课程设计说明书

1、目录1 绪论11.1 设计背景11.2 工业2 Robotstudio人发展现状1人22.1人的选用22.2 IRB 120人的载荷43 程序数据创建与 I/O 信号配置43.1 工具数据创建43.2 工件坐标数据创建54人的程序74.1 程序的编写与注解74.2 程序修改125 示教目标点与. 125.1 三个目标点的示教125.2. 15人6 Robotstudio 共享打包与解包156.1 工作站共享功能156.2 工作站打包161 绪论1.1 设计背景科技的进步与革新推动着生产力的不断发展，促使生产关系产生。自工业以来， 人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种为人类创造出巨大的，极大地推

2、动了人类的进步。如今，机电体化、机械智能化等技术应运而生。工业人的出现是人类在利用机械进行生产史上的一个里程碑。在发达，工业人的自动化生产线成套设备己成为现代加工制造业的主流。汽车行业、电子电器行业、工程机械等以极快的速度大量使用工业人。多功能人实训台，包括 ABBIRB120 型人，三菱 FX3U-48MR 型 PLC，模式选择控制面板模块，送料模块，模拟压铸模块，输送带模块，物料检测模块，搬运、码垛模块和几何轨迹模块等。现代计算机软硬件技术、计算机图形技术高速发展，以及数字技术的广泛应用，为工业人离线编程技术的实际应用提供了有利条件。同时，现产的高效率、柔性化需求也促使了工业人离线编程软件

3、的产生。人离线编，是利用计算机图形学技术，建立起人及其工作环境的模型，利用人语言及相关算法，通过对图形的和操作在离线的情况下进行轨迹。离线编程技术具有传统的示教技术无法比拟的优势，比如：可减等。少停机时间、可提前验证作业程序，进行复杂的轨迹1.2 工业人发展现状工业甚至人的出现将人类从繁重、 单一的劳动中出来， 它还能够从事一些不适合人类人类能力的劳动， 如在强辐射、强污染的环境业。 工业人技术已经广泛地进入人们的生产和生活领域。工业人的大量使用必然生产力和科学技术的发展。工业理论及人工智能等多学科的最新研究人技术集成了机械工程、电子技术、计算机技术、自动成果，代表了机电的最高成就，是当代科学

4、技术发展中最活跃的领域之一。人自 20世纪 60 年代初问世以来，已取得了实质性的进步和成果。在机械制造领域，工业人在经历了从诞生、成长、成熟期后，己成为不可缺少的自动化装备，目前世界上约有近百万向工业机器人正在各种生产现场工作。在非制造领域，上至太空舱、宇宙飞船、月球探险，下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务，人技术的应用己拓展到什会发展的诸多领域。随着工业人技术的不断成熟和创新应用的不断发展，工业人在很大程度上正推动着整个的进步，促进着人类生活的生产和生活中不可缺少的一门。人技术作为科学技术发展的前沿学科，已成为未来技术可。可以预见，我们已经进入一个崭新的人技术。2 Robotstud

5、io人2.1人的选用根据要设计的程序，选用 IRB 120 工业人，IRB 120 是 ABB 新型第四代人的最新成员，也是迄今为止 ABB 制造的最小人。IRB 120 具有敏捷、紧凑、轻量的特点，精度与路径精度俱优，是物料搬运与装配应用的理想选择。它的特点是：（1）紧凑轻量，作为 ABB 目前最小的人，IRB 120 在紧凑空间内凝聚了 ABB系列的全部功能与技术。其重量减至仅 25kg，结构设计紧凑，几乎可安装在任何地方，比如工作站内部，机械设备上方，或生产线上其他人的近旁。（2）IRB 120 广泛适用于电子、食品饮料、机械、太阳能、制药、医疗、研究等领域，进一步增强了 ABB 新型第

6、四代人的实力。采用白色涂层的洁净室 ISO5 级机型适用于高标准洁净生产环境，开辟了全新应用领域。这款 6 轴人最高荷重 3kg（手腕(五轴)垂直向下时为 4kg），工作范围达 580mm，能通过柔性（非刚性）自动化解决方案执行一系列作业。IRB 120 是实现高成本效益生产的完美之选，在有限的生产空间其优势尤为明显。（3）IRB 120 仅重 25kg，出色的便携性与集，使其成为同类；空线与用中的佼佼者。该人的安装角度不受任何限制。机身表面光洁，便于户信号线缆从底脚至手腕全部嵌入机身内部，易于人集成。（4）除水平工作范围达 580mm以外，IRB 120 还具有一流的工作行程，底座下方拾取距

