T-02-O-M-啟動機器人自動搬運的作業(yè)任務(wù)（基于示教盒+控制箱）

1、項目1.2 啟動機器人自動搬運的作業(yè)任務(wù)（基于示教盒+控制箱）一、項目目的通過本次項目的知識學(xué)習(xí)和實踐操作訓(xùn)練，擬達到以下三大目標(biāo)：1、知識目標(biāo)（1）熟知工業(yè)機器人控制箱面板的構(gòu)成、功能及其操作方法；（2）熟知工業(yè)機器人程序的基本構(gòu)成及示教盒編程方法；（3）熟知工業(yè)機器人程序的單步調(diào)試、位置示教方法；（4）熟知工業(yè)機器人程序自動運行的操作方法及注意事項；2、技能目標(biāo)（1）熟練地通過機器人示教盒創(chuàng)建機器人程序文件，并輸入已知的機器人程序指令；（2）熟練地通過示教盒為程序指令中的位置變量進行位置示教；（3）正確地通過控制箱啟動機器人程序，執(zhí)行自動作業(yè)任務(wù)；（4）會排除一般報警故障。3、素質(zhì)目標(biāo)（1

2、）形成操作謹慎、安全作業(yè)的職業(yè)憂患意識；（2）培養(yǎng)共同討論、相互配合的團隊合作精神； （3）養(yǎng)成認真負責(zé)、堅守崗位的崗位工作態(tài)度；二、項目引入與分析在上一次項目中，已經(jīng)討論了如何使用示教盒來手動控制機器人完成搬運物體的操作任務(wù)。但這不是工業(yè)機器人的最終工業(yè)用途，而應(yīng)該是：按照作業(yè)任務(wù)要求，沿著所有目標(biāo)空間位置和姿態(tài)自動地完成一系列的動作，并重復(fù)循環(huán)地執(zhí)行。本次項目就是圍繞如何啟動機器人自動作業(yè)任務(wù)的課題而展開相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和操作實踐的。啟動機器人進行自動作業(yè)大致需要兩個環(huán)節(jié)：一是編制工業(yè)機器人自動作業(yè)的程序；二是啟動機器人自動運行的操作方法。這個項目需要操作者具備一定的知識和操作技能，如工業(yè)機

3、器人的程序結(jié)構(gòu)、示教盒編程、程序調(diào)試、位置示教及程序自動運行的啟動等基本方法和注意事項。本次項目將針對以上內(nèi)容展開詳細的知識講解和操作技能訓(xùn)練。三、項目任務(wù)為了最終實現(xiàn)機器人程序的自動運行，本次項目按照實施步驟劃分為以下3個任務(wù)：任務(wù)1.2.1通過示教盒創(chuàng)建簡單的機器人搬運程序任務(wù)1.2.2單步運行程序及示教機器人位置任務(wù)1.2.3啟動機器人程序的自動運行四、項目知識1.2.1 機器人程序的基本概念1、機器人程序的基本構(gòu)成一個機器人程序文件主要包含程序名稱、程序指令語句、位置數(shù)據(jù)等3個基本構(gòu)成要素。各個要素的基本知識如下：（1）程序名稱機器人程序的名稱必須使用大寫英文字母或數(shù)字來命名，名稱最長

4、為12個字符。在控制箱顯示屏上最多只能顯示程序名的前4個字符，并且會在程序名左邊顯示“p.”字符（表示程序）。不足4個字符時，顯示屏?xí)詣釉诔绦蛎把a0。因此，最好把機器人程序的名稱控制在4個字符以內(nèi)。例如，將機器人的程序名稱命為“STA”，則控制箱顯示屏上顯示“p.0STA”，如圖1- 1所示。圖1- 1 控制箱上的程序名稱顯示（2）程序指令語句列表機器人程序指令語句主要由步號、命令語、數(shù)據(jù)、附隨語句、標(biāo)識語句等元素組成。如圖1- 2所示。步號命令語句數(shù)據(jù)附隨語句標(biāo)識語句圖1- 2 機器人程序語句列表步號：由整數(shù)132767表示。每一行指令都有一個步號，增加一行指令，步號就遞增一個整數(shù)，并自

