第6章-工业机器人典型工作站应用.ppt

第6章工业机器人典型工作站应用 主要内容 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 搬运工业机器人在生产线中的应用 码垛工业机器人应用 并联工业机器人在分拣生产中的应用 1 2 3 4 学习目标 1 知识目标了解几种工业机器人工作站的基本组成 掌握工业机器人工作站的建立与配置方法 掌握工业机器人目标点示教的方法与技巧 掌握工业机器人的程序指令应用 掌握机器人工作站的基本调试方法 2 技能目标能够进行工作站需求I O配置 能够进行程序数据创建 能够进行目标点示教 能够进行工作站程序编写与调试3 情感目标认真细心 规范操作 勤恳学习 合作互助 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 任务描述 采用机器人搬运可大幅提高生产效率 节省劳动力成本 提高定位精度并降低搬运过程中的产品损坏率 搬运机器人具有通用性强 工作稳定的优点 且操作简便 功能丰富 同时逐渐向第三代智能机器人发展 其主要优点有 动作稳定和提高搬运准确性 改善工人劳作条件 摆脱有毒 有害环境 柔性高 适应性强 可实现多形状 不规则物料搬运 定位准确 保证批量一致性 ABB搬运机器人有许多成熟的解决方案 在诸多领域均有广泛的应用 涉及物流输送 周转 仓储等 ABB推出的一款迄今为止最小的多用途工业机器人 紧凑 敏捷 轻量的六轴IRB120 仅重25kg 荷重3kg 垂直腕为4kg 工作范围达580mm 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 知识储备 一 机器人通信I O板设置ABB标准I O板挂在DeviceNet总线上 常用型号有DSQC651和DSQC652 DSQC651板主要提供8个数字输入信号 8个数字输出信号和2个模拟输出信号的处理 DSQC652板主要提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理 在系统中配置标准I O板卡 至少需要设置以下参数 详见下表6 1所示 表6 1配置通信板DSQC651 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 知识储备 二 搬运机器人数字I O设置在I O单元上创建一个数字I O信号 至少需要设置I O信号的名称及类型 I O信号所在的I O模板单元以及I O信号所占用的单元地址 例如可以将数字输入信号di1设置为如下表6 2所示 表6 2di1数字输入信号设置 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 知识储备 三 机器人控制系统I O信号功能设定系统输入 将数字输入信号与搬运工作站机器人系统的控制信号关联起来 即可以通过输入信号的变化对系统进行控制 例如 轴伺服电机上电 程序的启动等 系统输出 机器人系统的状态信号也可以与数字输出信号关联起来 将系统的状态变化传递给外围设备以用作控制信号 例如 系统运行模式 程序执行错误等 表6 4系统I O信号功能设定 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 知识储备 四 检测HOME点模板在实训任务中 每个程序都有检测Home点的例行程序rCheckHomePos 以及比较机器人当前位置和给定位置是否相同的功能程序CurrentPos 其程序内容如下 在后续的代码中不再重复 程序 rCheckHomePos CurrentPos程序功能 检查原点程序 如机器人不在原点位置则返回原点PROCrCheckHomePos 检测是否在Home点程序VARrobtargetpActualPos 定义一个目标点数据pActualPosIFNOTCurrentPos pHome tGripper THEN 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 知识储备 四 