第5章--手动操纵工业机器人

第5章手动操纵工业机器人教学目标《工业机器人技术与应用》1.了解工业机器人的安全操作规程2.熟悉示教器的按键及使用功能3.掌握机器人运动轴与坐标系4.掌握手动移动机器人的流程和方法目录页PAGEOFCONTENT5.1工业机器人运动轴与坐标系5.2认识和使用示教器5.3工业机器人安全操作规程5.4手动移动工业机器人5.5工业机器人工具坐标系与工件坐标系的标定工业机器人运动轴与坐标系5.1一、工业机器人的运动轴通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装轴，基座轴和工装轴统称外部轴。工业机器人运动轴与坐标系5.1一、工业机器人的运动轴6轴关节型机器人操作机有6个可活动的关节（轴）。ABB机器人6轴定义为轴1、轴2、轴3、轴4、轴5和轴6。KUKA机器人6轴分别定义为Al、A2、A3、A4、A5和A6。Al、A2和A3三轴称为基本轴或主轴，基本轴用于保证末端执行器达到工作空间的任意位置；A4、A5和A6三轴称为腕部轴或次轴，用于实现末端执行器的任意空间姿态。工业机器人运动轴与坐标系5.1二、工业机器人的坐标系工业机器人的运动实质是根据不同作业内容、轨迹的要求，在各种坐标系下的运动。工业机器人运动轴与坐标系5.1二、工业机器人的坐标系1.关节坐标系在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。对于大范围运动，且不要求机器人TCP点姿态的，可选择关节坐标系。轴1轴2轴3轴4轴5轴6工业机器人运动轴与坐标系5.1二、工业机器人的坐标系2.直角坐标系机座坐标系是最常用的直角坐标系，其原点定义在机器人的安装面与第一转动轴的交点处，X轴向前，Z轴向上，Y轴按右手规则确定。机座坐标系工业机器人运动轴与坐标系5.1二、工业机器人的坐标系3.工具坐标系工具坐标系的原点定义为机器人TCP点。进行相对于工件不改变工具姿势的平行移动操作时最为适宜。工具坐标系认识和使用示教器5.2二、工业机器人的坐标系示教器主要由显示屏和各种操作按键组成。显示屏主要分为以下4个显示区：1.菜单显示区：显示操作屏主菜单和子菜单。2.通用显示区：在通用显示区，可对作业程序、特性文件、各种设定进行显示和编辑。3.状态显示区：显示系统当前状态，如动作坐标系、机器人移动速度等。显示的信息根据控制柜的模式（示教或再现）不同而改变。4.人机对话显示区：在机器人示教或自动运行过程中，显示功能图标以及系统错误信息等。认识和使用示教器5.2二、工业机器人的坐标系序号按键名称按键功能1急停键通过切断伺服电源立刻停止机器人和外部轴操作。一旦按下，开关保持紧急停止状态；顺时针方向旋转解除紧急停止状态。2安全开关在操作时确保操作者的安全。只有安全开关被按到适中位置，伺服电源才能，机器人方可动作。一旦松开或按紧，切断伺服电源，机器人立即停止运动。3坐标选择键手动操作时，机器人的动作坐标选择键。可在关节、直角、工具和用户等常见坐标系中选择。此键每按一次，坐标系变化一次。4轴操作键对机器人各轴进行操作的键。只有按住轴操作键，机器人才可动作。可以按住两个或更多的键，操作多个轴。5速度键手动操作时，用这些键来调整机器人的运动速度。6光标键使用这些键在屏幕上按一定的方向移动光标。7功能键使用这些键可根据屏幕显示执行指定的功能和操作。8模式旋钮选择机器人控制柜的模式（示教模式、再现/自动模式、远程/遥控模式等）。认识和使用示教器5.2二、工业机器人的坐标系1.ABB机器人示教器的组成标号部件名称说明A连接器与机器人控制柜连接。B触摸屏机器人程序的显示和状态的显示。C急停开关紧急情况时拍下，使机器人停止。D操纵杆控制机器人的各种运动，如单轴运动、线性运动。EUSB接口数据备份与恢复用USB接口。（可插U盘/移动硬盘等存储设备）F使能按钮给机器人的各伺服电机使能上电。G触摸笔与触摸屏配合使用。H重置按钮将示教器重置为出厂状态。ABB机器人示教器包括使能器按钮、触摸屏、触摸笔、急停按钮、操纵杆和一些功能按钮。