（推薦）華中數(shù)控二型示教器操作與編程

1、,HSR-JR612六軸機器人示教與編程,一、概述,1.1 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)簡介,HSR-JR612工業(yè)機器人控制系統(tǒng)主要由 控制器(HPC-102)與 示教器(HSpad)以及運行在這兩種設(shè)備上的軟件所組成。 機器人控制器一般安裝于機器人電柜內(nèi)部，用來控制機器人的伺服驅(qū)動器、輸入輸出等主要執(zhí)行設(shè)備；機器人示教器一般通過電纜連接到機器人電柜上，作為上位機通過以太網(wǎng)與控制器進行通訊。,借助HSpad示教器，用戶可以實現(xiàn)HSR-JR612工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要控制功能： 手動控制機器人運動 機器人程序示教編程 機器人程序自動運行 機器人運行狀態(tài)監(jiān)視 機器人系統(tǒng)參數(shù)查看,1.2 工業(yè)機器人的典型

2、結(jié)構(gòu),A1、A2、A3為定位關(guān)節(jié),圖1-1 六軸機器人關(guān)節(jié),A4、A5、A6為定向關(guān)節(jié),A2、A3、A5 “抬起/后仰”為負，“降下/前傾”為正,A1、A4、A6滿足右手法則,HSR工業(yè)機器人控制系統(tǒng)采用標準D-H法則定義機器人坐標系，即A1與A2關(guān)節(jié)軸線的公垂線在A1軸線上的交點為基坐標系原點，坐標系方向如圖 12所示：A4、A5、A6關(guān)節(jié)軸線共同的交點為手腕中心點，0號工具坐標系位于該點，坐標系方向如圖 12所示。,圖1-2 六軸機器人參考坐標系,機器人默認坐標系：機器人默認坐標系是一個笛卡爾坐標系，固定位于機器人底部(如圖)。它可以根據(jù)世界坐標系說明機器人的位置。 世界坐標系：世界坐標系

3、是一個固定的笛卡爾坐標系， 是用于機器人默認坐標系和基坐標系的原點坐標系。 在默認配置中，世界坐標系與機器人默認坐標系是一致的。,圖1-3 六軸機器人參考坐標系,基坐標系：基坐標系是一個笛卡爾坐標系，用來說明工件的位置。默認配置中，基礎(chǔ)坐標系與機器人默認坐標系是一致的。 修改基坐標系后，機器人即按照設(shè)置的坐標系運動。 工具坐標系：工具坐標系是一個笛卡爾坐標系，位于工具的工作點中。在默認配置中，工具坐標系的原點在法蘭中心點上。工具坐標系由用戶移入工具的工作點。,圖1-3 六軸機器人參考坐標系,機器人坐標系的姿態(tài)角： HSpad 使用姿態(tài)角來描述工具點的姿態(tài)。,圖1-4 姿態(tài)角示意,其實就A,B,

4、C就是機器人分別關(guān)于X,Y,Z軸的旋轉(zhuǎn)角度。,二、HSpad操作界面,圖2-1 HSpad操作界面,圖2-2 HSpad狀態(tài)欄,三、手動操作,手動運行機器人分為 2 種方式：1. 笛卡爾式運行TCP 沿著一個坐標系的正向或反向運行。2. 與軸相關(guān)的運行每個軸均可以獨立地正向或反向運行?？捎糜谶\行機器人的原件是：軸運行按鍵。,圖3-1 機器人軸方向,3.1 軸操作,手動 T1 模式速度為 125mm/s， 手動 T2 模式速度為250mm/s。 選定需要移動的軸，通過“+/-”按鈕控制各軸單獨正/反方向移動。,正負鍵：可以以 100%、 75%、 50%、 30%、 10%、 3%、 1% 步距