检测HOME点模板在实训任务中 每个程序都有检测Home点的例行程序rCheckHomePos 以及比较机器人当前位置和给定位置是否相同的功能程序CurrentPos 其程序内容如下 在后续的代码中不再重复 程序 rCheckHomePos CurrentPos程序功能 检查原点程序 如机器人不在原点位置则返回原点PROCrCheckHomePos 检测是否在Home点程序VARrobtargetpActualPos 定义一个目标点数据pActualPosIFNOTCurrentPos pHome tGripper THEN 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 拓展与提高 一 搬运机器人的分类及特点从结构形式上看 搬运机器人可分为龙门式搬运机器人 悬臂式搬运机器人 侧壁式搬运机器人 摆臂式搬运机器人和关节式搬运机器人 如图6 2所示 龙门式搬运机器人其坐标系主要由X轴 Y轴和Z轴组成 悬臂式搬运机器人其坐标系主要由X轴 Y轴和Z轴组成 侧壁式搬运机器人其坐标系主要由X轴 Y轴和Z轴组成 摆臂式搬运机器人其坐标系主要由X轴 Y轴和Z轴组成 关节式搬运机器人是当今工业产业中常见的机型之一 其拥有5 6个轴 行为动作类似于人的手臂 具有结构紧凑 占地空间小 相对工作空间大 自由度高等特点 适合于几乎任何轨迹或角度的工作 图6 3所示是ABBIRB460机器人从物流传输线中搬运整体物料带 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 拓展与提高 二 关节式搬运机器人工作站组成以关节式搬运机器人为例 其工作站主要有机器人本体 控制系统 搬运系统 气体发生装置 真空发生装置和手爪等 和安全保护装置组成 如图6 4所示 实践操作 一 解包工作站找到工作站打包文件SituationalTeaching Carry rspag 如图6 5所示 按照以下步骤进行解压的操作 二 配置I O单元在示教器中 选中控制面板 配置系统参数 Unit 新建I O通信板board10 并根据要求配置I O单元的参数 配置好的页面如图6 8所示 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 实践操作 三 配置I O信号在机器人示教器中 根据工作站要求的参数逐一新建I O信号 并加以配置 四 配置系统输入 输出在示教器中 根据以下工作站要求的参数配置系统输入 输出信号 以di07 MotorOn为例 点击控制面板 配置系统参数 SignalInput 添加信号di07 MotorOn设置Action为MotorOn 如图6 10所示 这样当di07 MotorOn信号置1时 机器人电机开启 其余系统输入输出参数设置在此不再一一演示 五 创建并设置工具数据在示教器中设定工具数据 采用6点法对工具坐标系数据进行标定 产生的工具数据tGripper的详细参数见下表 在示教器中 程序数据界面 新建工具坐标系 按照表6 5所示的要求设置工具参数 如图6 11所示 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 实践操作 六 创建工件坐标系数据本工作站中 设置两种工件坐标系WobjCNV和WobjBuffer 工件坐标系均采用用户三点法标定 在示教器中 根据图所示位置设定工件坐标系数据 示意图如图6 13所示 建立过程为程序数据 Wobjdata 新建工件坐标系 并设置参数 七 创建载荷数据在虚拟示教器中 根据工作站的要求以下的参数设定载荷数据LoadFull参数 八 示教目标点采用在线示教方式为机器人输入搬运作业程序 在本工作站中 需要示教太阳能薄板拾取点pPick 示教操作方法见前面项目介绍 示教太阳能薄板放置基准点pPlaceBase 示教工业机器人工作程序起始点pHome点也即工作原点 拾取点位置如图6 15所示 太阳能薄板放置基准点位置如图6 16所示 机器人工作原点如图6 17所示 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 