第2章-ABB工业机器人安装与示教操作

第2章ABB工业机器人安装与示教操作2020/3/6主要内容示教单元控制工业机器人的简单运动机器人操作安全规范工业机器人在作业单元中的安装坐标系建立及标定1234【学习目标】1.知识目标熟悉工业机器人的安全操作规程。熟悉示教器按键及其使用功能。掌握机器人示教的主要内容。掌握示教点及其属性的登录2.技能目标能够正确打开与关闭机器人伺服电源。能够新建和加载机器人程序。能够完成简单工作运动示教。3.情感目标严谨认真、创新思维。合作学习、团结协作。任务1机器人操作安全规范【任务描述】工业机器人在现代制造业的生产中已经充当了重要角色，尤其工作在一些危险、有毒、存在放射性物质的场合，更显示出它的实用价值。发挥它的积极作用，将为人类创造出具大的经济社会效益。然而，工业机器人毕竟与其它机械设备一样，不可避免地要出现故障，甚至发生严重事故，因此如何安全使用机器人就是一个不容忽视的问题。安全使用机器人从何入手呢？任务1机器人操作安全规范【知识储备】1.机器人安全工作的基本要求（1）机器人安全防护，包括其自身的安全防护功能和使用以及管理上的安全防护措施两方面。（2）在机器人周围划定危险区域。（3）机器人在自动操作状态下，人不得进入危险区域。（4）与安全防护有关的全部设备及措施，必须通过验证以确保安全可靠。（5）在机器人使用过程中发现新的危险存在时，应及时采取进一步的安全防护措施。任务1机器人操作安全规范【知识储备】2.用户安全措施机器人厂家在机器人及其附属装置设计时应考虑其安全使用措施，在产品说明书中应特别强调关于安全使用的要求。下面所述主要侧重对用户的要求和措施：（1）基本要求（2）安全防护栏杆（3）操作人员的安全防护（4）示教人员的安全防护（5）维修人员的安全维护3.安装的安全要求制造厂家在安装说明书中应提出下列各项安装的安全要求：4.试运转安全措施任务1机器人操作安全规范【拓展与提高】一、工业机器人作业系统在制造业中用工业机器人及周边设备构成了作业系统，这个系统可以是一个加工单元，也可以是柔性生产线或柔性制造系统的一部分，下面就是其中的几个实例。1.点焊机器人作业系统1.点焊机器人作业系统2.弧焊机器人作业系统3.喷涂机器人作业系统4.搬运机器人作业系统5.装配机器人作业系统二、工业机器人在制造系统中的使用工业机器人可以构成柔性制造系统。任务2工业机器人在作业单元中的安装【任务描述】机器人工作站的安装是机器人调试的基础，只有在机器人本体及相关配套设施已经安装完备的情况下，机器人工程师才可以进行下一步的示教编程。本任务讲解机器人安装的一些注意事项及接线说明。任务2工业机器人在作业单元中的安装【知识储备】一、机器人安装过程注意事项①安装前首先检查机器人是否完好无伤，依据附件清单检查是否缺件。②在用天车或者叉车吊装机器人时，应保证机器人尽量呈蜷缩姿态，机器人重心与吊装线缆在同一直线上，避免机器人吊装时倾覆。③在支撑平台上固定机器人时，首先应对角拧上螺丝（暂不拧紧），待所有螺丝拧上之后，再依次分别对角拧紧螺丝。这是为了使机器人各个螺丝定位处受力均匀，保证机器人长时间高速运行仍能保持稳固。二、机器人与控制柜接线说明机器人与控制柜的连接主要是电动机动力电缆、转数计数器电缆和用户电缆的连接。任务2工业机器人在作业单元中的安装【知识储备】二、机器人与控制柜接线说明1.转数计数器电缆2.电动机动力电缆3.用户电缆【拓展与提高】图2-9为示教器连接到控制柜接口。图2-9示教器连接到控制柜接口任务3示教单元控制工业机器人的简单运动【任务描述】在生产线现场我们看见一台台工业机器人正在认真地工作，它们的动作是那么地准确，且不乏有些潇洒。