5、為單位進行設(shè)定。調(diào)節(jié)器：倍率可以以 1% 步距為單位進行更改。,圖3-2 軸選操作,3.2 工具坐標系,最多可在機器人控制系統(tǒng)中儲存 16 個工具坐標系和 16 個基礎(chǔ)坐標系。,圖3-3 工具坐標系設(shè)置窗口,3.3 坐標模式,機器人控制系統(tǒng)有四種坐標模式，分別為軸坐標系、基坐標系、工具坐標系、世界坐標系。,點擊“軸坐標系”可選擇坐標類型，如下圖。,圖 34 坐標模式選擇,3.4 校準,圖 35 校準界面,在手動模式下控制機器人各關(guān)節(jié)軸移動至標準零點姿態(tài)；然后，在下圖的校準界面中輸入各關(guān)節(jié)軸的零點值（如軸一到軸六分別為 0，-90，180，0，90，0或者0，-90，180，0，0，0）；最后，

6、按下確認鍵，完成校準，并重啟系統(tǒng)生效。,3.5 工具坐標系標定,機器人控制系統(tǒng)支持16個工具坐標系設(shè)定。點擊“工具坐標設(shè)定”，可設(shè)置相應(yīng)工具坐標系或工件坐標系的各個坐標值，如下圖所示。,圖 36 工具坐標系設(shè)定界面,3.5.1 四點法標定,通過標定空間中機器人末端在坐標系中的四個不同位置來計算工具坐標系。,圖 37 4點標定圖示,工具坐標系四點標定操作步驟如下：,圖 38 工具號輸入,（1）在菜單中選擇投入運行-測量-工具-4 點法 ，為待測量的工具輸入工具號和名稱。 點擊“繼續(xù)”鍵確認。,（2）用 TCP 移至任意一個參照點，點擊記錄。點擊“確定”鍵確認。 （3）將步驟 2重復(fù)3次。,圖 3

7、9 記錄第一個位置,（3）點擊保存，數(shù)據(jù)被保存，窗口關(guān)閉。,圖 310 接近點1指定完成,3.6 工件坐標系設(shè)定(基坐標系),工件坐標系是由用戶在工件空間定義的一個笛卡爾坐標系。工件坐標包括:（X,Y,Z）用來表示距原點的位置，（A,B,C）用來表示繞X-，Y-，Z-軸旋轉(zhuǎn)的角度。,圖 311 工件三點法標定,圖 312 工件四點法標定,四、示教,本章介紹一些示教界面中指令的基本操作方法，詳細的編程過程請參照HSpad使用說明書的指令編程章節(jié)。,程序的基本信息包括：程序名、程序類型、程序指令。,（1）程序名：用以識別存入控制器內(nèi)存中的程序，在同一個目錄下不能包含兩個或更多擁有相同程序名的程序。

8、程序名長度不超過8個字符，由字母、數(shù)字、下劃線(_)組成。 （2）程序類型：用于設(shè)置程序文件的類型。目前本系統(tǒng)支持的機器人程序類型有.PRG格式和.LIB格式。 （3）程序指令：包括運動指令、程序指令等示教中涉及的所有指令。,4.1 新建程序,點擊示教界面下方左側(cè)的“新建程序”按鈕，在彈出的對話框中輸入程序名，可新建一個空的程序文件，如下圖所示。,圖 41 新建程序的示教窗口,4.2 打開程序,打開程序?qū)υ捒蚩刹榭聪到y(tǒng)中所有的程序文件及其屬性，點擊“打開程序”，可顯示圖4-2所示程序文件列表，選擇一個現(xiàn)有的程序文件并點擊“確認”后可加載該選中的程序文件。,圖 42 打開程序的示教窗口,4.3

9、程序修改,打開程序后，選定需要修改的程序行， 點擊屏幕左下角的“更改”按鈕進行修改。,圖 43 程序編輯頁面,4.4 編程指令類型說明,4.4.1 運動指令,運動指令類型包括三種：關(guān)節(jié)定位（MOVE）、直線定位（MOVES）、圓弧定位（CIRCLE）。,圖 44 運動指令,4.4.2 動作類型,（1） 關(guān)節(jié)定位MOVE:是移動機器人各關(guān)節(jié)到達指定位置的基本動作模式。工具的運動路徑通常是非線性的，在兩個指定的點之間任意運動。,P1點采用關(guān)節(jié)定位方式移動至P2點。,1:MOVE ROBOT P1 2:MOVE ROBOT P2,（2）直線定位指令MOVES:控制TCP（工具中心點）沿直線軌跡運動到

