工业机器人课件第5-7章

HR20-1700-C10工业机器人搬运工作站目录•搬运机器人的分类及特点•HR20机器人搬运工作站的组成•HR20搬运机器人手爪的TCP设置•HR20工业机器人的工件坐标系设置•HR20机器人的开关量输入输出模块•HR20机器人搬运工作站的搬运应用HR20工业机器人搬运工作站的组成•搬运机器人是包括相应附属装置及周边设备的一个完整系统。以关节式搬运机器人为例，其工作站主要由操作机、控制系统(包括控制柜)、搬运系统(包括气体发生装置、真空发送装置和末端执行器等)和安全保护装置等组成。操作者可通过示教器和操作面板进行搬运机器人运动位置和动作程序的示教，设定运动速度、搬运参数等。HR20-1700-C10机器人搬运工作站末端执行器设计为一个具有单吸盘和双吸盘的手爪。工作时，工业机器人单吸盘吸取不同形状的礼品盒，双吸盘吸取工作托盘进行回收。搬运系统的驱动装置•空气压缩机：气源•调压过滤器：气压调节•单电控电磁阀：控制器件空气压缩机（气泵）：气源调压过滤器：过滤压缩空气中水、油还有空气杂质的元件，还有调节压缩空气压力值的功能，如图提起压力调节旋钮，观察压力表读数按箭头指示旋转调节。气管连接时，过滤器上有箭头指示，表示气路的走向，用户根据提示连接即可。单电控电磁阀单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。单电控电磁换向阀的工作原理手爪控制示意图吸盘单向电控气阀控制，当电控气阀得电，吸盘吸气，抓取工件。当电控气阀断电，吸盘恢复，放下工件。PARPAR真空发生器压力表单吸盘双吸盘YV1YV2主气路真空发生器压力表HR20搬运机器人手爪的TCP设置•当机器人使用新的工具时，需要将机器人的TCP点移动到新的工具的末端，以此末端作为携带工具的机器人的新的TCP末端，即将原来位于机器人手腕中心点的坐标原点，移动到工具末端位置处，这个移动过程称之为工具坐标系的标定。如图所示•工具坐标系的标定方法–位置数据输入法–工具校验法位置数据输入法•预先知道工具安装的位置和尺寸，可以通过计算得出新的工具尖端点相对在默认工具坐标的偏移，将该数值输入到机器人系统中即可。•从默认tool0上的Z正方向偏移了300mm工具校验法•当机器人安装一个未知尺寸的工具时，在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点。然后通过手动操纵机器人的方式，去移动工具尖端点，使工具尖端点以3种不同的机器人姿态与固定点刚好碰上。•工具尖端点每一次与固定点接触，机器人记录一下当前的位置姿态数据，经过3次接触，机器人就可以自动计算出新的TCP点的位置。机器人TCP的标定方法1.点击主菜单键2.点击，进入“变量监控”界面3.点击左下角“新建”按钮，建立一个新的变量，选择系统功能子菜单下的Tool类型的变量，并自动命名为t0keba机器人工具坐标的标定方法4.选择tool指令后，该指令会自动建立一个工具坐标系，默认命名为t0，如图所示：5.点击tool变量，进入“工具手示教”界面，如图所示：•需要标定的工具坐标系变量xipan•新设置的TCP原点偏离原点tool0的偏移量，其中x，y，z代表偏移的距离，A，B，C代表偏移的角度•点击右下角的“设置”按钮，进入工具坐标标定界面，如图所示。选择3点示教法工具以3个不同的方向移到参考点(尽量使姿态有较大的偏差)①②③④验证工具坐标效果•点击按钮，点击位置监控•在坐标“”选择工具坐标“t0”，注意示教器上方的“defaulttool”将变为红色，代表切换了新的工具坐标•点击“☆”按钮，切换至右侧显示“TX,TY,TZ,TA,TB,TC”•点击“TA”按键，使机器人沿着新的工具坐标系的x轴旋转，观察效果；•点击“TB”按键，使机器人沿着新的工具坐标系的x轴旋转，观察效果；•点击“TC”按键，使机器人沿着新的工具坐标系的x轴旋转，观察效果。