工业机器人包装应用课件

工业机器人:产品包装典型应用精析XXX等著机械工业出版社CHINAMACHINEPRESS第一章工业机器人概述工业机器人:产品包装典型应用精析1.1工业机器人定义工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。1.2工业机器人发展1959年Unimation公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了工业机器人发展的新纪元1.2工业机器人发展1974年，瑞典通用电机公司（ASEA，ABB公司的前身）开发出世界上第一台全电力驱动、由微处理器控制的工业机器人IRB6。1.2工业机器人发展1987年，国际机器人联合会（InternationalFederationofRobotics，IFR）成立。在1987年举办的第17届国际工业机器人研讨会上，来自15个国家的机器人组织成立了国际机器人联合会（IFR）1.3工业机器人的分类工业机器人种类繁多，分类方法也不统一，可按照运动形态、运动轨迹、驱动方式、坐标形式来区分，其中按照坐标形式分为以下几类：（坐标形式是指操作机的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。）1.3工业机器人的分类直角坐标型工业机器人：运动部分由三个相互垂直的直线移动（即PPP）组成，其工作空间图形为长方形,如图1-3所示。它在各个轴向的移动距离，可在各个坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高，控制无耦合，结构简单，但机体所占空间体积大，动作范围小，灵活性差，难与其他工业机器人协调工作1.3工业机器人的分类圆柱坐标型工业机器人：运动形式是通过一个转动和两个移动组成的运动系统来实现的，其工作空间图形为圆柱，与直角坐标型工业机器人相比，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大，其位置精度仅次于直角坐标型机器人，难与其他工业机器人协调工作1.3工业机器人的分类球坐标型工业机器人：球坐标型工业机器人又称极坐标型工业机器人，其手臂的运动由两个转动和一个直线移动（即RRP，一个回转，一个俯仰和一个伸缩运动）所组成，其工作空间为一球体，它可以做上下俯仰动作并能抓取地面上或较低位置的协调工件，其位置精度高，位置误差与臂长成正比1.3工业机器人的分类多关节型工业机器人：又称回转坐标型工业机器人，这种工业机器人的手臂与人一体上肢类似，其前三个关节是回转副（即RRR），该工业机器人一般由立柱和大小臂组成，立柱与大臂间形成肩关节，大臂和小臂间形成肘关节，可使大臂做回转运动和俯仰摆动，小臂做仰俯摆动。其结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，能与其他工业机器人协调工作，但位置精度较低，有平衡问题，控制耦合，这种工业机器人应用越来越广泛1.3工业机器人的分类平面关节型工业机器人：它采用一个移动关节和两个回转关节（即PRR），移动关节实现上下运动，而两个回转关节则控制前后、左右运动。这种形式的工业机器人又称SCARA机器人。在水平方向则具有柔顺性，而在垂直方向则有较大的刚性。它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配，如在电子工业的插接、装配中应用广泛1.4工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装工程领域中，应用已有很长的历史。包装应用机器人作业的有很多方面，其中最为成熟的是搬运、分拣、装箱、码垛、拆垛应用。主要用于体积大而笨重物件的搬运，人体不能接触的洁净产品的包装，如食品、药品；对人体有害的化工原料的包装等。