1、1,機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ),2,機(jī)器人的編程與語(yǔ)言,工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介 Motoman機(jī)器人編程指令 機(jī)器人的編程方法,3,1、Motoman機(jī)器人簡(jiǎn)介,工業(yè)機(jī)器人作為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展重要標(biāo)志之一和新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，已為世人所認(rèn)同。并正對(duì)現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域以至人們的生活產(chǎn)生了重要影響。 工業(yè)機(jī)器人一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊 、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn) 、包裝、碼垛等作業(yè)的機(jī)器人。此外，機(jī)器人也可用于軟質(zhì)材料的切削加工，如陶泥，泡沫，石蠟 ，有機(jī)玻璃等。,4,1、Motoman機(jī)器人簡(jiǎn)介,焊接制造工藝由于其工藝的復(fù)雜性、勞動(dòng)強(qiáng)度、產(chǎn)品

2、質(zhì)量、批量等要求，使得焊接工藝對(duì)自動(dòng)化對(duì)于其工藝的自動(dòng)化、機(jī)械化的要求極為迫切，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接代替人工操作成為焊接工作者追求的目標(biāo)。,5,轎車后橋雙機(jī)協(xié)調(diào)弧焊系統(tǒng),焊接機(jī)器人典型應(yīng)用案例,6,車身焊接線,7,轎車座椅骨架弧焊系統(tǒng),8,火車側(cè)梁弧焊系統(tǒng),9,激光焊接系統(tǒng),10,等離子焊接系統(tǒng),11,1.1 弧焊機(jī)器人,機(jī)器人操作機(jī)：日本 MOTOMANUP20型6軸關(guān)節(jié)式機(jī)器人 機(jī)器人控制器：YASNAC XRC UP20型 負(fù)載能力：20kg 自由度：6自由度 重復(fù)定位精度：0.08mm 工作范圍：半徑1658mm 驅(qū)動(dòng)：交流伺服電機(jī)。 焊接電源：MOTOWELD-S350, CO2/MAG焊

3、機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼和不銹鋼等的焊接； 最大焊接電流350A 保護(hù)氣體：CO2、Ar+CO2、 Ar+CO2+O2 焊絲：直徑0.9、1.2、1.6mm實(shí)心焊絲或藥芯焊絲，如H08Mn2SiA等,12,1.2 弧焊機(jī)器人系統(tǒng)簡(jiǎn)介,機(jī)器人要完成焊接作業(yè)必須依賴于控制系統(tǒng)與輔助設(shè)備的支持和配合。完整的焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由如下幾部分組成：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)、焊接傳感器、中央控制計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。,13,1.3 弧焊機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成,1.機(jī)器人操作機(jī) 日本安川（YASKAWA）公司：MOTOMAN-UP20型 2.機(jī)器人控制器 YASNAC XRC UP20型 3

4、.焊接電源 MOTOWELD-S350型弧焊電源 4.輔助系統(tǒng) 送絲機(jī)構(gòu)、焊絲、焊接保護(hù)氣體等,14,15,（1）機(jī)器人操作機(jī),機(jī)器人本體,機(jī)器人操作機(jī)是焊接機(jī)器人系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它由驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)器人臂、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器（編碼器）等組成。它的任務(wù)是精確的保證末端操作器所要求的位置、姿態(tài)和實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)。由于具有六個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的鉸接開鏈?zhǔn)綑C(jī)器人操作機(jī)從運(yùn)動(dòng)學(xué)上已被證明能以最小的結(jié)構(gòu)尺寸為代價(jià)獲取最大的工作空間，并且能以較高的位置精度和最優(yōu)路徑到達(dá)指定位置，因此這種類型的機(jī)器人操作機(jī)在焊接領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。,16,（2） 機(jī)器人控制器,機(jī)器人控制器是整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它由計(jì)算機(jī)硬件、

5、軟件和一些專用電路構(gòu)成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機(jī)器人專用語(yǔ)言、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)軟件、機(jī)器人控制軟件、機(jī)器人自診斷及自保護(hù)軟件等?？刂破髫?fù)責(zé)處理焊接機(jī)器人工作過(guò)程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。,控制柜,再現(xiàn)操作盒,示教編程器,17,（3） 焊接系統(tǒng),焊接系統(tǒng)是焊接機(jī)器人完成作業(yè)的核心裝備，主要由焊槍、焊接控制器及水、電、氣等輔助部分組成。焊接控制器是由微處理器及部分外圍接口芯片組成的控制系統(tǒng)，它可根據(jù)預(yù)定的焊接監(jiān)控程序，完成焊接參數(shù)輸入、焊接程序控制及焊接系統(tǒng)故障自診斷，并實(shí)現(xiàn)與本地計(jì)算機(jī)及手控盒的通訊聯(lián)系。,18,2、Motoman機(jī)器人的指令系統(tǒng),MOTOMAN機(jī)器人所采用的編程語(yǔ)言

