工業(yè)機(jī)器人操作與編程教材PPT

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1、全國高等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材全國工業(yè)機(jī)器人技能培養(yǎng)系列精品教材邢美峰 主 編王慧東 王春暖 副主編工 業(yè) 機(jī) 器 人 操 作 與 編 程（ ISBN 978-7-121-28191-4） 目 錄任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作任務(wù)4 噴漆編程與操作任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作任務(wù)6 碼垛編程與操作任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1 .1 了解工業(yè)機(jī)器人1 .1 .1 工業(yè)機(jī)器人分類及應(yīng)用1 .1 .2 工業(yè)機(jī)器人的組成1 .1 .3 工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系1 .1 .4 工業(yè)機(jī)器人基本規(guī)格1 .1 .6 工業(yè)機(jī)器人電氣控制柜面板

2、1 .1 .7 示教器基本功能與操作 1 .1 .8 工業(yè)機(jī)器人操作安全注意事項(xiàng) 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1 .1 .1 工業(yè)機(jī)器人分類及應(yīng)用1 .按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分（1 ）直角坐標(biāo)型 臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；（2 ）關(guān)節(jié)型 臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；（3 ）圓柱坐標(biāo)型 臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作； 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1 .1 .1 工業(yè)機(jī)器人分類及應(yīng)用1 .按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分4 ）組合結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)直線、旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)、伸縮；（5 ）球坐標(biāo)型臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮。 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人2 、按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能分 點(diǎn)位型 連續(xù)軌跡型3 、按程序輸入方式分 離線輸入型示教輸入型4 、按應(yīng)用領(lǐng)

3、域分類 可分為搬運(yùn)機(jī)器人、裝配機(jī)器人、上下料機(jī)器人、焊接機(jī) 器人、碼垛機(jī)器人、噴涂機(jī)器人等。 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1 .1 .2 工業(yè)機(jī)器人的組成 工業(yè)機(jī)器人由本體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。 本體:即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作； 控制系統(tǒng)：是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1 .1 .3 工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系 工業(yè)機(jī)器人一般有四個(gè)坐標(biāo)系，基坐標(biāo)系、關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系。 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1 .2 手動(dòng)操作工業(yè)機(jī)器

4、人1 .2 .1 手動(dòng)操作功能簡介1 .2 .1 手動(dòng)操作工業(yè)機(jī)器人拓展與提高1 十大工業(yè)機(jī)器人品牌 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人1 .2 .1 手動(dòng)操作功能簡介 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)可以是連續(xù)的、也可以是步進(jìn)的，可以是單軸獨(dú)立的、也可以是多軸聯(lián)動(dòng)的，這些運(yùn)動(dòng)都可以通過示教器手動(dòng)操作來實(shí)現(xiàn)。1 .2 .1 手動(dòng)操作工業(yè)機(jī)器人1、工業(yè)機(jī)器人啟動(dòng)基本操作2、單軸移動(dòng)的手動(dòng)操作3、工業(yè)機(jī)器人參考點(diǎn)設(shè)定 4、工業(yè)機(jī)器人回參考點(diǎn)操作 HSR-6 0 8 工 業(yè) 機(jī) 器 人 電 氣 控 制 柜 面 板 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人拓展與提高1 十大工業(yè)機(jī)器人品牌一、發(fā)那科（FANUC）日本二、庫卡（KUKA Roboter

5、Gmbh）德國三、那智（NACHI）不二越日本四、川崎機(jī)器人日本五、ABB Robotics機(jī)器人瑞典六、史陶比爾（Staubli）瑞士 任務(wù)1 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人拓展與提高1 十大工業(yè)機(jī)器人品牌七、柯馬（COMAU）意大利八、愛普生（DENSO EPSON）機(jī)器人(機(jī)械手)日本九、日本安川（Yaskawa Electric Co.）日本十、新松(SIASUN)機(jī)器人中國 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .1 新建、編輯和加載程序2 .1 .1 程序的基本信息2 .1 .2 新建程序2 .1 .3 打開、加載程序2 .1 .4 程序編輯、修改2 .1 .5 程序檢查2 .1 .6 自動(dòng)運(yùn)行 任務(wù)2 搬運(yùn)

6、編程與操作2 .1 .1 程序的基本信息1.常見的程序編制方法有兩種，示教編程方法和離線編程方法。（一）示教編程方法：是由操作人員引導(dǎo)，控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，記錄機(jī)器人作業(yè)的程序點(diǎn)，并插入所需的機(jī)器人命令來完成程序的編制；（二）離線示教：是操作者不對實(shí)際作業(yè)的機(jī)器人直接進(jìn)行示教，而是在離線編程中進(jìn)行編程或在模擬環(huán)境中進(jìn)行仿真，生成示教數(shù)據(jù)，通過PC間接對機(jī)器人進(jìn)行示教。 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .1 .1 程序的基本信息2.程序的基本信息包括：程序名、程序注釋、子類型、寫保護(hù)、程序指令和程序結(jié)束標(biāo)志。 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .1 .2 新建程序 在如圖所示的“示教界面”中點(diǎn)擊下方左側(cè)的“新建程

