工業(yè)機器人崗位能力培養(yǎng)及應用2.1

工業(yè)機器人的坐標系22.1工業(yè)機器人的坐標系當我們看電影拿到電影票的時候是如何定位的？我們可以通過坐標系的方式，排對應X，座對應Y，快速準確的找到自己的位置。32.1工業(yè)機器人的坐標系TCP（工具中心點）為機器人系統(tǒng)控制點，出廠時默認位于最后一個運動軸或安裝法蘭的中心，安裝工具后TCP點將發(fā)生改變。當我們以手動或者編程的方式讓機器人去接近空間的某一點時，其本質是讓工具中心點去接近該點。因此可以說機器人的軌跡運動，就是TCP（工具中心點）的運動。機器人如何定位？42.1工業(yè)機器人的坐標系機器人坐標系指的是為確定機器人的位置和姿態(tài)，而在機器人或空間上進行的位置指標系統(tǒng)。目前，在大部分商用工業(yè)機器人系統(tǒng)中，均可使用直角坐標系、關節(jié)坐標系、工具坐標系和用戶坐標系。機器人利用坐標系實現(xiàn)空間中的定位直角坐標系關節(jié)坐標系工具坐標系機器人坐標系用戶坐標系52.1工業(yè)機器人的坐標系直角坐標系又稱為大地坐標系。如果機器人直接安裝在地面，那么它的直角坐標系和世界坐標系是重合的。ZXY直角坐標系下，當工具中心點沿X，Y，Z軸直線移動時，腕部軸控制點動作保持不變。腕部軸控制點62.1工業(yè)機器人的坐標系關節(jié)坐標系用來描述工業(yè)機器人每個獨立關節(jié)的運動。對大范圍運動，且不要求TCP姿態(tài)的，可選擇關節(jié)坐標系。在關節(jié)坐標系下，機器人各軸均可實現(xiàn)單獨正向或反向運動。軸5軸4軸3軸6軸2軸1軸1、軸2和軸3稱為基本軸或主軸，用以保證末端執(zhí)行器達到工作空間的任意位置。

軸4、軸5和軸6稱為腕部軸或次軸，用以實現(xiàn)末端執(zhí)行器的任意空間姿態(tài)。72.1工業(yè)機器人的坐標系工具坐標系屬于直角坐標系的范疇，其原點定義在TCP點，并且假定工具的有效方向為X軸（部分廠商為Z軸），而Y軸、Z軸由右手法則確定。工具坐標系為動態(tài)坐標系，方向隨腕部的移動而發(fā)生變化。YXZ在進行相對于工件不改變工具姿態(tài)的平移操作時選用該坐標系最為適宜。82.1工業(yè)機器人的坐標系用戶坐標系用戶自行定義的坐標系。當機器人配備多個工作臺時，選擇用戶坐標系可使操作更為簡單。在用戶坐標系中，TCP點將沿用戶自定義的坐標軸方向運動。ZYX92.1工業(yè)機器人的坐標系適用于①有多個夾具臺②進行排列或碼垛作業(yè)③傳送同步運行使用設定在各夾具臺的用戶坐標系在托盤上設定用戶坐標系，平行移動時，設定偏移量的增量。指定傳送帶的移動方向為用戶坐標系的軸向。102.1工業(yè)機器人的坐標系以上內容為商用工業(yè)機器人系統(tǒng)中，工業(yè)機器人用來實現(xiàn)空間定位的四種坐標系。直角坐標系關節(jié)坐標系工具坐標系機器人坐標系用戶坐標系機器人利用坐標系實現(xiàn)空間中的定位112.1工業(yè)機器人的坐標系拓展內容使用示教器按左圖所示路徑（A→B→C→D→E→F→A）移動機器人，將機器人坐標系的選擇填在表中（請在相應選項下打“√”）。位置關節(jié)坐標系直角坐標系工具坐標系用戶坐標系ABBCCDDEEFFA工業(yè)機器人崗位能力培養(yǎng)及應用2.2

工業(yè)機器人的在線示教132.2工業(yè)機器人的在線示教工業(yè)機器人完成一項作業(yè)任務，需要得到哪些信息？142.2工業(yè)機器人的在線示教目前，企業(yè)引入機器人的以第一代工業(yè)機器人為主，其基本工作原理是“示教-再現(xiàn)”。即工業(yè)機器人完成自動化作業(yè)的前提是：預先賦予機器人完成作業(yè)所需的運動軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序等信息。

