工业机器人实验指导书.doc

实验指导书 机械学院工业机器人实验指导书适用专业：机电一体化专业主编：李庆龄审核：汪 烨2008.9目 录前言2实验一 机器人认知实验3实验二 机器人编程实验8附录11前 言机器人集中了机械、电子、计算机、自动控制工程及人工智能等多种学科的最新研究成果，代表了机电一体化最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。目前，在制造业大量的应用工业机器人，并且对工业现代化的生产起着越来越重要的作用。机器人实验以M_6iB型FANUC工业机器人为基本实验设备。通过实验，使学生认识和了解工业机器人的基本结构和组成；初步掌握对机器人的编程和控制方法。本机器人系统是实际应用于工业自动化生产中的先进设备，通过实验，学生不仅可以加深对各门专业课程的理解；更有意义的是学生很自然的从机器人的整体、系统工程的角度参与实验，激励学生自学相关内容，拓宽知识面，寻找知识交叉点。实验一 机器人认知实验M_6iB型FANUC工业机器人是一种为各种各样的工业应用而设计的6轴、电伺服驱动、模块结构机器人。该机器人提供先进而完善的运动控制和高生产力的稳定性能。系统R-J3iB控制器和易于使用的搬运工具应用软件提供精确和稳定的轨迹性能。本部分内容以该系列产品为实验手段，通过实验教学，使学生认识和了解工业机器人的基本结构和组成、控制器的结构和功能，初步认识机器人的感觉系统和控制方法，使学生能对机械手系统有总体的了解。一实验目的1.1了解M_6iB型机器人系统的组成结构，控制器的结构与功能，使学生能对机械手系统有总体的了解。1.2分析各组成机构的功用。二实验设备与功能介绍本实验设备由工业机器人、控制器和有关辅助设备组成（见图1）。图1 系统组成示意图2.1机械本体机器人机械本体是六（转动）自由度的工业机器手。轴系表示图见图2。图2 轴系示意图工业机器人的每一轴都由伺服电机驱动。轴上安装转角编码器，可以随时检测每轴的运动位置，使其工作精度高，又相当灵巧。J1、J2、J3三轴决定机器人的运动姿态；J4、J5、J6三轴决定机器人的手臂、手腕动作。2.2机器人控制器要完成的各种操作的控制命令都是由这里发出的。控制器的组成见图3。图3 控制器组成M_J3i控制器的重要组成部分是操作面板和编程器，下面分别介绍。2.2.1操作面板（operator panel）操作面板按键布置与名称见图4。图4 操作面板2.2.2编程器（Programming Pendant）编程器用于对机械手工作任务的编程示教及测试操作，由61种按键、11个二极管及液晶显示屏组成，结构简图5。三实验步骤1.首先由实验指导教师介绍机器人系统的基本组成。2.然后开机，应用编程器的示教模式对机器人进行人工控制。(1)开启电源按钮“ON/OFF”，电源灯与“FAULT”灯亮起。(2)手握编程器并按住安全键，点击“RESET”键。(3)点击“MENU”，调出菜单，然后点击“SELECT”键调出指令选项，通过上下方向键或“ITEM”键加上数字后，按“ENTER”键确定所调用指令。(4)按下“SHIFT”键，同时点击“FWD”键，运行所选指令。3.对机器人的六轴进行操纵，使同学们初步了解编程器、回放板的功能及机器人的空间运动。图5 编程器结构简图4.机器人六轴运动控制（参见图2）(1)J1 正反转 (2)J2 正反转(3)J3 正反转(4)J4 正反转(5)J5 正反转(6)J6 正反转(7)组合运动 可单轴或多轴联合动作四实验结果使机器人运动达到某一姿态。分析组成结构特点，画机构简图，指出控制姿态与控制手腕动作的轴。五注意事项(1)参加实验的同学在示教操作前一定要站在机器人工作区域之外的安全地带，实验过程中不要随意走动，以防意外发生。(2) 机器人各轴运动不应超越其极限位置，实验操作中注意系统的警示，并使该轴脱离报警位置。(3)学生在实验教师指导下操作。六思考题1. 说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。2. M-6iB机器人机械部分主要包括哪几部分？- 3 -实验二 机器人编程实验一实验目的1.1 学习工业机器人控制系统组成及示教控制特点。1.2 自主设计机器手的动作任务，规划动作路径，编制示教控制程序。二实验步骤1.开机2.示教准备工作3.示教锁定4.调用一个旧任务：按下MENUS键，选择SELECT，屏幕显示文件列表，将光标移至D5，按下ENTER键，系统进入任务内容显示，给出该程序的全部指令。程序D51: J P3 100% FINE ；定位到指定位置32: Weave Circle 5.0Hz,30.0mm,0.0s,0.0s 3: J P4 100% FINE 4: Weave End 5: R2=0 ；寄存器2赋值为06: LBL3 ；跳转标签37: IF R2=2, JMPLBL4 ；条件满足时，跳转至标签48: R2=R2+1 9: J P1 100msec FINE ；以100msec速度定位到位置1 10: WAIT .50(sec) ；等待0.5秒11: J P2 100msec FINE ；以100msec速度定位到位置212: WAIT .50(sec) ；等待0.5秒13: JMP LBL3 ；跳转至标签314:LBL4 END ；程序结束5.指令的测试按下SELECT键，选择要测试的程序并按ENTER键，程序编辑屏幕出现。按下STEP键选择步进模式，并将光标移至程序的第一行。按下SHIFT和FWD键至程序完成。当执行完一行命令时，程序停止，此时先释放STEP模式，然后再按下STEP，至程序执行完毕。6.创建一个新任务(1)在主菜单下，选择SELECT，按下F2 CREAT键，按系统提示起任务名，按ENTER确认，进入工作内容显示，系统自动给出编辑显示。(2)修改标准运动指令。按下F1PONIT键，屏幕显示标准运动指令菜单。选择相应指令，按下ENTER键，便指定了相应的运动指令（如果子菜单上列出的指令选项满足要求则不需要更改）。按下F1ED_DEF，将光标移至要修改的项目处，用数字键和功能键修改指令，按ENTER确认。全部修改完毕，按F5DONE。(3)示教运动指令。选择要示教的指令，并按ENTER确认。(4)示教控制指令。点击NEXT，按下F1INST，Register，选择要示教的指令，并按ENTER键确认。示教中已经调试好的任务，可以采用回放方式自动执行。7.编制程序，要求机器人末端在x、y平面走400*400的矩形，连续三次，速度为300mm/sec。程序如下：1: J P1 100% CNT100 ；定位到指定位置12: PR20=LPOS ；当前位置的笛卡尔坐标赋值给PR203: PR21= PR20 ；3、4、5、6、7、8、9给位置寄存器21、22、23赋值4: PR21,2= PR20,2+400 5: PR22= PR206: PR22,1= PR20,1+4007: PR22,2= PR20,2+4008: PR23= PR209: PR23,1= PR20,1+40010: R1=4 ；将4赋值给寄存器111: LBL1 ；跳转标签112: R1=R1-113: L PR20 300mm/sec CNT100 ；以300mm/sec的速度直线运行到PR20指定位置14: L PR21 300mm/sec CNT10015: L PR22 300mm/sec CNT10016: L PR23 300mm/sec CNT10017: IF R10 JMPLBL1 ；当R1的值大于零时，程序跳转至标签1 END ；程序结束8.学生在教师的指导下操作，编一个小程序，示教完成后，自动回放一次。并将程序写在实验报告上。三思考题简述工业机器人在实际生产运用中采用示教控制与其它控制方式相比有什么优点？四实验要求在了解和学习了实