5、動添加。命令語：使用MELFA-BASIC IV語言所定義的命令語，如表1- 1所示。表1- 1 機器人命令語列表NO.項目內(nèi)容相關(guān)命令語1機器人動作控制命令關(guān)節(jié)插補動作Mov2直線插補動作Mvs3圓弧插補動作Mvr，Mvr2，Mvc4最佳加減速動作Oadl5抓手控制HOpen ，HClsoe6動作完成確認FINE，DLY7速度調(diào)節(jié)OVRD，JOVRD，SPD8碼垛運算命令Def Plt，Plt9程序控制命令分支Goto，If Then Else10循環(huán)ForNext，WhileWend11中斷DefAct，Act12子程序GoSub，CallP13定時器Dly14停止Hlt，End15外部信

6、號控制命令信號輸入M_In，M_Inb，M_Inw16信號輸出M_Out，M_Outb，M_Outw17附隨語句命令Wth，WthIf數(shù)據(jù)：每個命令所需要的變量或常數(shù)等數(shù)據(jù)。附隨語句：根據(jù)需要在機器人作業(yè)時附加其它語句，如信號輸出命令語句和抓手控制命令語句。附隨語句只能附隨在插補動作命令語句的右邊。標(biāo)簽語句：作為程序分支的記號，由字符“*”加上標(biāo)識名稱構(gòu)成。標(biāo)識名由英文字母大小寫（不區(qū)分）和數(shù)字構(gòu)成，但是開頭必須是英文字母，長度為16個字符以內(nèi)，避免使用保留字。（3）位置數(shù)據(jù)是指在直交坐標(biāo)系或關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下示教保存的位置數(shù)據(jù)。凡是程序語句列表中出現(xiàn)的位置變量都必須有位置數(shù)據(jù)，否則程序運行時將報錯

7、。1.2.2 機器人控制箱的面板構(gòu)成及其功能按照機器人控制箱中CPU集成方式的不同，三菱機器人控制箱分為SD系列和SQ系列型。其中，SD系列控制箱的CPU為內(nèi)置型，即控制箱箱中包含了機器人控制用的CPU，而SQ系列控制箱中不包含機器人控制用的CPU，該CPU被外置于Q系列PLC基板上，是一種Q系列運動控制CPU。雖然SD系列和SQ系列機器人控制箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，但其外觀基本一致，如圖1- 3所示。下面，對控制箱前面板和后面板的組成及其功能做詳細介紹。1）電源開關(guān)電源開關(guān)的作用是：用于打開或關(guān)閉機器人控制箱部分的電源。需要注意的是，若SQ系列控制箱在正常工作過程中重啟這個開關(guān)，則需要在等待控制箱完

8、成上電初始化后對Q系列PLC進行復(fù)位操作，機器人系統(tǒng)才能重新回到正常狀態(tài)。87964311121013141525161圖1- 3 控制箱前面板2）USB、電池端口該翻蓋是控制箱的USB和電池端口的蓋板。打開該翻蓋后可看見用于與個人計算機連接的USB接口以及備份電池。3）END按鈕該按鈕是機器人程序的循環(huán)結(jié)束按鈕。按壓此按鈕后，當(dāng)前執(zhí)行的程序?qū)Ｖ乖谧詈笠恍谢駿ND語句行。機器人在做完此次循環(huán)的最后一個動作后停止，不再重復(fù)運行程序。按壓START按鈕（圖1- 3的8號部位），程序又返回起始句，機器人重新執(zhí)行循環(huán)動作。4）RESET按鈕該按鈕是機器人系統(tǒng)的復(fù)位按鈕。若機器人系統(tǒng)發(fā)生報警時，找到

9、導(dǎo)致系統(tǒng)報警的原因并更正，然后再按壓此復(fù)位按鈕，則機器人系統(tǒng)可解除報警，系統(tǒng)重新回到待機狀態(tài)。此外，對于中途停止的當(dāng)前程序，通過按壓此按鈕復(fù)位后，程序復(fù)位至起始步號的命令語句。（復(fù)位程序時，必須在控制箱的顯示屏（圖1- 3的11號部位）顯示為當(dāng)前程序項目時，按壓此按鈕才能生效）5）EMG.STOP按鈕EMERGENCY STOP開關(guān)是機器人系統(tǒng)的緊急停止開關(guān)，其功能是：當(dāng)預(yù)測到機器人的動作將發(fā)生危險時，按壓此緊急停止開關(guān)使機器人本體立即停止動作；同時，切斷機器人關(guān)節(jié)馬達的伺服供電，并產(chǎn)生系統(tǒng)報警。EMERGENCY STOP開關(guān)被按下后，該開關(guān)將持續(xù)保持有效狀態(tài)；若要復(fù)位緊急停止開關(guān)，請順時針