其实它们这种重复地不厌其烦地作业是按照人们赋予它的指令执行。人们赋予机器人指令过程就是编制程序，编制程序分在线编程技术和离线编程技术两种。任务3示教单元控制工业机器人的简单运动【知识储备】一、在线编程1.示教把作业要求预先教给机器人，这种操作叫示教。机器人把示教的内容保存下来叫存储或记忆。机器人按照示教的内容动作叫再现。2.示教盒示教（1）操作示教盒实际是一个以微处理器为核心的手持操作单元，它用电缆与控制装置相连，一般采用串行通信方法。（2）用示教盒示教编程操作示教盒编程时，一般是边移动机器人手臂边逐步完成位置和功能示教，这个过程除了向控制装置提供所需的点坐标外，还要对许多编程点输入相应的功能和功能数据。任务3示教单元控制工业机器人的简单运动【知识储备】一、在线编程3.手把手示教操作者手把手引导机器人末端执行器通过所要求的轨迹示教称为手把手示教。二、离线编程所谓离线编程就是部分或完全地脱离机器人，借助计算机进行编制程序。1.离线编程与示教编程相比的优点（1）减少了机器人的停机时间。（2）操作员脱离了潜在的危险环境。（3）用一套编程系统可以给多台机器人编程服务。（4）能完成示教编程难以完成的复杂、精确的编程任务。（5）编程系统的动态图形仿真可验证和优化程序。任务3示教单元控制工业机器人的简单运动【知识储备】二、离线编程2.离线编程与示教编程相比的不足（1）示教再现只要求机器人具有足够的重复精度，而离线编程则要求机器人具有足够的定位精度。而目前很多工业机器人却难以达到高精度作业对定位精度的要求。（2）离线编程的图形编程系统软件价格偏贵。3.离线编程的适用场合（1）任务多变，因此用示教编程占用机器人生产时间过长。（2）精密、复杂的作业，如装配和检验，特别是多机协同作业。4.对离线编程系统的要求对于编程系统，其等级越高，编程工作就越简便，但编程系统会更复杂，因此一个先进的机器人编程系统应具备：任务3示教单元控制工业机器人的简单运动【知识储备】二、离线编程4.对离线编程系统的要求（1）关于机器人任务的知识。（2）对工件几何描述以及它们在工作空间内的位姿。（3）机器人的几何学运动学，包括关节约束、速度曲线和动力学知识。（4）由上述所涉及的机器人数据程序编制计算机系统。（5）能验证所编制的程序，如是否有碰撞和违反机器人关节约束的可能。（6）把编好的程序下装给各机器人控制装置的通信接口。（7）对于用户有友好的人机界面，在编程系统上能生成文本和图形文件。三、商品化图形编程系统由跨国公司OSHAP投入40人年精力推出的ROBCAD是其中引人注目的一个，作为面向机器人应用的多功能系统，ROBCAD有许多特点。任务3示教单元控制工业机器人的简单运动【知识储备】四、V+工业机器人编程语言机器人语言是供用户编写机器人程序的专用计算机语言。它们有些是在通用计算机编程语言基础上开发的，有些则脱胎于数控编程语言。目前已商品化的有VAL-、AML两种语言，而在VAL-基础上生成并改名的V+是新一代编程语言。1.V+语言的特点2.V+语言的数据处理功能。任务3示教单元控制工业机器人的简单运动【拓展与提高】一、其他工业机器人编程语言1.SIGLA语言SIGLA是一种仅用于直角坐标式SIGMA装配型机器人运动控制时的一种编程语言，是20世纪70年代后期由意大利Olivetti公司研制的一种简单的非文本语言。2.IML语言IML也是一种着眼于末端执行器的动作级语言，由日本九州大学开发而成。