实践操作 九 程序设计在本工作站中 导入程序模板 在程序中修改相应的位置点数据 编程实现搬运动作 要实现的动作为工业机器人在流水线上拾取太阳能薄板工件 将其搬运至存储盒中 以便周转至下一工位进行等待处理 在熟悉了此RAPID程序后 可以根据实际的需要在此程序的基础上做适用性的修改 以满足实际逻辑与动作的控制 1 数据定义程序以下程序的作用为数据定义 既包括需要示教的目标点的位置信息 也包括运动速度数据信息 工具坐标系数据信息以及工件坐标数据信息 2 机器人搬运工作主程序PROCMain 主程序rInitialize 调用初始化程序 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 实践操作 九 程序设计WHILETRUEDO 利用WHILE循环将初始化程序隔开rPickPanel 调用拾取程序rPlaceInBuffer 调用放置程序Waittime0 3 循环等待时间 防止不满足机器人动作情况下程序扫描过快 造成CPU过负荷ENDWHILEENDPROC 任务1搬运工业机器人在生产线中的应用 实践操作 九 程序设计3 初始化程序主要使工业机器人回到工作前初始位置 将计数器恢复 4 拾取程序完成从流水线上拾取薄板操作 5 放置物体程序6 计算位置信息程序主要功能是根据已摆放的信息按照一定规则顺序摆放太阳能薄板 共四种情况选择 7 初始位置示教程序8 归零程序辅助程序将机器人各周围归零 任务2码垛工业机器人应用 任务描述 码垛指将形状基本一致的产品按一定的要求堆叠起来 码垛机器人的功能是把料袋或者料箱一层一层码到托盘上 本设备用于化工 饮料 食品 啤酒 塑料等自动生产企业 对纸箱 袋装 罐装 啤酒箱等各种形状的包装都适应 ABB公司推出全球最快码垛机器人IRB 460 操作节拍可到达每小时2190次 运行速度比常规机器人提升15 作业覆盖范围达到2 4米 占地面积比一般码垛机器人节省20 本次工作任务选择IRB460工业机器人对通过传输线输送来的纸箱进行左右两个输出工位码垛操作 如图6 18所示 纸箱长600mm 宽250mm 高400mm 码垛机器人除了完成搬运任务外 还要将工件有规律地摆放在托盘上 任务2码垛工业机器人应用 知识储备 一 码垛机器人末端工具常见码垛机器人的末端执行器有吸附式 夹板式 抓取式 组合式 其结构如图6 20所示 吸附式 在码垛中吸附式末端执行器主要为气吸附 广泛应用于医药 食品 烟酒等行业 夹板式 夹板式手爪是码垛过程中最常用的一类手爪 常见的有单板式和双板式 主要用于整箱或规则盒码垛 夹板式手爪加持力度较吸附式手爪大 并且两侧板光滑不会损伤码垛产品外观质量 单板式与双板式的侧板一般都会有可旋转爪钩 抓取式 抓取式手爪是一种可灵活适应不同形状和内含物的包装袋 组合式 组合式是通过组合获得各单组手爪优势的一种手爪 灵活性较大 各单组手爪之间既可单独使用又可配合使用 可同时满足多个工位的码垛 任务2码垛工业机器人应用 知识储备 二 码垛位置的算法在本次任务中以第一层码垛为例 IRB460机器人首先将工件从输送线位置搬运至位置1 需要对抓取点和位置1这两个位置点进行示教 1层5个工件摆放位置如图6 21 a 图所示 第一层即需要示教5个点 如果码垛10层那么就需要示教50个点 那么 是否可以找出其中规律以减少目标位置示教点呢 经过对比可以发现 位置2是在位置1的基础上 在X正方向偏移了1个纸箱的宽度 也就是250mm 位置点3同样偏移了250mm 因此 有了位置1 位置2和位置3的位置信息数据就能通过运算得到 同样 对位置点4进行示教后 位置5也能得到 位置5是在位置4的基础在X正方向偏移纸箱的长度 即600mm 如图6 21 a所示 第二层码垛只需对位置6和位置9进行示教 其余位置点通过运算也可以得到 如图6 21 b图所示 任务2码垛工业机器人应用 知识储备 二 码垛位置的算法 a 第一层摆放位置 b 第二层摆放位置 图6 21摆放示意图 任务2码垛工业机器人应用 知识储备 三 数组的应用对于一些常见的码垛垛型 可以利用数组来存放各个摆放位置数据 