ABB机器人示教器主要部件功能说明ABB机器人示教器结构示意图认识和使用示教器5.2二、工业机器人的坐标系1.ABB机器人示教器的组成标号说明A-D预设按键，可以根据实际需求设定按键功能。E选择机械单元。（用于多机器人控制）F切换运动模式，机器人重定位或者线性运动。G切换运动模式，实现机器人的单轴运动，轴1-3或轴4-6。H切换增量（增益）控制模式，开启或者关闭机器人增量运动。J后退按键，使程序逆向运动，程序运行到上一条指令。K启动按键，机器人正向连续运行整个程序。L前进按键，使程序正向单步运行程序，按一次，执行一条指令。M暂停按钮，机器人暂停运行程序。ABB机器人示教器按键的功能说明ABB机器人示教器的功能按键认识和使用示教器5.2二、工业机器人的坐标系2.ABB机器人示教器的手持方式用左手手持，4指穿过张紧带，指头触摸使能按钮，掌心与大拇指握紧示教器。操作机器人示教器时，左手持设备，手指按住使能按钮不放。使能按钮分为两档，在手动状态下第一档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。第二档按下时机器人会处于防护停止状态。工业机器人安全操作规程5.3一、在线示教安全操作1.禁止用力摇晃机械臂及在机械臂上悬挂重物。2.示教时请勿戴手套。穿戴和使用规定的工作服、安全鞋、安全帽、保护用具等。3.未经许可不能擅自进入机器人所及的区域。调试人员进入机器人工作区域时，需要随身携带示教器，以防他人误操作。4.示教前，需仔细确认示教器的安全保护装置是否能够正确工作，如【急停键】、【安全开关】等。5.在手动操作机器人时要采用较低的倍率速度以增加对机器人的控制机会。6.在按下示教器上的【轴操作键】之前要考虑到机器人的运动趋势。7.要预先考虑好避让机器人的运动轨迹，并确认该路径不受干涉。8.在察觉到有危险时，立即按下【急停键】，停止机器人运转。工业机器人安全操作规程5.3二、再现和自动运行安全操作1.机器人处于自动模式时，严禁进入机器人本体动作范围内。2.在运行作业程序前，须知道机器人根据所编程序将要执行的全部任务。3.使用由其他系统编制的作业程序时，要先跟踪一遍确认动作，之后再使用该程序。4.须知道所有会左右机器人移动的开关、传感器和控制信号的位置和状态。5.必须知道机器人控制器和外围控制设备上的【急停键】的位置，准备在紧急情况下按下这些按钮。6.永远不要认为机器人没有移动，其程序就已经完成，此时机器人很可能是在等待让它继续移动的输入信号。工业机器人安全操作规程5.3三、安全守则1.万一发生火灾，请使用二氧化碳灭火器。2.急停开关(E-Stop)不允许被短接。3.在任何情况下，不要使用机器人原始启动盘，用复制盘。4.机器人停机时，夹具上不应置物，必须空机。5.机器人在发生意外或运行不正常等情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。6.因为机器人在自动状态下，即使运行速度非常低，其动量仍很大，所以在进行编程、测试及维修等工作时，必须将机器人置于手动模式。7.气路系统中的压力可达0.6MP，任何相关检修都要切断气源。8.在手动模式下调试机器人，如果不需要移动机器人时，必须及时释放使能器(EnableDevice)。9.在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。10.突然停电后，要赶在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。11.维修人员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，随意翻阅或修改程序及参数。12.严格执行生产现场6S管理规定和安全制度。13.严格按照机器人的标准化操作流程进行操作，严禁违规操作。工业机器人安全操作规程5.3四、现场作业产生的废弃物处理1.现场服务产生的危险固体废弃物包括：废工业电池、废电路板、废润滑油、废油脂、粘油废棉丝或抹布、废油桶、损坏的零件、包装材料等。2.现场作业产生的废弃物处理方法：（1）现场服务产生的损坏零件由公司现场服务人员或客户修复后再使用。