项目二--工业机器人安装调试和基本操作

项目二工业机器人安装调试和基本操作学习目标•1.掌握工业机器人运输和安装方法；•2.熟悉工业机器人调试操作；•3.熟悉工业机器人的开机、人工操纵、关机等基本操作；•4.掌握ABB机器人示教操作方法；•5.了解ABB机器人示教基本指令。一、工业机器人的安装•工业机器人是精密机电设备，其运输和安装有着特别的要求，每一个品牌的工业机器人都有自己的安装与连接指导手册，但大同小异。工业机器人一般的安装流程如图2-1所示，个步骤操作要认真参阅手册相关部分。图2-1工业机器人安装流程1、准备工作•（1）检查安装位置和机器人的运动范围•安装工业机器人的第一步就是安装的车间的全面考察，包括厂房布局、地面状况、供电电源等基本情况。然后就是通过手册，认真研究本机器人的运动范围，从而设计布局方案，如图2-2所示，确保安装位置有足够机器人运动的空间。•1）在机器人的周围设置安全围栏，以保证机器人最大的运动空间、即使在臂上安装手爪或焊枪的状态也不会和周围的机器产生干扰。•2）设置一个带安全插销的安全门。•3）安全围栏设计布局合理。•4）控制柜、操作台等不要设置于看不见机器人主体动作之处，以防异常发生时无法及时发现。图2-2工业机器人安装布局•（2）检查和准备安装场地•1）机器人本体的安装环境要满足以下要求：•①当安装在地面上时，地面的水平度在±5°以内。•②地面和安装座要有足够的刚度。•③确保平面度以免机器人基座部分受额外的力。如果实在达不到，使用衬垫调整平面度。•④工作环境温度必须在0℃-45℃之间。低温启动时，油脂或齿轮油的粘度大，将会产生偏差异常或超负荷，须此时实施低速暖机运转。•⑤相对湿度必须在35%-85%RH之间，无凝露。•⑥确保安装位置极少暴露在灰尘、烟雾和水环境中。•⑦确保安装位置五易燃、腐蚀性液体和气体。•⑧确保安装位置不受过大的振动影响。•⑨确保安装位置最小的电磁干扰。•2）基座的安装：安装机器人基座时，认真阅读安装连接手册，清楚基座安装尺寸、基座安装横截面、紧固力矩等要求，使用高强度螺栓通过螺栓孔固定。•3）机器人架台的安装：安装机器人架台时，认真阅读安装连接手册，清楚基座安装尺寸、基座安装横截面、紧固力矩等要求，使用高强度螺栓通过螺栓孔固定。2、实际安装•（1）搬运机器人手臂•1）搬运、安装和保管注意事项•①当使用起重机或叉车搬运机器人时，绝对不能人工支撑机器人机身。•②搬运中，绝对不要爬在机器人上或站在提起的机器人下方。•③在开始安装之前，请务必断开控制器电源及元电源，设置施工中标志。•④开动机器人时，务必在确认其安装状态是否异常等安全后，接通马达电源，并将机器人的手臂调整到指定的姿态，此时小心不要接近手臂并被夹紧挤压。•⑤机器人机身是由精密零件组成的，所以在搬运时，务必避免让机器人受到过分的冲击和振动。•⑥用起重机和叉车搬运机器人时，请事先清除障碍物等，以确保安全地搬运到安装位置。•⑦搬运及保管机器人时，其周边环境温度在10℃-60℃内、相对湿度在35%-85%RH内，无凝露。•2）机器人的运输•一般是木箱包装。包括底板和外壳。底板是包装箱承重部分，与内包装物之间有固定，内包装物不会在底板上窜动，是起重机或叉车搬运的受力部分。箱体外壳及上盖只起防护作用，承重有限，包装箱上不能放重物，不能倾倒，不能雨淋等。如图2-3所示。•拆包装前先检查是否有破损，如有破损联系运输单位或供应商。使用电动扳手、撬杠、羊角锤等工具，先拆盖，再拆壳，注意不要损坏箱内物品。最后拆除机器人与底板间的固定物，可能是钢丝缠绕、长自攻钉、钢钉等。•核查零部件。根据装箱清单核查机器人系统零部件，一般包括机器人本体、控制柜、示教器、连接线缆、电源等。注意检查外观是否有损坏。•3）机械臂的搬运方法•机器人出厂时已调整到易于搬运的姿态。可以用叉车或起重机搬运。首先根据机器人重量选择适当承重的叉车或起重机。注意研究叉车或起吊绳位置，确保平衡稳定。•①叉车搬运示意图2-4所示。图2-4叉车搬运机器人示意图•②使用起重机搬运时常见以下两种情况：•a.无底板时使用吊绳。