6、屬于動(dòng)作級(jí)編程語(yǔ)言，該語(yǔ)言是以機(jī)器人的動(dòng)作行為為描述中心，由一系列命令組成，一般一個(gè)命令對(duì)應(yīng)一個(gè)動(dòng)作，語(yǔ)言簡(jiǎn)單，易于編程，缺點(diǎn)是不能進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。 MOTOMAN機(jī)器人的指令根據(jù)功能主要包括如下幾種： （1）運(yùn)動(dòng)控制功能：運(yùn)動(dòng)控制功能是非常重要的一項(xiàng)功能，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的控制方式主要是PTP（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）控制方式，其中又包括：a.運(yùn)動(dòng)速度設(shè)定;b.軌跡插補(bǔ)方式(關(guān)節(jié)插補(bǔ)、直線以及圓弧插補(bǔ));c.動(dòng)作定時(shí);d.定位精度的設(shè)定 例：MOVL V=138 PL=0 TIMER T=1.00,19,(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能 機(jī)器人語(yǔ)言中采用比較通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如一個(gè)點(diǎn)的三維矢量是由其三維坐標(biāo)以及機(jī)器人末端

7、繞x,y,z旋轉(zhuǎn)的角度表示，也可以用六個(gè)關(guān)節(jié)各自的脈沖值表示。 C0013= 50.00, -35.00, 0.00, 180.0, 20.0, 0.0 (3)數(shù)值運(yùn)算功能 與通用程序語(yǔ)言相比，機(jī)器人語(yǔ)言的數(shù)值運(yùn)算功能大致相當(dāng)于BASIC語(yǔ)言的水平，如四則運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、計(jì)數(shù)、位運(yùn)算和三角函數(shù)運(yùn)算等； 如： 加減：ADD/SUB I012 I013； 乘除：MUL/DIV I012 I013； 給變量加1：INC I043,20,(4)程序控制功能 主要用于跳出運(yùn)行或轉(zhuǎn)入循環(huán)運(yùn)行。如“JUMP”跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)號(hào)或程序，“CALL”調(diào)出指定程序，“IF”是判斷語(yǔ)句。 如：JUMP JOB： TES

8、T1 IF IN#(14)=OFF; CALL JOB: TEST1 IF IN#（24）=ON； (5)輸入輸出功能 用來(lái)與外部傳感器進(jìn)行信息交互和中斷。如“DOUT”執(zhí)行外部輸出信號(hào)的開關(guān)，“DIN”給變量讀入輸入信號(hào)，“WAIT”待機(jī)至外部輸入信號(hào)與指定狀態(tài)相符。 如：DIN B016 IN#(16); 把通道16的輸入信號(hào)賦給變量B016。 WAIT IN#(12)=ON T=10.00; ;當(dāng)通道12信號(hào)為開時(shí)，等待10秒,21,3、機(jī)器人的編程方法,根據(jù)機(jī)器人不同的工作要求，主要有下面兩種編程方法： (1)示教編程 示教編程是機(jī)器人最基本和最簡(jiǎn)單的編程方法，目前，相當(dāng)數(shù)量的機(jī)器人仍

9、采用示教方式編程，機(jī)器人示教后可以立即應(yīng)用。顧名思義，就是我們通常所說(shuō)的手把手示教，由人直接通過(guò)示教盒控制機(jī)器人的手臂按照我們所要求的軌跡運(yùn)動(dòng)， 其優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單方便；不需要環(huán)境模型；對(duì)實(shí)際的機(jī)器人進(jìn)行示教時(shí)，可以修正機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來(lái)的誤差。 其缺點(diǎn)是：功能編輯比較困難；難以使用傳感器；只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的軌跡編輯；示教時(shí)需要占用機(jī)器人，效率低；編程的質(zhì)量取決于編程者的熟練程度與經(jīng)驗(yàn)。,22,(2)離線編程 離線編程可以脫離機(jī)器人，直接在計(jì)算機(jī)上使用離線編程軟件，編輯所需的軌跡程序。其優(yōu)點(diǎn)是：效率高，編程時(shí)可不用機(jī)器人，機(jī)器人可進(jìn)行其他工作；可預(yù)先優(yōu)化操作方案和運(yùn)行周期時(shí)間；可用傳感器探測(cè)外部信息，從而使