在放置程序中直接调用该数据即可 什么是数组 在定义程序数据时 可以将同种类型 同种用途的数值存放在同一个数据中 当调用该数据时需要写明索引号来制订调用的是该数据中的哪个数值 这就是数组 在RAPID程序中 可以定义一维数组 二维数组和三维数组 四 动作触发指令TriggL 在线性运动过程中 在指定位置准确的触发事件 如置位输出信号 激活中断等 可以定义多种类型的触发事件 如TriggI O 触发信号 TriggEquip 触发装置动作 TriggInt 触发中断 等 任务2码垛工业机器人应用 知识储备 五 中断程序在程序执行过程中 如果发生需要紧急处理的情况 这是就要中断当前程序的执行 马上跳转到专门的程序中对紧急情况进行相应处理 处理结束后返回中断的地方继续往下执行程序 专门用来处理紧急情况的程序称作中断程序 TRAP 六 复杂程序数据赋值多数类型的程序数据均是组合型数据 即里面包含了多项数值或字符串 可以对其中的任何一项参数进行赋值 七 轴配置监控指令ConfL 指定机器人在线性运动及圆弧运动过程中是否严格遵循程序中已设定的轴配置参数 在默认情况下 轴配置监控是打开的 当关闭轴配置监控后 机器人在运动过程中采取最接近当前轴配置数据的配置到达指定目标点 任务2码垛工业机器人应用 知识储备 八 码垛节拍优化技巧在码垛过程中 最为关注的是每一个运行周期节拍 在码垛程序中 通常可以在以下6个方面进行节拍的优化 在机器人运行轨迹中 经常会有一些中间过渡点 即在该位置机器人不会具体触发事件 如拾取正上方位置点 放置正上方位置点 为绕开障碍物而设置的一些位置点 善于运用Trigg触发指令 即要求机器人在准确的位置触发事件 程序中尽量少使用Waittime固定等待时间指令 可在夹具上面添设反馈信号 利用WaitDI指令 当等待到条件满足则立即执行 在某些运行轨迹中 若机器人的运行速度设置过大 则容易触发过载报警 在整体满足机器人载荷能力要求的前提下 此种情况多是由于未正确设置夹具重量和重心偏移以及产品重量和重心偏移所致 任务2码垛工业机器人应用 知识储备 八 码垛节拍优化技巧 在运行轨迹中 通常会添加一些中间过渡点以保证机器人能够绕开障碍物 整个机器人码垛系统要合理布局 使取件点与放件点尽可能靠近 拓展与提高 码垛机器人具有作业高效 码垛稳定等优点 解放工人繁重体力劳动 已在各个行业的包装物流线中发挥强大作用 其主要优点有 占地面积少 动作范围大 减少厂源浪费 能耗低 降低运行成本 提高生产效率 解放繁重体力劳动 实现 无人 或 少人 码垛 改善工人劳作条件 摆脱有毒 有害环境 柔性高 适应性强 可实现不同物料码垛 定位准确 稳定性高 任务2码垛工业机器人应用 实践操作 一 解包工作站找到工作站打包文件PalletizeStn rspag 如图6 27所示 按照以下步骤进行解压的操作 二 IO板配置和信号创建在本工作站中 需要用到的数字输入信号有传送带工件到位信号 真空反馈信号等 此外 还需要设置系统输入 输出 如 启动 停止 急停复位 打开真空 等 在虚拟示教器中 要根据所需信号选配IO通信方式 由于信号数量较少 因此可以通过ABB标准IO板来进行通信 可以选取DSQC652 数字信号16进16出 没有模拟输出 ABB标准IO板是下挂在DeviceNet总线上面的 配置比较简单 单元信号配置见表6 7和表6 8所示 任务2码垛工业机器人应用 实践操作 三 创建任务数据1 工具数据的创建在示教器中 建立工具坐标系tGrip 参数设置如下图6 33所示 对码垛机器人而言 以末端执行器不同而设置在不同位置 就吸附式而言其TCP一般设在法兰中心线与吸盘所在平面交点的连线上并延伸一段距离 距离的长短依据吸附物料高度确定 夹板式和抓取式的TCP一般设在法兰中心线与手爪前端面交点处 而组合式TCP设定点需依据起主要作用的单组手爪确定 工作站工具吸盘如图6 34所示 2 工件坐标数据的设定本应用中 工件坐标系均采用用户三点法创建 在虚拟示教器中 根据图6 35所示的位置设定工件坐标系 如果要完成左右两个托盘的码垛 就要对左右托盘的码垛建立两个工件坐标系 任务2码垛工业机器人应用 