ER系列機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)課件

埃斯頓ER系列機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)

研發(fā)中心電氣工程部內(nèi)容埃斯頓機(jī)器人介紹二機(jī)器人基礎(chǔ)知識機(jī)器人控制系統(tǒng)安全與維護(hù)事項(xiàng)

一埃斯頓機(jī)器人介紹埃斯頓機(jī)器人介紹按手臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人分類：方式一垂直多關(guān)節(jié)型圓柱坐標(biāo)型極坐標(biāo)型水平多關(guān)節(jié)型埃斯頓機(jī)器人介紹工業(yè)機(jī)器人分類：方式二按驅(qū)動形式氣壓驅(qū)動

液壓驅(qū)動

電驅(qū)動

交流伺服驅(qū)動

直流伺服驅(qū)動

埃斯頓機(jī)器人介紹按用途劃分弧焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人噴涂機(jī)器人拋光機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人分類：方式三……埃斯頓機(jī)器人介紹1）垂直多關(guān)節(jié)坐標(biāo)型機(jī)構(gòu)緊湊，動作靈活360o立體空間能繞過基座周圍的一些障礙物；相鄰關(guān)節(jié)軸線垂直或水平埃斯頓機(jī)器人類型埃斯頓機(jī)器人介紹手腕部分ER170機(jī)器人（垂直多關(guān)節(jié)）底座部分大臂部分小臂部分J6軸J5軸J2軸J1軸J3軸J4軸本體管線包平衡缸結(jié)構(gòu)介紹埃斯頓機(jī)器人介紹2）水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人（SCARA）作業(yè)空間與占地面積比很大，使用起來方便；沿升降方向剛性好，尤其適合平面裝配作業(yè)。SCARA-SelectiveComplianceAssemblyRobotArm—選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂埃斯頓機(jī)器人介紹J2、J3、J4軸電機(jī)電機(jī)線纜、I/O、氣管1軸電機(jī)及電機(jī)線纜、I/O、氣管前臂后臂底座J1軸J2軸J4軸J3軸（上、下）結(jié)構(gòu)介紹ER5-4B-800（SCARA）機(jī)器人（水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人）埃斯頓機(jī)器人介紹3）并聯(lián)機(jī)器人（Delta）作業(yè)空間相對較小，速度快、使用起來方便；適合平面快速分揀和堆垛作業(yè)。埃斯頓機(jī)器人介紹ER3-4C-1130（Delta）機(jī)器人(并聯(lián)機(jī)器人)基座主動擺桿被動擺桿J4軸J1、J2、J3軸結(jié)構(gòu)介紹埃斯頓機(jī)器人介紹4）平行四邊形（Palletizer）碼垛作業(yè)空間大速度快大負(fù)載埃斯頓機(jī)器人介紹

ER180ER300(碼垛機(jī)器人)平行四連桿結(jié)構(gòu)J4軸J3軸J2軸J1軸平行四連桿結(jié)構(gòu)平衡缸底座部分大臂部分小臂部分手腕部分結(jié)構(gòu)介紹二機(jī)器人基礎(chǔ)知識機(jī)器人基礎(chǔ)知識1.機(jī)器人的系統(tǒng)組成

示教器控制柜機(jī)械本體

外圍設(shè)備機(jī)器人基礎(chǔ)知識機(jī)器人核心部件高精密減速機(jī)控制器伺服驅(qū)動器機(jī)械本體交流伺服電機(jī)機(jī)器人基礎(chǔ)知識2.機(jī)器人坐標(biāo)系TCP關(guān)節(jié)坐標(biāo)系(Joint)直角坐標(biāo)系(World)工具坐標(biāo)系(Tool)用戶坐標(biāo)系(USER)

機(jī)器人基礎(chǔ)知識2.1TCPTCP即工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)，一般定義在工具中心點(diǎn)。機(jī)器人基礎(chǔ)知識2.2關(guān)節(jié)坐標(biāo)系(Joint)

