工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程與仿真 2.3 知識(shí)拓展

知識(shí)拓展AmericanFilmmaker

選擇合適的手動(dòng)操作（手動(dòng)關(guān)節(jié)、手動(dòng)線性和手動(dòng)重定位）進(jìn)行示教指令；選擇合適的運(yùn)動(dòng)指令完成路徑規(guī)劃；了解奇異點(diǎn)及其處理方式；教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)拓展01工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系坐標(biāo)系是為確定機(jī)器人的位置和姿態(tài)而在機(jī)器人或其他空間上設(shè)定的位姿指標(biāo)系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人上的坐標(biāo)系包括六種：大地坐標(biāo)系、基坐標(biāo)系、關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系。工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系工具坐標(biāo)基坐標(biāo)世界坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系1.大地（世界）坐標(biāo)系（WorldCoordinateSystem）大地(世界)坐標(biāo)系可定義機(jī)器人單元，所有其他的坐標(biāo)系均與大地坐標(biāo)系直接或間接相關(guān)，比如用戶坐標(biāo)系是基于該坐標(biāo)系而設(shè)定的。大地坐標(biāo)系在工作單元或工作站中是固定在空間上的標(biāo)準(zhǔn)直角坐標(biāo)系。這有助于處理若干個(gè)機(jī)器人或由外軸移動(dòng)的機(jī)器人。2.基坐標(biāo)系（BaseCoordinateSystem）

基坐標(biāo)系由機(jī)器人底座基點(diǎn)與坐標(biāo)方位組成，該坐標(biāo)系是機(jī)器人其它坐標(biāo)系的基礎(chǔ)。這使固定安裝的機(jī)器人的移動(dòng)具有可預(yù)測(cè)性，該坐標(biāo)便于機(jī)器人從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。在正常配置的機(jī)器人系統(tǒng)中，站在機(jī)器人前方并在基坐標(biāo)系中操控示教器時(shí)，上下操控，機(jī)器人將沿X軸移動(dòng)；左右操控示教器時(shí)，機(jī)器人將沿Y軸移動(dòng)，扭動(dòng)操控桿，機(jī)器人將沿Z軸移動(dòng)。默認(rèn)情況下，大地坐標(biāo)系和基坐標(biāo)系是一致的。3.工具坐標(biāo)系（ToolCoordinateSystem）

工具坐標(biāo)系用來(lái)確定工具的位姿，它由工具中心點(diǎn)(TCP)與坐標(biāo)方位組成。工具坐標(biāo)系必須事先進(jìn)行設(shè)定。在沒有定義的時(shí)候，將由默認(rèn)工具坐標(biāo)系來(lái)替代該坐標(biāo)系。4.工件坐標(biāo)系（WorkObjectCoordinateSystem）工件坐標(biāo)系用來(lái)確定工件的位姿，它由工件原點(diǎn)與坐標(biāo)方位組成。工件坐標(biāo)系可采用三點(diǎn)法確定：點(diǎn)X1與點(diǎn)X2連線組成X軸，通過點(diǎn)Y1向X軸作的垂直線為Y軸，Z軸方向以右手定則確定。該坐標(biāo)系通常是最適于對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程的坐標(biāo)系。工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系5.關(guān)節(jié)坐標(biāo)系(JointCoordinateSystem)：關(guān)節(jié)坐標(biāo)系是設(shè)定在機(jī)器人關(guān)節(jié)中的坐標(biāo)系，它是每個(gè)軸相對(duì)其原點(diǎn)位置的絕對(duì)角度。6.用戶坐標(biāo)系(UserCoordinateSystem)：

用戶坐標(biāo)系是用戶對(duì)每個(gè)作業(yè)空間進(jìn)行自定義的直角坐標(biāo)系，它用于位置寄存器的示教和執(zhí)行、位置補(bǔ)償指令的執(zhí)行等。在沒有定義的時(shí)候，將由大地坐標(biāo)系來(lái)替代該坐標(biāo)系。工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系02RAPID語(yǔ)言簡(jiǎn)介