7、序”按鈕，在彈出如圖所示的對話框中輸入程序名，可新建一個(gè)空的程序文件。 示 教 界 面 程 序 名 輸 入 對 話 框 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .1 .3 打開、加載程序 打開程序?qū)υ捒蚩刹榭聪到y(tǒng)中所有的程序文件及其屬性，點(diǎn)擊 “示教界面”中的“打開程序”，可顯示如圖所示程序文件列表，選擇一個(gè)現(xiàn)有的程序文件并點(diǎn)擊“確認(rèn)”后可加載選中的該程序文件。 打 開 程 序 窗 口 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .1 .4 程序編輯、修改 示教主要提供程序編輯、修改功能，對于觸摸屏手持器，本機(jī)器人控制系統(tǒng)提供兩種操作方式即：短按和長按。2 .1 .5 程序檢查 系統(tǒng)支持對編寫的程序進(jìn)行語法檢查，若程序沒有語

8、法錯(cuò)誤，提示報(bào)警號(hào)、出錯(cuò)程序及錯(cuò)誤行號(hào)。 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .1 .6 自動(dòng)運(yùn)行在自動(dòng)操作模式下可以運(yùn)行機(jī)器人程序，任何程序必須先加載到內(nèi)存中才能運(yùn)行。1、加載程序2、自動(dòng)運(yùn)行程序 程 序 加 載 界 面 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .2 搬運(yùn)編程與操作2 .2 .1 運(yùn)動(dòng)指令2 .2 .2 等待和數(shù)字輸出指令2 .2 .3 工業(yè)機(jī)器人工作流程2 .2 .4 搬運(yùn)工藝分析2 .2 .5 搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備2 .2 .6 搬運(yùn)示教編程 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .2 .1 運(yùn)動(dòng)指令 運(yùn)動(dòng)指令用來實(shí)現(xiàn)以指定速度、特定路線模式等將工具從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)指定位置。在使用運(yùn)動(dòng)指令時(shí)需指

9、定以下幾項(xiàng)內(nèi)容：1.動(dòng)作類型：指定采用什么運(yùn)動(dòng)方式來控制到達(dá)指定位置的運(yùn)動(dòng)路徑,機(jī)器人動(dòng)作類型有 三種：關(guān)節(jié)定位（J）、直線運(yùn)動(dòng)（L）、圓弧運(yùn)動(dòng)（C）；2.位置數(shù)據(jù)：指定運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置；3.進(jìn)給速度：指定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給速度； 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .2 .2 等待和數(shù)字輸出指令1、等待指令 WAIT (value) sec指令格式：WAIT (value) sec指令注釋：用于在一個(gè)指定的時(shí)間段內(nèi)，或者直到某個(gè)條件滿足時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，結(jié)束程序的 指令。程序說明如下：WAIT等待指令Value取常數(shù)（Constant）2、數(shù)字輸出指令DO指令格式：DOi = ON/OFF指令注釋：寫操作，指

10、令把ON= 1 / OFF=0賦值給指定的數(shù)字輸出信號(hào)。程序說明如下： DO是可以被用戶控制的輸出信號(hào)i數(shù)字輸出端口號(hào)，即寄存器號(hào)，范圍為0-199ON/OFFON=1/OFF=0打開/關(guān)閉數(shù)字輸出信號(hào) 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2 .2 .3 工業(yè)機(jī)器人工作流程 使用工業(yè)機(jī)器人完成搬運(yùn)工作，要經(jīng)過5個(gè)主要工作環(huán)節(jié)，包括工藝分析、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、示教前的準(zhǔn)備、示教編程、程序測試。2.2.4 搬運(yùn)工藝分析 機(jī)器人搬運(yùn)是指物料在生產(chǎn)工序、工位之間進(jìn)行運(yùn)送轉(zhuǎn)移，以保證連續(xù)生產(chǎn)的搬運(yùn)作業(yè)。采用科學(xué)合理的搬運(yùn)方式和方法，不斷進(jìn)行搬運(yùn)分析，改善搬運(yùn)作業(yè)，避免產(chǎn)品 在搬運(yùn)過程中，因搬運(yùn)手段不當(dāng)，造成磕、碰、傷，從而影

11、響產(chǎn)品質(zhì)量。為了有效地組織好物料搬運(yùn)，必須遵循搬運(yùn)的原則。 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2.2.5 搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備1、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 機(jī)器人搬運(yùn)的動(dòng)作，可分解成為“抓取工件”、“移動(dòng)工件”、“放下工件”等一系列子任務(wù)?？梢赃M(jìn)一步分解為“把吸盤移到工件上方”、“移動(dòng)吸盤貼近工件”、“打開吸盤抓取工件”、“移動(dòng)吸盤抬起工件”等一系列動(dòng)作。 圖 2-21 搬 運(yùn) 任 務(wù) 流 程 圖 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2.2.5 搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備2、示教前的準(zhǔn)備（1）I/O配置 本任務(wù)中使用氣動(dòng)吸盤來抓取工件，氣動(dòng)吸盤的打開與關(guān)閉需通過I/O信號(hào)控制。HSR-JR608機(jī)器人控制系統(tǒng)提供了完備的 I/O