機(jī)器人各軸進(jìn)行單獨(dú)動作，稱關(guān)節(jié)坐標(biāo)系。設(shè)定關(guān)節(jié)坐標(biāo)系時(shí)，機(jī)器人的A1、A2、A3、A4、A5、A6各軸分別運(yùn)動，關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下各軸運(yùn)動方向如下圖所示：

軸名稱動

作A1腰部左右旋轉(zhuǎn)A2大臂前后運(yùn)動A3小臂上下旋轉(zhuǎn)A4手腕左右旋轉(zhuǎn)A5手腕上下運(yùn)動A6法蘭左右回轉(zhuǎn)機(jī)器人基礎(chǔ)知識2.3直角坐標(biāo)系（World）

設(shè)定為直角坐標(biāo)系時(shí)，機(jī)器人控制點(diǎn)沿X、Y、Z軸平行移動，直角坐標(biāo)系下各軸運(yùn)動方向如下圖所示：軸名稱

動作X沿直角坐標(biāo)系X方向運(yùn)動Y沿直角坐標(biāo)系Y方向運(yùn)動Z沿直角坐標(biāo)系Z方向運(yùn)動A繞直角坐標(biāo)系X方向旋轉(zhuǎn)B繞直角坐標(biāo)系Y方向旋轉(zhuǎn)C繞直角坐標(biāo)系Z方向旋轉(zhuǎn)機(jī)器人基礎(chǔ)知識

2.4工具坐標(biāo)系(TOOL)

工具坐標(biāo)系把機(jī)器人腕部法蘭盤所持工具的有效方向作為Z軸，并把坐標(biāo)定義在工具的尖端點(diǎn)。

設(shè)定為工具坐標(biāo)系時(shí)，機(jī)器人控制點(diǎn)沿設(shè)定在工具尖端點(diǎn)的X，Y，Z軸做平行移動，按住軸操作鍵時(shí)，各軸的動作請參考下表。軸

名

稱

動

作TX沿工具坐標(biāo)系TX方向運(yùn)動TY沿工具坐標(biāo)系TY方向運(yùn)動TZ沿工具坐標(biāo)系TZ方向運(yùn)動TA繞工具坐標(biāo)系TX方向旋轉(zhuǎn)TB繞工具坐標(biāo)系TY方向旋轉(zhuǎn)TC繞工具坐標(biāo)系TZ方向旋轉(zhuǎn)機(jī)器人基礎(chǔ)知識

工具坐標(biāo)的移動，以工具的有效方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，與機(jī)器人的位置、姿勢無關(guān)，所以進(jìn)行相對于工件不改變工具姿勢的平行移動操作時(shí)最為適宜。機(jī)器人基礎(chǔ)知識

2.5用戶坐標(biāo)系(USER)

用戶根據(jù)需要采用三點(diǎn)法自定義的坐標(biāo)系即用戶坐標(biāo)系。機(jī)器人基礎(chǔ)知識3.DH參數(shù)DH參數(shù)用于描述機(jī)器人桿件參數(shù)及關(guān)節(jié)角度，也稱為機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型。機(jī)器人基礎(chǔ)知識4.軌跡之間的過度Overlap機(jī)器人基礎(chǔ)知識5.奇異點(diǎn)

Singularities在運(yùn)動學(xué)逆解的過程中出現(xiàn)多個解.操作機(jī)有多種不同形態(tài)可以滿足同樣的條件.機(jī)器人基礎(chǔ)知識6.機(jī)器人附加軸