ABB機(jī)器人所采用的編程語(yǔ)言為RAPID，屬于動(dòng)作級(jí)編程語(yǔ)言。RAPID程序中包含了一連串機(jī)器人的指令，執(zhí)行這些指令可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)、設(shè)置、讀取輸入以及與系統(tǒng)操作員交流控制等操作。RAPID語(yǔ)言簡(jiǎn)介1.程序結(jié)構(gòu)

RAPID程序由程序模塊和系統(tǒng)模塊組成。通過新建程序模塊來(lái)構(gòu)建機(jī)器人程序，而系統(tǒng)模塊多用于系統(tǒng)方面的控制，通常由機(jī)器人制造商或生產(chǎn)線建立者編寫。每一個(gè)模塊表示一種機(jī)器人動(dòng)作或類似動(dòng)作，系統(tǒng)模塊通常由機(jī)器人制造商或生產(chǎn)線建立者編寫。例行程序包含一些指令集,它定義了機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行的任務(wù)。

程序結(jié)構(gòu)RAPID語(yǔ)言簡(jiǎn)介---程序結(jié)構(gòu)注意：

“程序模塊”包含特定作用的數(shù)據(jù)（Programdata）、例行程序（Routine）、中斷程序（Trap）和功能（Function）四種對(duì)象，但不一定在一個(gè)模塊中都有這四種對(duì)象。在RAPID程序中，只有一個(gè)主程序main,并且存在于任意一個(gè)程序模塊中，并且作為整個(gè)程序執(zhí)行的起點(diǎn)。所有程序模塊之間的數(shù)據(jù)、例行程序、中斷程序和功能無(wú)論存在什么位置，全都被系統(tǒng)共享，是可以互相調(diào)用，因此除特殊設(shè)定以外，名稱必須是唯一。

RAPID語(yǔ)言簡(jiǎn)介

在進(jìn)行正式編程之前，需要構(gòu)建必要的編程環(huán)境數(shù)據(jù)，即程序數(shù)據(jù)，如機(jī)器人的工具數(shù)據(jù)和工件坐標(biāo)系，均需在編程前提前定義。創(chuàng)建的程序數(shù)據(jù)可由同一個(gè)模塊或其他模塊中的指令進(jìn)行引用，如工具數(shù)據(jù)tooldata用于描述安裝在機(jī)器人第六軸上的工具的TCP、質(zhì)量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)，在編程后執(zhí)行程序時(shí)，就是將工具的中心店TCP移動(dòng)到程序指定位置，所以如果更改工具以及工具坐標(biāo)系，機(jī)器人的移動(dòng)也會(huì)隨之改變，以便新的TCP能夠到達(dá)目標(biāo)。

程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)定義1234567說明：①數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型；②數(shù)據(jù)類型；③數(shù)據(jù)名稱；④4~7用來(lái)定義機(jī)器人和外部軸的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)。其中第4、5兩個(gè)數(shù)據(jù)描述工具坐標(biāo)系。第4部分定義工具中心點(diǎn)TCP，也就是P20點(diǎn)，在當(dāng)前工件坐標(biāo)系內(nèi)的X、Y和Z的值，單位mm；如果沒有定義工件坐標(biāo)，那么就以大地坐標(biāo)為基準(zhǔn)。第5部分用于描述工具坐標(biāo)系的方位，它可以標(biāo)示工具的姿勢(shì)。第6部分表示的是機(jī)器人軸配置數(shù)據(jù)，是第1、4、6軸在目標(biāo)點(diǎn)處轉(zhuǎn)的角度分區(qū)，第四個(gè)數(shù)據(jù)不用，默認(rèn)為0。其中0表示0?~90?之間，1表示90?~180?之間，-1表示-90?~180?之間，-2表示-180?~270?之間。第7部分是定義外部軸的位置，以mm為單位，如果沒有設(shè)置外部軸，就以9E+09表示。