（2）废包装材料，建议客户交回收公司回收再利用。（3）现场服务产生的废工业电池和废电路板，由公司现场服务人员带回后交还供应商，或由客户保管，在购买新电池时作为交换物。（4）废润滑油、废润滑脂、废油桶、粘油废棉丝和抹布等，分类收集后交给专业公司处理。手动移动工业机器人5.4一、机器人系统的启动和关闭1.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，启动系统。正常启动后，机器人系统通常保持最后一次关闭电源时的状态，且程序指引位置保持不变，全部数字输出都保持断电以前的值或者置为系统参数指定的值，原有程序可以立即执行。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。当机器人系统关闭时，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。因此，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夹持有工件，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。手动移动工业机器人5.4二、移动方式1.选择运动单元及运动方式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，选择从点移动到点时，机器人的运行轨迹为直线，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工件姿态改变，而位置保持不变。（3）单轴运动通过摇杆控制机器人单轴运动。手动移动工业机器人5.4二、移动方式2.点动点动机器人就是点按\微动【轴操作键】来移动机器人手臂的方式。每点按或微动【轴操作键】一次机器人移动一段距离。点动机器人主要用在示教时离目标位置较近的场合或初期操作中用户。手动移动工业机器人5.4二、移动方式3.连续移动连续移动机器人则是长按/拨动【轴操作键】来移动机器人手臂的方式。连续移动机器人主要用在示教时离目标位置较远的场合。手动移动工业机器人5.4三、典型坐标系下的手动操作1.关节坐标系关节坐标系经常用在机器人双工位操作，主要实现点位运动。其关键操作步骤是：系统上电开机→A工位机器人手动示教→选择关节坐标系（点到点运动模式）→移动机器人到B工位/旋转回转机→B工位机器人手动示教。手动移动工业机器人5.4三、典型坐标系下的手动操作2.直角坐标系直角坐标系经常在实际作业示教或手动操作实现直线轨迹运动时常用。其关键操作步骤是：系统上电开机→选择关节坐标系→变换末端工具姿态至作业姿态→选择直角坐标系→移动机器人至直线轨迹的开始点→选择直角坐标系的Y轴→移动机器人至直线轨迹的结束点。手动移动工业机器人5.4三、典型坐标系下的手动操作3.工具坐标系机器人作业运动轨迹示教完毕后，为防止末端工具与工件、夹具等发生碰撞，通常需要将末端工具保持作业姿态而离开作业结束点，类似这种不改变工具姿态的操作均可选择在工具坐标系下操作。其关键操作步骤是：系统上电开机→选择直角坐标系→移动机器人到作业轨迹的结束点→选择工具坐标系的X轴→移动机器人到一个安全位置。手动移动工业机器人5.4四、六自由度工业机器人奇异点机械手臂进行线性运动模式(LinearMode)，系统并未事先计算好过程中的手臂姿态(Configuration)，倘若在运动过程中遇到奇异点，则会造成机械手臂卡住或提示错误。手动移动工业机器人5.4四、六自由度工业机器人奇异点1.常见奇异点的发生位置机器人的奇异点与机械手臂姿态有关，六轴机械手臂的奇异点常见的发生位置有三种：（1）腕关节奇异点位置当第4轴与第6轴共线，如图所示，会造成系统尝试将第4轴与第6轴瞬间旋转180度。手动移动工业机器人5.4四、六自由度工业机器人奇异点1.常见奇异点的发生位置机器人的奇异点与机械手臂姿态有关，六轴机械手臂的奇异点常见的发生位置有三种：（2）肩关节奇异点位置当第1轴与腕关节中心C点(第5轴与第6轴之交点)共线，如图所示，会造成系