10、旋轉(zhuǎn)EMERGENCY STOP開關(guān)至向上彈出位置，開關(guān)恢復(fù)無效狀態(tài)。但此時系統(tǒng)仍處于緊急停止報警狀態(tài)，需要按壓RESET鍵來解除報警，使系統(tǒng)復(fù)位。6）UP/DOWN按鈕該部位按鈕的作用是：在控制箱顯示屏所顯示的項目下修改該項目的內(nèi)容或數(shù)值。但步號項目是只讀的，其內(nèi)容無法選擇或修改。例如，若控制箱顯示屏的當(dāng)前項目為速度項目時，按壓此部位按鈕可調(diào)節(jié)機器人自動運行的速度比例，最小比例為10%，最大為100%；若控制箱的顯示屏顯示為程序項目時，按壓此部位按鈕可選擇機器人CPU中存儲的所有程序，如圖1- 4所示。只有在MODE開關(guān)（圖1- 3的12號部位）處于AUTOMATIC（自動）模式時，且控制箱

11、面板取得操作權(quán)限的情況下，UP/DOWN按鈕的操作才有效。7）CHNG DISP（CHANGING DISPLAY）按鈕該按鈕是控制箱顯示屏顯示項目的類型切換按鈕，其功能是切換控制箱顯示屏所顯示的不同項目，項目類型和切換順序如圖1- 4所示。只有在MODE開關(guān)處于AUTOMATIC模式時，CHNG DISP按鈕的操作才有效。速度程序操作權(quán)設(shè)備信息按壓CHNG DISP 鍵，項目類型切換CPU中存儲的其它程序以10遞減面板外部IO示教盒無權(quán)限步號圖1- 4 控制箱顯示屏顯示內(nèi)容一覽8）START按鈕該按鈕是機器人程序的啟動按鈕。按壓此按鈕可啟動機器人程序的自動運行，機器人系統(tǒng)便從程序的當(dāng)前步號開

12、始執(zhí)行指令，除非程序中有暫停命令Hlt，否則機器人將開始重復(fù)循環(huán)地執(zhí)行當(dāng)前程序的所有命令語句。只有在控制箱面板取得操作權(quán)限的情況下，START按鈕的操作才有效。9）STOP按鈕該按鈕是機器人程序的暫停按鈕。按壓此按鈕可使機器人在執(zhí)行完當(dāng)前步號的命令語句后暫時停止動作。此時，機器人關(guān)節(jié)伺服仍然通電開啟。若再次按下START按鈕，又可繼續(xù)往下一步號的命令語句運行程序，執(zhí)行后續(xù)程序動作。10）SVO ON按鈕該按鈕是機器人系統(tǒng)的關(guān)節(jié)伺服開啟按鈕。按下此按鈕可為機器人的關(guān)節(jié)伺服輸入電源，關(guān)節(jié)馬達處于待機狀態(tài)；在控制箱操作面板取得控制權(quán)限的情況下，該按鈕的操作才有效。11）STATUS NUMBER數(shù)碼

13、管顯示屏用于顯示報警號、速度比例（%）、程序步號、程序名、當(dāng)前操作權(quán)信息、設(shè)備信息等項目，如圖1- 5所示。其中，v.開頭的顯示內(nèi)容為速度項目，p.開頭的顯示內(nèi)容為程序項目，b.開頭的顯示內(nèi)容為設(shè)備信息項目中的電池剩余時間，T. 開頭的顯示內(nèi)容為設(shè)備信息項目中的控制箱內(nèi)部溫度。當(dāng)顯示項目的開頭字母上方出現(xiàn)亮點，則表示控制箱操作面板具有操作權(quán)限。圖1- 5 控制箱顯示屏12）MODE切換開關(guān)該開關(guān)是機器人系統(tǒng)的模式切換開關(guān)。其功能是用于切換示教盒和控制箱操作面板之間的操作權(quán)限。在“AUTOMATIC”模式下，可通過外部信號或操作面板來啟動關(guān)節(jié)伺服或機器人程序自動運行；但是此時再按下示教盒“ENA

