清华制造系统实验：机器人基本操作说明解读

1、Industrial Micro-Robot System RV-M1.基本说明Cene of grsvilv for weight capacitygCTX*t*XFlansdfltaili日3S6 infiLaalwtiQfi dirqgEMechanical interface .30 I, uurist loci I surface4-M3： fiounlin Knew ncJe IP.C.。明:hole: MV闻 roll C1.标准规格项目规格注释机械结构5自由度，垂直关节机器人操作范围腰部旋转300度（最大速度120度/秒）J1轴肩部旋转130度（最大速度72度/秒）J2轴肘部旋

2、转110度（最大速度109度/秒）J3轴腕部倾斜90度（最大速度100度/秒）J4轴腕部旋转士180度（最大速度163度/秒）J5轴臂长上臂250毫米前臂160毫米重里驱动取大1.2kgf（包括手部重重）距机械表向75毫米（重心）最大轨道速度1000毫米/秒（腕部设备表面）图1.3.4中P点的速度复位0.3毫米（腕部设备表面旋转中心）图1.3.4中P点的准确度动力系统直流伺服电机机器人重量大约19kgf电机功率J1至J3轴：30W,J4和J5轴：11W2。外部尺寸第18页Fiq：13,3EntQrnalOimsnsiQns3.工作空间Fig.L3.4OpsrationSpace注解1:图1.3

3、.4所显示的工作空间是假定手部没有安装到机器人上时P点的轨迹;注解2:腕部倾斜操作有时要受到上臂和前臂位置的限制；注解3:注意要缓慢操作，因为腕部有可能撞击到机器人底部和地板表面。4。基本运动Fig.1.3.5OperationsinArticulatedSystem图1.3.5显示了垂直系统中的轴转动。注解1:J1和J5轴转动的正方向分别是从箭头A和B看过去的顺时针方向;注解2:J2,J3和J4轴转动的正方向分别是沿臂部和腕部向上的方向。图1.3.6显示了在笛卡尔坐标系中的转动方向。注解3:设备中心点（TCP）在笛卡尔坐标系中直移；注解4:设备长度由参数设定；注解5:回I示在设备中心点没有发

4、生移动时机器人姿态变化操作;注解6:表示在设备长度方向上的前后运动。操作1.示教盒的基本功能2.2.4TeachingBox1.1开关作用(1)ON/OFF(开/关)选择是否使能示教盒上的各键。当机器人通过示教盒来控制时，打开开关ON。当使用个人电脑进行命令传送并控制机器人时，选择开关OFF。一次错误的键操作可以通过将此开关转变为OFF来取消。在编程操作过程中，如果开关设定为ON,不能实现示教盒上的操作。(2)EMG.STOP(紧急停止开关)此按钮用于机器人的紧急停止操作(当开关按下时，信号内部中断)。当开关按下时,机器人立刻停止运动，并且错误指示器LED闪亮(错误模式I)。在驱动单元侧面通道

5、的LED4也亮。1.2各键作用(3)INC(+ENT|)将机器人移动到预先指定位置,序移动，依序重复按键。此位置数字要大于当前数字。要使机器人按照一定的顺(参看命令IP.)(4)DEC(+ENT|)将机器人移动到预先指定位置,序移动，依序重复按键。此位置数字要小于当前数字。要使机器人按照一定的顺(5)|P.S(+Number|+ENT|)定义当前机器人位置坐标到指定位置号。如果一个数字被指派给两个不同的位置，后定义的优先。(参看命令HE.”)为的止错送的产生?一丕罢将机簧人箜态设篁为接近笠狙电极限?(6)|P.C(+Number+ENT|)取消位置内容中的指定数字。(参看命令PC.)NST(+

6、ENT|)机器人复位。(参看命令NT.)(8)ORG(+ENT|)将机器人移至笛卡尔坐标系的参考位置。(参看命令OG.)(9)TRN(+ENT|)将驱动单元侧面面板上SOC2中安装的用户EPROM中的内容(程序和位置信息)传送到驱动单元RAM。(参看命令TR.”)(10)WRT(+ENT|)将驱动单元RAM中的程序和位置信息写入驱动单元侧面面板上SOC2中安装的用户EPROM。(参看命令CR.”)(11)MOV(+Number+ENT)将手部末端移至指定位置。（参看命令MO.”）移动速度为SP4。(12)STEP(+Number+ENT)从指定位置开始逐步执行程序，为使程序能够一步接一步的有序