10、目標位置，通過區(qū)別起點和終點時的姿態(tài)，來控制被驅(qū)動的工具的姿態(tài)。,P1點采用直線運動方式移動至P2點。,1:MOVE ROBOT P1 2:MOVES ROBOT P2,（3）圓弧定位指令CIRCLE：控制TCP（工具中心點）沿圓弧軌跡從起始點經(jīng)過中間點移動到目標位置，中間點和目標點在指令中一并給出。其速度由程序指令直接指定，單位可為mm/sec、cm/min、inch/min。通過區(qū)別起點和終點時的姿態(tài)，來控制被驅(qū)動的工具的姿態(tài)。,P1點開始沿著過P2點的圓弧運動至P3點,1:MOVE ROBOT P1 2:CIRCLE ROBOT CIRCLEPOINT=P2 TARGETPOINT=P3

11、,操作步驟,1.標定需要輸入程序行的上一行 2.選擇指令運動指令MOVE/MOVES/CIRCLE 3.選擇機器人軸或者附加軸 4.記錄點位并配置好參數(shù) 5.手動移動機器人到需要的位置或姿態(tài) 6.選中輸入框后，點擊記錄關(guān)節(jié)或笛卡爾坐標 7.點擊確認，完成指令添加,運動參數(shù),練一練：,機器人以關(guān)節(jié)定位移動到P1,然后畫圓弧經(jīng)過P2和P3點，再以直線定位移動到P4,接著同樣以直線定位移動到P5,然后繼續(xù)畫圓弧，經(jīng)過P6,最后到達P1。,4.4.3 條件指令,條件指令由IF開頭，用于比較判斷是否滿足條件，若滿足則執(zhí)行下一行指令。支持的比較運算符有：、=、=、，還可以使用邏輯與（AND）和邏輯或（OR

12、）指令對這些條件語句進行運算，條件結(jié)束指令END IF。,圖 45 條件指令,4.4.3 條件指令,注意：IF和END IF必須聯(lián)合使用，將條件運行程序塊置于兩條指令之間。,用于在主程序中添加子程序，關(guān)系到程序執(zhí)行流程。 子程序相關(guān)指令： SUB、 PUBLIC SUB、 END SUB、 FUNCTION、PUBLIC FUNCTION、 END FUCTION。 子程序跳轉(zhuǎn)調(diào)用相關(guān)指令： CALL、 GOTO、 LABEL。,4.4.4 流程指令,1.選定需要添加指令的前一行 2.在指令流程指令中選擇相應(yīng)的寫子程序相關(guān)指令 3.點擊操作欄中的確定按鈕，添加寫子程序完成,操作步驟,圖 46

13、流程控制指令,指令說明,注意：SUB、PUBLIC SUB和END SUB必須聯(lián)合使用，子程序位于兩條指令之間；FUNCTION、PUBLIC FUNCTION和END FUNCTION必須聯(lián)合使用，子程序位于兩條指令之間。,主要用于程序跳轉(zhuǎn) 例如： GOTO LABEL 1,必須聯(lián)合使用才能實現(xiàn)跳轉(zhuǎn),GOTO指令和LABEL指令,CALL指令,用于調(diào)用子程序 例如： CALL PICK,程序指令新建程序時自動添加到程序文件中，通常情況下，用戶無需修改。,4.4.5 程序指令,程序指令,4.4.6 延時指令,機器人控制系統(tǒng)的延時指令包括兩種：DELAY指令和SLEEP指令。,指令DELAY是針

14、對指定的運動對象在運動完成后的延時時間，單位為毫秒。（若當前指定運動對象無運動，則DELAY指令無效）,指令SLEEP是針對非運動指令的延時指令，單位為毫秒。（SLEEP指令只對非運動指令生效，對運動指令，SLEEP指令無效）,4.4.6 延時指令,DELAY指令和SLEEP指令的用法,在華數(shù)型控制系統(tǒng)中，存在運動指令和非運動指令這兩種類型的指令。這兩種指令是并行執(zhí)行的，并非執(zhí)行完一條再執(zhí)行下一條。如下例： MOVE ROBOT P1 D_OUT30=ON,在這個例子中，第一條為運動指令，第二條為非運動指令，在系統(tǒng)中是并行執(zhí)行的。也就是說機器人還未運動到P1，D_OUT30就有信號輸出了。如何

