工业机器人实验指导书

1、工业机器人实验指导书工业机器人现场教学实验一工业机器人认知部分1. 实验目的1) 了解各种机器人；2) 了解FANUC ARC Mate lOOiB机器人系统组成：3) 介绍机器人试教编程，进行机器人动作演示；2. 实验器材1) 口本FANUC ARC Mate 100迫焊接机器人一台，ABB机器人两台，众为兴机器人一台，导管架焊 接机器人一台，爬壁式机器人一台2) 工控计算机，ABB公司ROBOTSTUDIO离线编程软件一套3. 实验原理1) Fanuc机器人简介机器人的主要参数FANUC机器人本体型号为ARC Mate M6iB,控制柜型号为M6iBo机器人的具体性能参数如下：轴数：6手部

2、负重(kg) :6运动范I韦I：重复定位精度：最大运动速度 FANUC机器人的安装环境环境温度：0-45摄氏度环境湿度:普通:75%RH短时间:85% (个月之内)振动：二0. 5G(4. 9M/s2) FANUC机器人的编程方式在线编程离线编程 FANUC机器人的特色功能High sensitive collision detector高性能碰撞检测机能，机器人无须外加传感器，各种场合均适用Soft float软浮动功能用于机床工件的安装和取出，有弹性的机械手.Remote TCP2) FANUC机器人的构成 FANUC机器人软件系统Handling Tool用于搬运Arc Tool用于弧焊

3、Spot Tool用于点焊Sealing Tool用于布胶Paint Tool用于油漆Laser Tool用于激光焊接和切割 FANUC机器人硬件系统如图15所示，通用FANUC机器人硬件系统包扌舌：机器人本体、机器人控制柜、操纵台(或变位器)和 示教操作盒。(b)机器人控制柜内部结构(a) FANUC机器人组成图1 FANUC机器人硬件系统作为焊接机器人的Fanuc ArcMate 1001B机器人除了具有通用机器人的组件外，还包括焊接所需的各个组件：Power Wave F355I：如图 2适合材料：碳钢/不锈钢/合金钢/铝合金 焊接波型：CV/Pulse/Rapid Arc/Power

4、Mode/Pulse on Pulse电流范I韦1: 5-425A, 300A/100%, 350A/60% 波型控制技术:Wave Control Technology TM 通讯方式：ArcLink逆变技术： Inverter (60kHz)全数字焊机：Total Digital输入电源：380V/50Hz/3Phase/PEPower Feeder 10R适合焊丝:实芯/药芯/铝焊丝 速度反馈装置，闭坏精确控制。四轮驱动，更换焊丝不需工具通讯方式：ArcLink输入：40V DC送丝速度范I韦1:50-800IPMC1. 3-20. 3m/min)70-1200IPM(2. 0-30.

5、5m/min)实芯焊丝范I韦1： 025-3/32 in (0. 6-2. 4mm) 025-1/16 in (0. 61. 6mm)图2 电焊机Power Wave F355i图3 送丝机Power Feeder 10R药芯焊丝范|韦: 035-. 120 in. (0. 9-3 0mm)035-5/64 in (0. 9-2. 0mm)Tough Gun 500A （泰焊丝：碳钢/不锈钢，实芯/药芯，0.1.6mm电流：500A/100%/C02,350A/100%/Ar 混合气焊枪角度：22, 45,180Tough Gun 500A3)认识TP (Teach Pendant)如图5所示

6、。Dead Man开关GTON/OFFTP操作键紧急停液晶屏开关止按键图5机器人示教盒其上的主要按键和开关的功能如下：紧急停止按键：此按钮被按下时，机器人立刻停止运动；ON/OFF开关:ON： TP有效；OFF： TP无效。当TP无效时，示教、编程及手动不能被使用Dead Man开关：当TP有效时，只有Dead Man开关被按到适中位置，机器人才能运动，一旦松开 或者按紧，机器人立即停止运动，并出现报警。 TP的作用TP的作业包括：点动机器人，编写机器人程序，试运行程序，生产运行和查阅机器人的状态（1/0设 置，位置，焊接电流）。认识TP上的操作键TP上各操作键的分布如图6所示。1SHIFTF

