上海交大課件

1、工業(yè)機器人操作與應(yīng)用工業(yè)機器人操作與應(yīng)用實用系列實用系列工程技術(shù)探究工程技術(shù)探究 系列項目之系列項目之課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容課程安排課程安排講授內(nèi)容講授內(nèi)容u工業(yè)機器人組成工業(yè)機器人組成u基本理論概述：運動學(xué)基本理論、運動規(guī)劃、離線編基本理論概述：運動學(xué)基本理論、運動規(guī)劃、離線編程及計算機控制；工業(yè)機器人傳感器；程及計算機控制；工業(yè)機器人傳感器； u工業(yè)機器人應(yīng)用工業(yè)機器人應(yīng)用uABBABB：基本操作和示教控制：基本操作和示教控制; ;靈巧機械手：圖形化編程靈巧機械手：圖形化編程實踐環(huán)節(jié)實踐環(huán)節(jié)u操作操作ABBABB機器人進行示教動作；機器人進行示教動作；u操作操作ABBABB機器人畫圖機器

2、人畫圖u使用使用“靈巧機械手仿真軟件靈巧機械手仿真軟件” 工業(yè)機器人國內(nèi)外主要生產(chǎn)廠商工業(yè)機器人國內(nèi)外主要生產(chǎn)廠商工業(yè)機器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標準設(shè)備在工業(yè)界廣泛應(yīng)用。國際：國內(nèi)：工業(yè)機器人及其組成工業(yè)機器人及其組成（通用及專用）一般指用于機械制造業(yè)中代（通用及專用）一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、某些家電產(chǎn)品（電視機、電冰箱、洗衣摩托車制造、某些家電產(chǎn)品（電視機、電冰箱、洗衣機）、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、機）、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電

3、子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。的機器人。工業(yè)機器人機械本體（執(zhí)行機構(gòu)及傳動機構(gòu)）驅(qū)動器控制器末端執(zhí)行器組成示例組成示例1：齒輪傳動齒輪傳動同步帶傳動同步帶傳動機械本體機械本體驅(qū)動電機驅(qū)動電機控制裝置控制裝置末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器（焊槍）（焊槍）組成示例組成示例2：示教盒示教盒用于輸入控制命令用于輸入控制命令或控制程序或控制程序控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用于控制操作機各關(guān)用于控制操作機各關(guān)節(jié)內(nèi)伺服電機的運動節(jié)內(nèi)伺服電機的運動機械本體機械本體在控制系統(tǒng)的控制下，實在控制系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)各種復(fù)雜運動。每個關(guān)現(xiàn)各種復(fù)雜運動。每個關(guān)節(jié)內(nèi)有電動機和

4、減速器節(jié)內(nèi)有電動機和減速器各組成部分的關(guān)系各組成部分的關(guān)系驅(qū)動驅(qū)動-傳傳動機構(gòu)動機構(gòu)執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)工作系統(tǒng)工作系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)位行檢測位行檢測智能系統(tǒng)智能系統(tǒng) 工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)自由度：機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目工作精度：包括定位精度和重復(fù)定位精度定位精度：重復(fù)定位精度：工作范圍：機器人末端操作器所能到達的區(qū)域工作速度：指機器人各個方向的移動速度或轉(zhuǎn)動速度。這些速度可以相同，可以不同承載能力：機器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量 工業(yè)機器人所涉及的理論內(nèi)容工業(yè)機器人所涉及的理論內(nèi)容運動學(xué)、動力學(xué)基本理論運動規(guī)劃在線示教、離線編程和計算機控

5、制機器人傳感器運動學(xué)、動力學(xué)基本理論運動學(xué)、動力學(xué)基本理論機構(gòu)形式位姿描述、齊次變換運動學(xué)正逆解（D-H連桿坐標系）動力學(xué)問題工作空間、操作靈活性等問題坐標系分類分類直角坐標型（直角坐標型（PPPPPP型型) )圓柱坐標型（圓柱坐標型（PPRPPR型）型）球坐標型（球坐標型（RRPRRP型）型）關(guān)節(jié)型關(guān)節(jié)型 (RRR(RRR型）型）運動規(guī)劃運動規(guī)劃任務(wù)規(guī)劃和動作規(guī)劃 屬機器人高級規(guī)劃的范疇，先進行任務(wù)規(guī)劃，再進行動作規(guī)劃。路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃 商用的工業(yè)機器人已實現(xiàn)底層的軌跡規(guī)劃，用戶僅需要對手部的路徑進行規(guī)劃，機器人控制器會自動進行各關(guān)節(jié)軌跡的規(guī)劃。運動規(guī)劃舉例運動規(guī)劃舉例倒一杯水倒一杯水取一