随着机器人技术的成熟和产业化的实现，使得包装工程领域中工业机器人的应用范围越来越广1.4工业机器人在包装行业的应用搬运1.4工业机器人在包装行业的应用分拣1.4工业机器人在包装行业的应用装箱1.4工业机器人在包装行业的应用码垛1.4工业机器人在包装行业的应用拆垛1.5ABB机器人在中国的现状ABB机器人业务于1994年来到中国，并早在2005年就在中国建立了研发中心和生产基地，2006年更是将全球业务总部搬迁至上海，为中国制造业的迅猛发展提供更强有力的支持，截至目前，ABB机器人位于上海康桥的生产基地已累计生产机器人超过四万台，ABB也是截至目前唯一一家在中国打造工业机器人从研发、生产、销售、工程、系统集成到客户服务全价值链业务的跨国企业1.5ABB机器人在中国的现状在保持国内领先地位的同时，ABB机器人仍在继续开疆拓土，在山东青岛成立了应用中心，并在广东珠海成立了ABB机器人（珠海）分公司，其他区域的应用中心也在加紧筹备中1.5ABB机器人在中国的现状ABB机器人校企合作计划于2010年开始展开，现已经与国内近百所院校合作建立了工业机器人实训室，并提供了全方位的技术支持，极大促进了机器人技术在国内的推广与应用第二章产品搬运工业机器人:产品包装典型应用精析1、搬运工作站构成2、机器人IO通讯设置3、搬运类工具坐标系、有效载荷设置4、常用运动指令使用5、常用信号设置指令运用6、偏移函数Offs运用7、搬运程序编写技巧2.1学习目标2.2任务描述工业机器人在搬运领域中有着广泛的应用，可以代替人力完成大量重复性工作，小到电子零部件，大到汽车车身，均可使用机器人进行搬运处理，降低劳动强度，特别适合一些物料数量多或重量大或者体积大的搬运场合；本工作站以玻璃搬运为例，利用ABB公司的IRB6700机器人将玻璃从生产线上搬运至立式清洗机上，以便完成后续的玻璃清洗的处理；2.3知识储备标准I/O板卡ABB标准IO板卡下挂在DeviceNet总线上面，常用型号有DSQC651（8个数字输入，8个数字输出，2个模拟输出），DSQC652（16个数字输入，16个数字输出）IO板卡地址IO板卡总线地址设置：ABB提供的标准IO通讯板卡通过总线接口X5与DeviceNet总线进行通讯，地址由总线接头上的地址针脚编码生成，如下图所示，当前DSQC651板卡上的DeviceNet总线接头中，剪断了8号、10号地址针脚，则其对应的总线地址为2+8=102.3知识储备2.3知识储备数字输出信号设置数字输出信号接线示例如下：利用输出端口1控制指示灯发光：2.3知识储备数字输入信号设置数字输入信号接线示例如下：利用输入端口1接受按钮状态：常用运动指令1）MoveL：线性运动指令MoveLp20,v1000,z10,tool1\WObj:=wobj1;作用：将机器人的TCP沿直线运动至给定目标点2.3知识储备2）MoveJ：关节运动指令MoveJp20,v1000,z10,tool1\WObj:=wobj1;作用：将机器人TCP快速移动至给定目标点2.3知识储备3）MoveC：圆弧运动指令MoveLp10,v1000,z10,tool1\WObj:=wobj1;MoveCp20,p30,v1000,z10,tool1\WObj:=wobj1;作用：将机器人TCP沿圆弧运动至给定目标点2.3知识储备4）MoveAbsj：绝对运动指令作用：将机器人各关节轴运动至给定位置PERSjointargetjpos10:=[[0,0,0,0,0,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]];MoveAbsjjpos10,v1000,z50,tool1\WObj:=wobj1;关节目标点数据中各关节轴为0，则机器人运行至各关节轴0位置上述指令的动作结果是：2.3知识储备（4）常用I/O控制指令1）Set指令作用：将数字输出信号置为1应用举例：SetDo1;执行结果：将数字输出信号Do1置为12）Reset指令作用：将数字输出信号置为0应用举例：ResetDo1；执行结果：将数字输出信号Do1置为03）WaitDI指令作用：等待一个输入信号状态为设定值应用举例：WaitDIDi1,1;执行结果：等待数字输入信号Di