10、機(jī)器人做出相應(yīng)的響應(yīng)；控制功能中可以包括現(xiàn)有的CAD和CAM的信息，可以使用仿真軟件預(yù)先模擬運(yùn)行程序，從而不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)；可以利用CAD軟件編輯復(fù)雜的軌跡程序。 但離線編程中所需要的能補(bǔ)償機(jī)器人系統(tǒng)誤差的功能、坐標(biāo)系數(shù)據(jù)仍難以得到；仿真軟件并不能完全仿真真實(shí)的工作環(huán)境，還需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試。,23,3.1 示教編程,3.1.1 示教編程基礎(chǔ)知識(shí) （1） 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式分為PTP方式和CP方式。 PTP方式為點(diǎn)到點(diǎn)方式（即機(jī)器人以全速?gòu)钠鹗键c(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，而對(duì)兩點(diǎn)間軌跡不做規(guī)定）。 CP方式為連續(xù)軌跡方式（即機(jī)器人以設(shè)定的速度按特定軌跡從起始點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)）?；谝陨咸攸c(diǎn)可知，對(duì)弧

11、焊機(jī)器人進(jìn)行編程時(shí)，如果僅僅是空間運(yùn)動(dòng)或位置變換，應(yīng)該使用PTP運(yùn)動(dòng)方式，而機(jī)器人進(jìn)行焊接操作時(shí)（即對(duì)焊縫軌跡編程），宜采用CP運(yùn)動(dòng)方式。,24,（2）機(jī)器人的動(dòng)作模式 機(jī)器人有如下動(dòng)作模式： TECH模式：示教方式，對(duì)所有工作點(diǎn)進(jìn)行示教操作。 PLAY模式：再現(xiàn)方式，對(duì)示教任務(wù)進(jìn)行再現(xiàn)操作。,25,（3） 機(jī)器人的坐標(biāo)系 機(jī)器人的坐標(biāo)系分為：關(guān)節(jié)坐標(biāo)系和直角坐標(biāo)系等。 關(guān)節(jié)坐標(biāo)系是單軸運(yùn)動(dòng)方式，在關(guān)節(jié)坐標(biāo)模式下通過(guò)示教盒可以控制機(jī)器人各軸圍繞關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)方式適合機(jī)器人進(jìn)行大范圍運(yùn)動(dòng)時(shí)使用。,關(guān)節(jié)坐標(biāo)系,26,27,28,S軸:本體回旋,U軸:上臂上下擺動(dòng) R軸:上臂回旋,T軸:手腕回

12、旋 B軸:手腕上下擺動(dòng),下臂前后擺動(dòng),L軸:,關(guān) 節(jié) 坐 標(biāo) 系,29,直角坐標(biāo)系為多軸合成運(yùn)動(dòng)方式，機(jī)器人以末端執(zhí)行器尖端為相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)，按笛卡兒直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，該方式適合靠近工件時(shí)的小范圍機(jī)器人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)調(diào)整和示教。,直角坐標(biāo)系,30,Z軸,X軸,Y軸,31,32,3.1.2 示教編程實(shí)際操作,(1) XRC介紹,主電源開關(guān)和門鎖 再現(xiàn)操作盒 示教編程器,1、前言,33,主電源開關(guān),急停鍵,報(bào)警按鈕,暫停按鈕,啟動(dòng)按鈕,伺服電源顯示,再現(xiàn)模式/示教模式切換,34,(2) 再現(xiàn)操作盒,35,(3) 示教編程器,36,光標(biāo)鍵,手動(dòng)速度鍵,軸操作鍵,選擇鍵,回車鍵,安全開關(guān) 在內(nèi)側(cè),握住時(shí),伺服電源

13、接通.,坐標(biāo)鍵,插入鍵,插補(bǔ)方式鍵,連鎖+試運(yùn)行,示教鎖定,37,（4） 簡(jiǎn)單的基本操作,究竟怎樣才能讓機(jī)器人工作呢？ 接通電源 示教：教機(jī)器人工作。 再現(xiàn)：機(jī)器人執(zhí)行示教的工作。 切斷電源 基本工作過(guò)程可以用下圖說(shuō)明：,38,39,2 接通電源 注意：接通電源時(shí)，請(qǐng)務(wù)必按照先開主電源再開伺服電源的順序。接通電源前，必須充分確認(rèn)機(jī)器人周圍是否安全。,（1）接通主電源 把XRC正面主電源開關(guān)旋至“ON”位，接通主電源，XRC內(nèi)部進(jìn)行初始化診斷后，在示教編程器上顯示初始畫面。,40,（2） 接通伺服電源 把XRC正面主電源開關(guān)旋至“ON”位，接通主電源，XRC內(nèi)部進(jìn)行初始化診斷后，在示教編程器上顯