附加軸可參與機(jī)器人的插補(bǔ)運(yùn)動，分為機(jī)器人軸、外部軸和簡單軸。變位機(jī)：專用焊接輔助設(shè)備適，用于回轉(zhuǎn)的工件焊接變位，以達(dá)到理想的加工位置和焊接速度。此類附加軸通常設(shè)定為外部軸。軌道軸：用于擴(kuò)展機(jī)器人的運(yùn)動空間，最多可擴(kuò)展三個軸。此類附加軸通常設(shè)定為機(jī)器人軸。機(jī)器人基礎(chǔ)知識機(jī)器人基礎(chǔ)知識自由度數(shù)：衡量機(jī)器人適應(yīng)性和靈活性的重要指標(biāo)，一般等于機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)。負(fù)荷能力：機(jī)器人在滿足其它性能要求的前提下，能夠承載的負(fù)荷重量。運(yùn)動范圍：機(jī)器人在其工作區(qū)域內(nèi)可以達(dá)到的最大距離。絕對精度：指機(jī)器人到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度。重復(fù)精度：指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)同樣位置的精確程度。運(yùn)動速度：單關(guān)節(jié)速度；TCP合成速度。7.機(jī)器人的專業(yè)術(shù)語三機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)器人控制系統(tǒng)

機(jī)器人控制系統(tǒng)主要包括控制器和示教器?？刂破髦饕瓿蓹C(jī)器人的運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)運(yùn)算，示教器主要完成機(jī)器人的示教與程序編輯。1.控制器

控制器作為機(jī)器人的運(yùn)動控制中心，在機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動控制以及外圍設(shè)備控制，接收示教器指令，發(fā)送終端控制信號等。CP242控制器機(jī)器人控制系統(tǒng)2.輸入輸出單元控制器通過輸入輸出單元與外界進(jìn)行信息交互，通過對數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息及控制信息的分析與判斷，從而實(shí)現(xiàn)自動控制功能。模塊型號說

明DM272/A數(shù)字量模塊：8路輸入；8路輸出DI260/A數(shù)字量模塊：16路輸入DO272/A數(shù)字量模塊：14路輸出AM280/A模擬量模塊：4路輸入；4路輸出AI240/A模擬量模塊：4路輸入AO240/A模擬量模塊：4路輸出FM260/AProfibus主站模塊FM265/AProfibus從站模塊SM210串行通訊模塊：RS-232-A(兩個端口)SM230串行通訊模塊：RS-485-A、RS-422-A(兩個端口)FM200/ACANOpen通訊模塊BL210/B總線連接模塊（耦合器）MM240/A編碼器接口模塊機(jī)器人控制系統(tǒng)

輸入輸出擴(kuò)展模塊機(jī)器人控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入信號接線圖數(shù)字量輸出信號接線圖機(jī)器人控制系統(tǒng)3.示教器

示教器是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制和人機(jī)交互的重要工具。通過示教器可以完成機(jī)器人的軌跡示教、程序編輯及程序執(zhí)行等操作。ER系列機(jī)器人有三種示教器可選：T20、T55、T70。示教器上設(shè)有用于對機(jī)器人進(jìn)行示教和編程所需的操作鍵和按鈕。T20示教器T70示教器T55示教器機(jī)器人控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主要包括配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全邏輯及驅(qū)動控制。電氣控制系統(tǒng)框圖機(jī)器人控制系統(tǒng)4.1機(jī)器人控制及驅(qū)動單元機(jī)器人控制單元機(jī)器人控制系統(tǒng)4.2伺服單元伺服驅(qū)動單元機(jī)器人控制系統(tǒng)專用輸入信號圖4.3控制器專用輸入輸出信號圖DM272A:0作為機(jī)器人專用輸入輸出信號模塊。專用輸入信號包括：示教器使能、急停信號、安全門信號、遠(yuǎn)程模式請求信號、遠(yuǎn)程啟動信號、遠(yuǎn)程暫停信號及復(fù)位信號。機(jī)器人控制系統(tǒng)專用輸出信號圖專用輸出信號包括：系統(tǒng)報(bào)警、機(jī)器人使能狀態(tài)、程序執(zhí)行狀態(tài)、示教器連接狀態(tài)、急停信號狀態(tài)等。機(jī)器人控制系統(tǒng)驅(qū)動器控制器安全板電氣回路航空插頭電柜正面布局機(jī)器人控制系統(tǒng)接觸器濾波器風(fēng)扇負(fù)荷開關(guān)操作按鈕示教器接線盒電氣元件機(jī)器人控制系統(tǒng)開關(guān)電源保險(xiǎn)絲和電源插座電柜背面布局制動電阻機(jī)器人控制系統(tǒng)5.示教器的使用說明示教編程器啟動完成界面埃斯頓機(jī)器人配置了T20、T55、T70三種示教器，這三種示教器的功能和界面信息基本一致，只是操作方式有些差異。下面以T55為例介紹示教器的使用。機(jī)器人控制系統(tǒng)5.1示教器的按鍵示教器的按鈕分為菜單鍵、功能鍵和軸操作鍵。菜單鍵模塊型號說