12、通信接口，可以方便地與周邊設(shè)備進(jìn)行通信。本系統(tǒng)的 I/O板提供的常用信號(hào)處理有輸入信號(hào) x和輸出信號(hào) Y。輸入 /輸出主要是對這些輸入 /輸出狀態(tài)進(jìn)行管理和設(shè)置。 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2.2.5 搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備2、示教前的準(zhǔn)備（2）坐標(biāo)系設(shè)定 本任務(wù)中使用氣動(dòng)吸盤從傳送帶A上抓取物品，將其放置到另外一條傳送帶B上的盒子里，運(yùn)動(dòng)軌跡相對簡單，示教取點(diǎn)較容易，所以可以在基坐標(biāo)系下編程，不需要建立新的工具坐標(biāo)系。 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2.2.5 搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備 圖 2-22 搬 運(yùn) 任 務(wù) 示 意 圖 任務(wù)2 搬運(yùn)編程與操作2.2.6 搬運(yùn)示教編程 為了使機(jī)器人能夠進(jìn)行再

13、現(xiàn)，就必須把機(jī)器人運(yùn)動(dòng)命令編成程序。利用工業(yè)機(jī)器人把工件從A點(diǎn)搬到B點(diǎn)，此程序由6個(gè)程序點(diǎn)組成，搬運(yùn)程序如下： 表2-4 搬運(yùn)程序 程 序 程 序 注 釋W(xué)AIT 1 等 待 1秒 （ 為 了 配 合 傳 送 帶 節(jié) 拍 ， 可 根 據(jù) 實(shí) 際 情 況 修 改 ）J P1 100% FINE 控 制 機(jī) 器 人 工 具 點(diǎn) （ 吸 盤 ） 移 動(dòng) 到 傳 送 帶 1上 方J P2 80% FINE 移 動(dòng) 吸 盤 貼 近 工 件DO 1 = ON 工 具 抓 取 工 件WAIT 1 等 待 吸 盤 吸 附 工 件J P3 80% FINE 工 具 抓 取 工 件 抬 到 安 全 高 度J P4

14、 100% FINE 中 間 點(diǎn)J P5 80% FINE 控 制 機(jī) 器 人 工 具 點(diǎn) （ 吸 盤 ） 移 動(dòng) 到 傳 送 帶 2上 方DO 2 = ON 工 具 放 置 工 件 WAIT 1 等 待 吸 盤 釋 放 工 件J P6 100% FINE 工 具 抬 高 到 程 序 起 始 點(diǎn) ， 便 于 第 二 次 搬 運(yùn) 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3 .1 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析3 .1 .1 機(jī)器人位置與姿態(tài)的描述3.1.2工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué) 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3.1.1 機(jī)器人位置與姿態(tài)的描述 機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)簡稱為位姿。在空間坐標(biāo)系中，位置是由三個(gè)移動(dòng)自由度確

15、定，姿態(tài)是由三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度確定。關(guān)節(jié)型機(jī)器人可視為由一系列關(guān)節(jié)連接起來的連桿組成。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的是各桿件尺寸、運(yùn)動(dòng)副類型、桿間相互關(guān)系（包括位移關(guān)系、速度關(guān)系和加速度關(guān)系）等。手部相對固定坐標(biāo)系的位姿和運(yùn)動(dòng)是我們研究的重點(diǎn)，因此，首先要建立相鄰連桿之間的相互關(guān)系，即要建立連桿坐標(biāo)系。，把坐標(biāo)系 固定在機(jī)器人的每一個(gè)連桿的關(guān)節(jié)上，可用齊次變換來描述這些坐標(biāo)系之間的相對位置和姿態(tài)方向。 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3.1.2工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)1、連桿參數(shù)的關(guān)節(jié)變量2、 連桿坐標(biāo)系和齊次變換3、工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解4、工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3 .2 涂膠編程與操作3

16、 .2 .1 直線運(yùn)動(dòng)和輸入/輸出條件等待指令3 .2 .2 涂膠工藝分析3 .2 .3 涂膠運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備3 .2 .4 膠槍工具坐標(biāo)系設(shè)定3 .2 .5 涂膠示教編程 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3.2.1 直線運(yùn)動(dòng)和輸入/輸出條件等待指令1、運(yùn)動(dòng)指令（直線指令L）2、輸入/輸出條件等待指令WAIT (DI/DO)(比較符)（value）(操作)3.2.2 涂膠工藝分析 機(jī)器人涂膠是用特制膠槍，借助干燥壓縮空氣，將膠液噴涂到粘接表面上，膠層均勻，效率也高，適宜大面積粘接和大規(guī)模生產(chǎn)。 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3.2.3 涂膠運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備1、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 機(jī)器人涂膠的動(dòng)作，