7、执行，依序重复按键。注意，此时，不需要任何数据入口。如果在执行过程中有错误，则产生错误模式n。（13） PTP选择关节缓动操作。此键按下后,其后任何缓动键的操作会实现各关节的运动。盒一打开“ON”时，PTP就设置好了。（14） XYZ此键按下后，其后任何缓动键操作会实现笛卡尔坐标选择笛卡尔直角坐标的缓动操作。系内的各轴的运动。（15） TOOL选择设备缓动操作。此键按下后，其后任何缓动键操作会实现设备坐标系内的各轴的运动（手方向的前进/收缩动作）。（16） ENT完成从（29）至（38）各键的入口以实现相应的操作。（17） X+/B+用笛卡尔缓动操作，将手部末端移至X轴正向（面向机器人的正面，

8、左部为X轴正向），并以关节缓动操作正向旋转腰部（从机器人顶部看为顺时针方向）。（18） X-/B-用笛卡尔缓动操作，将手部末端移至X轴负向（面向机器人的正面，右部为X轴负向），并以关节缓动操作负向旋转腰部（从机器人顶部看为逆时针方向）。（19） Y+/S+用笛卡尔缓动操作，将手部末端移至Y轴正向（机器人的正面为Y轴正向），并以关节缓动操作正向旋转肩部（向上）。（20） Y-/S-用笛卡尔缓动操作，将手部末端移至Y轴负向（机器人的后面为丫轴负向），并以关节缓动操作负向旋转肩部（向下）。（21） Z+/E+4用笛卡尔缓动操作，将手部末端移至Z轴正向（垂直向上），以关节缓动操作正向旋转肘部（向上），

9、并以设备缓动操作向前移动手部。与数字键“4.”作用相同。（22） Z-/E-9用笛卡尔缓动操作，将手部末端移至Z轴负向（垂直向下），以关节缓动操作负向旋转肘部（向下），并以设备缓动操作收缩手部。与数字键“9.”作用相同。（23） P+3在保持由“TL”命令决定的当前位置的情况下，用笛卡尔缓动操作，正向（向上）旋转手部末端，以关节缓动操作正向（向上）倾斜腕部（腕部倾斜）。与数字键“3.”作用相同。（24） P-8在保持由“TL”命令决定的当前位置的情况下，用笛卡尔缓动操作，负向（向下）旋转手部末端，以关节缓动操作负向（向下）倾斜腕部（腕部倾斜）。与数字键“8.”作用相同。（25） R+2正方向（

10、向手部装配表面看去，顺时针方向）弯曲腕部（腕部旋转）。与数字键“2.作用相同。（26） R-7负方向（向手部装配表面看去，逆时针方向）弯曲腕部（腕部旋转）。与数字键“7.作用相同。（27） OPTION+1向正方向移动任意轴。与数字键“1.”作用相同。（28） OPTION-6向负方向移动任意轴。与数字键“6.”作用相同。（29） |?O?0打开手夹。与数字键“0.”作用相同。（30） |?C?5关闭手夹。与数字键“5.”作用相同。1.3指示器LED的功能4位LED显示如下信息：（31）位置数字当|INCDECI,P.SI,IP.C,或者MOV键使用日以3位数显示位置数字。（32）程序行号在程

11、序运行过程中使用STEP键，可以以4位数显示程序行号。（33）示教盒状态指示器（左边第一位数字）表示由于释放ENT键的引起的处理过程正在进行或者是已经结束。匚”表示由于ENT键的释放引起的处理过程无法实现。1.4消除制动当系统开关为OFF或者当错误模I发生时，制动方式应用于机器人的J2和J3轴。这表示不能从外部使轴产生运动。然而，以下步骤允许机器人从外部释放制动并产生轴的运动。当维修或者为包装而安置机器人时可采取按以下程序操作。(必须使用示教盒来进行以下操作)(1)在开关车专变为ON以后，按驱动单元的前部面板上的紧急停止开关产生错误模式I。(2)翻转装载在驱动单元侧面SW1第六位为ON状态。(