明用戶自定義界面配置管理界面變量管理界面項(xiàng)目管理界面程序編輯界面位置管理界面報(bào)警信息管理界面機(jī)器人控制系統(tǒng)按鍵說

明預(yù)留功能鍵預(yù)留功能鍵伺服使能鍵機(jī)器人選擇鍵坐標(biāo)系選擇鍵預(yù)留功能鍵運(yùn)行方式選擇鍵全局速度減功能鍵全局速度加功能鍵功能鍵機(jī)器人控制系統(tǒng)功能鍵按鍵說

明程序啟動按鍵程序暫停按鍵正向點(diǎn)動按鍵關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下，對應(yīng)關(guān)節(jié)的正向運(yùn)動；世界坐標(biāo)系下，對應(yīng)X、Y、Z、A、B、C的正方向；工具坐標(biāo)系下，對應(yīng)TX、TY、TZ、TA、TB、TC的正方向反向點(diǎn)動按鍵關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下，對應(yīng)關(guān)節(jié)的反向運(yùn)動；世界坐標(biāo)系下，對應(yīng)X、Y、Z、A、B、C的反方向；工具坐標(biāo)系下，對應(yīng)TX、TY、TZ、TA、TB、TC的反方向翻頁鍵機(jī)器人控制系統(tǒng)狀態(tài)欄顯示了機(jī)器人運(yùn)行過程中的所有狀態(tài)信息。機(jī)器人控制系統(tǒng)5.3配置管理配置管理包括維護(hù)、輸入輸出監(jiān)控及驅(qū)動監(jiān)控。5.3.1維護(hù)維護(hù)功能包括設(shè)置、用戶、管理、版本、信息、網(wǎng)絡(luò)。(1)設(shè)置界面設(shè)置界面主要完成用戶的登錄與退出、和系統(tǒng)設(shè)置（語言選擇、時(shí)間與日期設(shè)置）。機(jī)器人控制系統(tǒng)(2)用戶界面用戶界面顯示了當(dāng)前所登錄的使用者，包括IP地址、等級及寫入權(quán)限。機(jī)器人控制系統(tǒng)(3)管理界面只有登錄用戶為管理員時(shí)才可以打開管理界面，以管理用戶組，可對所有用戶進(jìn)行創(chuàng)建、編輯、及刪除等操作。機(jī)器人控制系統(tǒng)(4)版本界面版本界面顯示了控制器、示教器及開發(fā)工具的版本信息。機(jī)器人控制系統(tǒng)(5)信息界面信息界面顯示了系統(tǒng)運(yùn)行信息，可通過“HMIrestart”和“PLCrestart”重啟示教器和控制器，并可生成、導(dǎo)出控制器和示教器的狀態(tài)報(bào)告。機(jī)器人控制系統(tǒng)(6)網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)絡(luò)界面顯示了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接信息。機(jī)器人控制系統(tǒng)5.3.2輸入輸出監(jiān)控

輸入輸出監(jiān)控界面顯示了系統(tǒng)的硬件配置，可通過Detail按鈕顯示已勾選硬件的具體內(nèi)容。機(jī)器人控制系統(tǒng)

