《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人同步課件二

職業(yè)教育工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)規(guī)劃教材工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)目錄01020304

工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識成果及問題工作完成情況明年工作計劃2工業(yè)機(jī)器人示教編程模塊2CONTENT知識目標(biāo)1．掌握工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容。2．熟悉工業(yè)機(jī)器人在線示教的特點與操作流程。3．掌握工業(yè)機(jī)器人示教—再現(xiàn)工作原理。能力目標(biāo)能夠進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人簡單作業(yè)在線示教與再現(xiàn)。任務(wù)1認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人示教編程工作任務(wù)工業(yè)機(jī)器人編程方式主要經(jīng)歷3個階段，即示教再現(xiàn)編程階段、離線編程階段和自主編程階段。目前生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)器人系統(tǒng)大多處于示教再現(xiàn)編程階段。本任務(wù)的內(nèi)容是通過學(xué)習(xí)，掌握工業(yè)機(jī)器人示教編程的特點及示教再現(xiàn)編程的主要內(nèi)容、示教再現(xiàn)編程的具體方法和步驟，并通過工業(yè)機(jī)器人簡單作業(yè)在線示教與再現(xiàn)，掌握機(jī)器人示教再現(xiàn)的操作方法。

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使用機(jī)器人代替工人進(jìn)行自動化作業(yè)，必須預(yù)先賦予機(jī)器人完成作業(yè)所需的信息，即運動軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序。

1．運動軌跡

運動軌跡是機(jī)器人為完成某一作業(yè)，工具中心點（TCP）所經(jīng)過的路徑，它是機(jī)器人示教的重點。從運動方式上看，工業(yè)機(jī)器人具有點到點（PTP）運動和連續(xù)路徑（CP）運動兩種形式；按運動路徑種類區(qū)分，工業(yè)機(jī)器人具有直線和圓弧兩種動作類型，其他任何復(fù)雜的運動軌跡都可由它們組合而成。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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1．運動軌跡

示教時，不可能將作業(yè)運動軌跡上所有的點都示教一遍，一是費時，二是占用大量的存儲空間。

實際上，對于有規(guī)律的軌跡，原則上僅需示教幾個程序點（也稱示教點，按示教先后順序存儲的位置點）。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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1．運動軌跡

例如，直線軌跡示教2個程序點（直線起始點和直線結(jié)束點）；圓弧軌跡示教3個程序點（圓弧起點、圓弧中間點和圓弧結(jié)束點）。在具體操作過程中，通常采用PTP方式示教各段運動軌跡的端點，而端點之間的CP運動由機(jī)器人控制系統(tǒng)的路徑規(guī)劃模塊經(jīng)插補(bǔ)運算而產(chǎn)生。

例如，當(dāng)再現(xiàn)如圖2-1-1所示的運動軌跡時，機(jī)器人按照程序點1輸入的插補(bǔ)方式和再現(xiàn)速度移動到程序點1的位置。然后，在程序點1和2之間，按照程序點2輸入插補(bǔ)方式和再現(xiàn)速度移動。同樣，在程序點2和3之間，按照程序點3輸入插補(bǔ)方式和再現(xiàn)速度移動。以此類推，當(dāng)機(jī)器人到達(dá)程序點3的位置后，按照程序點4輸入的插補(bǔ)方式和再現(xiàn)速度移向程序點4的位置。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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1．運動軌跡

【提示】1．插補(bǔ)方式：機(jī)器人再現(xiàn)時，決定程序點之間采取何種軌跡移動。2．再現(xiàn)速度：機(jī)器人再現(xiàn)時，程序點間的移動速度。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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1．運動軌跡

由此可見，機(jī)器人運動軌跡的示教主要是確認(rèn)程序點的屬性。一般來說，每個程序點主要包括如下4部分信息。（1）位置坐標(biāo)描述機(jī)器人TCP的6個自由度（3個平動自由度和3個轉(zhuǎn)動自由度）。

（2）插補(bǔ)方式機(jī)器人再現(xiàn)時，從前一程序點移動到當(dāng)前程序點的動作類型。表2-1-1是工業(yè)機(jī)器人的常見插補(bǔ)方式。（3）再現(xiàn)速度機(jī)器人再現(xiàn)時，從前一程序點移動到當(dāng)前程序點的速度。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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1．運動軌跡

