工业机器人操作及应用

工业机器人操作与应用任课教师：张培艳Email：[e-mail]:54742932-834上海地点：工程训练中心思源楼综合实验室（101）《工程技术探究》系列项目之课程主要内容课程安排讲授内容工业机器人组成基本理论概述：运动学基本理论、运动规划、离线编程及计算机控制；工业机器人传感器；工业机器人应用ABB：基本操作和示教控制;灵巧机械手：图形化编程实践环节操作ABB机器人进行示教动作；操作ABB机器人画图使用“灵巧机械手仿真软件”工业机器人国内外主要生产厂商工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备在工业界广泛应用。国际：国内：工业机器人及其组成工业机器人（通用及专用）一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。工业机器人机械本体（执行机构及传动机构）驱动器控制器末端执行器组成示例1：传动机构齿轮传动同步带传动焊接机器人机械本体驱动电机控制装置末端执行器（焊枪）组成示例2：示教盒用于输入控制命令或控制程序控制系统用于控制操作机各关节内伺服电机的运动机械本体在控制系统的控制下，实现各种复杂运动。每个关节内有电动机和减速器各组成部分的关系驱动-传动机构执行机构工作系统控制系统位行检测智能系统工业机器人的主要技术参数自由度：机器人所具有的独立坐标轴运动的数目工作精度：包括定位精度和重复定位精度定位精度：重复定位精度：工作范围：机器人末端操作器所能到达的区域工作速度：指机器人各个方向的移动速度或转动速度。这些速度可以相同，可以不同承载能力：机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量工业机器人所涉及的理论内容运动学、动力学基本理论运动规划在线示教、离线编程和计算机控制机器人传感器运动学、动力学基本理论机构形式位姿描述、齐次变换运动学正逆解（D-H连杆坐标系）动力学问题工作空间、操作灵活性等问题坐标系……直角坐标型（PPP型)圆柱坐标型（PPR型）球坐标型（RRP型）关节型(RRR型）运动规划任务规划和动作规划属机器人高级规划的范畴，先进行任务规划，再进行动作规划。路径规划和轨迹规划商用的工业机器人已实现底层的轨迹规划，用户仅需要对手部的路径进行规划，机器人控制器会自动进行各关节轨迹的规划。运动规划举例倒一杯水取一个杯子找到水壶打开水壶把水倒入杯中提起水壶到杯口上方把水壶倾斜把水壶竖直把水壶放回原处手部从A点移到B点关节从A点移到B点任务规划层动作规划层路径规划层轨迹规划层在线示教、离线编程、计算机控制在线示教Teach-Play离线编程各种机器人编程语言图形化编程计算机控制计算机与机器人控制器的通讯网络控制传感器内部传感器内部传感器，控制自身的运动外部传感器加装外部传感器，感知外部环境信息，如视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。编码器力传感器触觉传感器应用工作站使用一台或多台机器人，配以相应的周边设备，用于完成某一特定工序作业的独立生产系统，也可称为机器人工作单元生产线机器人生产线是由两个或两个以上的机器人工作站、物流系统和必要的非机器人工作站组成，完成一系列以机器人作业为主的连续生产自动化系统应用领域：焊接、涂胶、搬运、码/拆垛、喷涂、切割等应用例：焊接车身焊接线应用例：焊接车身焊接应用例：涂胶车灯涂胶应用例：搬运、码/拆垛核废料处理搬运桶装水应用例：喷涂车身喷涂系统金属桶喷漆应用例：激光焊接应用例：切割应用应用例：其他应用例：其他应用例：其他工业机器人技术发展趋势性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性，便于操作与维护），而单机价格不断下降向模块化、可重构化发展向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化机器人中的传感器作用日益重要技术拓展：家用服务机器人技术拓展：移动机器人自主研发教学机器人自主研发灵巧机械手类人机器人表演类人机器人踢球RoboCup2003中型组比赛片断RoboCup2003SonyAibo比赛片断实践环节安全问题：注意不要在机器人的工作空间内操纵机器人。实践内容1：ABB基本操作和示教控制示教器操作面板主电源开关磁盘驱动器控制器机械手马达上电按钮急停按钮操作模式选择按钮运行时间计时器ABB机器人操作面板功能ABB机器人示教器显示屏操纵杆急停开关使能器运动单元切换直线、姿态模式选择1、2组单轴模式选择手动操纵顺序1打开主电源开关手动操纵在线示教编程2按下示教盒使能器/2新建例行程序3选择运动模式/3插入指令4操纵摇杆/4示教动作/5重复/3、/4步骤/6测试test在线示教编程操作顺序1打开主电源开关手动操纵在线示教编程2按下示教盒使能器/2新建例行程序3选择运动模式/3插入指令4操纵摇杆/4示教动作/5重复/3、/4步骤/6测试test程序测试步骤→菜单键File→7CheckProgram→菜单键View→5Testt，进入测试窗口功能键•Start启动程序，机器人按程序连续运行。•FWD机器人程序向前单步运行。•BWD机器人程序向后单步运行。•ModPos修正机器人运行位置。Instr-切换至指令窗口运行模式选择•Cont连续运行模式，程序自动循环执行。•Cycle单循环模式，程序运行完自动停止。按S-Stop键停止测试，尽量避免直接放开使能器（Enablingdevice）。上机内容：1、操作示教器完成进行直线、圆弧以及单轴运动2、编一段程序实现点到点的运动实践内容2：机器人画图上机内容：操作软件画图“眼睛”人脸图像信息漫画图像处理算法(或画图程序)机器人路径规划算法“大脑”“手”XYZXYZXYZ世界坐标系机器人基础坐标系用户坐标系工具坐标系XYZXYZ工件坐标系工具中心点TCP坐标系实践内容2：灵巧机械手仿真软件机械手特点体积小、重量轻；5＋1自由度，灵巧设计，手指由舵机驱动，通过手掌内四连杆机构带动手指做张合动作；工作空间半径：390mm工作空间高度：410mm各轴均由微型伺服马达（舵机）驱动，计算机控制，定位精确。实践内容3：灵巧机械手仿真软件上机内容：使用三维仿真软件编程软件功能可对各关节独立控制，进行作业关键点示教；机械手末端工作坐标显示，有助于运动学分析及验证；机械手动作编辑，组合动作序列，完成作业任务；动作或作业任务可以文件形式存储，节省示教时间。谢谢！愿同学们走进机器人的广阔天地！