程序點1程序點6程序點2程序點3A程序點5B程序點4152.2工業(yè)機器人的在線示教運動軌跡是機器人為完成某一作業(yè)，工具中心點（TCP）所掠過的路徑，是機器人示教的重點。直線軌跡圓弧軌跡我們并不需要把軌跡上的每一個點都設為程序點，對于有規(guī)律的軌跡，僅需幾個程序點即可。起點終點2個3個?起點終點中間點一、運動軌跡162.2工業(yè)機器人的在線示教機器人運動軌跡的示教主要是確認程序點的屬性。位置坐標插補方式再現(xiàn)速度程序點屬性空走/作業(yè)點一、運動軌跡172.2工業(yè)機器人的在線示教位置坐標

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）。機器人的位置坐標，可以通過示教器保存在數(shù)據(jù)庫當中：直角坐標操作時保存點位，格式保存為P(X，Y，Z，RX，RY，RZ，F(xiàn)IG，WORK，TOOL)（6個自由度+FIG姿態(tài)類型+WORK用戶坐標系序號+TOOL工具坐標系序號）軸坐標操作時保存點位，格式保存為J(J1，J2，J3，J4，J5，J6)（6個自由度）一、運動軌跡182.2工業(yè)機器人的在線示教插補方式

指機器人再現(xiàn)時，從前一程序點移動到當前程序點的動作類型。插補方式動作描述動作圖示關節(jié)插補機器人在未規(guī)定采取何種軌跡移動時，默認采用關節(jié)插補。出于安全考慮，通常在程序點1用關節(jié)插補示教。直線插補機器人從前一程序點到當前程序點運行一段直線，即直線軌跡僅示教1個程序點（直線結束點）即可。直線插補主要用于直線軌跡的作業(yè)示教。圓弧插補機器人沿著用圓弧插補示教的3個程序點執(zhí)行圓弧軌跡移動。圓弧插補主要用于圓弧軌跡的作業(yè)示教。終點起點終點起點終點中間點起點一、運動軌跡192.2工業(yè)機器人的在線示教再現(xiàn)速度

指機器人再現(xiàn)時，從前一程序點移動到當前程序點的速度。空走點指從當前程序點移動到下一程序點的整個過程不需要實施作業(yè)，用于示教除作業(yè)開始點和作業(yè)中間點之外的程序點。作業(yè)點指從當前程序點移動到下一程序點的整個過程需要實施作業(yè)，用于作業(yè)開始點和作業(yè)中間點。注意：作業(yè)區(qū)間的再現(xiàn)速度一般按作業(yè)參數(shù)中指定的速度移動，而空走區(qū)間的移動速度則按移動命令中指定的速度移動。前一點當前點下一點?是否開啟工具一、運動軌跡202.2工業(yè)機器人的在線示教為工業(yè)機器人配置合理的作業(yè)條件，是獲得好的產品質量和作業(yè)效果的前提。比如弧焊作業(yè)過程中，需要配置合理的電流，電壓，速度以及保護氣體流量等，來獲得更好的弧焊效果。二、作業(yè)條件212.2工業(yè)機器人的在線示教工業(yè)機器人作業(yè)條件的登錄方法，有3種形式：

使用作業(yè)條件文件

輸入作業(yè)條件的文件稱為作業(yè)條件文件。使用這些文件，可使作業(yè)命令的應用更簡便。

在作業(yè)命令的附加項中直接設定

首先需要了解機器人指令的語言形式，或程序編輯畫面的構成要素。程序語句一般由行標號、命令及附加項幾部分組成。8:JP[1]100%FINE0008MOVJVJ=80.00①②③①②③(b)YASKAWA機器人(a)FANUC機器人程序語句的主要構成要素

手動設定

在某些應用場合下，有關作業(yè)參數(shù)的設定需要手動進行。二、作業(yè)條件222.2工業(yè)機器人的在線示教制定合理的作業(yè)順序，則可提高機器人的工作效率。三、作業(yè)順序232.2工業(yè)機器人的在線示教作業(yè)順序的設置主要涉及：