（4）空走點/作業(yè)點機(jī)器人再現(xiàn)時，空走點/作業(yè)點決定從當(dāng)前程序點移動到下一程序點是否實施作業(yè)。

作業(yè)點則指從當(dāng)前程序點移動到下一程序點的整個過程需要實施的作業(yè)，主要用于作業(yè)開始點和作業(yè)中間點兩種情況；

空走點指從當(dāng)前程序點移動到下一程序點的整個過程不需要實施作業(yè)，主要用于示教除作業(yè)開始點和作業(yè)中間點外的程序點。

任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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1．運動軌跡

（4）空走點/作業(yè)點

需要指出的是，在作業(yè)開始點和作業(yè)結(jié)束點一般都有相應(yīng)的作業(yè)開始和作業(yè)結(jié)束命令。如YASKAWA機(jī)器人，焊接作業(yè)開始命令A(yù)RCDF和結(jié)束命令A(yù)RCOF、搬運作業(yè)開始命令HANDON和結(jié)束命令HANDOFF等。【提示】1．作業(yè)區(qū)間的再現(xiàn)速度一般按作業(yè)參數(shù)中指定的速度移動，而空走區(qū)間的移動速度則按移動命令中指定的速度移動。2．登錄程序點時，程序點屬性值也將一同被登錄。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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2．作業(yè)條件工業(yè)機(jī)器人作業(yè)條件的輸入方法有以下3種。（1）使用作業(yè)條件文件輸入作業(yè)條件的文件稱為作業(yè)條件文件。使用這些文件，可以使作業(yè)命令的應(yīng)用更為簡便。例如，對機(jī)器人弧焊作業(yè)而言，焊接條件文件有引弧條件文件（輸入引弧時的條件）、熄弧條件文件（輸入熄弧時的條件）和焊接輔助條件文件（輸入再引弧功能、再啟動功能及自動解除粘絲功能）3種。每種文件的調(diào)用以編號形式指定。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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2．作業(yè)條件工業(yè)機(jī)器人作業(yè)條件的輸入方法有以下3種。（2）在作業(yè)命令的附加項中直接設(shè)定采用此方法進(jìn)行作業(yè)條件設(shè)定，首先需要了解機(jī)器人指令的語言形式，或者程序編輯畫面的構(gòu)成要素。程序語句的主要構(gòu)成要素如圖2-1-2所示，程序語句一般由行標(biāo)號、命令及附加項幾部分組成。要修改附加項數(shù)據(jù)，將光標(biāo)移動到相應(yīng)語句上，然后按下示教器上的相關(guān)按鍵即可。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

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2．作業(yè)條件工業(yè)機(jī)器人作業(yè)條件的輸入方法有以下3種。（2）在作業(yè)命令的附加項中直接設(shè)定（3）手動設(shè)定

在某些應(yīng)用場合下，有關(guān)作業(yè)參數(shù)的設(shè)定需要手動進(jìn)行。例如，弧焊作業(yè)時的保護(hù)氣體流量，點焊作業(yè)時的焊接參數(shù)等。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教

工業(yè)機(jī)器人示教編程模塊2（2）機(jī)器人與外圍周邊設(shè)備的動作順序在完整的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，除機(jī)器人本身外，還包括一些周邊設(shè)備，如變位機(jī)、移動滑臺、自動工具快換裝置等。機(jī)器人要完成期望作業(yè)，需要依賴其控制系統(tǒng)與這些周邊輔助設(shè)備的有效配合，互相協(xié)調(diào)使用，以減少停機(jī)時間，降低設(shè)備故障率，提高安全性，并獲得理想的作業(yè)質(zhì)量。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教一、工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容（1）作業(yè)對象的工藝順序作業(yè)對象的工藝順序，基本已融入到機(jī)器人運動軌跡的合理規(guī)劃部分。即在某些簡單作業(yè)場合，作業(yè)順序的設(shè)定同機(jī)器人運動軌跡的示教合二為一。