17、可分解成為“等待涂膠控制信號(hào)”“打開膠槍”、“涂膠”、“關(guān)閉膠槍”等一系列子任務(wù)。可以進(jìn)一步分解為“把膠槍移到第一條軌跡線上”、“膠槍移動(dòng)到涂膠點(diǎn)”、“打開膠槍”、“移動(dòng)膠槍涂膠”等一系列動(dòng)作。 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3.2.3 涂膠運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和示教前的準(zhǔn)備2、示教前的準(zhǔn)備I/O配置 本任務(wù)中需通過外部I/O信號(hào)啟動(dòng)機(jī)器人涂膠工作，此外膠槍的打開與關(guān)閉也需通過I/O信號(hào)控制。 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3.2.4 膠槍工具坐標(biāo)系設(shè)定 在進(jìn)行涂膠編程之前，就需要構(gòu)建起必要的編程環(huán)境，其中包括工具數(shù)據(jù)，需要在編程前進(jìn)行定義。工具坐標(biāo)系用于描述安裝在機(jī)器人第六軸上的工具的TCP、位姿等數(shù)數(shù)據(jù)。

18、一般不同的機(jī)器人應(yīng)用配置不同的工具，比如說弧焊的機(jī)器人使用弧焊槍作為工具，而用于搬運(yùn)板材等機(jī)器人就會(huì)使用吸盤式的夾具作為工具。 HSR-608機(jī)器人默認(rèn)工具的工具中心點(diǎn)位于第五軸和第六軸 的交點(diǎn)，即位于于機(jī)器人手腕中心點(diǎn)，如圖3-11所示。 任務(wù)3 機(jī)器人涂膠編程與操作3.2.4 膠槍工具坐標(biāo)系設(shè)定 HSR-608機(jī)器人默認(rèn)工具的工具中心點(diǎn)位于第五軸和第六軸的交點(diǎn)，即位于于機(jī)器人手腕中心點(diǎn)，如圖3-11所示。 圖 3-11 HSR-608機(jī) 器 人 工 具 坐 標(biāo) 系 任務(wù)4 噴漆編程與操作4 .1 噴漆前的準(zhǔn)備4 .1 .1 噴漆工藝分析4 .1 .2 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃4 .1 .3 示教前的準(zhǔn)備4

19、 .1 .4 噴槍工具坐標(biāo)系六點(diǎn)標(biāo)定4 .1 .5 工作臺(tái)工件坐標(biāo)系設(shè)定 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.1.1 噴漆工藝分析 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用也越來越廣泛。機(jī)器人噴涂作為工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括汽車噴漆、家電噴涂、靜電噴涂及家具噴涂等幾大類。 機(jī)器人噴涂的表面類型大致分為以下幾種類型：水平面、豎直側(cè)表面、曲面。各個(gè)表面噴涂時(shí)對噴槍的姿態(tài)要求各不相同。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.1.2 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃1、任務(wù)規(guī)劃 機(jī)器人噴漆的動(dòng)作，可分解成為 “噴漆”、 “工件轉(zhuǎn)位”、“噴漆”等一系列子任務(wù)。可以進(jìn)一步分解為“把噴槍靠近工件”、“移動(dòng)吸盤貼近工件”、“打開噴槍噴漆”、“沿

20、工件移動(dòng)噴槍”等一系列動(dòng)作。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.1.2 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃2、動(dòng)作循環(huán)規(guī)劃 噴漆作業(yè)過程需要對工件四面進(jìn)行噴漆，各面的噴漆運(yùn)動(dòng)軌跡相同，所以只需要編制一個(gè)表面的噴漆運(yùn)動(dòng)程序，通過條件判斷控制工作臺(tái)轉(zhuǎn)位換面。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.1.2 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃3、軌跡規(guī)劃 單面噴漆作業(yè)過程中，噴槍沿著工件表面以圓弧軌跡移動(dòng)到工件右側(cè)，然后向下移動(dòng)固定距離，再沿著工件.表面以相同的圓弧軌跡動(dòng)到工件左側(cè)，再向下移動(dòng)固定距離，然后再以相同的圓弧軌跡動(dòng)到工件右側(cè)。這樣循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成整個(gè)噴漆過程。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.1.3 示教前的準(zhǔn)備I/O配置 本任務(wù)中需通過外部I/O信號(hào)啟動(dòng)機(jī)器人噴

21、漆工作，第一面噴漆完成后，需要通過I/O信號(hào)控制工作臺(tái)轉(zhuǎn)位。此外噴槍的打開與關(guān)閉也需通過I/O信號(hào)控制。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.1.4 噴槍工具坐標(biāo)系六點(diǎn)標(biāo)定 圖 4-5 噴 漆 工 具 坐 標(biāo) 系 任務(wù)4 噴漆編程與操作4 .1 .5 工作臺(tái)工件坐標(biāo)系設(shè)定 工件坐標(biāo)系是由用戶在工件空間定義的一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)包括:（ X,Y,Z）用來表示距原點(diǎn)的位置，（ A,B,C）用來表示繞 X-， Y-， Z-軸旋轉(zhuǎn)的角度。與工具坐標(biāo)系相同， 機(jī)器人控制系統(tǒng)支持16個(gè)工件坐標(biāo)系設(shè)定，每個(gè)工件坐標(biāo)系可以屬于不同的組號(hào)，也可為每個(gè)工件坐標(biāo)系添加相應(yīng)的注釋說明。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4 .2 噴

