài)，所有氣動機構(gòu)均保持當前的狀態(tài)不變。328一、涂裝機器人的特點及分類1.?涂裝機器人的特點涂裝是一種較為常用的表面防腐、裝飾、防污的表面處理方法，其規(guī)則之一是需要噴槍在工件表面做往復運動。涂裝機器人作為一種典型的涂裝自動化設(shè)備，具有工件涂層均勻，重復精度好，通用性強，工作效率高，能夠?qū)⒐と藦挠卸?、易燃、易爆的工作環(huán)境中解放出來等優(yōu)點，已在汽車、工程機械制造、3C產(chǎn)品（計算機、通信、消費電子三類產(chǎn)品的統(tǒng)稱）及家具建材等領(lǐng)域得到廣泛應用。329相關(guān)知識涂裝機器人與傳統(tǒng)的機械涂裝相比，具有以下優(yōu)點。（1）最大限度地提高了涂料的利用率，降低了涂裝過程中有害揮發(fā)性有機物的排放量。（2）顯著地提高了噴槍的運動速度，縮短了生產(chǎn)節(jié)拍，效率顯著高于傳統(tǒng)的機械涂裝。（3）柔性好，能夠適應多品種、小批量的涂裝任務(wù)。（4）能夠精確保證涂裝工藝的一致性，獲得較高質(zhì)量的涂裝產(chǎn)品。（5）與高速旋杯經(jīng)典涂裝站相比，可以減少30%～40%的噴槍數(shù)量，降低了系統(tǒng)故障率和維護成本。3302.?涂裝機器人的分類目前，涂裝機器人大多數(shù)仍采取與通用工業(yè)機器人相似的五或六自由度串聯(lián)關(guān)節(jié)式工業(yè)機器人，在其末端加裝自動噴槍。按照手腕結(jié)構(gòu)分，涂裝機器人有球形手腕涂裝機器人和非球形手腕涂裝機器人兩種，如圖所示。331涂裝機器人a）球形手腕涂裝機器人b）非球形手腕涂裝機器人（1）球形手腕涂裝機器人球形手腕涂裝機器人與通用工業(yè)機器人手腕結(jié)構(gòu)類似，手腕三個關(guān)節(jié)軸線相交于一點，目前絕大多數(shù)商用工業(yè)機器人所采用的Bendix手腕就屬于這種結(jié)構(gòu)，如圖所示。332Bendix手腕（2）非球形手腕涂裝機器人非球形手腕涂裝機器人，其手腕的三個關(guān)節(jié)軸線并非如球形手腕工業(yè)機器人一樣相交于一點，而是相交于兩點。非球形手腕工業(yè)機器人相對于球形手腕工業(yè)機器人來說更適合涂裝作業(yè)。333非球形手腕涂裝機器人a）Smart-3S型涂裝機器人（正交非球形手腕）b）P-250iA型涂裝機器人（斜交非球形手腕）二、涂裝機器人系統(tǒng)的組成典型的涂裝機器人系統(tǒng)主要由操作機、工業(yè)機器人控制器（控制系統(tǒng)）、供漆系統(tǒng)、自動噴槍/旋杯（涂裝系統(tǒng)）、防爆吹掃系統(tǒng)等組成，如圖所示。334典型的涂裝機器人系統(tǒng)1.?控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要完成本體和涂裝工藝控制。本體控制在控制原理、功能及組成上與通用工業(yè)機器人基本相同；涂裝工藝控制是指對供漆系統(tǒng)的控制，即負責對涂料單元控制盤、噴槍/旋杯單元進行控制，發(fā)出噴槍/旋杯開關(guān)指令，自動控制和調(diào)整涂裝參數(shù)，控制換色閥及涂料混合器完成清洗、換色、混色作業(yè)。3352.?供漆系統(tǒng)供漆系統(tǒng)主要由涂料單元控制盤、氣源、流量調(diào)節(jié)器、齒輪泵、涂料混合器、換色閥、供漆供氣管路及監(jiān)控管線組成。