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然而，一般用戶接觸到的語言都是機(jī)器人生產(chǎn)廠商自己開發(fā)的針對用戶的語言平臺，通俗易懂，在這一層面，因各機(jī)器人所具有的功能基本相同，因此不論語法規(guī)則和語言形式變化多大，其關(guān)鍵特性大都相似，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)四巨頭的機(jī)器人移動命令見表2-1-2。因此，只要掌握某一品牌機(jī)器人的示教與再現(xiàn)方法，對于其他廠家機(jī)器人的作業(yè)編程就較容易實現(xiàn)。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教二、工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn)

為使機(jī)器人能夠進(jìn)行再現(xiàn)，就必須把機(jī)器人工作單元的作業(yè)過程用機(jī)器人語言編成程序。

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即在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)中，機(jī)器人的作業(yè)示教是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中，在線示教因簡單直觀、易于掌握，是工業(yè)機(jī)器人目前普遍采用的示教方式。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教二、工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn)

以工業(yè)機(jī)器人為主的柔性加工生產(chǎn)單元作為未來制造業(yè)的主要發(fā)展方向，其功能的靈活性和智能性在很大程度上決定于機(jī)器人的示教能力。

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典型的示教過程是依靠操作者觀察機(jī)器人及其末端夾持工具相對于作業(yè)對象的位姿，通過對示教器操作，反復(fù)調(diào)整程序點處機(jī)器人的作業(yè)位姿、運動參數(shù)和工藝條件，然后將滿足作業(yè)要求的這些數(shù)據(jù)記錄下來，再轉(zhuǎn)入下一程序點的示教。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教二、工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn)

1．在線示教及其特點由操作人員手持示教器引導(dǎo)，控制機(jī)器人運動，記錄機(jī)器人作業(yè)的程序點并插入所需的機(jī)器人命令來完成程序的編制，工業(yè)機(jī)器人的在線示教如圖2-1-3所示。

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如果示教失誤，修正路徑的唯一方法就是重新示教。因此，通常所說的在線示教編程主要指前一種（示教器）方式。任務(wù)1初識工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教二、工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn)

1．在線示教及其特點為示教方便及獲取信息的快捷、準(zhǔn)確，操作者可以選擇在不同坐標(biāo)系下手動操縱機(jī)器人。整個示教完成后，機(jī)器人自動運行（再現(xiàn)）示教時記錄的數(shù)據(jù)，通過插補(bǔ)運算，就可重復(fù)再現(xiàn)在程序點上記錄的機(jī)器人位姿。

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1．在線示教及其特點

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1．在線示教及其特點采用在線示教進(jìn)行機(jī)器人作業(yè)任務(wù)編制具有如下特點。（1）利用機(jī)器人具有較高的重復(fù)定位精度的優(yōu)點，降低了系統(tǒng)誤差對機(jī)器人運動絕對精度的影響，這也是目前機(jī)器人普遍采用這種示教方式的主要原因。（2）要求操作者具有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識和熟練的操作技能，并需要現(xiàn)場近距離示教操作，因而具有一定的危險性，安全性較差。對工作在有毒粉塵、輻射等環(huán)境下的機(jī)器人，這種示教方式有害操作者的健康。

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1．在線示教及其特點采用在線示教進(jìn)行機(jī)器人作業(yè)任務(wù)編制具有如下特點。（3）示教過程煩瑣、費時，需要根據(jù)作業(yè)任務(wù)反復(fù)調(diào)整末端執(zhí)行器的位姿，占用了大量的機(jī)器人工作時間，時效性較差。（4）機(jī)器人在線示教的精度完全靠操作者的經(jīng)驗決定，對于復(fù)雜運動軌跡難以取得令人滿意的示教效果。（5）出于安全考慮，機(jī)器人示教時要關(guān)閉與外圍設(shè)備聯(lián)系的功能。然而，對那些需要根據(jù)外部信息進(jìn)行實時決策的應(yīng)用就顯得無能為力。

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1．在線示教及其特點采用在線示教進(jìn)行機(jī)器人作業(yè)任務(wù)編制具有如下特點。（6）在柔性制造系統(tǒng)中，這種編程方式無法與CAD數(shù)據(jù)庫相連接，這對工廠實現(xiàn)CAD/CAM/Robotics一體化帶來困難?；谏鲜鎏攸c，采用在線示教的方式可完成那些應(yīng)用于大批量生產(chǎn)、工作任務(wù)簡單且不變化的機(jī)器人作業(yè)任務(wù)編程。