12、3)设置示教盒的ON/OFF开关为ON,然后按|ENT|键来消除J2和J3轴的制动模式。这时，一定要用手扶住机器人的臂部，这样它就不会因为自重而掉下来。注意，J2和J3轴同时消除制动；|ENT|键一释放，制动立即恢复。(4)所需工作结束后，确保翻转装载在驱动单元侧面SW1第六位为OFF状态。1.5各键相应的智能命令示教盒上各键的功能与由计算机发出的智能命令的功能相对应。INC“IP”DEC“DP，P.S“HE，P.C“PC，NST|“NT，ORG“OGTRN“TR”WRT“WR1MOV“M。O“GOC“GC2.在开始操作之前本节开始介绍机器人系统操作和编程的一般概念。2.1 系统配置2.1.1

13、 以个人计算机为中心的系统配置IdXY plotter图2.3.1典型的以个人计算机为中心的系统配置)computer pmri tK78 : Koy hoaird;D/U: Drive u nitExpansion unit（Measuringequipment:测量设备；X-Y绘图仪；Printer:打印机；Sensor:传感器；D/U:Driveunit:驱动单元）X-Y绘图仪与打印机用同轴电缆同打印机相连接。机器人与计算机的连接为RS232C。优点：1）双向数据传输；2）传输距离远：3-15米；在basic中，数据联系语句为OPEN,PRINT#,LINEINPUT#2.1.2 以控制

14、单元为核心的系统配置Personjl computerFig.2.3.3TypicalSystemConfigurationCenteringAroundtheDriveunit图2.3.2为典型的以控制单元为核心的系统配置（Programmablecontroller:可编程控制器;toggleswitch:拨动开关）。这种系统配置不需要安装计算机。信号变化（机器人与外部设备之中的）可以通过驱动单元的外部I/O口来完成。存储在内置的EPROM中的程序可以通过更换新EPROM来实现。3控制模式有两种控制模式：个人计算机和驱动单元。2.2 个人计算机模式设置过程把位于驱动单元为靠门侧的拨动开关（

15、STI）设为低状态。说明这种模式允许计算机直接执行智能命令。这些命令包括（写和传送程序，运行传送到驱动单元RAM的程序。在一般的BASIC中，这种模式分为以下三各阶段。在以下的操作中，确保示教盒的ON/OFF开关在OFF状态。（1）直接执行这个阶段直接执行机器人的智能命令。例如：机器人运动到前一个所教的点（位置1）用命令“MO（move）,字符串为：“MO1”（移动到位置1）字符串以ASCII码方式传送。对于同轴电缆接口为：LPRINT“MO1”对于RS232C接口为：PRINT#1,“MO1”这一阶段被顺序传送的命令一个接一个执行，但他们不被存储在驱动单元。（2）生成程序这一个阶段计算机用机

16、器人命令生成程序，程序被存储在驱动单元的RAM中。例如：为机器人上面运动写一个程序，字符串为：“10MO1”是以ASCII码方式传送。程序开始数字“10”代表机器人程序行号，如同在BASIC中使用一样，用来表示在存储器中的存储顺序。因此，在开始写程序时，要设置行号。可以设置行号范围为1到2048,大于2048的行号会出错。对于同轴电缆等同程序为：LPRINT10MO1”，而RS232C等同字符串为：PRINT#1,“10MO1，空格忽略。（3）程序执行在这一阶段，存储在驱动单元RAM中的程序被执行。通过发送命令“RN”（等同于“RUN”），程序开始执行BASIC命令。同轴电缆相同命令为：LPR

17、INT“RN”，而RS232C等同于PRINT#1,“RN”。以下为一些典型程序（例1）直接执行（同轴电缆）100LPRINTNT110LPRINT“SP7”120LPRINT“MO10,O”130LPRINT“GC140LPRINT“MO11,C”150ENDRUNOK在这个例子中，点击“RUN”使BASIC程序每一行执行即行机器人命令被直接顺序执行。（例2）生成程序执行100LPRINT“10NT”110LPRINT12SP7”120LPRINT14MO10,O”130LPRINT“16GC”140LPRINT18MO11,C”150LPRINT“20ED”;160END;RUN;OKLP