22、漆示教編程4 .2 .1 圓弧運(yùn)動(dòng)指令C4 .2 .2 標(biāo)簽指令LBL和無條件跳轉(zhuǎn)指令JMP4 .2 .3 寄存器指令R4 .2 .4 寄存器條件比較指令I(lǐng)F Ri4 .2 .5 位置寄存器指令PR4 .2 .6 編制噴漆程序 4 .2 .7 噴漆示教 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.1 圓弧運(yùn)動(dòng)指令CC 圓弧運(yùn)動(dòng)指令Pi 圓弧運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn) 2000mm/sec 進(jìn)給速度為2000/秒，由程序指令直接指定，單位可為mm/sec、cm/min、inch/min。通過區(qū)別起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)的姿態(tài)，來控制被驅(qū)動(dòng)的工具的姿態(tài)。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.2 標(biāo)簽指令LBL和無條件跳轉(zhuǎn)指令JMP1、標(biāo)簽指令

23、LBL指令格式：LBLi指令注釋：標(biāo)簽指令用于指定程序執(zhí)行的分支跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)。程序說明如下：LBL 標(biāo)簽指令i標(biāo)簽序號(hào)(1到32767) 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.2 標(biāo)簽指令LBL和無條件跳轉(zhuǎn)指令JMP1、標(biāo)簽指令LBL示例： LBL2說 明 ： 標(biāo)簽一經(jīng)執(zhí)行，對于條件指令、等待指令和無條件跳轉(zhuǎn)指令都是適用的。不能把標(biāo)簽序號(hào)指定為間接尋址（如LBLR1）。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.2 標(biāo)簽指令LBL和無條件跳轉(zhuǎn)指令JMP2、無條件跳轉(zhuǎn)指令JMP指令格式： JMP LBL i 指令注釋：無條件跳轉(zhuǎn)指令是指在同一個(gè)程序中，無條件的從程序的一行跳轉(zhuǎn)到另一行去執(zhí)行，即將程序控制轉(zhuǎn)移到指定的標(biāo)

24、簽。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.2 標(biāo)簽指令LBL和無條件跳轉(zhuǎn)指令JMP2、無條件跳轉(zhuǎn)指令JMP程序說明如下：JMP無條件跳轉(zhuǎn)指令i標(biāo)簽序號(hào)(1到32767)示例： JMP LBL2 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.3 寄存器指令R寄存器指令在寄存器上完成算術(shù)運(yùn)算。寄存器是一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的變量，本機(jī)器人控制系統(tǒng)提供200個(gè)R寄存器。 指令格式：Ri=(value)Ri=(value)（operator）(value)指令注釋：把數(shù)值(value)賦值給指定的R寄存器。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.3 寄存器指令R程序說明如下：R寄存器指令ii的范圍是0到199Value可以取常數(shù)（const

25、ant）、寄存器（R）、位置寄存器中的某個(gè)軸（PRi,j）、數(shù)字量輸入輸出(DIi/DOi)、模擬量輸入/輸出(AIi/AOi)。 Operator把兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行+、-、*、/、MOD、DIV操作 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.4 寄存器條件比較指令I(lǐng)F Ri指令格式：IF Ri (運(yùn)算符) (value) (操作)指令注釋：寄存器條件比較指令將存儲(chǔ)在寄存器中的值與另一個(gè)值比較。當(dāng)比較條件滿足時(shí)，執(zhí)行指定的操作。程序說明如下：IF條件指令Ri寄存器號(hào)0到199 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.5 位置寄存器指令PR位置寄存器是一個(gè)存儲(chǔ)位置數(shù)據(jù)(x、y、z、w、p、r)的變量，本系統(tǒng)提供100個(gè)位

26、置寄存器。指令格式：PRi=(value) 指令注釋：把數(shù)值(value)賦值給指定的位置寄存器。位置寄存器指令在位置寄存器上完成算術(shù)操作。位置寄存器指令可以把位置數(shù)據(jù)、兩個(gè)數(shù)值的和、差賦值給指定的位置寄存器。 任務(wù)4 噴漆編程與操作4.2.5 位置寄存器指令PR指令說明：PR位置寄存器i位置寄存器號(hào)，取值范圍為0-99Value可以取位置寄存器（PR）、位置變量（P）、直角坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置（Lpos)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置（Jpos）、用戶坐標(biāo)系（UFRAMEi）、工具坐 標(biāo)系（UTOOLi）。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5 .1 數(shù)控車床及機(jī)器人上下料協(xié)調(diào)工作5 .1 .1 數(shù)控

27、車削工藝5 .1 .2 機(jī)器人的通訊 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.1.1 數(shù)控車削工藝 數(shù)控車削加工工藝是以普通車削加工工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)解決數(shù)控車削加工過程中面臨的工藝問題，主要內(nèi)容有：分析零件圖紙，確定工序和工件在數(shù)控車床上的裝夾方式，確定各表面的加工順序和刀具的進(jìn)給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5 .1 .2 機(jī)器人的通訊 在應(yīng)用中，工業(yè)機(jī)器人必須聯(lián)絡(luò)其他各種設(shè)備、裝置的有關(guān)信息，通過程序的處理.與協(xié)調(diào)，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，工業(yè)機(jī)器人除具有基本的示教再現(xiàn)的功能之外，與外界的聯(lián)系就成為應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。

