工業(yè)機器人系統(tǒng)運維技術(shù) 課件 7任務二 IRobotSIM典型功能應用

任務二IRobotSIM典型功能應用2024年1月公司簡介CATALOGUE一學習目標公司簡介CATALOGUE目錄二工作任務三實踐操作四問題探究五知識拓展六評價反饋七練習題1．學習IRobotSIM建立六軸機器人；2．學習IRobotSIM建立搬運工作站；3．學習IRobotSIM軌跡再現(xiàn)；4．學習IRobotSIM軸承組裝。一、學習目標

二、工作任務1．IRobotSIM建立六軸機器人；2．IRobotSIM建立搬運工作站；3．IRobotSIM軌跡再現(xiàn)；4．IRobotSIM軸承組裝。三、實踐操作-知識儲備

三、實踐操作-知識儲備

連桿連桿轉(zhuǎn)角連桿偏距連桿長度連桿扭角nθi/raddi/mmai-1/mmαi-1/rad1θ10002θ20260π/23θ3068004θ467035π/25θ500-π/26θ600π/2三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人1.雙擊IRobotSIM軟件，進入IRobotSIM工作界面。三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人2.“單擊文件”→“導入”→“網(wǎng)絡模型”，選中ER3B機器人本體，單擊打開按鈕，根據(jù)需要調(diào)整Y向量朝上或者Z向量朝上，單擊“OK”完成導入。三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人3.單擊工具欄中“建模”選項，建立機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Joint1、Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6。通過單擊“旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)”建立關(guān)節(jié)軸并重命名為Joint1，回車后完成重命名。雙擊Joint1前面關(guān)節(jié)圖標，系統(tǒng)會彈出關(guān)節(jié)模式設(shè)置界面，修改關(guān)節(jié)模式為逆解模式。選中Joint1并復制，按住<Ctrl+V>鍵5次完成Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6創(chuàng)建。建立機器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)逆解三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人4.將旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Joint1、Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6放置在機器人各個關(guān)節(jié)軸上。選中Joint1單擊“平移”按鈕會出現(xiàn)位置輸入窗口，按表所示填寫Joint1相關(guān)位置與方向參數(shù)。按同樣的方法設(shè)置Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6的位姿。關(guān)節(jié)位姿修改關(guān)節(jié)位姿