实践操作 三 创建任务数据3 创建载荷数据在虚拟示教器中 根据以下参数设定载荷数据LoadFull 载荷高度250mm 长度600mm 宽度400mm 设置方法参考任务一搬运应用 有效的负载数据需根据实际的重量以及抓件的重心进行设定 这样能让机器人运行起来更加平稳 IRB460码垛机器人没有重心检测功能 参数数值见表6 9所示 示教器设置界面如图6 36所示 4 创建示教目标点在本任务工作站中 单侧摆放即需要示教原点pHome 抓取点pPick1 右侧旋转90 点pBase1 90和右侧不旋转点pBase1 0等4个目标点 分别如图6 37 图6 38 图6 39和图6 40所示 左侧摆放示教过程同右侧 示教示意图不再列出 任务2码垛工业机器人应用 实践操作 三 创建任务数据5 机器人任务程序设计 1 机器人程序框架搭建下面以一层的码垛为例说明码垛的过程 程序流程图如图6 41所示 在执行初始化程序后 检测托盘是否放满 若托盘不满 则继续抓取工件 根据码垛要求放置的位置放置工件 码垛计数不满的继续延时循环运行 计数满后就程序结束 2 机器人程序设计 手动示教目标点程序在程序中新建一个rModify的子程序用于手动示教目标点 根据前面分析 需要示教的目标点主要有四个 即 初始点 抓取点 右侧放置点pPlaceBase0 放置旋转点pPlaceBase90 任务2码垛工业机器人应用 实践操作 三 创建任务数据5 机器人任务程序设计 2 机器人程序设计 主程序设计首选执行初始化程序 等待物块到位信号和传送带完毕信号后 执行目标物体抓取程序目标物体放置程序 初始化子程序设计首先复位真空信号 读取当前机器人目标点位置数据 指定工具坐标为tGrip 工具终端移动至初始原点即pHome点 初始化计数值和码垛满载布尔量 中断初始化 连接中断符与中断程序tPallet1 任务2码垛工业机器人应用 实践操作 三 创建任务数据5 机器人任务程序设计 2 机器人程序设计 抓取子程序设计在传送带工件坐标系中建立抓取子程序rpick1 子程序功能为机器人手爪移动至抓取点上方400mm处 等待工件到位 然后移动至抓取点 打开真空 待接收到满载信号后 移动至抓取点上方300mm处 放置子程序调用子程序rPosition1计算放置位置点 移动至放置位置点上方400mm后低速移动至放置位置点 关闭真空 放置工件后延时0 3s 回到位置点上方400mm处 将当前码垛工件数加1 如达到最大码垛数则完成码垛 任务2码垛工业机器人应用 实践操作 三 创建任务数据5 机器人任务程序设计 2 机器人程序设计 计算放置点程序设计rPosition计算放置的位置点 中断程序设置计数值 失效中断数据 执行写屏指令 位置点示教程序设计rModify用于位置点示教 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 任务描述 使用机器人完成一项焊接任务只需要操作者对它进行一次示教 随后机器人即可精确地再现示教的每一步操作 如让机器人去做另一项工作 无须改变任何硬件 只要对它再做一次示教即可 其主要优点有 稳定和提高焊接质量 保证其均匀性 提高劳动生产率 一天可24小时连续生产 改善工人劳动条件 可在有害环境下工作 降低对工人操作技术的要求 缩短产品改型换代的准备周期 减少相应的设备投资 可实现小批量产品的焊接自动化 能在空间站建设 核电站维修 深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业 为焊接柔性生产线提供技术基础 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 知识储备 一 常用弧焊数据在弧焊的连续工艺过程中 需要根据材质或焊缝的特性来调整焊接电压或电流的大小 或焊枪是否需要摆动 摆动的形式和幅度大小等参数 需要设定的参数如下 1 焊接参数WeldData焊接参数 WeldData 是用来控制在焊接过程中机器人的焊接速度 以及焊机输出的电压和电流的大小 需要设定的参数见表6 10所示 2 SeamData 起弧收弧参数起弧收弧参数 