涂料單元控制盤簡稱氣動盤，它接收涂裝機器人控制系統(tǒng)發(fā)出的涂裝工藝控制指令，精準控制調(diào)節(jié)器、齒輪泵、噴槍/旋杯完成流量、空氣霧化和空氣成型的調(diào)整，同時控制涂料混合器、換色閥等實現(xiàn)顏色的自動化切換和指定的自動清洗等功能，實現(xiàn)高質(zhì)量和高效率的涂裝。3363.?涂裝系統(tǒng)對于涂裝機器人，根據(jù)所采用的涂裝工藝不同，其配備的涂裝系統(tǒng)也存在差異。（1）空氣涂裝空氣涂裝是利用壓縮空氣的氣流流過噴槍的噴嘴形成負壓，在負壓的作用下涂料從吸管吸入，經(jīng)過噴嘴噴出，通過壓縮空氣對涂料進行吹散，以達到均勻霧化的效果?？諝馔垦b一般用于家具、3C產(chǎn)品外殼、汽車等產(chǎn)品的涂裝。如圖所示是較為常見的自動空氣噴槍。337（2）高壓無氣涂裝高壓無氣涂裝是一種較先進的涂裝工藝，其采用增壓泵將涂料增至6～30?MPa的高壓，通過很細的噴嘴噴出，使涂料形成扇形霧狀，具有較高的傳遞效率和生產(chǎn)效率，表面質(zhì)量明顯優(yōu)于空氣涂裝。338自動空氣噴槍（3）靜電涂裝靜電涂裝利用電場力將帶電的涂料微粒吸附到接地的工件表面。在這一過程中，工件作為陽極連接到地，而涂料則通過噴槍以負高壓的形式帶電，形成陰極。涂料微粒在電場的作用下被吸引并均勻地沉積在工件表面，形成一層均勻且牢固的涂膜。靜電涂裝通常用于金屬表面或?qū)щ娦粤己们医Y(jié)構(gòu)復雜的表面，或球面、圓柱面等的涂裝。3394.?防爆吹掃系統(tǒng)在進行涂裝作業(yè)時，為了獲得高質(zhì)量的涂膜，除對工業(yè)機器人動作的柔性和精度、供漆系統(tǒng)及自動噴槍/旋杯的精準控制有所要求外，對涂裝環(huán)境的最佳狀態(tài)也提出了一定要求，如工作環(huán)境內(nèi)無塵、恒溫、恒濕、恒定的供風及對有害揮發(fā)性有機物含量的控制等，噴房應運而生。一般來說，噴房由涂料作業(yè)的工作室、收集有害揮發(fā)性有機物的廢氣艙、排氣扇以及可將廢氣排放到建筑物外的排氣管等組成。340工業(yè)機器人多在封閉的噴房內(nèi)涂裝工件的內(nèi)外表面，由于涂裝的薄霧是易燃易爆的，如果工業(yè)機器人的某個部件產(chǎn)生火花或溫度過高，就會引起大火甚至引起爆炸，所以防爆吹掃系統(tǒng)對于涂裝機器人是極其重要的一部分。防爆吹掃系統(tǒng)主要由危險區(qū)域之外的吹掃單元、操作機內(nèi)部的吹掃傳感器、控制器內(nèi)的吹掃控制單元三部分組成，其工作原理如圖所示。吹掃單元通過軟管向包含有電氣元件的操作機內(nèi)部施加壓力，阻止爆燃性氣體進入操作機內(nèi)，同時由吹掃控制單元監(jiān)視操作機內(nèi)壓，當發(fā)生異常狀況時立即切斷操作機的伺服電源。341342防爆吹掃系統(tǒng)的工作原理三、涂裝機器人的特點（1）一般手臂的工作范圍寬大，進行涂裝作業(yè)時可以靈活避障。（2）手腕一般有2～3個自由度，輕巧快速，適合內(nèi)部、狹窄的空間及復雜工件的涂裝。（3）較先進的涂裝機器人采用中空手臂和柔性中空手腕（如圖所示）。343柔性中空手腕及內(nèi)部結(jié)構(gòu)a）柔性中空手腕b）柔性中空手腕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（4）一般在手臂集成涂裝工藝系統(tǒng)，縮短了清洗、換色時間，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了涂料及清洗液，如圖所示。344集成于手臂的涂裝工藝系統(tǒng)四、涂裝機器人作業(yè)的示教流程1.?示教前的準備（1）工件表面清理：使用物理或化學方式將工件表面的鐵銹、油污等雜質(zhì)清理干凈，一般可采用擦拭除塵、靜電除塵及酸洗等方法。