X（mm）Y(mm)Z(mm)Rx(°)Ry(°)Rz(°)Joint175-75197.5000Joint20-254650900Joint30-247640900Joint40-828019000Joint5-3-3218030900Joint6-6-320720000三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人5.先依次選中各關(guān)節(jié)，單擊關(guān)節(jié)前面的圖標，去除“無限行程”√，設(shè)置Joint1、Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6所有關(guān)節(jié)最小行程和行程范圍和當前位置。再將Joint1關(guān)節(jié)拖曳至機器人底座A0幾何體節(jié)點下，并將A1幾何體拖曳至Joint1關(guān)節(jié)根節(jié)點下，依次完成Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6。設(shè)置機器人關(guān)節(jié)位置關(guān)節(jié)最小行程行程范圍當前位置Joint1-1703400Joint2-135220-90Joint3-6526590Joint4-1803600Joint5-1302600Joint6-3607200三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人6.新建輔助坐標新建一個輔助坐標點，并命名為“ER3B_C30”。將機器人基座幾何體及節(jié)點樹下的所有物件放置在此輔助坐標系下。再次新建兩個輔助坐標點，命名為ER3B_C30_target和ER3B_C30_tool。設(shè)置機器人關(guān)節(jié)位置三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人7.按住<Ctrl>鍵選擇ER3B_C30_target和ER3B_C30_tool,再選Joint6,單擊重合按鈕，使ER3B_C30_target和ER3B_C30_tool坐標位置和方向與Joint6重合，將ER3B_C30_target拖曳到ER3B_C30根節(jié)點下，將ER3B_C30_tool拖曳到Joint6節(jié)點下。選中ER3B_C30_tool，單擊組件屬性，建立與ER3B_C30_target的關(guān)聯(lián)點，關(guān)聯(lián)類型：“IK,末端-目標”。建立與ER3B_C30_target的關(guān)聯(lián)三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人8.設(shè)置機器人逆解算法單擊“運動逆解”→“新建IK”，選中IK_Group[containing1ikelement(s)]，使變藍，IK算法選DLS，阻尼調(diào)整為1，最大迭代數(shù)為99。單擊“編輯運動關(guān)聯(lián)點，在右側(cè)選擇“ER3B_C30_tool”，單擊“新建運動關(guān)聯(lián)點”，選中ER3B_C30_tool→勾選Rx和Rz。設(shè)置機器人逆解算法三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人9.仿真運動及測試單擊“仿真”按鈕→選中ER3B_C30_target→單擊“移”平→選中Y軸(X、Z軸)，即可按住鼠標左鍵在靠近地板處拖動鼠標，機器人進行Y軸運動仿真或打開仿真按鈕→選中ER3B_C30_target→單擊“旋轉(zhuǎn)”→選中RY(RX、RZ)，即可按住鼠標左鍵在靠近地板處拖動鼠標，機器人進行繞Y軸運動仿真。仿真運動及測試三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人10.選擇ER3B_C30根節(jié)點坐標點，在屬性窗口“通用屬性”中勾選“設(shè)置為模型”.設(shè)置模型為組件三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人11.將A0、A1、A2、A3、A4和A5各軸調(diào)整成白色，A6調(diào)整成黑色，單擊“組件屬性”→“調(diào)整顏色”→“色彩值調(diào)整”。修改機器人參數(shù)三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人12.建立P0（-98，-660，720），P1（-140，-900，500），P2（-500，-900，500）坐標點，并將P0，P1和P2放在ER3B_C30根坐標下，添加線程腳本，單擊腳本圖標，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復制新的腳本即可。單擊仿真，機器人自動從P0→P1→P2→P0運行起來建立運動軌跡三、實踐操作-IRobotSIM建立六軸機器人13.將新建的機器人保存為模型庫文件在“建?！敝羞x中ER3B_C30，單擊文件→保存模型為→選擇想要的模型，將機器人模型保存在Effort模型庫下.建立機器人模型1三、實踐操作-搬運工作站的建立1.雙擊打開IRobotSIM工作界面，單擊文件→加載模型，選中ER3B機器人本體，單擊打開按鈕，完成ER3B機器人的導入；按同樣的方法依次完成搬運工作站、電氣柜、工作臺、寫字臺和軸承組裝工作臺導入。加載模型三、實踐操作-搬運工作站的建立2.新建一個輔助坐標base（0，0，0）和work_station（1248，-283，941），將work_station、“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標base下面。將“banyunjia”拖拽到輔助坐標work_station下面新建輔助坐標三、實踐操作-搬運工作站的建立2.新建一個輔助坐標base（0，0，0）和work_station（1248，-283，941），將work_station、“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標base下面。將“banyunjia”拖拽到輔助坐標work_station下面新建輔助坐標三、實踐操作-搬運工作站的建立2.單擊“文件”→“加載模型”，選中ER3B機器人，單擊”打開按鈕”，完成ER3B機器人的導入；按同樣的方法依次完成搬運工作站、電氣柜、工作臺、寫字臺和軸承組裝工作臺的導入。加載模型三、實踐操作-搬運工作站的建立3.新建一個輔助坐標base（0，0，0）和work_station（1248，-283，941），將work_station，“banyunjia”，“kongzhigui”，“shiyantai”，“xieziban”，“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標base下面。將“banyunjia”拖拽到輔助坐標work_station下面。新建輔助坐標三、實踐操作-搬運工作站的建立4.選中“banyunjia”并單擊“解除特征編組”，完成對“banyunjia”的分組，生成“F”、“L”、“S”和“Y”模塊。新建輔助坐標點，完成坐標點的位置重合。模塊位置重合輔助坐標設(shè)置三、實踐操作-搬運工作站的建立5.新建place1、place2、place3和place4輔助坐標，將place1、place2、place3和place4的坐標分別設(shè)置為（1211，-374，976）、（1211，-309，976）、（1201，-255，976）和（1211，-189，976），并將place1、place2、place3和place4輔助坐標拖拽到work_station輔助坐標下面。新建輔助坐標三、實踐操作-搬運工作站的建立6.雙擊rot_joint5，調(diào)整機器人5軸的當前位置為40度，使得吸盤垂直向下。選中TCP，單擊“旋轉(zhuǎn)”按鈕，將α、β和γ設(shè)置為0度。按下<Ctrl>鍵，先選中新建的12個輔助坐標，最后選中TCP，單擊”旋轉(zhuǎn)”按鈕，再彈出的對話框單擊”應用修改”。選中place3單擊”旋轉(zhuǎn)”按鈕，將γ修改為60。再將“F”、“L”、“S”和“Y”模塊分別拖拽到Pick1、Pick2、Pick3、和Pick4輔助坐標下面，設(shè)置機器人旋轉(zhuǎn)位置三、實踐操作-搬運工作站的建立7.先選中ER3B_C30_target，再選中TCP，單擊”位置重合”；然后選中“ER3B_C30”，添加線程腳本。雙擊腳本圖標，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復制新的腳本即可，添加線程腳本TCP點重合三、實踐操作-搬運工作站的建立8.