工件坐标系的设置•工件坐标系是基于工件建立的直角坐标系，是最适合用户根据实际应用而建立的坐标系。•工件坐标系的原点和方向与搬运机器人的基坐标系有一定的联系，是基坐标系的偏移。•机器人可以拥有若干个对应于不同工件的工件坐标系，也可以对同一工件建立不同位置处的工件坐标系•确定工件坐标系的过程叫作工件坐标系的标定，通常采用三点标定HR20工业机器人的工件坐标系设置1.点击主菜单键2.点击，进入“变量监控”界面3.点击左下角“新建”按钮，建立一个CARTREFSYS变量，变量名称自定义，该变量即为新建立的工件坐标系变量4.选择CARTREFSYS变量后，进入工件坐标系的标定界面，如图所示：工件坐标系的标定1.选择CARTREFSYS变量后，进入工件坐标系的标定界面2.点击右下角的设置按钮，出现如下界面crs0为新的工具坐标系变量的名字x,y,z分别代表TCP距离基坐标原点的距离，A，B，C代表TCP本处相对基坐标的旋转角度。crs0为新的工具坐标系变量的名字x,y,z分别代表TCP距离基坐标原点的距离，A，B，C代表TCP本处相对基坐标的旋转角度。工件坐标系的三点标定法•CARTREFSYS变量用于描述当前搬运机器人使用的参考坐标系。当搬运机器人使用新的工件坐标系时，需要针对参考坐标系建立一个CARTREFSYS变量。•1）单击示教器的主菜单键，单击图标，选择“变量监控”选项，进入变量管理界面•２)单击左下角“变量”按钮，选择“新建”选项，弹出变量类型列表，。•３)选择“坐标系统和工具”中的“CARTREFSYS”变量，此时系统默认将新建的CARTREFSYS变量命名为crs0，单击“确认”按钮进入变量赋值界面•单击新建的crs0变量，进入工件坐标系标定窗口•单击“向后”按钮，操作机器人将机器人的末端移动到需要设置的工件平面的原点，单击“示教”按钮，将该点作为设定的工件坐标系原点。单击“向后”按钮，进入工件坐标系坐标轴的示教。•完成工件坐标系原点设定后，将设定工件坐标系的坐标轴方向。对于坐标系的设定，可以根据用户的要求选择任意一个坐标轴，若勾选“取相反方向值”，则表示选择该坐标轴的负方向。选择X坐标系。操作机器人沿着设定的X轴方向运动至轴上任意一点，单击“示教”按钮，单击“向前”按钮。•完成工件坐标系的坐标轴方向后，示教该平面上的任意一个点。用户根据需要选择任意一个平面，若勾选“取相反方向值”，则表示选择该平面的反方向。选择XY坐标系，单击“示教”。单击“向前”按钮。•单击“确定”按钮完成建立工件坐标crs0的标定操作。手动操作观察•建立工件坐标变量后，可按照工件坐标系进行手动操作，观察机器人运动状态，过程如下：•（1）切换模式选择开关，选择手动操作状态。•（2）单击示教器左上角“主菜单”按钮，选择“”图标，选择下级菜单“位置”按钮。•（3）单击“位置”按键后，进入位置监控界面，•（4）在坐标系选项中选择下拉菜单中刚刚建立的工件坐标系变量crs0（此时，状态显示栏World标识变为红色，表示当前工件坐标系发生改变）。•（5）单击“Jog”按键，直至手动操作按键左侧显示RX，RY，RZ，RA，RB，RC处表示当前机器人按照工件坐标系进行手动操作，观察现象RefSys指令应用•RefSys指令是设置参考系统指令。通过该指令可以为后续运行的位置指令设定一个新的参考坐标系。参考坐标系变量CARTREFSYS•RefSys指令的使用方法如下：•（1）加载程序文件，进入程序显示页面。•（2）选择“新建”按钮，进入指令库界面，屏幕左侧为设置指令组，右侧选择RefSys指令。•（3）进入RefSys指令中，选择CARTREFSYS类型变量，选择刚刚建立的crs0变量。调用该指令后，该指令后的示教点将按照当前示教的工件坐标系进行定义。