1为1，之后才执行下面的指令2.3知识储备（5）常用逻辑控制指令1）IF：指令作用：满足不同条件，执行对应程序应用举例：IFreg15THENSetdo1;ENDIF执行结果：如果reg15条件满足，则执行SetDo1指令将数字输出信号置为12）FOR：指令作用：根据指定的次数，重复执行对应程序应用举例：FORiFROM1TO10DOroutine1;ENDFOR执行结果：重复执行10次routine1里的程序2.3知识储备3）WHILE指令作用：如果条件满足，重复执行对应程序应用举例：WHILEreg1reg2DOreg1:=reg1+1;ENDWHILE执行结果：如果变量reg1reg2条件一直成立，则重复执行reg1加1，直至reg1reg2条件不成立为止2.3知识储备4）TEST指令作用：根据指定变量的判断结果，执行对应程序应用举例：TESTreg1CASE1:routine1;CASE2:routine2;DEFAULT:Stop;ENDTEST执行结果：判断reg1数值，若为1则执行routine1，若为2则执行routine2，否则执行Stop2.3知识储备（6）Offs偏移功能指令作用：以选定的目标点为基准，沿着选定工件坐标系的X、Y、Z轴方向偏移一定的距离。应用举例：MoveLOffs(p10,0,0,10),v1000,z50,tool0\WObj:=wobj1;执行结果：将机器人TCP移动至以p10为基准点、沿着wobj1的Z轴正方向偏移10mm的位置2.3知识储备2.4任务实施-解压解压工作站压缩包2.4任务实施-仿真运行之后可点击仿真菜单中的播放，即可查看该机器人工作站运行情况:2.4任务实施-IO板卡设置工作站IO设置说明：在此工作站中我们配置1个DSQC652通讯板卡（数字量16进16出），总线地址为10；在示教器中点击菜单-控制面板-配置-DeviceNetDevice中可查看该IO板块的设置-Board10：2.4任务实施-IO设置在此工作站中共设置了4个数字输入输出信号，在示教器中点击菜单-控制面板-配置-Signal中可查看这些IO信号的设置：doGrip:数字输出信号，用于控制吸盘工具系统真空开启与关闭；2.4任务实施-IO设置doplaceDone:机器人输出信号传送至清洗机，玻璃放置完成确认信号。2.4任务实施-IO设置diGlassInPos:玻璃输送链末端检测玻璃到位信号，玻璃到达输送链末端之后才允许机器人来拾取玻璃。2.4任务实施-IO设置diGlassInMachine：立式清洗机上料侧检测玻璃信号，需保证上料侧无玻璃的情况下才允许机器人放置下一块玻璃；2.4任务实施-工具坐标系工具坐标系tVacuum:沿着默认工具坐标系tool0的Z轴正方向偏移300mm；工具本身负载29kg，重心沿着tool0的Z轴正方向偏移200mm，在真实应用中，工具本身负载可通过机器人系统中的自动测算载荷的系统例行程序LoadIdentify。2.4任务实施-有效载荷数据有效载荷数据LoadFull：可在手动操作画面中的有效载荷中查看到，机器人所拾取的玻璃的负载信息，当前玻璃本身重量为25kg，重心相对于tVacuum来说沿着其Z轴正方向偏移了10mm；真实应用过程中有效载荷也可通过LoadIdentify进行测算2.4任务实施-示教目标点点击示教器菜单-程序编辑器-例行程序，在rModify中可找到在此工作站中需要示教的3个基准:pHome，pPick，pPlace；2.4任务实施-示教目标点pHome：机器人工作等待位置，示教时使用工具坐标系tVacuum，工件坐标系Wobj0;；2.4任务实施-示教目标点pPick:拾取玻璃目标位置；位于玻璃输送链末端处，示教时使用工具坐标系tVacuum，工件坐标系Wobj0；2.4任务实施-示教目标点pPlace:放置玻璃目标位置，位于立式清洗机上料侧；示教时使用工具坐标系tVacuum，工件坐标系Wobj0；2.5课后练习该机器人工作站工作流程较为简单，主要涉及IO通讯的基本设置、搬运工具坐标系的设置、有效载荷数