18、RINTRN;在例2中，点击“RUN”使BASIC程序的每一行都被执行，也顺序使机器人程序被传送到驱动单元。注意，这时机器人不会开始动作。当“RN”被传送时，才引起机器人的动作。2.3 驱动单元模式设置过程把位于驱动单元靠门侧的拨动开关（STI）设为高状态。说明这种模式允许存储在驱动单元EPROM或有份电池的RAM中的程序被执行。这种模式中，驱动单元前端的控制开关以用来开始，停止和重置程序。任何从计算机传输的命令被忽略。4 .从上电到初始化4.1 设置侧边设置开关在系统上电之前，设置ST1:低状态（个人计算机模式）ST2:低状态（EPROM数据不能被传送到RAM）4.2 开电源4.3 初始化上

19、电之后机器人必须初始化，上电之后只需一次初始化。用教学盒：1）教学盒的ON/OFF开关转到ON状态。2）按下Inst标口rENTl,以这个顺序连续按下。通过计算机的智能命令：1）教学盒的ON/OFF开关转到OFF状态。2）直接执行模式下，执行命令“NT”。LPRINT“NT”（同轴电缆）PRINT#1,“NT”（RS232C）5 .位置设置过程5.1 设置笛卡尔坐标系统参考位置这个设置使轴的运动尽可能准确。如果机器人只是按所教的一系列位置移动，不需此设置。如果在笛卡尔坐标系统中，使用（如托盘）命令时，设置必须在示教之前进行。一旦进行了设置并存储在EPROM中，就不再需要这个过程。5.2 设置工

20、具长度这个设置定义手末端位置以使尽可能精确地移动机器人，当机器人只是按所示教的一系列位置运动时，不需要此设置。带有可选择电机操作手的机器人，也不需要此设置。因为手末端位置代表离手安装面107毫米远的点（缺省的标准值为107毫米）然而，若在笛卡尔坐标系统中通过命令对机器人其它的手或带有附加工具的电动机操作手进行操作，需要重新定义末端点。因为在机器人中所有位置数据代表手末端在笛卡尔坐标系统中的“位置和角度”。通过计算机用命令“TL”设置刀具长度。设置长度后，通过所需位置示教机器人。例：工具长度200毫米。LPRINT”TL200（同轴电缆）PRINT#1,“TL200RS232C）图5.2工具长度

21、注意：用不同与标准设置长度（107毫米）的工具示教位置时，取保在示教这些位置的程序开始定义相同工具长度。如果设置错误，机器人手会运行更远而产生碰撞。注意工具长度缺省值为107毫米。例：（示教）位置1是用200毫米工具长度设置的（编程）1TL2002NT3MO1（直接执行）TL/MO1/5.3 定义、检验、改变和删除位置用示教盒定义、检验、改变和删除位置把示教盒ON/OFF开关转为ON（1）定义位置1）按下合适的缓动键或者按键，移动机器人手臂到合适位置。2）假定这个位置为“10.”。现在，连续按下下面按键：P.S|口目|ENT设置位置10,也同时定义了手的开/闭状态。3）同样方法，定义位置11和

22、12。（2）检验位置1）检验位置10,依次按下下列keys：MOV|日应|ENT若位置被正确设置,臂末端移到上面的位置2）同样方法；，检验11和12位置。（3）改变位置（重新定义或改变先前定义过的位置）1）移动机器人臂末端到一个不同于位置10的位置，然后|P.S|日|ENT这就清除旧的位置数据，重新定义位置10。2）同样重新定义位置11和12。（4）删除位置1）删除位置10依次按下下面键：P.C|日应|ENT这样清除了位置10,使其可以用来重新定义。2）检测位置10是否正确删除，依次按下下面键：MOV|W应|ENTLED显示“匚”，表示此功能不如果位置数据已经正确删除,示教盒状态指示灯能完成。

23、6.生成程序并执行6.1 生成和传送程序机器人程序：10 NT;12 SP7;14 MO10,O;16 MO11,C;18 MO12,C;20TI30;22GT14;使用同轴电缆时，执行下面BASIC程序来传送上面程序到驱动单元。注意开始数字为BASIC行号。BASIC程序:100LPRINT“10NT”110LPRINT12SP7”120LPRINT14MO10,O”130LPRINT16MO11,C”140LPRINT18MO12,C”150LPRINT20TI30”160LPRINT22GT14”170END;结束BASIC程序RUN;执行BASIC程序OK对于RS232C接口，执行下面