作業(yè)對象的工藝順序在某些簡單作業(yè)場合，作業(yè)順序的設定同機器人運動軌跡的示教合二為一。

機器人與外圍周邊設備的動作順序

在完整的工業(yè)機器人系統(tǒng)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。三、作業(yè)順序242.2工業(yè)機器人的在線示教對于視頻中兒童座椅的加工過程，當我們確定了工業(yè)機器人的運動軌跡，作業(yè)條件和作業(yè)順序，機器人就可以按照我們所設置的任務要求，自動完成作業(yè)。252.2工業(yè)機器人的在線示教1.工業(yè)機器人示教的主要內容就是：運動軌跡、作業(yè)條件以及作業(yè)順序的設定。2.機器人運動軌跡的示教主要是確認程序點的屬性，包括：位置坐標、插補方式、在線速度、空走/作業(yè)點。3.為工業(yè)機器人配置合理的作業(yè)條件，是獲得好的產品質量和作業(yè)效果的前提；制定合理的作業(yè)順序，則可提高機器人的工作效率。4.只有掌握的作業(yè)示教的主要內容，才能更順利的開展機器人作業(yè)任務的編制。262.2工業(yè)機器人的在線示教用機器人完成下圖所示直線軌跡（A→B）的焊接作業(yè)，結合具體示教過程，填寫下表（請在相應選項下打“√”）。程序點1程序點6程序點5B程序點4A程序點3程序點2拓展內容工業(yè)機器人崗位能力培養(yǎng)及應用2.3工業(yè)機器人的離線編程282.3工業(yè)機器人的離線編程