數(shù)字量模塊DM272A:0的具體信息如下圖所示，可通過Overview按鈕返回。機(jī)器人控制系統(tǒng)5.4變量管理

變量管理界面分布著已經(jīng)存在的系統(tǒng)變量、全局變量及已加載的項(xiàng)目變量。

通過Variable按鈕可對變量進(jìn)行新建、刪除、復(fù)制、剪切、粘貼、重命名等操作。機(jī)器人控制系統(tǒng)5.5項(xiàng)目管理

項(xiàng)目管理界面顯示了所有的項(xiàng)目及程序。在該界面下可對項(xiàng)目和程序進(jìn)行新建、刪除、剪切、復(fù)制、粘貼、重命名等操作，并可導(dǎo)入、導(dǎo)出項(xiàng)目和程序。

程序可通過Load和Open按鈕打開，程序在Load的條件下可以示教、編程和運(yùn)行，而在Open的條件下只允許編程。機(jī)器人控制系統(tǒng)

程序執(zhí)行管理界面顯示正在執(zhí)行過程中的項(xiàng)目和程序，具體內(nèi)容為執(zhí)行程序的類型、狀態(tài)等。機(jī)器人控制系統(tǒng)5.6程序管理

程序管理界面顯示了已加載或打開的程序。在加載的條件下，編輯界面背景為白色，可對程序進(jìn)行編輯、示教及運(yùn)行；而在打開的條件下，背景則為灰色，只能對程序進(jìn)行編輯。

底部的菜單按鈕用于程序指令的新建、編輯、示教等。機(jī)器人控制系統(tǒng)

點(diǎn)擊指令新建按鈕NEW，將彈出指令選擇界面，如下圖所示。

運(yùn)動指令

程序流程控制指令機(jī)器人控制系統(tǒng)

設(shè)置指令

系統(tǒng)功能指令機(jī)器人控制系統(tǒng)

數(shù)字量IO指令

模擬量IO指令機(jī)器人控制系統(tǒng)5.7位置管理

位置管理界面顯示了機(jī)器人在伺服、關(guān)節(jié)及世界坐標(biāo)系中的實(shí)時(shí)位置信息，切換點(diǎn)動操作時(shí)的參考坐標(biāo)系等。機(jī)器人控制系統(tǒng)5.8報(bào)警信息管理

在報(bào)警信息管理界面下，用戶可以查看提示、警告、報(bào)警信息或日志。報(bào)警界面如下圖所示：機(jī)器人控制系統(tǒng)報(bào)告界面如下圖所示：四安全與維護(hù)事項(xiàng)安全與維護(hù)事項(xiàng)操作注

意

事

項(xiàng)把機(jī)器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)到圖示關(guān)節(jié)位置，關(guān)閉整機(jī)電源，并將底座航插拔出。確保抱閘工作，各關(guān)節(jié)不能動叉車插入機(jī)器人底座的起裝孔中在叉車裝載和搬運(yùn)時(shí)要小心機(jī)器人傾倒。機(jī)器人裝載與搬運(yùn)安全與維護(hù)事項(xiàng)機(jī)器人維護(hù)序

號檢查項(xiàng)目檢查點(diǎn)1控制單元電纜檢查示教器電纜是否存在不恰當(dāng)扭曲、破損2控制單元的通風(fēng)單元如果通風(fēng)單元臟了，切斷電源，清理通風(fēng)單元3機(jī)械本體中的電纜檢查機(jī)械本體插座是否損壞、彎曲，是否異常，檢查電機(jī)航插是否連接可靠4電池更換機(jī)械單元中的電池5更換潤滑脂按照潤滑要求進(jìn)行更換安全與維護(hù)事項(xiàng)