15、解決這個問題呢？,辦法：加入延時指令 該加入DELAY還是SLEEP？,上述例子應(yīng)該改為：,MOVE ROBOT P1 DELAY ROBOT 200 D_OUT30=ON,SLEEP指令的兩種應(yīng)用場合,1.在循環(huán)中使用 WHILE D_IN30ON SLEEP 100 END WHILE,例中等待D_IN30的信號，若無信號則持續(xù)循環(huán)，等到信號后向下執(zhí)行。由于循環(huán)中要一直掃描D_IN30的值，為了避免控制器CPU因過載出現(xiàn)異常報警，須加入SLEEP指令。,SLEEP指令的兩種應(yīng)用場合,2.輸出脈沖信號 D_OUT30=ON SLEEP 100 D_OUT30=OFF,上述例子中，D_OUT3

16、0輸出了一個寬度為100的脈沖信號。其中必須加入SLEEP指令，否則脈沖寬度太短，會導(dǎo)致實際上沒有任何脈沖信號輸出。,4.4.7 循環(huán)指令,循環(huán)指令用于多次執(zhí)行WHILE指令與END WHILE指令之間的程序行，WHILE TRUE表示程序循環(huán)執(zhí)行。,注意：WHILE 指令和END WHILE 指令必須聯(lián)合使用才能完成一個循環(huán)體。,4.4.8 I/O指令,IO 指令包括了 D_IN 指令、 D_OUT 指令、WAIT指令、WAITUNTIL指令、以及PLUSE指令。 D_IN 指令、 D_OUT 指令：可用于給當前 IO 賦值為 ON 或者OFF，也可 用于在 D_IN 和 D_OUT 之間傳

17、值。 WAIT指令：用于阻塞等待一個指定IO信號 ,可選D_IN 和 D_OUT 。 WAITUNTIL指令：用于等待IO信號，超過設(shè)定時限后退出等待。 PLUSE指令：用于產(chǎn)生脈沖。,4.4.8 I/O指令,4.4.9 變量,變量可分為全局變量COMMON指令和局部變量DIM指令，變量可用于程序中作為程序中的數(shù)據(jù)運算，若添加SHARED則為共享變量。,變量類型包括： LONG類型：長型 DOUBLE類型：浮點型 STRING類型：字符型 JOINT類型：關(guān)節(jié)型 LOCATION類型：位置型 ERROR類型：錯誤型,操作步驟,對于JIONT和LOCATION類型的變量，可使用圖中最下方的三個按

18、鈕來設(shè)置變量的坐標值。,4.4.10 坐標系指令,坐標系指令分為基坐標系BASE和工具坐標系TOOL。在程序中可選擇定義的坐標系編號，在程序中切換坐標系。,4.4.11 同步指令,4.4.12 寄存器指令,用于添加寄存器，以及使用寄存器進行運算操作。 寄存器設(shè)置格式為：目的寄存器=操作數(shù)1+操作數(shù)2+操作數(shù)N 注：其中操作數(shù)可以為寄存器，也可以為數(shù)值。 寄存器的類型： LR: 笛卡爾位置寄存器 JR： 關(guān)節(jié)位置寄存器 DR：浮點型數(shù)值寄存器 IR； 整型數(shù)值寄存器 SAVE：保存寄存器的值,4.4.13 事件指令,4.4.14 其他指令,其他指令包含一些擴展指令，例如視覺指令、弧焊指令。這個要根據(jù)機器人外圍設(shè)備來使用，若無外圍設(shè)備，則指令無效。,VISION: 視覺指令，識別物件 ARC_ON: 起弧 SWITCH: 焊接 ARC_OFF: 收弧 CHANNEL: 切換焊機通道，這里需要填寫通道號,五、記錄位置坐標,記錄坐標位置可以分為兩類： 1.點位坐標Pi 2.位置寄存器JR或者LR等。,記錄點位坐標Pi可以在添加運動指令的界面通過下方按鈕進行記錄及修改，如下圖所示：,五、記錄位置坐標,記錄寄存器坐標如LR2不能在添加運動指令的界面通過下方按鈕進行記錄及