RobotStudio是ABB公司專門開發(fā)的工業(yè)機器人離線編程軟件，界面友好，功能強大，離線編程在實際機器人安裝前，通過可視化及可確認的解決方案和布局來降低風險，并通過創(chuàng)建更加精確的路徑來獲得更高的產品質量，同時節(jié)約了大量的示教編程時間，提高機器人的開動率。一、RobotStudio仿真軟件界面認知292.3工業(yè)機器人的離線編程RobotStudio軟件界面包含“文件”、“基本”、“建模”、“仿真”、“控制器”、“RAPID”和“Add-Ins”這7個功能選項卡。1、“文件”功能選項卡，包含打開已有工作站，關閉、保存工作站和新建工作站等，如圖所示。一、RobotStudio仿真軟件界面認知302.3工業(yè)機器人的離線編程2、“基本”功能選項卡，包含進行建立工作站、路徑編程、任務設置、系統(tǒng)同步，手動操縱和3D視角這幾個方面操作時所需要用到的控件。如下圖所示。3、“建?！惫δ苓x項卡，包含創(chuàng)建和分組工作站組件、創(chuàng)建實體、測量以及其他CAD操作所需的控件，如圖所示。一、RobotStudio仿真軟件界面認知312.3工業(yè)機器人的離線編程4、“仿真”功能選項卡，包含碰撞監(jiān)控，仿真的設定、控制和錄像等控件，如下圖所示。5、“控制器”功能選項卡，包含用于虛擬控制器的同步、配置和分配給它的任務控制措施。它還包含用于管理真實控制器的控制功能，如圖。一、RobotStudio仿真軟件界面認知322.3工業(yè)機器人的離線編程6、“RAPID”功能選項卡，包括RAPID編輯器的功能、RAPID文件的管理以及用于RAPID編程的其他空間，如圖所示。7、“Add-Ins”功能選項卡，包含機器人系統(tǒng)和仿真軟件版本的下載更新，如圖。一、RobotStudio仿真軟件界面認知332.3工業(yè)機器人的離線編程基本的機器人工作站包括工業(yè)機器人、機器人工具以及周邊設備。構建機器人仿真工作站如下圖所示，圖中機器人型號為IRB120，機器人末端法蘭盤需要裝有工具，為工作站配備工作臺（小桌）。二、布局機器人工作站342.3工業(yè)機器人的離線編程1、導入機器人在“基本”功能選項卡的“ABB模型庫”中，提供了幾乎所有的機器人產品模型，作為仿真所用。如下圖。二、布局機器人工作站352.3工業(yè)機器人的離線編程單擊選擇其中型號為IRB120的機器人，確定好版本，點擊確定即可。在實際應用中，要根據(jù)項目的要求選定具體的機器人型號及相關版本或者承重能力及到達距離等參數(shù)。二、布局機器人工作站362.3工業(yè)機器人的離線編程2、導入機器人工具并安裝到法蘭盤先在“基本”功能選項卡中，打開“導入模型庫”，選擇“設備”，選擇“myTool”。二、布局機器人工作站372.3工業(yè)機器人的離線編程將工具安裝到機器人法蘭盤的操作如圖所示，在“MyTool”上按住左鍵，點擊“安裝到”，選擇需要安裝工具的機器人。出現(xiàn)下圖所示對話框，點擊“是”，之后工具就能安裝到機器人法蘭盤了。二、布局機器人工作站382.3工業(yè)機器人的離線編程3、加載機器人周邊模型并布局工作站類似于加載機器人工具的方法，加載小桌模型的操作如圖所示，在“基本”功能選項卡中，打開“導入模型庫”，選擇“設備”，選擇“propellertable”。二、布局機器人工作站392.3工業(yè)機器人的離線編程小桌模型導入之后，需要將它擺放到合適的位置，以利于機器人能夠到達。對于小桌模型位置的確定，先要使機器人顯示其工作區(qū)域，方法如下圖所示。二、布局機器人工作站402.3工業(yè)機器人的離線編程左鍵“IRB120_3_58_01”，選擇“顯示機器人工作區(qū)域”，待機器人工作區(qū)域顯示出來之后，移動小桌，使其保持在機器人的工作區(qū)域。方法如圖所示。選中“table_and_fixture_140”，在“Freehand”工具欄，單擊“移動”按鈕，拖動箭頭到達合適位置。二、布局機器人工作站412.3工業(yè)機器人的離線編程在完成了工作站布局以后，要為機器人創(chuàng)建系統(tǒng)，使它具有電氣的特性來完成相關的仿真操作。具體操作如圖所示，首先在“基本”功能選項卡下，單擊“機器人系統(tǒng)”的“從布局......”三、建立機器人系統(tǒng)422.3工業(yè)機器人的離線編程點擊“選項”，把系統(tǒng)設置為中文版，勾掉“English”點擊“DefautLanguage”，打鉤“Chinese”，點擊“關閉”，點擊“完成”。154326三、建立機器人系統(tǒng)432.3工業(yè)機器人的離線編程系統(tǒng)建立完成后，可以看到右下角“控制器狀態(tài)”為綠色，如下圖。三、建立機器人系統(tǒng)442.3工業(yè)機器人的離線編程與真實的機器人一樣，在RobotStudio中工業(yè)機器人運動軌跡也是通過RAPID程序指令進行控制的。下面就講解如何在RobotStudio中進行軌跡的仿真。生成的軌跡可以下載到真實的機器人中運行。操作如圖所示，步驟如下;1、安裝在法蘭盤上的工具MyTool在工件坐標Wobj1中沿著對象的邊沿行走一圈。四、機器人運動軌跡編程452.3工業(yè)機器人的離線編程2、在“基本”功能選項卡中，單擊“路徑”后選擇“空路徑”。2四、機器人運動軌跡編程462.3工業(yè)機器人的離線編程3、生成的空路徑“Path_10”。4、設置框中的內容如圖中所示。5、在開始編程之前，對運動指令及參數(shù)進行設定，單擊虛線框中對應的選項并設定為MoveJ*v150fineMyTool\WObj:=Wobj1345四、機器人運動軌跡編程472.3工業(yè)機器人的離線編程6、選擇“手動關節(jié)”。7、將機器人拖動到合適的位置，作為軌跡的起始點。8、單擊“示教指令”。9、此處顯示新創(chuàng)建的運動指令。6789四、機器人運動軌跡編程482.3工業(yè)機器人的離線編程10、單擊“手動線性”或合適的手動模式。11、拖動機器人，使工具對準第一個角點。12、單擊“示教指令”。101112四、機器人運動軌跡編程492.3工業(yè)機器人的離線編程13、接下來的指令要沿桌子直線運動，單擊虛線框中對應的選項并設定為MoveL*v150fineMyTool\WObj:=Wobj114、拖動機器人，使工具對準第二個角點。15、單擊“示教指令”。131415四、機器人運動軌跡編程502.3工業(yè)機器人的離線編程16、拖動機器人，使工具對準第三個角點。17、單擊“示教指令”。1617四、機器人運動軌跡編程512.3工業(yè)機器人的離線編程18、拖動機器人，使工具對準第四個角點。19、單擊“示教指令”。1819四、機器人運動軌跡編程522.3工業(yè)機器人的離線編程20、拖動機器人，使工具對準第一個角點。21、單擊“示教指令”。四、機器人運動軌跡編程532.3工業(yè)機器人的離線編程22、拖動機器人，離開桌子到一個合適的位置。23、單擊“示教指令”。2223四、機器人運動軌跡編程542.3工業(yè)機器人的離線編程24、在路徑“Path_10”上單擊右鍵，選擇“到達能力”。24四、機器人運動軌跡編程552.3工業(yè)機器人的離線編程25、綠色打鉤說明目標點都可到達，然