练习•利用工具坐标系画出两个相同的三角形–在图1中建立工件坐标系1，调用该坐标系，在工件坐标系1下画出三角形1–在图1中建立工件坐标系2，调用工件坐标系2，执行三角形1的程序，观察机器人的运动状态•利用工具坐标系画出学院的logo–建立工件坐标系1，调用该坐标系，在工件坐标系1下画出学院logo的左半部分–建立工件坐标系2，调用工件坐标系2，执行左半部分的程序，画出学院logo的右半部分汇博3kg机器人的控制系统1）CPU模块CP252/X控制器带有CF卡，机器人程序、应用软件以及系统的数据都存在里面。CP252/X系统中同时安装了机器人控制系统和软PLC控制系统两套软件，它们同时运行，通过共享内存块的方式进行通信。机器人控制系统部分负责运动控制，软PLC部分负责电气逻辑和实时外部信号采样处理工作。（2）总线通信模块FX271/A总线通信模块用于同机器人的伺服电机驱动器通信，对机器人伺服电机进行运动控制。另外，伺服驱动器模块支持Modbus通信，可以与其他控制器（如PLC）进行通信。（3）数字输入输出模块DM272/A本系统中共有2个数字量输入输出模块，每个模块都有8个数字量输入和8个数字量输出端子，这些接口可以方便的使机器人与外部设备进行I/O通信。控制器的I/O模块DM272/A•本系统中共有2个数字量输入输出模块，每个模块都有8个数字量输入和8个数字量输出端子，另外还有开关量的24V电源和0V地线引脚，以及相应的LED指示灯•输出负载一端连接在输出引脚，另一端连接在0v引脚。负载正确连接时，当输出信号输出为1，负载得电，相应输出点橘色灯点亮；当输出信号输出为0，负载断电，相应输出点橘色灯熄灭数字输出变量的定义单击“主菜单”按键，单击“变量监控”，选择进入变量管理界面。单击“变量”按钮的子菜单“新建”按钮选择“输入输出模块”类型——DOUT变量，左下角“名称”默认首个数字量输入变量为dout0。单击“确认”按钮，完成开关量输入型变量的建立，对于dout0变量port选项：表示该开关量输出变量对应的末端地址，单击下拉菜单，选择“IoDout”开关量输处地址弹出选择索引，选择相应的地址即可。机器人手抓对应地址索引号为0val：表示输出点的初始状态，选中为TRUE（机器人手抓闭合）未选中为FALSE（机器人手抓张开）数字量输出指令•指令格式：开关量输出变量名.Set(逻辑值)•指令说明：将数字输出端口设置输出为逻辑量的TRUE或FLASE。该指令常用于设定机器人I/O口的输出状•如：dout0.Set将数字输出端口设置输出为TRUE或FLASE，例如：添加过程进入程序编辑界面，单击左侧“新建”按钮，进入指令列表。选中“开关量输入输出模块”——DOUT.Set指令，单击“确定”单击“DOUT”后的下拉菜单，选中链接的开关量输出变量，如果程序中包含开关量输出变量，选择相应的开关量输出变量进行链接；如果程序中没有开关量输出变量，则需定义一个开关量输出变量。选择定义过的开关量输出变量dout0。dout0.Set（TRUE），机器人手抓闭合；dout0.Set（FALSE），机器人手抓张开•单击“DOUT”后的下拉菜单，选中链接的开关量输出变量，如果程序中包含开关量输出变量，选择相应的开关量输出变量进行链接；如果程序中没有开关量输出变量，则需定义一个开关量输出变量。选择定义过的开关量输出变量dout0。•单击“DOUT”前的“+”号，显示该数字量输出变量的各个选项，意义同上。•关联控制器输出口（选择关联IoDout(3)；DOUT3.Set（TRUE），机器人手抓闭合；DOUT3.Set（FALSE），机器人手抓张开机器人等待指令WaitIsFinished该命令用于同步机器人的运动以及程序执行。因为在机器人程序当中，机器人会配合其他外围器件一起工作，因此有时候机器人需要等待其他器件完成相应工作后才可以进行操作，使用该命令可以控制进程的先后顺序，使一些进程在指定等待参数之前被中断，直到该参数被激活后进程再持续执行。等待指令•指令格式：WaitTime(等待的时间)•功能说明：用于设置机器人等待时间，时间单位为ms。•添加过程：进入程序编辑界面，单击“新建”按钮，选择系统功