在虛擬示教器的“程序數(shù)據(jù)”窗口可查看和創(chuàng)建所需要的程序數(shù)據(jù)。以查看robtarget數(shù)據(jù)類型為例，操作步驟如下。（a）程序數(shù)據(jù)的選擇（b）

程序數(shù)據(jù)的查看程序數(shù)據(jù)的查看1.程序數(shù)據(jù)選擇單擊‘ABB’按鈕，選擇“程序數(shù)據(jù)”，如下圖所示。2.程序數(shù)據(jù)查看在彈出對(duì)話框中選擇“全部數(shù)據(jù)類型”，則顯示所有數(shù)據(jù)類型。也可以選中數(shù)據(jù)類型，點(diǎn)擊“顯示數(shù)據(jù)”，查看該數(shù)據(jù)類型，如下圖所示。

對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)主要有三種類型，變量VAR、可變量PERS和常量CONST。①變量VAR變量VAR特點(diǎn)是數(shù)據(jù)在程序執(zhí)行過程中會(huì)保持當(dāng)前值（隨程序的運(yùn)行而發(fā)生變化），一旦程序指針移到主程序，數(shù)值會(huì)丟失。在程序中執(zhí)行變量型數(shù)據(jù)的賦值，在指針復(fù)位后將恢復(fù)為初始值。舉例：VARnum

number:=1;名稱為number的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

VARstring

name:=“Show”;名稱為name的字符數(shù)據(jù)VARbool

finish:=false;名稱為finish的布爾量數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型②可變量PERS可變量PERS特點(diǎn)是數(shù)據(jù)在程序執(zhí)行過程中會(huì)保持當(dāng)前值（隨程序的運(yùn)行而發(fā)生變化），但是無(wú)論程序指針如何，該數(shù)據(jù)會(huì)保持最后一次的值。可變量最大的特點(diǎn)是，無(wú)論程序的指針如何，都會(huì)保持最后賦予的值。舉例：PERS

num

nbr:=1;名稱為nbr的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

PERS

string

test:=”Hello”;名稱為test的字符數(shù)據(jù)

在機(jī)器人執(zhí)行的RAPID程序中也可以對(duì)可變量存儲(chǔ)類型程序數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值的操作。在程序執(zhí)行以后，賦值的結(jié)果會(huì)一直保持，直到對(duì)其進(jìn)行重新賦值。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型③常量CONST在定義時(shí)賦初始值，在程序運(yùn)行過程中不會(huì)發(fā)生變化，即在定義時(shí)已賦予了數(shù)值，在程序運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生變化，除非手動(dòng)修改（用指令重新賦值）。舉例：

CONST

num

gravity:=9.81;名稱為gravity的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

CONST

string

greating:=”Hello”;名稱為greating的字符數(shù)據(jù)

說明：模塊、例行程序、數(shù)據(jù)和標(biāo)簽命名規(guī)則：首個(gè)字符必須為字母，其余部分可采用字母、數(shù)字或下劃線組成。最長(zhǎng)不超過32個(gè)字符，不區(qū)分大小寫。不能使用RAPID語(yǔ)言事先定義并賦予特殊意義的字符。

數(shù)據(jù)類型主要是解釋這種數(shù)據(jù)是做什么用的（用來(lái)定義什么內(nèi)容）。以關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令MoveJ為例，MoveJP10,v1000,Z50,tool0，則該指令調(diào)用了四個(gè)程序數(shù)據(jù),如下表所示：數(shù)據(jù)類型程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型說明P10robtarget機(jī)器人運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)V1000speeddata機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度數(shù)據(jù)Z50zonedata機(jī)器人運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)tool0tooldata機(jī)器人工作數(shù)據(jù)TCP表1程序數(shù)據(jù)說明

目前ABB機(jī)器人共100多個(gè)程序數(shù)據(jù)，還可以自己創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)類型。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)用途，定義了不同的程序數(shù)據(jù)類型，除了表2外，表3例舉機(jī)器人系統(tǒng)中常用的程序數(shù)據(jù)類型，如下表所示：數(shù)據(jù)類型表2常用程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類