7、离为 112mm。IRB 120 采用对称结构，第 2 轴无外凸，回转半径极小，可靠近其他设备安装，纤细的手腕进一步增强了手臂的可达性。（5）IRB 120 配备轻型铝合金马达，结构轻巧、功率强劲，可实现人高运行，在任何应器高度浓缩了 IRC5用中都能确保优异的精准度与敏捷性。（6）ABB 新推出的这款紧凑型的顶尖功能，将以往大型设备“专享”的精度与运动引入了更广阔的应用空间。除节省空间器还通过设置单相电源输入、外置式信号接头（全部信号）及内置式可扩展 16之外，新型路 I/O 系统，简化了调试步骤。离线编程软件 RobotStudio 可用于生产工作站模拟，为人设定最佳位置；还可执行离线编程

8、，避免发生代价高昂的生产中断或延误。（7）紧凑化、轻量化的 IRB120人与 IRC5 紧凑型器这两种新的完美结合，显著缩小了占地面积，最适合空间紧张的应用场合，如下图 2-1。图 2-1IRB120人2.2 IRB 120人的载荷如图 2-2 所示为 IRB 120 的载荷关系图。 其中，Z 为安装工具的重心沿 Z 轴到第六轴法兰盘中心的距离，L 为安装工具的重心到 Z 轴的距离。为保证机械臂在带载后仍可以保证运动的稳定性和准确性， 随着载荷的增大，要求载荷心必须更接近第六轴法兰盘的中心。 此外，IRB 120 载荷的最大限定为 3kg。图 2-2人载荷关系3 程序数据创建与 I/O 信号配

9、置3.1 工具数据创建在虚拟示教器中，根据以下参数设定工具数据 tGripper，示例如下表 3.1 所示参数名称参数数值robhold tframe.trans.x tframe.trans.x tframe.trans.x tload.mass tload.cog.x tload.cog.ytload.cog.zTRUE 00115100100表 3.1工具数据 tGripper 参数图 3-1 工具数据 tGripper 示意图3.2 工件坐标数据创建在本工作站中，坐标系均采用用户三点法创建。在虚拟示教器中，根据下面图 3-2 和 3-3 所示位置设定工件坐标图 3-2 WobjCNV图

10、 3-3WobjBuffer4人的程序4.1 程序的编写与注解以下是实现人逻辑和动作的RAPID程序：数据定义：MODULE MainMoudle CONST robtarget pPick:=394.997607159,132.703199388,12.734872184,0.005862588,-0.00300065,0.999966662,0.004827206,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;CONSTrobtargetpHome:=-548.424175962,-238.61219249,801.420966892,-0.000000012,-0.70

11、7106781,0.70710678 1,-0.000000012,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;CONSTrobtargetpPlaceBase:=100.088594059,77.835146221,158.046135973,0.00000004,-0.000623424,0.999999 806,-0.000000001,-1,0,-1,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;!需要示教的目标点数据，抓取点pPick，HOME点pHome、放置基准点pPlaceBasePERSrobtargetpPlace;!放置目标点，类型为PERS，在

12、被赋予不同的数值，用以实现多点位放置CONSTjointtargetjposHome:=0,0,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;!关标点数据，各关节轴度数为0，即人回到各关节轴机械刻度零位CONSTspeeddatavLoadMax:=3000,300,5000,1000; CONSTspeeddatavLoadMin:=500,200,5000,1000; CONSTspeeddatavEmptyMax:=5000,500,5000,1000; CONSTspeeddatavEmptyMin:=1000,200,5000,1000;!速度数据，根据实际需求定义

13、多种速度数据，以便于PERS num nCount:=1;人各动作的速度!数字型变量nCount，此数据用于太阳能薄板计数，根据此数据的数值赋予放置目标点pPlace不同的位置数据，以实现多点位放置PERS num nXoffset:=145; PERS num nYoffset:=148;!数字型变量，用做放置位置偏移数值，即太阳能薄板摆放位置之间在X、Y方向的单个间隔距离VAR bool bPickOK:=False;!量，当拾取动作完成后将其置为 True，放置完成后将其置为 False，以作逻辑之用TASK PERS tooldata tGripper:=TRUE,0,0,115,1,

14、0,0,0,1,0,0,100,0,1,0,0,0,0,0;!定义工具坐标系数据 tGripperTASKPERSwobjdataWobjBuffer:=FALSE,TRUE,"",-350.365,-355.079,418.761,0.707547,0,0,0.706666,0,0,0,1,0,0,0;!定义暂存盒工件坐标系WobjBuffer TASKPERSwobjdataWobjCNV:=FALSE,TRUE,"",-726.207,-645.04,600.015,0.709205,-0.0075588,0.000732113,0.704 961