SeamData 用来控制焊接开始前和结束后的吹保护气的时间长度 以保证焊接时的稳定性和焊缝的完整性 需要设定的参数见表6 11所示 3 WeaveData 摆弧参数摆弧参数 WeaveData 用来控制机器人焊接过程中焊枪的摆动 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 知识储备 二 常用弧焊指令任何焊接程序都必须以ArcLStart或者ArcCStart开始 通常运用ArcLStart作为起始语句 任何焊接过程都必须以ArcLEnd或者ArcCEnd结束 焊接中间点用ArcL ArcC语句 焊接过程中 不同的语句可以使用不同的焊接参数 SeamData和WeldData 1 线性焊接开始指令 ArcLStart ArcLStart指令作用为 用于直线焊缝的焊接开始 工具中心点线性移动到指定目标位置 整个焊接过程通过参数监控和控制 2 线性焊接指令 ArcL ArcL指令用于直线焊缝的焊接 工具中心点线性移动到指定目标位置 焊接过程通过参数控制 机器人线性焊接的部分应使用ArcL指令 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 知识储备 3 线性焊接结束指令 ArcLEnd ArcLEnd用于直线焊缝的焊接结束 工具中心点线性移动到指定目标位置 整个焊接过程通过参数监控和控制 4 圆弧焊接开始指令 ArcCStart ArcCStart用于圆弧焊缝的焊接开始 工具中心点圆周运动到指定目标位置 整个焊接过程通过参数监控和控制 5 ArcCEnd 圆弧焊接结束指令ArcCEnd用于圆弧焊缝的焊接结束 工具中心点圆周运动到指定目标位置 整个焊接过程通过参数监测和控制6 圆弧焊接指令 ArcC ArcC用于圆弧焊缝的焊接 工具中心点线性移动到指定目标位置 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 知识储备 三 弧焊I O配置及参数设置机器人需要与焊接设备进行通信 需要定义信号名称与信号地址 常用信号见表6 13所示 在实际应用中 把定义好的I O信号与ABB弧焊软件的相关端口进行关联 关联后弧焊系统会自动地处理并联信号 在进行弧焊程序编写与调试时 可以通过弧焊专用的RAPID指令简单高效地对机器人进行弧焊连接工艺的控制 表6 14所示是关联的信号 四 清枪装置在焊接过程中 利用喷雾装置清理焊渣 使用剪丝装置去掉焊丝的球头 以保证焊接过程顺利进行 减少人为的干预 让整个自动化焊接工站流畅运转 清枪机构如图6 47所示 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 拓展与提高 一 焊接机器人分类及特点世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节型机器人 绝大部分有6个轴 目前焊接机器人应用中比较普遍的主要有3种 点焊机器人 弧焊机器人和激光焊接机器人 点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人 其末端持握的作业工具是焊钳 弧焊机器人是用于弧焊 主要有熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊 自动作业工业机器人 其末端持握的工具是焊枪 为适应弧焊作业 对弧焊机器人的性能有着特殊的要求 除在运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标 其他性能如下 能够通过示教器设定焊接条件 电流 电压 速度等 摆动功能 坡口填充功能 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 拓展与提高 一 焊接机器人分类及特点 焊接异常功能检测 焊接传感器 焊接起始点检测 焊缝跟踪 的接口功能 激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人 