28、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)與外界聯(lián)系有如下4類。1、與生產(chǎn)系統(tǒng)對應(yīng)。2、與作業(yè)用途對應(yīng)。3、與周邊設(shè)備對應(yīng)。 4、與傳感器或其他裝置對應(yīng)。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5 .2 數(shù)控車床上下料編程與操作5 .2 .1 子程序調(diào)用和增量指令5 .2 .2 上下料運(yùn)動(dòng)規(guī)劃5 .2 .3 上下料示教前的準(zhǔn)備5 .2 .4 示教編程拓展與提高5 工業(yè)機(jī)器人如何與數(shù)控機(jī)床融合使用 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.1 子程序調(diào)用和增量指令1、子程序調(diào)用指令指令格式：CALL (Program) 指令注釋：子程序調(diào)用指令將程序控制轉(zhuǎn)移到另一個(gè)程序（子程序）的第一行，并執(zhí)行子程序。當(dāng)子程序執(zhí)行到程序結(jié)束指

29、令（END）時(shí)，控制會(huì)迅速的返回到調(diào)用程序（主程序）中的子程序調(diào)用指令的下一條指令，繼續(xù)向后執(zhí)行。指令說明： CALL子程序調(diào)用指令Program需要選擇的子程序名 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.1 子程序調(diào)用和增量指令1、子程序調(diào)用指令指令格式：CALL (Program) 指令說明： CALL子程序調(diào)用指令Program需要選擇的子程序名 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.1 子程序調(diào)用和增量指令2、增量指令（INC） 指令格式：INC 指令注釋：增量指令將運(yùn)動(dòng)指令中的位置數(shù)據(jù)用作當(dāng)前位置的增量，即增量指令中的位置數(shù)據(jù)為機(jī)器人移動(dòng)的增量。指令說明：INC增量指令 任務(wù)5 數(shù)

30、控車床上下料編程與操作2、增量指令（INC） 示例：L P1 500mm/sec FINE INC注釋：（1）當(dāng)位置數(shù)據(jù)為關(guān)節(jié)坐標(biāo)值時(shí)，提供了每個(gè)軸的增量數(shù)據(jù)。 （2）當(dāng)位置變量（Pi）作為位置數(shù)據(jù)時(shí)，用戶坐標(biāo)系的基準(zhǔn)通過用戶坐標(biāo)系的序號(hào)指定，而用戶坐標(biāo)系的序號(hào)是在位置數(shù)據(jù)中指定的。 （3）當(dāng)位置寄存器作為位置數(shù)據(jù)時(shí)，基準(zhǔn)坐標(biāo)系即為當(dāng)前用戶坐標(biāo)系。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.2 上下料運(yùn)動(dòng)規(guī)劃1、任務(wù)規(guī)劃機(jī)器人上下料的運(yùn)動(dòng)可分解成為 “抓取工件”、“交換工件” “放置工件”等一系列子任務(wù)。2、動(dòng)作規(guī)劃 機(jī)器人上下料的運(yùn)動(dòng)可以進(jìn)一步分解為“等待上位機(jī)控制信號(hào)”、“把卡具移到工件上方

31、”、“打開卡具”、“抓取工件”、“移動(dòng)工件到機(jī)床” “交換工件”等一系列動(dòng)作。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.2 上下料運(yùn)動(dòng)規(guī)劃3、路徑規(guī)劃 抓取工件時(shí)示教第一點(diǎn)，其余點(diǎn)可以對第一點(diǎn)進(jìn)行位置偏移，從而獲得其余點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，這樣可以減少示教點(diǎn)數(shù)，簡化示教過程。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.3 上下料示教前的準(zhǔn)備1、I/O配置 本任務(wù)中使用兩個(gè)氣動(dòng)卡盤來抓取工件，氣動(dòng)卡盤的打開與關(guān)閉需通過I/O信號(hào)控制。數(shù)控機(jī)床與給機(jī)器人也需要通過外部I/O信號(hào)通信。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.3 上下料示教前的準(zhǔn)備2、設(shè)定工具坐標(biāo)系 本項(xiàng)目使用抓取工具為兩個(gè)氣動(dòng)三抓卡盤，它們

32、的TCP點(diǎn)設(shè)定在卡抓的中心線上，相對與默認(rèn)工具0的坐標(biāo)方向沒變，只是TCP相對于工具0的Y方向和Z正方向發(fā)生了偏移。所以，可采用修改軸的坐標(biāo)值的方法設(shè)定坐標(biāo)系。3、設(shè)定工件坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床上下料過程需要建立擺放工件的工作臺(tái)工件坐標(biāo)系。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作5.2.4 示教編程 本項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人從工作臺(tái)上拾取工件，將其搬運(yùn)至機(jī)床上，同時(shí)將已經(jīng)加工完的工件取下放置到傳送帶上的動(dòng)作。根據(jù)上下料運(yùn)動(dòng)規(guī)劃將程序分為主程序、抓取程序、上下料程序、放置程序等幾個(gè)程序塊，通過主程序調(diào)用子程序完成上下料工作。其中抓取程序完成抓取位置的判斷和計(jì)算，并完成抓取動(dòng)作。上下料程序控制機(jī)器人將工件搬運(yùn)至機(jī)床上