14、BLE”使能按鈕的話，則機器人會因操作權(quán)限沖突而報警；在“MANUAL”模式下，需按下示教盒“ENABLE”使能按鈕，示教盒才獲得操作權(quán)限；若控制箱發(fā)生報警，請設(shè)置成如上所述的操作權(quán)限，此時再按壓RESET按鈕便可解除報警。13）SVO OFF按鈕此按鈕是機器人系統(tǒng)的關(guān)節(jié)伺服關(guān)閉按鈕。按下此按鈕可切斷機器人關(guān)節(jié)伺服的電源；在控制箱操作面板取得操作權(quán)限的前提下，該按鈕的操作才有效。14）TB 連接端口用于連接示教盒的專用接口。15）RS232連接端口用于連接RS232串口標(biāo)準的接口。16）接線盒用于接入外部交流電源。1.2.3 機器人系統(tǒng)的常見報警與排除 當(dāng)發(fā)生異常時，控制箱正面操作面板的STA

15、TUS NUMBER上會顯示5位數(shù)的異常號碼(例:"C0010"等)，同時RESET開關(guān)的燈號也會亮起。此外，示教盒上的顯示LCD上也會有4位數(shù)的異常號碼(除去最前面的英文字。例:C0010的情況下，會顯示"0010")和報警信息。報警代碼的意義如下：下面簡要介紹常見報警代碼、原因及其排除方法（1）H0060：操作面板緊急停止信號輸入中原因：急停按鈕被按下，系統(tǒng)無法啟動程序。排除：松開急停按鈕，解除急停按鈕信號。（2）H5000：操作權(quán)限沖突原因：當(dāng)Mode開關(guān)處于“AUTOMATIC”模式下且示教盒的ENABLE按鈕有效時，產(chǎn)生操作權(quán)限沖突報警。排除：

16、將示教盒的ENABLE按鈕無效，或?qū)⒖刂葡涿姘迳系腗ode開關(guān)切換至“MANUAL”模式下；然后按壓RESET按鈕，解除報警。（3）L5010：可自動運行錯誤原因：當(dāng)控制箱處于“MAMUAL”模式下，而外部信號操作權(quán)有效，此時發(fā)生錯誤。排除：將控制箱和觸摸屏中的“MODE”開關(guān)切換到“AUTOMATIC”模式；或控制箱和觸摸屏中的“MODE”開關(guān)切換到“MANUAL”模式；再按壓“RESET”按鈕，解除錯誤報警。五、項目實施任務(wù)1.2.1 通過示教盒創(chuàng)建簡單的機器人搬運程序第1步：機器人系統(tǒng)上電。將機器人控制箱電源開關(guān)打向“I”擋，等待機器人系統(tǒng)完成上電初始化，控制箱顯示屏顯示上一次關(guān)機前的畫

17、面。第2步：選擇系統(tǒng)手動模式。將機器人控制箱前面板上的MODE（模式）開關(guān)打向MANUAL擋。第3步：啟動示教盒。按下示教盒背部的TB ENABLE使能按鈕，按鈕燈和前面板上的ENABLE指示燈亮起，示教盒啟動并進入待機畫面。第4步：操作示教盒新建程序，以班級號加學(xué)號后2位命名。在待機畫面下，按壓示教盒的EXE鍵，進入主菜單畫面。 按壓方向鍵或直接按壓數(shù)字鍵1，選擇主菜單中的第1項“管理/編輯”選項，進入程序管理畫面；按壓“新建”功能對應(yīng)的F3鍵，進入程序新建畫面。 輸入程序名0101（表示01班01學(xué)號），完成后按壓EXE鍵，進入程序編輯畫面。第5步：輸入程序。在程序編輯畫面下，按壓“插入”

18、功能對應(yīng)的F3鍵，進入命令語句編寫畫面。輸入命令語句：HOpen 1。輸入完成后按壓EXE鍵，以執(zhí)行當(dāng)前命令語句的輸入，畫面重現(xiàn)回至程序編輯。在該畫面下會出現(xiàn)剛剛輸入的一條命令語句，并自動添加步號。按照以上程序輸入的步驟繼續(xù)完成以下所有命令語句的輸入。1 HOpen 1 '打開抓手12 Mov P0 '關(guān)節(jié)插補至初始點P03 Mov p1,-50 '關(guān)節(jié)插補至抓取點P1的上方50mm處4 Mvs p1 '直線插補至抓取點P15 Dly 0.5 '延時0.5秒6 HClose 1 '關(guān)閉抓手17 Dly 0.5 '延時0.5秒8 Mvs p