選中Pick1_0，單擊“組件參數(shù)”的“通用屬性”中，去掉相機可見性設(shè)置內(nèi)部√。再將Pick1、Pick2、Pick2_0、Pick3、Pick3_0、Pick4、Pick4_0、place1、place2、place3和place4輔助坐標相機可見性設(shè)置內(nèi)部的√去掉。最后仿真運行。運行示意圖設(shè)置相機可見性三、實踐操作-工業(yè)機器人軌跡模塊建立1.雙擊IRobotSIM軟件，進入IRobotSIM工作界面。2.單擊“文件”→“加載模型”，選中ER3B機器人，單擊“打開”按鈕，完成ER3B機器人的導入；按同樣的方法依次完成搬運工作站、電氣柜、工作臺、寫字臺和軸承組裝工作臺導入。3.新建一個輔助坐標base（0，0，0）和work_station，將“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標base下面。三、實踐操作-工業(yè)機器人軌跡模塊建立4.將work_station與“banyunjia”進行位置重合，將“banyunjia”與“xieziban”位置重合，將“xieziban”與work_station進行位置重合，如圖7-47所示。將work_station拖拽到輔助坐標base下面，將“xieziban”拖拽到輔助坐標work_station下面。三、實踐操作-工業(yè)機器人軌跡模塊建立5.選中“xieziban”單擊“解除特征編組”，完成對“xieziban”的分組，生成“model”和“xieziban”模塊，選中“model”，單擊編輯組件→邊緣編輯，勾選“顯示隱藏邊緣”和“自動連續(xù)拾取”，按住<Ctrl>鍵，依次選中Edge28、Edge25、Edge18、Edge6、Edge2、Edge16和Edge8，單擊“轉(zhuǎn)化為路徑”，關(guān)閉編輯組件窗口會彈出詢問對話框，單擊“是”，完成路徑提取.路徑提取三、實踐操作-工業(yè)機器人軌跡模塊建立6.選中新建路徑ExtractedPath，單擊“編輯路徑”，勾選“路徑點Z軸向上”和“自動路徑點方向”，選中路徑起點Pathpoint1，單擊鼠標右鍵，從右鍵菜單中選擇“復制已選擇路徑點”，再選中Pathpoint1，單擊鼠標右鍵，從右鍵菜單中選擇“在選擇之后粘貼路徑點”；選中Pathpoint1，單擊“平移”按鈕，選中“自身坐標系”，并將TZ改為20，單擊“應用修改”按鈕。選中Pathpoint5，單擊鼠標右鍵，單擊“復制已選擇路徑點”，對Pathpoint1同樣操作。將新建路徑ExtractedPath放在base下面路徑提取三、實踐操作-工業(yè)機器人軌跡模塊建立7.選中“ER3B_C30”，添加線程腳本，單擊腳本圖標，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復制新的腳本即可添加線程腳本三、實踐操作-工業(yè)機器人軌跡模塊建立8.選中ExtractedPath，單擊“組件參數(shù)”的“通用屬性”，將相機可見性設(shè)置為不可見（即將勾選去掉）。同樣方法把workstation相機可見性設(shè)置為不可見.設(shè)置相機可見性三、實踐操作-工業(yè)機器人軌跡模塊建立9.仿真運行，單擊“文件”→“保存場景為”，保存場景。仿真運行示意圖保存場景三、實踐操作-軸承組裝模塊的建立1.雙擊IRobotSIM軟件，進入IRobotSIM工作界面。2.單擊“文件”→“加載模型”，選中ER3B機器人，單擊“打開”按鈕，完成ER3B機器人的導入；按同樣的方法依次完成搬運工作站、電氣柜、工作臺、寫字臺和軸承組裝工作臺導入。3.新建一個輔助坐標base（0，0，0）和work_station（1190，-283，941），將work_station、“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標base下面。將“zhoucheng”拖拽到輔助坐標work_station下面。三、實踐操作-軸承組裝模塊建立4.選中“zhoucheng”單擊“解除特征編組”，完成對“zhoucheng”的分組，生成“red”、“black”、“blue”和“yellow”模塊。新建P1、P1_0、P2、P2_0、P3、P3_0、P4、P4_0輔助坐標點，并完成模塊位置重合。再將P1_0、P2_0、P3_0、P4_0的Z坐標改成1100，將P1、P1_0、P2、P2_0、P3、P3_0、P4和P4_0拖拽到work_station輔助坐標下面，將“blue”、“red”、“black”和“yellow”模塊分別拖拽到P1、P2、P3、P4、輔助坐標點下面。三、實踐操作-軸承組裝模塊建立5.新建place0、place1和place2輔助坐標，將place0、place1和place2的坐標分別設(shè)置為（-1196.4，-283，1050）、（-1196.4，-283，970））和（-1196.4，-283，985），并將place0、place1和place2輔助坐標拖拽到work_station輔助坐標下面.三、實踐操作-軸承組裝模塊建立6.先選中ER3B_C30_target，再選中TCP，單擊“位置重合”；7.再選中“ER3B_C30”，添加線程腳本，雙擊腳本圖標，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復制新的腳本即可位置重合添加線程腳本三、實踐操作-軸承組裝模塊建立8.選中P1_0，在“組件參數(shù)”的“通用屬性”中，去掉“相機可見性設(shè)置”內(nèi)部的√。再將P1、P2、P2_0、P3、P3_0、P4、P4_0、place0、place1和place2輔助坐標相機可見性設(shè)置內(nèi)部的√均去掉設(shè)置相機可見性三、實踐操作-軸承組裝模塊建立9.仿真運行；單擊“文件”→“保存場景為”，即可保存場景。保存場景仿真運行示意圖四、問題探究IRobotSIM的場景對象一個仿真場景包含了一些場景對象和基本對象。這些對象由樹狀的層次結(jié)構(gòu)組合在一起，共同組成IRobotSIM中的仿真模型和工作環(huán)境。在IRobotSIM界面中，對象存在于場景層次結(jié)構(gòu)和可見的場景視圖中。IRobotSIM中支持的場景對象包括：形狀、關(guān)節(jié)、路徑、距離傳感器、力敏傳感器、視覺傳感器、虛點和相機等。五、知識拓展