7、1F2F3F4F5SHIFT-丄TEACHPlV厂JsaicrEDTTDATAJFCTNWEXT -X(JI)+ XUDBACKspac230IMAN FCTN具体各个按键的功能如下:SHIFTWIRE96WIRE +_Y(J2)+ Y(J2)MOVE MENU图6 TP上各操作键的分布RESET键(复位键):按此键清除报警信息。SHIFT键:与其他键配合使用执行特定功能。Jog键：使用这些键來点动机器人。+X (J1)+Z (J3)一z(J3)(J4)+z(J3)+ 丫(J5)(J6)|co:显示提示2. TEST CYCLE 3. MANUAL FCTNS:为测试操作指定数据:执行宏指令4

8、. ALARM 5. I/O :显示报警历史和详细信息:显示和手动设置输出，仿真输入/输出，分配信号6. SETUP :设置系统例1：要在一个TP程序列表中选择一行，按下ITEM,输入要选行的编号后按下ENTER例2：要在一个System Variables清单中选择一行，按下ITEM键，输入要选行的编号后按下ENTERBACKSPACE7. FILE :读取或存储文件& USER:显示用户信息9. SELECT10. EDIT:列出和创建程序:编辑和执行程序1LDATA 12.STATUS 13. POSITION:显示寄存器.位置寄存器和堆码寄存器的值:显示系统和弧焊状态:显示机器人当前的

9、位置14. SYSTEM :设置系统变量，Mastering:浏览网页，只对iPendant有效15.BROWSER用该键可停止机器人的运动用该键显示补充菜单，按下FCTN键后出现的典型项目:HOLD 键：FCTN 键：ABORT (ALL)：强制中斯正在执行或暂停的程序Disable FVVD/BVVD：使用TP执行程序时，选择FWS/BWD是否有效CHANGE GROUP：改变组QUICK/FULL MENUS：在快速菜单和完整菜单之间选择SAVE：保存当前屏幕中相关的数据到软盘中PRINT SCREEN：打印当前屏幕的数据4.实验内容与实验步骤(以老师讲解，学生参观为主)1) 开机 打开

10、机器人控制柜的断路开关，按住“ON”按钮几秒钟，示教盒的开机画面将会显示出来；0 手持示教盒，按下并且始终握住“Dead man switch,将示教盒上的开关打到“ON”的位置:0 在示教盒键盘上找到“STEP”键，按一下并确认左上部的“STEP”状态指示灯亮，此时屏幕顶 端右面的蓝色状态行应该为-Joint 10%o2) 关节坐标模式(Joint Coordinate) K移动机器人 按下并保持“SHIFT” ,在配合其他方向键移动机器人。BACK SPACE键：使用该键能依次删除光标前的字母和数字 通过示教盒上的“+%”和“-%”键进行调节（或同时配合“SHIFT”进行大范围的调节），为

11、 了安全起见，在开始的时候尽量以较低的速度移动机器人，并确认不会发生碰撞时，再适当的 提高移动速度。3）直角坐标模式下移动机器人松开“SHIFT”键，在键盘上找到并按“COORD”键直到蓝色的状态栏显示“World”。（注意， 切换了示教模式之后机器人移动速度会自动降低到10%。）此时再移动机器人时，机器人不再单轴（单关节）转动。而是：当按前面三组JI, J2, J3键时，机 器人的TCP以直线运动：当按后面三组J4, J5, J6键时，机器人的TCP固定不动绕相应的直线坐标轴旋 转。4）认识轴的软件限位 一直按住“J3, +Z”键，第三轴提升到一定程度将自动停止继续往上升，此时，在屏幕顶部