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2．在線示教的基本步驟如圖2-1-4所示是機(jī)器人從工件A點到工件B點的運動軌跡，下面通過在線示教方式為機(jī)器人輸入從工件A點到工件B點的加工程序。此程序由編號1～6的6個程序點組成，每個程序點的用途說明見表2-1-3。具體作業(yè)編程可參照如圖2-1-5所示的機(jī)器人在線示教的基本流程開展。。

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2．在線示教的基本步驟

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2．在線示教的基本步驟

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2．在線示教的基本步驟

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2．在線示教的基本步驟（1）示教前的準(zhǔn)備開始示教前，應(yīng)做如下準(zhǔn)備工作。①工件表面清理。使用鋼刷、砂紙等工具將鋼板表面的鐵銹、油污等雜質(zhì)清理干凈。②工件裝夾。利用夾具將鋼板固定在機(jī)器人工作臺上。③安全確認(rèn)。確認(rèn)操作者與機(jī)器人之間的安全距離。④機(jī)器人原點確認(rèn)。通過機(jī)器人機(jī)械臂各關(guān)節(jié)處的標(biāo)記或調(diào)用原點程序復(fù)位機(jī)器人。。

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2．在線示教的基本步驟（2）新建作業(yè)程序作業(yè)程序是使用機(jī)器人語言描述機(jī)器人工作單元的作業(yè)內(nèi)容，主要用于輸入示教數(shù)據(jù)和機(jī)器人命令。為測試、再現(xiàn)示教動作，需通過示教器新建一個作業(yè)程序，如“Test”。（3）程序點的輸入以圖2-1-4所示的運動軌跡為例，給機(jī)器人輸入一段直線焊縫的作業(yè)程序。處于待機(jī)位置的程序點1和程序點6，要處于與工件、夾具等互不干涉的位置。另外，機(jī)器人末端工具由程序點5向程序點6移動時，也要處于與工件、夾具等互不干涉的位置。運動軌跡示教方法見表2-1-4。

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2．在線示教的基本步驟（4）設(shè)定作業(yè)條件本實例中焊接作業(yè)條件的輸入，主要涉及以下3個方面的內(nèi)容。①在作業(yè)開始命令中設(shè)定焊接開始規(guī)范及焊接開始動作次序。②在焊接結(jié)束命令中設(shè)定焊接結(jié)束規(guī)范及焊接結(jié)束動作次序。③手動調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量。在編輯模式下合理配置焊接工藝參數(shù)。

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2．在線示教的基本步驟（5）檢查試運行在完成機(jī)器人運動軌跡和作業(yè)條件輸入后，需試運行測試一下程序，以便檢查各程序點及參數(shù)設(shè)置是否正確，這就是跟蹤。跟蹤的主要目的是檢查示教生成的運動及末端工具指向位置是否已記錄。一般工業(yè)機(jī)器人可采用以下跟蹤方式來確認(rèn)示教的軌跡與期望是否一致。①單步運轉(zhuǎn)。通過逐行執(zhí)行程序語句，機(jī)器人實現(xiàn)兩個臨近程序點間的單步正向或反向移動。結(jié)束1行的執(zhí)行后，機(jī)器人動作暫停。

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2．在線示教的基本步驟（5）檢查試運行②連續(xù)運轉(zhuǎn)。通過連續(xù)執(zhí)行作業(yè)程序，從程序的當(dāng)前行到程序的末尾結(jié)束，機(jī)器人完成多個程序點的順向連續(xù)移動，因程序是順序執(zhí)行，所以該方式僅能實現(xiàn)正向跟蹤，多用于作業(yè)周期估計。確認(rèn)機(jī)器人附近無安全隱患后，再進(jìn)行下一步的作業(yè)程序運轉(zhuǎn)測試。①打開要測試的程序文件。②移動光標(biāo)至期望跟蹤程序點所在命令行。③持續(xù)按住示教器上的“跟蹤功能鍵”，實現(xiàn)機(jī)器人的單步或連續(xù)運轉(zhuǎn)。

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