在手臂上安装一个吊环，并在其上挂住吊绳提升起来。有架台时也用同样方法。不同型号机器人，其提升姿态不同，如图2-5（a）、（b）所示。（a）卷曲（b）合臂图2-5无底板时机械臂提升姿势•b.有底板时使用吊绳。在基座的4个吊环上挂着吊绳，为防止跌倒，再在手臂上的吊环上挂住吊绳并提升起来。有架台时也用同样方法。不同型号机器人，其提升姿态不同，如图2-6（a）、（b）所示。（a）卷曲（b）合臂图2-6有底板时机械臂提升姿势•（2）安装机器人手臂•1）机器人基座直接安装在地面时，将28mm以上厚度的铁板埋入混凝土地板面中或用地脚螺栓固定，如图2-7所示。此钢板必须尽可能稳固以经受的住机器人手臂来的反作用力。L1、L2有具体的要求，不同型号机器人的跌倒力矩M、旋转力矩T、安装螺栓尺寸、紧固力矩等不同，请查安装连接手册。图2-7基座直接安装在地面•2）机器人架台安装在地面时，如图2-8所示。与机器人基座直接安装在地面上时的要领几乎相同。不同型号机器人的跌倒力矩M、旋转力矩T、架台质量、安装螺栓尺寸、紧固力矩、L、L1、L2等不同，请查安装连接手册。图2-8机器人架台安装在地面•3）机器人底板安装在地面时，如图2-9所示。用螺栓孔安装底板在混凝土地面或铁板上。不同型号机器人的跌倒力矩M、旋转力矩T、底板质量、底板安装孔、底板尺寸等不同，请查安装连接手册。图2-9机器人底板安装在地面•（3）安装机器人工具•不同功能的工业机器人的末端工具不同，焊接机器人是焊枪、喷涂机器人是喷枪、码垛机器人则是手爪。这些工具安装时请参考相关手册。•先进的机器人系统安装的是机器人工具快换装置，通过使机器人自动更换不同的末端执行器或外围设备,使机器人的应用更具柔性。这些末端执行器和外围设备包含例如点焊焊枪、抓手、真空工具、气动和电动马达等。工具快换装置包括一个机器人侧用来安装在机器人手臂上，还包括一个工具侧用来安装在末端执行器上。工具快换装置能够让不同的介质例如气体、电信号、液体、视频、超声等从机器人手臂连通到末端执行器。机器人工具快换装置的优点是生产线更换可以在数秒内完成，维护和修理工具可以快速更换，大大降低停工时间；通过在应用中使用多个末端执行器，从而使柔性增加；使用自动交换单一功能的末端执行器，代替原有笨重复杂的多功能工装执行器。机器人工具快换装置，使单个机器人能够在制造和装备过程中交换使用不同的末端执行器增加柔性，被广泛应用于自动点焊、弧焊、材料抓举、冲压、检测、卷边、装配、材料去除、毛刺清理、包装等操作。•另外，工具快换装置在一些重要的应用中能够为工具提供备份工具，有效避免意外事件。相对人工需数小时更换工具，工具快换装置自动更换备用工具能够在数秒钟内就完成。同时，该装置还被广泛应用在一些非机器人领域，包括托台系统、柔性夹具、人工点焊和人工材料抓举。3、用控制器操作•（1）和控制器连接•1）控制柜的搬运•控制柜上一般有吊环，可以使用起重机搬运，如图2-10所示；也可以使用叉车搬运，如图2-11所示。图2-10用起重机搬运控制柜图2-11用叉车搬运控制柜•2）控制柜的安装•控制柜位置要距离墙壁20厘米以上，保证控制柜通风良好。控制柜一般置于地面，如需要也可安装在高处，但一定要加装固定螺钉，以防掉落或倾倒。参考安装连接手册连接控制柜与本体、控制柜与电源间线缆。•3）示教器与控制柜连接。参考安装连接手册中线缆图操作连接。•4）I/O连接设置。参考安装连接手册中I/O设置图操作连接。二、ABB工业机器人的调试与基本操作•1、安全操作注意事项•（1）未经许可不能擅自进入机器人工作区域，机器人处于自动模式时，不允许进入其运动所及区域。•（2）机器人运行中发生任何意外或运行不正常时，立即使用E-Stop键（急停按钮），使机器人停止运行。•（3）在编程、测试和检修时，必须将机器人置于手动模式，并使机器人以低速运行。•（4）调试人员进入机器人工作区时，需随身携带示教器，以防他人误操作。•（5）在不移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器（EnableDevice）。