（2）工件裝夾：利用夾具將鋼制箱體固定好。（3）安全確認：確認操作者與涂裝機器人之間保持安全距離。（4）涂裝機器人原點確認：通過涂裝機器人機械臂各關(guān)節(jié)處的標記或調(diào)用原點程序復位涂裝機器人。3452.?新建作業(yè)程序點按示教器相關(guān)的菜單或按鈕，新建一個作業(yè)程序。3.?輸入程序點在示教模式下，手動操縱涂裝機器人按如圖所示的運動軌跡運行，設(shè)定程序點1至程序點8。處于待機位置的程序點1和程序點8要處于與工件、夾具互不干涉的位置。工業(yè)機器人末端工具軸線在程序點3～6要與涂裝工作面的法線共線，且必須保證涂裝機器人手臂及其外露管線不與涂裝工作面接觸。另外，涂裝機器人在各程序點間移動時，不可與工件、夾具發(fā)生干涉。具體示教方法見下表。346工件涂裝347涂裝作業(yè)示教方法348涂裝作業(yè)示教方法4.?設(shè)定涂裝條件（1）設(shè)定涂裝條件（文件）涂裝條件的設(shè)定主要包括涂裝流量、霧化氣壓、噴幅（調(diào)扇幅）氣壓、靜電電壓及顏色等的設(shè)定，可參考下表。（2）添加涂裝次序指令在涂裝起始點和結(jié)束點（或各路徑的起始點和結(jié)束點）手動添加涂裝次序指令，控制噴槍開關(guān)。349涂裝條件設(shè)定參考值（部分）5.?檢查試運行（跟蹤）試運行前應確保涂裝機器人周圍安全，按如下操作跟蹤測試作業(yè)程序。（1）打開要測試的程序文件。（2）移動程序指針到程序的開始位置。（3）實現(xiàn)涂裝機器人單步或連續(xù)運轉(zhuǎn)。3506.?再現(xiàn)涂裝跟蹤測試無誤后，即可進行再現(xiàn)涂裝。（1）打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，并將程序指針移動到程序的開始位置，將控制器上的自動/手動鑰匙旋鈕設(shè)定到相應的狀態(tài)。（2）按控制器上的伺服使能按鈕，接通伺服電源。（3）按電源開關(guān)，涂裝機器人開始運行。至此，涂裝機器人的簡單作業(yè)示教操作完畢。351五、涂裝機器人的周邊設(shè)備與布局1.?周邊設(shè)備（1）涂裝機器人行走單元與工件傳送（旋轉(zhuǎn)）單元如同前面任務(wù)介紹的搬運機器人滑移平臺，涂裝機器人也有類似的裝置，主要包括完成工件的傳送機旋轉(zhuǎn)動作的伺服轉(zhuǎn)臺、伺服穿梭機及輸送系統(tǒng)，以及完成涂裝機器人上、下、左、右移動的行走單元。涂裝機器人所配備的行走單元與工件傳送（旋轉(zhuǎn)）單元對防爆性能有著較高的要求。配備行走單元和工件傳送（旋轉(zhuǎn)）單元的涂裝機器人生產(chǎn)線及柔性涂裝單元通常采用動/靜模式、流動模式、跟蹤模式3種工作模式來完成涂裝任務(wù)。3521）動/靜模式。在動/靜模式下，工件先由伺服穿梭機或輸送系統(tǒng)傳送到涂裝室中，由伺服轉(zhuǎn)臺完成工件旋轉(zhuǎn)，然后由涂裝機器人單體或者配備行走單元的涂裝機器人對其完成涂裝作業(yè)。在涂裝過程中工件可以做獨立運動，也可以與涂裝機器人做協(xié)調(diào)運動，如圖所示。353動/靜模式下的涂裝工作站a）配備伺服穿梭機的涂裝工作站b）配備輸送系統(tǒng)的涂裝工作站354動/靜模式下的涂裝工作站c）配備行走單元的涂裝工作站d）涂裝機器人與工件做協(xié)調(diào)運動的涂裝工作站2）流動模式。在流動模式下，工件由輸送鏈承載勻速通過涂裝室，由固定不動的涂裝機器人對工件完成涂裝作業(yè)，如圖所示。3）跟蹤模式。在跟蹤模式下，工件由輸送鏈承載勻速通過涂裝室，涂裝機器人不僅要跟蹤隨輸送鏈運動的工件，還