12、的信息提示栏中应该有限位或者位置不可达的报警提示，按“RESET”键消除报警； 按住“J3, -Z”键使第三轴往回运动。5 ）认识Dead-ManZE-Stop开关作用 当释放“Dead-Man”开关，状态信息栏中就会有报瞥信息，要消除报警只要重新按住并保持住, 报警信息将自动消失。 “Dead-Man”开关是个3位开关，按压力太大也会导致报警。6）急停按钮的使用 按一下示教盒右上方红色的“E-STOP”急停按钮，在屏幕的状态信息显示栏中会有急停报警。 要复位该信息，只需顺时针旋转使按钮复位，再按“RESET”键复位即可。 注意：在进行急停或复位急停操作时，除了可以听得到第二轴和第三轴的抱闸声

13、音，还可以听 到机器人控制柜内部断路器的跳闸声音。5.思考题（选作）1）简述工业机器人的定义，说明FANUC机器人的的主要特点是什么？2）机器人为几自由度机器人？主要有哪几个关节？分别可作什么样的运动？3）工业机器人与数控机床有什么区别？4）说明工业机器人的基本组成与主要特点。实验二工业机器人运动学模型实验一工业机器人认知部分1. 实验目的1）了解FANUC ARC MatelOOiB机器人本体结构；2）了解FANUC ARC MatelOOiB机器人各关节运动动作：3）复习右手螺旋定则和右手坐标系；4）复习机器人杆件坐标系建立方法；2. 实验器材1）口本FANUC ARC Mate 1001

14、B 焊接机器人3. 实验原理1）D-H模型机器人杆件坐标系建立方法不唯一，可以有多种定义方式，DH模型仅是最常见、最常用的一种。同一机器人在建立DH模型过程中，杆件坐标系也不尽相同。首先DH模型本身可分为坐标系前置 型（我们学习的DH模型）和坐标系后置型（也叫DHM,不做深入学习，有兴趣以后自学）；其次即使 同种DH模型也会因为机器人初始位型的不同DH参数表也不同；最后即使同种位型，各坐标系Z轴的 选择也会引起DH模型参数表不同。2）转动关节DH模型的建立，见图-8 连杆i坐标系的Zi轴，位于连杆i与连杆i+1的转动关节轴上 连杆i两端轴线的公垂线为连杆坐标系的凡轴 X轴与乙轴交点为Q点 轴由

15、右手定则决定图8 DH模型的建立3）连杆参数，见图9两个参数描述连杆1 两关节（关节1和1+1）轴线的公垂线长度比（连杆长度） 两关节（关节1和1+1）轴线夹角a i （连杆扭角）两个参数描述相邻两个连杆间关系（连杆1-1和连杆1关系） 沿关节1轴线两个公垂线的距离山（连杆距离） 垂直于关节1轴线的平面内两公垂线夹角Oi （连杆夹角关节i图9连杆参数4）A变换矩阵将机器人每一个连杆建立一个坐标系，并用齐次变换来描述这些坐标系间的相对关系，也叫相对位 姿通常把描述一个连杆坐标系与下一个连杆坐标系间相对关系的齐次变换矩阵叫做A变换矩阵或A矩 阵。知矩阵表示第一个连杆坐标系相对于固定坐标系的位姿A,

16、矩阵表示第二个连杆坐标系相对于第一个连杆坐标系的位姿An矩阵表示第n个连杆坐标系相对于第n-1个连杆坐标系的位姿4 = 4 = 5）坐标系1-1与i之间的转换矩阵一旦全部连杆规定坐标系后，就能按照下列的步骤建立相邻连杆口与之间的相对关系。即坐 标系口与1之间的转换矩阵。（1）绕乙一轴旋转0 i角，使X转到与X】同一平面内记做：Rot （Zu, 0 i ）（2）沿Zi-1轴平移一距离山，把Xx转到与&同一直线上记做：Tians （0,0.di ）（3）沿Xi轴平移一距离卸 把连杆口的坐标系移动到使其原点与连杆1坐标系原点重合的地方记做：Tians （ai,0.0 ）（4）绕Xi轴旋转5角，使Zx转到与乙同直线上记做：Ro