33、，同時(shí)將已經(jīng)加工完的工件取下的動(dòng)作。放置程序控制機(jī)器人將工件放到傳 送帶上的動(dòng)作。 任務(wù)5 數(shù)控車床上下料編程與操作拓展與提高5 工業(yè)機(jī)器人如何與數(shù)控機(jī)床融合使用 任務(wù)6 碼垛編程與操作6 .1 碼垛工藝6 .1 .1 物品的碼垛要求6 .1 .2 托盤碼垛 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.1.1 物品的碼垛要求 碼垛是指將物品整齊、規(guī)則地?cái)[放成貨垛的作業(yè)。它根據(jù)物品的性質(zhì)、形狀、重量等因素，結(jié)合倉庫儲(chǔ)存條件，將物品碼放成一定的貨垛。 在物品碼放前要結(jié)合倉儲(chǔ)條件做好準(zhǔn)備工作，在分析物品的數(shù)量、包裝、清潔程度、屬性的基礎(chǔ)上，遵循合理、牢固、定量、整齊、節(jié)約、方便等方面的基本要求，進(jìn)行物品碼放。 任務(wù)6

34、 碼垛編程與操作6.1.2 托盤碼垛 托盤是用于集裝、堆放、搬運(yùn)和運(yùn)輸?shù)姆胖米鳛閱卧?fù)荷的物品和制品的水平平臺(tái)裝置。在平臺(tái)上集裝一定數(shù)量的單件物品，并按要求捆扎加固，組成一個(gè)運(yùn)輸單位，便于運(yùn)輸過程中使用機(jī)械進(jìn)行裝卸、搬運(yùn)和堆存。 任務(wù)6 碼垛編程與操作6 .2 碼垛編程與操作6 .2 .1 位置寄存器軸指令和坐標(biāo)系設(shè)置指令6 .2 .2 碼垛運(yùn)動(dòng)規(guī)劃6 .2 .3 碼垛示教前的準(zhǔn)備6 .2 .4 示教編程拓展與提高6 碼垛機(jī)器人介紹 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.2.1 位置寄存器軸指令和坐標(biāo)系設(shè)置指令1、位置寄存器軸指令 位置寄存器軸指令在位置寄存器上完成計(jì)算操作。PRi, j中的元素 i 代表

35、位置寄存器的序號(hào)，j 代表位置寄存器元素序號(hào)。位置寄存器軸指令可以將位置數(shù)據(jù)元素的值，或兩個(gè)數(shù)據(jù)的和、差、商、余數(shù)等賦值給指定的位置寄存器元素。指令格式PR i, j =(value)(operator)(value) 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.2.1 位置寄存器軸指令和坐標(biāo)系設(shè)置指令2、坐標(biāo)系設(shè)置指令UFRAMEi=(value)指令說明：UFRAME工件坐標(biāo)系選擇指令i工件坐標(biāo)系序號(hào)，取值范圍為1-15Value位置寄存器PRi 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.2.2 碼垛運(yùn)動(dòng)規(guī)劃1、任務(wù)規(guī)劃 機(jī)器人上碼垛的運(yùn)動(dòng)，可分解成為 “檢測傳送線信息”、判斷放置位置”、 “抓取工件”、“放置工件”等一系

36、列子任務(wù)。 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.2.2 碼垛運(yùn)動(dòng)規(guī)劃2、動(dòng)作規(guī)劃 碼垛過程可進(jìn)一步分解為“檢測碼盤是否已滿”、“檢測產(chǎn)品到位”、 “判斷左側(cè)或右側(cè)碼垛”、 “計(jì)算碼垛放置位置”、“移動(dòng)到抓取安全位置”、“抓取工件”、 “移動(dòng)到放置安全位置”、“放置工件”、“計(jì)算工件放置數(shù)量”等一系列動(dòng)作。 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.2.3 碼垛示教前的準(zhǔn)備1、I/O配置 本任務(wù)中使用氣動(dòng)吸盤來抓取工件，氣動(dòng)吸盤的打開與關(guān)閉需通過I/O信號(hào)控制。傳動(dòng)帶的產(chǎn)品到位信號(hào)和碼盤放滿的信號(hào)也需要通過I/O信號(hào)進(jìn)行信息交換。 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.2.3 碼垛示教前的準(zhǔn)備2、工具坐標(biāo)系設(shè)定 由于吸盤相對與工具0

37、的位置只在Z方向產(chǎn)生偏移，X、Y方向沒有改變，且吸盤的位姿與工具0相同，所以建立吸盤工具坐標(biāo)系時(shí)只需設(shè)定Z坐標(biāo)值即可。3、工件坐標(biāo)系設(shè)定碼垛過程需要建立兩個(gè)工件坐標(biāo)系，包括左側(cè)碼盤建立工件坐標(biāo)系1，右側(cè)碼盤建立工件坐標(biāo)系2。 任務(wù)6 碼垛編程與操作6.2.4 示教編程 本項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人完成一條產(chǎn)品輸入線、兩個(gè)產(chǎn)品輸出工位碼垛任務(wù)。根據(jù)碼垛運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，將程序分為碼垛主程序、判斷工位程序、計(jì)算位置程序、抓取程序、放置程序、計(jì)數(shù)程序幾個(gè)程序塊，通過主程序調(diào)用子程序完成碼垛工作。其中判斷工位程序用來判斷左側(cè)碼垛還是右側(cè)碼垛，計(jì)算位置程序計(jì)算碼垛放置位置。通過計(jì)數(shù)程序計(jì)算產(chǎn)品放置數(shù)量，當(dāng)產(chǎn)品放滿時(shí)輸出更