14、示初始畫面。,（a）再現(xiàn)模式時(shí) 按再現(xiàn)操作盒的SERVO ON READY鍵，接通伺服電源，該鍵燈亮。,41,(b)示教模式時(shí) 按再現(xiàn)操作盒的SERVO ON READY鍵，該鍵閃爍，此時(shí)伺服電源未通。 在示教編程器上按示教鎖定鍵。 握住安全開關(guān)，接通伺服電源。再現(xiàn)操作盒上的SERVO ON READY鍵燈亮。,注意：伺服電源接通時(shí)可聽見伺服電機(jī)帶電后的聲音。,42,注意：伺服電源的ON/OFF安全開關(guān)的使用。 握住安全開關(guān)，接通伺服電源，伺服電源的燈亮，但是用力握至喀噠聲響，伺服電源反而被切斷。如下圖所示：,43,3. 示教 (1)示教前的準(zhǔn)備 開始示教前，請(qǐng)做以下準(zhǔn)備： 使再現(xiàn)操作盒能有效

15、操作 把動(dòng)作模式定為示教模式 示教鎖定 輸入程序名,再現(xiàn)操作盒上的按鍵,示教盒上的按鍵,(a) 確認(rèn)再現(xiàn)操作盒的REMOTE鍵的燈是熄滅狀態(tài)，以保證再現(xiàn)操作盒的操作有效。 (b) 按再現(xiàn)操作盒的TEACH鍵，定為示教模式。 (c) 按示教盒上的示教鎖定鍵，如未加示教鎖定時(shí)，不能通過(guò)安全開關(guān)接通伺服電源。,44,(d) 在主菜單選擇【程序】，然后在子菜單中選擇【新建程序】。,45,(e) 顯示新建程序畫面，按選擇鍵。,46,(f) 顯示字母表畫面。以名為“TEST”的程序?yàn)槔M(jìn)行說(shuō)明。,注意：程序名稱可使用數(shù)字、英文字母及其他符號(hào)，最大長(zhǎng)度為8個(gè)字符。,47,(g) 光標(biāo)放在“T”上按選擇鍵。以

16、同樣的方法輸入“E”、 “S”、 “T”。,48,(h). 按回車鍵，程序名“TEST”被輸入。,49,(e)光標(biāo)移動(dòng)到“執(zhí)行”上，按選擇鍵，程序“TEST”被輸入到XRC的內(nèi)存中，程序被顯示，“NOP”和“”END命令自動(dòng)生成。,50,（2）示教,利用MOTOMAN-UP20弧焊機(jī)器人完成下圖所示角焊縫的焊接。圖中1點(diǎn)為機(jī)器人起始位置、2點(diǎn)為準(zhǔn)備點(diǎn)完成焊槍姿態(tài)的調(diào)整、3點(diǎn)為起焊點(diǎn)、4點(diǎn)為焊接結(jié)束點(diǎn)、5點(diǎn)為焊槍返回起始位置過(guò)程中的安全點(diǎn)。34點(diǎn)間的直線為焊縫位置。,51,程序點(diǎn)1開始位置,移動(dòng)到完全離開機(jī)器人周邊物體的位置輸入程序點(diǎn)1。,1. 握住安全開關(guān)，接通伺服電源，機(jī)器人進(jìn)入可動(dòng)作狀態(tài)。

17、,2. 用軸操作鍵把機(jī)器人移動(dòng)到適合作業(yè)的位置點(diǎn)1。,3. 按插補(bǔ)方式鍵，把插補(bǔ)方式定為關(guān)節(jié)插補(bǔ)。輸入緩沖行中以MOVJ表示關(guān)節(jié)插補(bǔ)。,52,4. 光標(biāo)在行號(hào)0000處時(shí)，按選擇鍵，此時(shí)光標(biāo)轉(zhuǎn)移到輸入緩沖顯示行處，繼續(xù)按光標(biāo)鍵將光標(biāo)移至設(shè)定速度處，然后設(shè)定相應(yīng)的再現(xiàn)速度，設(shè)定再現(xiàn)速度為50。,5. 按回車鍵，輸入程序點(diǎn)1（行0001）。,53,程序點(diǎn)2作業(yè)開始位置附近,在該點(diǎn)處調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)至合適的作業(yè)姿態(tài)。,1. 用軸操作鍵，設(shè)定機(jī)器人姿態(tài)為合適的作業(yè)姿態(tài)。,2.按回車鍵，輸入程序點(diǎn)2（行0002）。,54,程序點(diǎn)3作業(yè)開始位置,保持程序點(diǎn)2的姿態(tài)不變，并移向作業(yè)開始位置。 此時(shí)，改變機(jī)器人