通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业 其末端持握的工具是激光加工头 与机器人电弧焊相比 机器人激光焊的焊缝跟踪精度要求更高 基本性能要求如下 高精度轨迹 0 1mm 持重大 30 50kg 以便携带激光加工头 可与激光器进行高速通信 机械臂刚性好 工作范围大 具备良好的振动抑制和控制修正功能 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 拓展与提高 二 弧焊机器人系统组成弧焊机器人控制系统在控制原理 功能及组成上和通用工业机器人基本相同 目前最流行的是采用分级控制的系统结构 一般分为两级 上级具有存储单元 可实现重复编程 存储多种操作程序 负责管理 坐标变换 轨迹生成等 下级由若干处理器组成 每一处理器负责一个关节的动作控制及状态检测 具有实时性好 易于实现高速 高精度控制 弧焊机器人系统的组成与点焊机器人基本相同 主要由是由操作机 控制系统 弧焊系统和安全设备等组成 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 拓展与提高 二 弧焊机器人系统组成 1 气瓶2 焊丝桶3 送丝机4 机器人本体5 焊枪6 机器人控制柜7 供电及控制电缆8 弧焊电源9 示教器10 机器人控工作台 图6 49弧焊机器人系统组成 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 实践操作 一 解包工作站双击打包文件进行解压 在弹出解包界面选择 下一步 选择解压到某一文件夹内 可预先建好也可临时创建新文件夹 选择相应的RobotWare版本号 此工作站为5 61版本创建 可选择原始版本进行恢复 点击下一步 弹出解包完成对话框 单机完成 即开始打开原工作站文件 二 I O配置在控制器菜单中打开虚拟示教器 对I O信号进行配置 此工作站配置了1个DSQC651通信板 包含数字量8入8出 2路模拟量输出 则需要在Unit中设置此I O单元的相关参数 建立的系统I O信号如图6 53所示 详细建立过程可参考前面项目五I O配置任务 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 实践操作 三 坐标系标定在轨迹类应用过程中 机器人所使用的工具大多为不规则形状 这样的工具很难用测量方法计算出工具尖点相对于初始工具坐标系tool0的偏移 所以通常采用特殊的标定方式来定义新建的工具坐标系 定义工具坐标系如图6 56所示 四 示教目标点需要示教的目标点包括焊接过程位置点以及清枪过程位置点 焊接过程位置点可在程序下编辑器中找到目标变量 需要示教的的焊接位置点依次为 pAW 1 pAW 2 pAW 11 pAW 10位置示意图如图6 57所示 pAW 110位置示意图如图6 58所示 在手动操纵模式下依次对程序中上述位置点进行示教 更改位置信息 注意在手动操纵时应正确选择工具坐标系和工件坐标系 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 实践操作 五 程序设计1 数据定义程序2 运行主程序首先调用初始程序 使各种信号复位 机器人位置复位 数据复位 利用WHILETRUEDO循环将机器人实际任务程序与初始化程序隔离开 当工作站准备就绪时 则执行焊接任务 调用焊接程序rArcWeld 使CleanNum数值加1 完成10个焊接工件后调用清枪程序 则执行一次清枪任务 3 初始化执行程序在程序中设置机器人基本速度信息 复位基本I O信号 设置中断 设置机器人加速度 70 最大加速度值 70 坡度值 设置机器人速度限制 100 最大限速2000mm s 连接中断 当信号di01 start上升沿时触发中断 执行中断程序iStart 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 实践操作 五 程序设计复位送气信号 点动丝信号 剪丝信号 喷雾信号后将机器人位置移动至工作原位pHome 此后执行清枪程序 4 