機(jī)器人與其他機(jī)械設(shè)備的要求通常不同,如它的大運(yùn)動范圍、快速的操作、手臂的快速運(yùn)動等，這些都會造成安全隱患。操作機(jī)器人應(yīng)遵循各種規(guī)程，以免造成人身傷害或備事故。為機(jī)器人工作的所有人員(安全管理員、安裝人員、操作人員和維修人員)必須時(shí)刻樹立安全第一的思想,以確保所有人員的安全。安全與維護(hù)事項(xiàng)

注意

?機(jī)器人的安裝區(qū)域內(nèi)禁止進(jìn)行任何的危險(xiǎn)作業(yè)。如任意觸動機(jī)器人及其外圍設(shè)備，將會有造成傷害的危險(xiǎn)。

?請采取嚴(yán)格的安全預(yù)防措施,在工廠的相關(guān)區(qū)域內(nèi)應(yīng)安放,如“易燃”、“高壓”、“止步”或“閑人免進(jìn)”等相應(yīng)警示牌。忽視這些警示可能會引起火警、電擊或由于任意觸動機(jī)器人和其他設(shè)備會造成傷害。

嚴(yán)格遵守下列條款：-穿著工作服

(不穿寬松的衣服)。-操作機(jī)器人時(shí)不許戴手套。-內(nèi)衣褲、襯衫和領(lǐng)帶不要從工作服內(nèi)露出。-不佩戴大的首飾，如耳環(huán)、戒指或垂飾等。必要時(shí)穿戴相應(yīng)的安全防護(hù)用品，如安全帽、安全鞋(帶防滑底的)、面罩、防護(hù)鏡和手套。不合適的衣服可能會造成人身傷害。

?未經(jīng)許可的人員不得接近機(jī)器人和其外圍的輔助設(shè)備。不遵守此提示可能會由于觸動控制柜、工件、定位裝置等而造成傷害。

安全與維護(hù)事項(xiàng)?絕不要強(qiáng)制地扳動機(jī)器人的軸。否則可能會造成人身傷害和設(shè)備損壞。?絕不要倚靠機(jī)器人電控柜在或其他控制柜上；不要隨意地按動操作鍵。否則可能會造成機(jī)器人產(chǎn)生未預(yù)料的動作，從而引起人身傷害和設(shè)備損壞。

?在操作期間，絕不允許非工作人員觸動

電控柜。否則可能會造成機(jī)器人產(chǎn)生未預(yù)料的動作，從而引起人身傷害和設(shè)備損壞。安全與維護(hù)事項(xiàng)?為電控柜配線前須熟悉配線圖，配線須按配線圖進(jìn)行。錯誤的配線或零、部件的不正確移位，將會產(chǎn)生設(shè)備損壞或人身傷害。?在進(jìn)行電控柜與機(jī)器人、外圍設(shè)備間的配線及配管時(shí)須采取防護(hù)措施，如將管、線或電纜從坑內(nèi)穿過或加保護(hù)蓋予以遮蓋，以免被人踩壞或被叉車輾壓而壞。操作者和其他人員可能會被明線、電纜或管路絆住而將其損壞，從而會造成機(jī)器人的非正常動作，以致引起人身傷害或設(shè)備損壞。

安全與維護(hù)事項(xiàng)

作業(yè)區(qū)安全

在作業(yè)區(qū)內(nèi)工作時(shí)粗心大意會造成嚴(yán)重的事故，因此強(qiáng)令執(zhí)行下列防范措施：?在機(jī)器人周圍設(shè)置安全圍欄，以防造成與已通電的機(jī)器人發(fā)生意外的接觸。在安全圍欄的入口處要張貼一個“遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)”的警示牌。安全圍欄的門必須加裝可靠的安全聯(lián)鎖裝置。忽視此警示會由于接觸機(jī)器人而可能造成嚴(yán)重的事故。

?備用工具及類似的器材應(yīng)放在安全圍欄外的合適地區(qū)內(nèi)。工具和散亂的器材不要遺留在機(jī)器人