IML语言的特点是编程简单，能人机对话，适合于现场操作，许多复杂动作可由简单的指令来实现，易被操作者掌握。任务4坐标系建立及标定【任务描述】了解坐标系的概念及机器人坐标系的种类，建立新的工具坐标、工件坐标，手动操纵机器人做单轴运动、线性运动、重定位运动。【知识储备】一、坐标系概述坐标系是从一个称为原点的固定点通过轴定义的平面或空间。1.基坐标系基坐标系在机器人基座中有相应的零点，这使固定安装的机器人的移动具有可预测性。2.大地坐标系大地坐标系在工作单元或工作站中的固定位置有其相应的零点。这有助于处理若干个机器人或由外轴移动的机器人。在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一致的。任务4坐标系建立及标定【知识储备】一、坐标系概述3.工件坐标系工件坐标系对应工件，它定义工件相对于大地坐标系（或其它坐标系）的位置。工件坐标系是拥有特定附加属性的坐标系。它主要用于简化编程。4.工具坐标系工具坐标系将工具中心点设为零位，由此定义工具的位置和方向，工具坐标系中心缩写为TCP(ToolCenterPoint)。执行程序时，机器人就是将TCP移至编程位置。这意味着，如果要更改工具机器人的移动将随之更改，以便新的TCP到达目标。二、机器人运动模式1.单轴运动模式单轴运动即为单独控制某一个关节轴运动，机器人末端轨迹难以预测，一般只用于移动某个关节轴至指定位置、校准机器人关节原点等场合。任务4坐标系建立及标定【知识储备】二、机器人运动模式2.线性运动模式线性运动即控制机器人TCP沿着指定的参考坐标系的坐标轴方向进行移动，在运动过程中工具的姿态不变，常用于空间范围内移动机器人TCP位置。3.重定位运动模式一些特定情况下我们需要重新定位工具方向，使其与工件保持特定的角度，以便获得最佳效果，例如在焊接、切割、铣削等应用。【实践操作】针对不同的应用领域，机器人使用的工具不同，工件大小也不一样，这就需要用户根据实际情况建立及标定坐标系。下面介绍工具坐标系工具tool1和工件坐标系工件数据wobj1的建立及标定方法。任务4坐标系建立及标定【实践操作】一、机器人运动模式操作①将示教器界面状态钥匙切换到中间（手动限速状态），如图2-23所示。图2-23状态钥匙切换任务4坐标系建立及标定【实践操作】一、机器人运动模式操作②选择图2-24的“轴1-3”或“轴4-6”时，示教器右下角靠中间位置，会显示操纵杆方向代表的各个轴，如图2-25所示。通过操纵杆界面图2-26，就可以控制各个单轴的运动了。图2-25操纵杆方向图2-26操纵杆界面任务4坐标系建立及标定【实践操作】一、机器人运动模式操作③选择图2-24的“线性”后，机器人处于线性运动模式，此时还要在“工具坐标”中指定对应的工具，默认工具为“tool0”，操纵杆方向如图2-27所示。图2-27操纵杆方向任务4坐标系建立及标定【实践操作】一、机器人运动模式操作④选择图2-24的“重定位”后，机器人处于重定位运动模式，此时还要在“坐标系”中，选中“工具”，如图2-28所示，在“工具坐标”中指定对应的工具。操纵杆方向如图2-29所示。使用操纵杆操作，机器人绕着工具TCP点作姿态调整的运动。图2-28坐标系选择图2-28操纵案方向任务4坐标系建立及标定【实践操作】二、工具坐标、工件坐标的设定工具数据tooldata、工件坐标wobjdata，具体知识在项目五的任务1程序数据建立中详细介绍，此处只对tool1和wobj1的建立及数据标定步骤做介绍。1.建立tool1、标定tooldata2.建立wobj1、标定wobjdata