24、BASIC程序:AS;#1;结束BASIC程序;执行BASIC程序100OPEN“COM1:9600,E,7,2110PRINT#1,“10NT”120PRINT#1,“12SP7”130PRINT#1,“14MO10”140PRINT#1,“16MO11”150PRINT#1,“18MO12”160PRINT#1,“20TI30”170PRINT#1,“22GT14”180ENDRUNOK这系列操作使程序传送到驱动单元内部存储器RAM。6.2执行程序6.2.1 单步执行通过操作示教盒上按键使生成的程序可以一行一行的执行，来检验程序的正确性。步骤如下：1）示教盒ON/OFF开关转为ON2）顺序

25、按下下面按键，从行号10开始执行程序STEP|口应|ENT行号10的命令“NT”被执行3）命令“NT”已经执行之后，示教盒LED显示接下来的程序行号（此例中，“0012”）。执行行号12,键入:ISTEP|ENT使行号12的命令SP7被执行。4）重复步骤3）逐行检验程序。注意不要输入行号。单步执行的操作速度自动被设置为SP4或更低。6.2.2 开始运行程序在计算机模式下，通过计算机使生成的程序初始化，过程如下：1）示教盒ON/OFF开关转为OFF。2）执行命令“RN”使程序直接运行。LPRINT“RN”（同轴电缆）PRINT#1,“RN”（RS232C）程序运行时，当前行号有示教盒上LED显示

26、。6.2.3 停止/重新开始运行程序当前正在运行的程序可以操作驱动单元前端控制面板的一定开关停止或重新开始。停止：按下STOP开关，机器人执行完当前行号停下来。这意味着，当开关按下时，若机器人正在执行一个命令，它将完全到达这个目标，同时，示教盒LED显示机器停下来的行号。重新开始：按下START开关。程序从停止行号的下一个行号开始执行。当程序停止后，把示教盒ON/OFF开关转为ON,使从示教盒的操作使能。然而，确保在按下|START|开关,重新开始运行程序之前把开关转为OFF。注意当即使是在计算机模式下，程序停止时从计算机传送的命令也没有被执行。为了执行命令，完成接着的重置操作。6.2.4 停

27、止/重置程序当前正在运行的程序可以操作驱动单元前端一定开关使其停止或重置。重置后，程序返回到开头。若程序是被命令“ED”终止，它正确终止。停止：按下STOP开关。重置：按下STOP开关之后，按下RESET开关，程序重置。在个人计算机模式下，重置操作之后要更新运行程序，需使用“RN”命令。7 .把程序或位置数据写入EPROM（个人计算机模式）7.1 插入可擦写EPROM插入新EPROM或已被EPROM擦除器擦除的EPROM在驱动单元的用户槽里。确保EPROM正确安装方向：识别部分位于左边。7.2 往EPROM中写入数据用示教盒：1）把示教盒ON/OFF开关转为ON。2）依次按下WRT和ENT通过

28、计算机使用智能命令：1）把示教盒ON/OFF开关转为OFF。2）在直接执行模式下，执行“WR”命令。LPRINT“WR”（同轴电缆）PRINT#1,“WR”（RS232C）当数据正往EPROM写入时，驱动单元前端控制板上的执行LED是绿色。LED在数据正确写入后100秒左右灯灭。直到LED灯熄灭，再从槽中取出EPROM。如果发生错误，重置状态，开始另一个EPROM。7.3 存储EPROM前注意事项：确信在EPROM的玻璃窗上粘贴紫外线保护封条，保证EPROM内数据的正确性。EPROM从槽中取出时，必须防止静电压的检测。8 .利用EPROM数据操作8.1 插入EPROM8.2 设置侧边设置开关在开电源之前，参照2.1.2功能设置下列开关ST1向上状态（驱动单元模式）ST2向上状态（被传送到RAM的EPROM数据）8.3 开电源8.4 执行程序8.4.1 单步执行传送的程序可以一行一行执行，通过示教盒口的按键检验，过