15、,0,0,0,1,0,0,0;!定义输送带工件坐标系WobjCNVTASK PERS loaddata LoadFull:=0.5,0,0,3,1,0,0,0,0,0,0;!定义有效载荷数据 LoadFull主程序运行程序PROC Main() rInitialize;!调用初始化程序WHILE TRUE DO!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Waittime 0.3;!循环等待时间，防止不满足ENDWHILEENDPROC人动作情况下程序扫描过快，造成CPU过负荷PROC rInitialize()!初始化程序

16、rCheckHomePos;!人位置初始化，调用检测是否在Home位置点程序，检测当前人位置是否在HOME点，若在HOME点的话则继续执行之后的初始化相关指令；若不在HOME点，则先返回至HOME点nCount:=1;!计数初始化，将用于太阳能薄板的计数数值设置为1，即从放置的第一个位置开始摆放reset do32_VacuumOpen;!信号初始化，复位真空信号，关闭真空bPickOK:=False;!量初始化，将拾取量置为FalseENDPROCPROC rPickPanel()!拾取太阳能薄板程序IF bPickOK=False THEN!当拾取量bPickOK为False时，则执行IF

17、条件下的拾取动作指令，否则执行ELSE中出错处理的指令，因 为当人去拾取太阳能薄板时，需保证其真空夹具上面没有太阳能薄板MoveJ offs(pPick,0,0,100),vEmptyMax,z20,tGripperWObj:=WobjCNV;!利用MoveJ指令移至拾取位置pPick点正上方Z轴正方向100mm处WaitDI di01_PanelInPickPos,1;!等待到位信号di01_PanelInPickPos变为1，即太阳能薄板已到位MoveL pPick,vEmptyMin,fine,tGripperWObj:=WobjCNV;!到位后，利用MoveL移至拾取位置pPick点S

18、et do32_VacuumOpen;!将真空信号置为1，真空吸盘产生真空，将太阳能薄板拾起WaitDI di02_VacuumOK,1; !等待真空反馈信号为1，即真空夹具产生的真空度达到需求后为已将0.3完全拾起。若真空夹具上面没有真空反馈信号，则可以使用固定等待时间，如WaittimebPickOK:=TRUE; !真空建立后，将拾取的量置为TRUE，表示人夹具上面已拾取一个，以便在放置夹具的当前状态GripLoad LoadFull; !加载载荷数据LoadFullMoveL offs(pPick,0,0,100),vLoadMin,z10,tGripperWObj:=WobjCNV;

19、 !利用MoveL移至拾取位置pPick点正上方100mm处ELSE TPERASE;TPWRITE "Cycle Restart Error"TPWRITE "Cycle can't start with SolarPanel on Gripper" TPWRITE "Please check the Gripper and then press the start button"stop; !如果在拾取开始之前拾取量已经为TRUE，则表示夹具上面已有，此种情况下人不能再去拾取另一个。此时通过写屏指令描述当前错误状态，并提示

20、操作员检查当前夹具状态，排除错误状态后 再开始下一个循环。同时利用Stop指令，停止程序运行ENDIFENDPROCPROC rPlaceInBuffer()!放置程序IF bPickOK=TRUE THENrCalculatePos; !调用计算放置位置程序。此放置点pPlace赋予不同的放置会通过当前计数nCount的值，从而对MoveJ offs(pPlace,0,0,100),vLoadMax,z50,tGripperWObj:=WobjBuffer; !利用MoveJ移至放置位置pPlace点正上方100mm处MoveL offs(pPlace,0,0,0),vLoadMin,fin

21、e,tGripperWObj:=WobjBuffer; !利用MoveL移至放置位置pPlace处Reset do32_VacuumOpen; !复位真空信号，WaitTime 0.3; !等待0.3s，以防止刚放置的真空夹具关闭真空，将被剩余的真空带起放下WaitDI di02_VacuumOK,0;GripLoad load0; !加载载荷数据load0bPickOK:=FALSE; !此时真空夹具已将量置为FALSE，以便在下一放下，需要将拾取夹具的当前状态个循环的拾取MoveL offs(pPlace,0,0,100),vEmptyMin,z10,tGripperWObj:=WobjB