18、的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系為直角坐標(biāo)系即可保證在移動(dòng)的過(guò)程中機(jī)器人姿態(tài)不變。,1. 用手動(dòng)速度高或低鍵，改變機(jī)器人移動(dòng)的速度至中速，狀態(tài)區(qū)域顯示如下。,2.按坐標(biāo)鍵，設(shè)定機(jī)器人坐標(biāo)系為直角坐標(biāo)系，用軸操作鍵把機(jī)器人移到作業(yè)開始位置。,55,3. 光標(biāo)在行號(hào)0002處時(shí)，按選擇鍵，此時(shí)光標(biāo)轉(zhuǎn)移到輸入緩沖顯示行處，繼續(xù)按光標(biāo)鍵將光標(biāo)移至設(shè)定速度處，然后設(shè)定相應(yīng)的再現(xiàn)速度，設(shè)定再現(xiàn)速度為12.5。,4. 按回車鍵，輸入程序點(diǎn)3（行0003）。,56,程序點(diǎn)4作業(yè)結(jié)束位置,1. 保持直角坐標(biāo)系不變，用軸操作鍵把機(jī)器人移動(dòng)到焊接作業(yè)結(jié)束位置。 2. 按插補(bǔ)方式鍵，將插補(bǔ)方式設(shè)定為直線插補(bǔ)（MOVL）。輸入緩沖顯示行顯

19、示如下：,3. 光標(biāo)在行號(hào)0003處時(shí)，按選擇鍵，此時(shí)光標(biāo)轉(zhuǎn)移到輸入緩沖顯示行處，繼續(xù)按光標(biāo)鍵將光標(biāo)移至設(shè)定速度處，然后設(shè)定相應(yīng)的再現(xiàn)速度，設(shè)定再現(xiàn)速度為138mm/s。,4. 按回車鍵，輸入程序點(diǎn)4（行0004）。,57,程序點(diǎn)5不碰觸工件、夾具的位置,1. 用軸操作鍵將機(jī)器人移到不碰觸工件和夾具的地方。,2. 按插補(bǔ)方式鍵，將插補(bǔ)方式設(shè)定為關(guān)節(jié)插補(bǔ)（MOVJ）。輸入緩沖顯示行顯示如下：,3. 光標(biāo)在行號(hào)0004處時(shí)，按選擇鍵，此時(shí)光標(biāo)轉(zhuǎn)移到輸入緩沖顯示行處，繼續(xù)按光標(biāo)鍵將光標(biāo)移至設(shè)定速度處，然后設(shè)定相應(yīng)的再現(xiàn)速度，設(shè)定再現(xiàn)速度為50。,4. 按回車鍵，輸入程序點(diǎn)5（行0005）。,58,程

20、序點(diǎn)6開始位置附近,1. 用軸操作鍵把機(jī)器人移開始點(diǎn)附近。,4. 按回車鍵，輸入程序點(diǎn)6（行0006）。,示教結(jié)束,59,最初的程序點(diǎn)和最后的程序點(diǎn)重合,現(xiàn)在機(jī)器人停在第1程序點(diǎn)附近的第6程序點(diǎn)處。這時(shí)，如果能從作業(yè)結(jié)束位置的程序點(diǎn)5直接移動(dòng)到程序點(diǎn)1的位置，即可進(jìn)行下面的作業(yè)，從而提高工作效率。因此，作如下修改：把最終位置的程序點(diǎn)6與最初位置的程序點(diǎn)1設(shè)為同一位置。,60,1. 把光標(biāo)移到程序1所在行。,2. 按下前進(jìn)鍵，機(jī)器人移到程序點(diǎn)1的位置。,3. 把光標(biāo)移到程序6所在行。,4. 按下修改鍵。,5. 按下回車鍵，程序點(diǎn)6的位置被修改到與程序點(diǎn)1相同的位置。,程序點(diǎn)位置的修改：,61,（3） 示教軌跡的確認(rèn),1. 把光標(biāo)移到程序1所在行。,3. 按下前進(jìn)鍵，利用機(jī)器人的動(dòng)作確認(rèn)每一個(gè)程序點(diǎn)。每按一次前進(jìn)鍵，機(jī)器人移動(dòng)