焊接程序首先清屏并显示 当前机器人处于焊接任务中 机器人移至焊接起始点正上方100mm处开始启动焊接过程 逐次移动至下一目标点 到达焊接段最后位置后 停止焊接 将机器人移动至焊接点正上方100mm处 复位准备就绪标识位置为FALSE 将移动至工作原位pHome 最后再执行一次清屏指令 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 实践操作 五 程序设计5 清枪程序执行清枪程序增加开关量lnitial 如果完成焊接10次后执行一次清枪任务 清屏显示 当前机器人处于清枪任务中 此后机器人位置复位 以最大速度移动至工作原位pHome 然后移至喷雾位置正上方100mm处 接着移至喷雾位置正上方50mm处 最后移至喷雾位置点 等待完全停稳后置位喷雾信号 执行喷雾动作 喷雾完成后 复位喷雾信号 应用偏移指令将机器人移至喷雾位置正上方50mm处 移至喷雾位置正上方100mm处 再将机器人移至剪丝位置正上方100mm处 下移至正上方50mm处 最后将机器人移至剪丝位置 置位送丝信号 开始送丝 待送丝完成后复位送丝信号 再置位剪丝信号执行剪丝 剪丝完毕后将机器人移至剪丝位置正上方100mm处 接着将机器人移至工作原位pHome 焊接次数复位 清屏 任务3弧焊工业机器人在汽车生产中的应用 实践操作 五 程序设计6 中断程序如下 就绪标志位置为TRUE后开始清屏并显示 当前工作站已准备就绪 任务4并联工业机器人在分拣生产中的应用 任务描述 并联机器人作为一种新型的机器人形式得到了越来越多的应用 采用并联机构 其一个轴的运动则不会改变另一个轴的坐标原点 并联机器人具有刚度大 结构稳定 承载能力大 微动精度高 运动负荷小的优点 其正解困难反解却非常容易 与串联机器人形成了良好的互补关系 并联机器人可用于六自由度数控加工中心 航天器对接机构 汽车装配线 运动模拟器 岩土挖掘 光学调整 医疗机械等领域 目前已经工业化的并联机器人以快速抓取作为主要的应用形式 在本任务中将对并联机器人的特点 主要类型 工程应用等方面进行介绍 以使大家对并联机器人的未来发展趋势有个大致了解和掌握 任务4并联工业机器人在分拣生产中的应用 知识储备 一 并联机构的特点并联机构是一种闭环机构 其动平台或末端执行器通过至少2个独立的运动链与机架相联接 必备的要素如下 末端执行器必须具有运动自由度 这种末端执行器通过几个相互关联的运动链或分支与机架相联 每个分支运动链由惟一的移动副或转动副驱动 除了结构上的优点 并联机构在实际应用中更是有串联机构不可比拟的优势 刚度质量比大 并联闭环杆系理论上只承受拉 压载荷 是典型的二力杆 多杆受力使得传动机构具有很高的承载强度 动态性能优越 运动部件质量轻 速度快 动态响应好 可有效改善伺服控制器动态性能 使动平台获得很高的进给速度与加速度 适于高速数控作业 任务4并联工业机器人在分拣生产中的应用 知识储备 一 并联机构的特点除了结构上的优点 并联机构在实际应用中更是有串联机构不可比拟的优势 运动精度高 传统串联机构的加工误差是各个关节的误差积累 而并联机构各个关节的误差可以相互抵消 相互弥补 因此 并联机构是未来机床的发展方向 多功能灵活性强 可构成形式多样的布局和自由度组合 在动平台上安装刀具进行多坐标铣 磨 钻 特种曲面加工等 也可安装夹具进行复杂的空间装配 是柔性化的理想机构 使用寿命长 受力结构合理 运动部件磨损小 不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤 磨损或锈蚀现象 任务4并联工业机器人在分拣生产中的应用 知识储备 二 并联机器人在并联机器人机构体系中 有着多种机构种类划分方法 按照自由度可划分为2个自由度 3个自由度 4个自由度 5个自由度 6个自由度的并联机器人 并联机器人使用受限的原因很多 比如工作空间较小 负载能力有限等 目前开发出的被充分研究并被广泛应用的并联机构数量有限 只有Stewart delta等少数几类 三 并联机器人的应用并联机器人由于其本身特点 一般多用在高刚度 高精度和高速度而无需很大空间的场合 主要有以下几个方面 模拟运动