22、uffer; !利用MoveL移至放置位pPlace点正上方100mm处nCount:=nCount+1; !计数nCount加1，通过累积nCount的数值，在计算放置位置的程序rCalculatePos中赋予放置点pPlace不同的位置数据IF nCount>4 THEN !计数nCount是否大于4，此处演示的状况是放置4个，即表示已满载，需要更换暂存盒以及其他的 复位操作，如计数nCount、满载信号等nCount:=1; !计数复位，将nCount赋值为1MoveJ pHome,v100,fine,tGripper; !动作，例如若是多工位放置，那么ENDIF ENDPROC人

23、移至Home点，此处可根据实际情况来设置人的人可继续 去其他的放置工位进行的放置任务PROC rCalculatePos()!计算位置子程序，检测当前计数nCount的数值，以pPlaceBase为基准点，利用Offs指令在坐标系WobjBuffer中沿着X、Y、Z方向偏移相应的数值TEST nCount CASE 1:pPlace:=offs(pPlaceBase,0,0,0);!若nCount为1，pPlaceBase点就是第一个放置位置，所以X、Y、Z偏移值均为0，也可以直接写成：pPlace:=pPlaceBase;CASE 2:pPlace:=offs(pPlaceBase,nXof

24、fset,0,0);!若nCount为2，位置2相对于放置基准点pPlaceBase点在X正方向偏移了一个CASE 3:pPlace:=offs(pPlaceBase,0,nYoffset,0);!若nCount为3，位置3相对于放置基准点pPlaceBase点在Y正方向偏移了一个间隔间隔CASE 4:pPlace:=offs(pPlaceBase,nXoffset,nXoffset,0);!若nCount为4，位置4相对于放置基准点pPlaceBase点在X、Y正偏移了一个间隔DEFAULT:TPERASE;TPWRITE "The CountNumber is error,ple

25、ase check it!" STOP;!若nCount数值不为Case中所列的数值，则视为计数出错，写屏提示错误信息，并利用Stop指令停止程序循环ENDTEST ENDPROCPROC rCheckHomePos() !检测是否在Home点程序VAR robtarget pActualPos; ！定义目标点数据IF NOT CurrentPos(pHome,tGripper) THEN！调用功能程序pActualpos:=CRobT(Tool:=tGripperWObj:=wobj0);！利用CrobT功能赋值给目标点数据pActualpos.trans.z:=pHome.tra

26、ns.z;！赋值MoveL pActualpos,v100,z10,tGripper;！移动赋值点MoveL pHome,v100,fine,tGripper; ！移至pHome点ENDIF ENDPROC人目标位置并FUNC bool CurrentPos(robtarget ComparePos,INOUT tooldata TCP) !检测目标点功能程序VAR num Counter:=0;！定义数据VAR robtarget ActualPos;！定义数据!Abstract : Function to compare current ROBOT position with THE gi

27、ven positionActualPos:=CRobT(Tool:=tGripperWObj:=wobj0); ！利用CRobT功能当前人目标位置并赋值给ActualPosIF ActualPos.trans.x>ComparePos.trans.x-25 AND ActualPos.trans.x<ComparePos.trans.x+25 Counter:=Counter+1;IF ActualPos.trans.y>ComparePos.trans.y-25 AND ActualPos.trans.y<ComparePos.trans.y+25 Counter:

28、=Counter+1;IF ActualPos.trans.z>ComparePos.trans.z-25 AND ActualPos.trans.z<ComparePos.trans.z+25 Counter:=Counter+1;IF ActualPos.rot.q1>ComparePos.rot.q1-0.1 AND ActualPos.rot.q1<ComparePos.rot.q1+0.1 Counter:=Counter+1;IF ActualPos.rot.q2>ComparePos.rot.q2-0.1 AND ActualPos.rot.q2&l

29、t;ComparePos.rot.q2+0.1 Counter:=Counter+1;IF ActualPos.rot.q3>ComparePos.rot.q3-0.1 AND ActualPos.rot.q3<ComparePos.rot.q3+0.1 Counter:=Counter+1;IF ActualPos.rot.q4>ComparePos.rot.q4-0.1 AND ActualPos.rot.q4<ComparePos.rot.q4+0.1 Counter:=Counter+1;！将当前 人所在目标位置数据与给定目标点位置数据进行比较，共七项数值，分别是坐标纸以及工具姿态数据里面的偏差值，每项比较结果成立，则计数counter加1，七项全部满足的话， 则数值为7RETURN Counter=7;！返回式结果，若counter为7，则返回TRUEENDFUNCPROC rMoveAbsj()MoveAbsJ jposHomeNoEOffs, v100, fine, tGripperWObj:=wobj0;关节轴零位位置ENDPROC!利用MoveAbsj移至人各PROC rModPos()!示教目标点程序MoveL pPick,v