•（6）突然停电后，要手动及时关闭机器人的主电源和气源，任何检修都要切断气源。•（7）严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意修改程序及参数。•（8）万一发生火灾，应使用二氧化碳灭火器灭火。•（9）机器人停机时，必须空机，夹具上不应有物。•（10）机器人气路系统中的压力可达0.6MPa，任何相关检修都必须切断气源。•（11）必须保管好机器人钥匙，严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意翻阅和修改程序及参数。•2、机器人的启动和关闭•（1）ABB机器人示教盒•示教器是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控用的手持装置。如图2-12所示IRC5示教盒ABB机器人示教盒包括：A—连接电缆、B—触摸屏、C—紧急停止按钮、D—手动操作摇杆、E—数据备份用USB接口、F—使能器按钮等。图2-12ABB示教器构成•使能按钮是为保证操作人员人身安全而设计的。使能器的上的三级按钮（默认不按为一级不得电、按一下为二级得电、按到底为三级不得电）。在手动状态下按下去，机器人将处于电机开启状态。只有在按下使能按钮并保持在“电机开启”的状态才可以对机器人进行手动的操作和程序的调试。当发生危险时（出于惊吓）人会本能地将使能按钮松开或按紧，这两种情况下机器人都会马上停下来，保证了人身与设备的安全。•（2）机器人系统的启动•在确认机器人工作范围内无人后，合上机器人控制柜上的电源主开关，系统自动检查硬件。检查完成后若没有发现故障，系统将在示教器显示如图2-13所示的界面信息。图2-13ABB机器人启动界面•（2）机器人系统的关闭•关闭机器人系统需要关闭控制柜上的主电源开关。当机器人关闭时，所有数字输出都将被置为0，这会影响到机器人的手爪和外围设备。•在关闭机器人系统之前，首先要检查是否有人处于工作区域内，以及设备是否运行，以免发生意外。如果有程序正在运行或者手爪握有工件，则要先用示教器上的停止按钮使程序停止运行并使手爪释放工件，然后再关闭主电源开关。•机器人系统启动后，在按下示教器上的使能键给机器人上电后，就可以摇动摇杆来控制机器人的运动。•摇杆可以控制机器人分别在3个方向上运动，也可以控制机器人在3个方向上同时运动。•机器人的运动速度与摇杆的偏转量成正比，偏转越大，机器人运动速度越快，但最高速度不会超过250mm/s。•除在自动模式下，机器人各轴伺服没有上电或正在执行程序时不能手动操纵机器人之外，无论打开何种窗口，都可以用摇杆来操纵机器人。•1）运动单元及运动模式•对机器人进行手动操纵时，首先要明确选择运动单元以及运动方式。•机器人系统可能不仅由机器人本体单独构成，它可能还包含有其他的机械单元，如外部轴（变位机等），也可以被选为运动单元进行单独操作。每个运动单元都有一个标志或名字，这个名字在系统设定时已经进行定义。•ABB机器人具有线性运动、重定位运动和单轴运动3种运动方式。•①线性运动大多数情况下，选择在从A点移动到B点时，机器人的运动轨迹为直线，所以称为直线运动，也称为线性运动。其特点是焊枪（或工件）姿态保持不变，只是位置改变。•②重定位运动重定位运动方式是焊枪（或工件）姿态改变，而位置保持不变。•在实际操作中，机器人的运动方式由选择的运动模式和坐标系决定。•③单轴运动通过摇杆控制机器人单轴运动的步骤如下：•a.将模式选择按钮放在手动模式,如图2-14所示。图2-14运行模式选择开关图2-15机器人系统机械单元列表图2-16机器人的轴2）手动连续移动机器人轻轻按住使能键，使机器人各轴上电，摇动摇杆使机器人的轴按不同方向移动。如果不按或者用力按下使能键，机器人不能上电，摇杆不起作用，机器人不能移动。方向属性并不显示操作单元实际运动的方向，操作时以轻微的摇动来辨别实际操作单元的运动方向。操作杆倾斜或旋转角度与机器人的运动速度成正比。为了安全起见，在手动模式下，机器人的移动速度要小于250