19、1,-50 '直線插補至點P1的上空50mm處9 Mov p0 '關(guān)節(jié)插補至初始點P010 Mov P2,-50 '關(guān)節(jié)插補至放置點P2的上方50mm處11 Mvs p2 '直線插補至放置點P212 Dly 0.5 '延時0.5秒13 HOpen 1 '打開抓手114 Dly 0.5 '延時0.5秒15 Mvs p2,-50 '直線插補至放置點P2的上方50mm處第6步：保存程序。程序輸入完畢后，在程序編輯畫面下，不斷按壓FUNCTION鍵來切換4個功能鍵的內(nèi)容，直到示教盒顯示屏的功能內(nèi)容出現(xiàn)“關(guān)閉”功能，此時按壓該功能下面對應(yīng)的

20、F4功能鍵，以關(guān)閉程序編輯畫面，同時畫面顯示已保存程序，保存后畫面回至程序管理畫面，如下所示。4321任務(wù)1.2.2 單步運行程序并示教機器人位置第1步：打開程序在程序管理畫面下，按壓示教盒方向鍵，選擇“0101”程序，按壓EXE鍵，打開并進入“0101”程序 。第2步：單步執(zhí)行進入“0101”程序的編輯畫面后，觀察F1F2F3F4等4個功能鍵的內(nèi)容，按壓FUNCTION鍵（功能切換鍵），切換F1功能鍵對應(yīng)的功能內(nèi)容，只至出現(xiàn)“前進”功能，如下圖所示。對于程序的第1條命令語句而言，由于只是控制氣動抓手1的打開動作，無需啟動關(guān)節(jié)伺服，所以只要按壓“前進”功能下方對應(yīng)的F1鍵，即可執(zhí)行第1條命令語

21、句。第1條命令語句執(zhí)行完畢后，放開F1鍵，程序自動跳轉(zhuǎn)至下一條語句，如下圖所示。對于第2條命令語句而言，由于是控制位置變量P0的移動動作，涉及到關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動。因此，需要事先開啟關(guān)節(jié)伺服。關(guān)節(jié)伺服開啟后，一直按壓F1鍵，程序便執(zhí)行該條命令語句，機器人開始往目標(biāo)位置移動（如果還沒有對P0進行位置示教，請先別按壓F1鍵，直接執(zhí)行第3步步驟的操作，然后再按壓F1鍵，便可成功地單步執(zhí)行該條命令語句）。機器人移到目標(biāo)位置P0后，放開F1鍵，程序自動跳轉(zhuǎn)至下一條命名語句；否則，繼續(xù)按壓F1鍵，直到松開F1鍵后程序能自動跳轉(zhuǎn)到下一條命令語句。第3條及以后的命令語句可按照第1條和第2條命令語句的操作過程執(zhí)行。凡是

22、命令語句涉及到移動動作的，都必須先開啟關(guān)節(jié)伺服，才能再按壓F1鍵執(zhí)行，否則會報錯。由于是第1次單步運行“0101”程序，程序中的位置變量P0、P1和P2均還未被指定具體的位置。因此，在單步運行這些含有位置變量的命令語句之前，需要對這些位置變量逐一進行位置示教操作，請參見第3步的步驟操作。第3步：P0的位置示教將光標(biāo)移至“0101”程序的第2條命令語句，直接按壓JOG鍵，進入JOG操作畫面。按壓FUNCTION鍵，切換坐標(biāo)系至ef直交坐標(biāo)系，如下圖所示。手動JOG控制機器人，使抓手1移至目標(biāo)位置。對于需要抓取工件的目標(biāo)位置，還需要手動控制抓手1的閉合和打開動作，試探是否能準確抓取目標(biāo)工件。位置確認后，按壓JOG鍵，退出JOG操作模式畫面，重新回至程序編輯畫面。按壓FUNCTION鍵，切換F4功能鍵的功能至“示教”項目；此時，按壓F4鍵，即可讀取機器人當(dāng)前的位置數(shù)據(jù)，存入所在命令行的位置變量P0。按照第2步和第3步步驟的操作過程單步運行“0101”程序的所有15步命令語句。任務(wù)1.2.3 啟動機器人程序的自動運行第1步：手動JOG控制機器人回到退避點為了機器人自動作業(yè)的安全，在自動運行前必須先將機器人手動調(diào)回到退避點位置。操作過程如下：選擇手動模式后，打開示教盒使能開