38、換碼盤信號(hào)。 任務(wù)6 碼垛編程與操作拓展與提高6碼垛機(jī)器人介紹 在很多產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，用機(jī)器人來完成一些生產(chǎn)工序，不僅能提高生產(chǎn)效率，降低成產(chǎn)成本，而且能進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如在唇膏生產(chǎn)過程中，要把唇膏和外殼從托盤中取出，再把唇膏整潔正確的裝入殼內(nèi)，并蓋好蓋及擰緊，最后把成品唇膏放進(jìn)另一托盤中。 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7 .1 離線編程的定義與發(fā)展現(xiàn)狀7 .1 .1 離線編程的定義7 .1 .2 工業(yè)機(jī)器人離線編程的現(xiàn)狀7 .1 .3 離線編程的組成7 .1 .4 離線編程語言7 .1 .5 華數(shù)機(jī)器人離線編程軟件的功能說明 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7.1.1 離線編程的定義 工

39、業(yè)機(jī)器人編程方式主要分為在線示教編程和離線編程兩種，在線示教編程即指通過示教器直接操作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到指定的姿態(tài)和位置，并依次記錄這些位置并保存為NC程序文件。而離線編程則不須操作機(jī)器人，而是依據(jù)三維模型，依次提取軌跡點(diǎn)的信息，并自動(dòng)生成NC程序文件，通過控制器的數(shù)據(jù)接口將NC程序?qū)肟刂破鳌?任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7.1.2 工業(yè)機(jī)器人離線編程的現(xiàn)狀 各大機(jī)器人廠商幾乎都推出了配套的機(jī)器人離線編程軟件，較為著名的有ABB的RobotStudio，KUKA的KUKA.Sim Pro等。各大CAD/CAM軟件公司也開始進(jìn)軍機(jī)器人行業(yè)，分別推出了機(jī)器人模塊：西門子公司一直很注重行業(yè)解決方案，推出

40、的ROBCAD作為其產(chǎn)品生命周期管理軟件的一部分；CNC Software公司在其著名的CAM軟件MasterCAM中加入了機(jī)器人模塊，命名為RobotMaster。 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7.1.3 離線編程的組成 機(jī)器人離線編程從狹義上講，指通過三維模型生成NC程序的過程，概念上與數(shù)控加工離線編程類似，都必須經(jīng)過標(biāo)定、路徑規(guī)劃，運(yùn)動(dòng)仿真，后置處理幾個(gè)步驟，一般而言，機(jī)器人離線編程可針對單個(gè)機(jī)器人或流水線上多個(gè)機(jī)器人進(jìn)行，我們將針對單個(gè)機(jī)器人工作單元的編程稱為單元編程，將針對流水線上多個(gè)機(jī)器人工作單元的協(xié)調(diào)編程稱為流水線編程。本質(zhì)上，流水線編程是由單元編程組成的，但是需要注意在各單元編

41、程 時(shí)設(shè)置好節(jié)拍。 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7.1.4 離線編程語言 離線編程語言是用符號(hào)來描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的一種專用語言，是離線編程系統(tǒng)與機(jī)器人控制器進(jìn)行通信的載體。之前我們提到的NC程序文件即是保存有用離線編程語言編寫的一段描述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的程序的文件。各個(gè)機(jī)器人控制器廠家都有自己的編程語言，但都是由分為數(shù)據(jù)操作指令、運(yùn)動(dòng)指令、邏輯指令以及注釋這幾類指令組成。 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7.1.5 華數(shù)機(jī)器人離線編程軟件的功能說明 華數(shù)機(jī)器人離線編程軟件(HuaShu RobotCAM以下簡稱HSRC)是由華中科技大學(xué)國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心針對機(jī)器人離線編程開發(fā)的一款應(yīng)用軟件。該

42、軟件以SIEMENS NX作為CAD操作平臺(tái)，通過該軟件不僅可以規(guī)劃機(jī)器人路徑生成軌跡、輸出機(jī)器人NC程序，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真、干涉檢查以及實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人參數(shù)、工具參數(shù)的實(shí)時(shí)修改。 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7 .2 馬桶噴釉離線編程7 .2 .1 噴釉工藝分析7 .2 .2 噴釉操作步驟 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7.2.1 噴釉工藝分析 本例選擇衛(wèi)浴產(chǎn)品中較為復(fù)雜的坐便器作為加工對象，如圖7-10。本例使用的機(jī)器人型號(hào)為HSR-JR608，該機(jī)器人的控制器配備的是華數(shù)機(jī)器人控制器。為了使機(jī)器人能夠一次加工到工件的大部分表面，在工件端安裝軸線為Z方向的旋轉(zhuǎn)變位機(jī)，使坐便器繞Z軸旋轉(zhuǎn)。 任務(wù)7 工業(yè)機(jī)器人的離線編程7.2.2 噴釉操作步驟