6、個杯子取一個杯子找到水壺找到水壺打開水壺打開水壺把水倒入杯中把水倒入杯中提起水壺到杯口上方提起水壺到杯口上方把水壺傾斜把水壺傾斜把水壺豎直把水壺豎直把水壺放回原處把水壺放回原處手部從手部從A A點移到點移到B B點點關(guān)節(jié)從關(guān)節(jié)從A A點移到點移到B B點點任務(wù)規(guī)劃層任務(wù)規(guī)劃層動作規(guī)劃層動作規(guī)劃層路徑規(guī)劃層路徑規(guī)劃層軌跡規(guī)劃層軌跡規(guī)劃層 在線示教、離線編程、計算機控制在線示教、離線編程、計算機控制在線示教 Teach-Play離線編程 各種機器人編程語言 圖形化編程計算機控制 計算機與機器人控制器的通訊網(wǎng)絡(luò)控制 傳感器傳感器內(nèi)部傳感器 內(nèi)部傳感器，控制自身的運動外部傳感器 加裝外部傳感器，感知外

7、部環(huán)境信息，如 視覺傳感器、力傳感器、觸覺傳感器等。編碼器編碼器力傳感器力傳感器觸覺傳感器觸覺傳感器應(yīng)用應(yīng)用工作站 使用一臺或多臺機器人，配以相應(yīng)的周邊設(shè)備，用于完成某一特定工序作業(yè)的獨立生產(chǎn)系統(tǒng)，也可稱為機器人工作單元 生產(chǎn)線 機器人生產(chǎn)線是由兩個或兩個以上的機器人工作站、物流系統(tǒng)和必要的非機器人工作站組成，完成一系列以機器人作業(yè)為主的連續(xù)生產(chǎn)自動化系統(tǒng) 應(yīng)用領(lǐng)域： 焊接、涂膠、搬運、碼/拆垛、噴涂、切 割等應(yīng)用例：焊接應(yīng)用例：焊接車身焊接線應(yīng)用例：焊接應(yīng)用例：焊接車身焊接應(yīng)用例：涂膠應(yīng)用例：涂膠車燈涂膠應(yīng)用例：搬運、碼應(yīng)用例：搬運、碼/拆垛拆垛 核廢料處理 搬運桶裝水應(yīng)用例：噴涂應(yīng)用例：噴

8、涂 車身噴涂系統(tǒng) 金屬桶噴漆應(yīng)用例：激光焊接應(yīng)用例：激光焊接應(yīng)用例：切割應(yīng)用應(yīng)用例：切割應(yīng)用應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他應(yīng)用例：其他工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展趨勢工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展趨勢性能不斷提高性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性，便于操（高速度、高精度、高可靠性，便于操作與維護），而單機作與維護），而單機價格不斷下降價格不斷下降向向模塊化模塊化、可重構(gòu)化可重構(gòu)化發(fā)展發(fā)展向基于向基于PC機的機的開放型控制器開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化機器人中的機器人中的傳感器傳感器作用日益重要作用日益重要技術(shù)拓展：家用服務(wù)機器人技術(shù)拓展：家用

9、服務(wù)機器人技術(shù)拓展：移動機器人技術(shù)拓展：移動機器人類人機器人表演類人機器人表演類人機器人踢球類人機器人踢球 RoboCup 2003中型組比賽片斷中型組比賽片斷 RoboCup 2003 Sony Aibo 比賽片斷比賽片斷實踐環(huán)節(jié)實踐環(huán)節(jié) 安全問題：安全問題：注意不要在機器人的工作空間注意不要在機器人的工作空間內(nèi)操縱機器人。內(nèi)操縱機器人。 實踐內(nèi)容實踐內(nèi)容1：ABB基本操作和示教控制基本操作和示教控制示教器操作面板主電源 開關(guān) 磁盤驅(qū)動器控制器機械手 馬達上電按鈕急停按鈕操作模式選擇按鈕運行時間 計時器ABB機器人操作面板功能ABB機器人示教器顯示屏操縱桿急停開關(guān)使能器 運動單元切換 直線、

10、姿態(tài)模式選擇 1、2組單軸模式選擇手動操縱順序手動操縱順序1 打開主電源開關(guān) 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 選擇運動模式 /3 插入指令4 操縱搖桿 /4 示教動作 /5 重復(fù)/3、/4步驟 /6 測試test在線示教編程操作順序在線示教編程操作順序1 打開主電源開關(guān) 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 選擇運動模式 /3 插入指令4 操縱搖桿 /4 示教動作 /5 重復(fù)/3、/4步驟 /6 測試test程序測試步驟程序測試步驟 菜單鍵File 7 Check Program 菜單鍵View 5 Test t，進入測試窗口功能鍵功能鍵 Start 啟動程序，機器人按程序連續(xù)運行。 FWD 機器人程序向前單步運行。 BWD 機器人程序向后單步運行。 ModPos 修正機器人運行位置。Instr- 切換至指令窗口 運行模式選擇運行模式選擇 Cont連續(xù)運行模式，程序自動循環(huán)執(zhí)行。 Cycle 單循環(huán)模式，程序運行完自動停止。 按S-Stop鍵 停止測試，盡量避免直接放開使能器（Enabling device）。 上機內(nèi)容：上機內(nèi)容：1、操作示教器完成進行直線、圓弧以及單軸運動2、編一段程序?qū)崿F(xiàn)點到點的運動實踐內(nèi)容實踐內(nèi)容2：機器人畫圖：機器人畫圖上機內(nèi)容：操作軟