IRobotSIM有六種計算模塊，包括碰撞檢測模塊、最小距離計算模塊、逆運動學計算模塊、幾何約束求解模塊、動力學模塊和路徑規(guī)劃模塊。碰撞檢測對象（或碰撞對象）依靠可碰撞的場景對象。最小距離計算對象（或距離對象）的距離依賴可測量對象。逆運動學計算對象（或IK分組）主要依靠虛點和運動鏈，這種情形下，關(guān)節(jié)對象起著重要作用。幾何約束求解對象（或機構(gòu)）主要依靠虛點和運動鏈，這種情形下，關(guān)節(jié)對象起著重要作用。五、知識拓展

1.物理引擎塊引擎模塊：物理引擎以IRobotSIM內(nèi)置的4個物理引擎作為支撐，允許處理剛體動力學的計算和交互（碰撞響應、抓取等）。IRobotSIM的動態(tài)模塊目前支持四種不同的物理引擎：Bullet引擎，ODE引擎，Vortex引擎，Newton引擎。2.路徑規(guī)劃模塊：IRobotSIM通過包括OMPL庫的插件提供路徑/運動規(guī)劃功能，在準備路徑/運動規(guī)劃任務時應考慮以下幾點：（1）確定開始和目標狀態(tài)（2）使用simExtOMPL_createTask創(chuàng)建路徑規(guī)劃任務。（3）使用simExtOMPL_setAlgorithm選擇算法。（4）創(chuàng)建所需的狀態(tài)空間，它可以指定一個復合對象：simExtOMPL_createStateSpace和simExtOMPL_setStateSpace（5）使用simExtOMPL_setStartState和simExtOMPL_setGoalState指定開始和目標狀態(tài)。六、評價反饋基本素養(yǎng)（30分）序號評估內(nèi)容自評互評師評1紀律（無遲到、早退、曠課）（10分）

2安全規(guī)范操作（10分）

3團結(jié)協(xié)作能力、溝通能力（10分）

理論知識（