工业机器人应用系统建模(Tecnomatix)教学课件项目3

工业机器人应用系统建模Tecnomatix项目3

机器人本体及附件设备资源建模

3知识目标1.巩固与提高创建“资源”对象的技能，熟练掌握ProcessSimulate项目研究的创建、模型文件的转化与加载等系统指令。2.了解ProcessSimulate中“机器人”等执行逆向运动学设备的概念。3.掌握6轴工业机器人本体机构资源的建模技术,掌握其运动学建模技术。4.掌握机器人硬限位与软限位概念,学会硬、软限位的设置。5.掌握工业机器人附加设备——回转台资源的创建。6.掌握工业机器人夹爪、焊枪等设备的安装技术。7.掌握工业机器人导轨的运动建模与应用、机器人外部轴的添加与应用技术。技能目标1.能熟练地完成jt格式文件的模型转换和模型组件装配、三维环境坐标设置等任务。2.会创建工业机器人本体运动学的连杆机构，熟练地设置各个连杆机构的运动轴，并能够设置各个轴的硬限位和软限位。3.会创建与编辑机器人的不同姿态，会设置HOME位。4.能设置机器人的基准坐标系BASEFRAME和机器人的工具中心点TCP坐标系。5.会创建机器人的外部轴，利用外部轴添加机器人的导轨。6.会创建机器人附加设备——回转台机构的运动学模型，能设置机构的姿态。7.能安装工业机器人的焊枪、夹爪等附属设备。目录CONTENTS3.1相关知识3.2项目实施3.3知识拓展3.1相关知识3.1.1PS中机器人的概念（6自由度工业机器人）1）机器人：2）工具坐标系TOOLFRAME：3）工具中心点TCP坐标系：4）基准坐标系BASEFRAME：机器人相关概念：能够执行逆向运动学的任何设备，是运动链末端带有工具中心点坐标系（TCPF）的装置，它能够运动到某个姿势或者某个位置。将工具安装到机器人运动关节末端默认位置的坐标系。最初位于运动链的末端，最终往往被设定到机器人末端运动轴工具上预定的位置，TCP包含该位置的坐标轴方向。故当机器人移动到目标位置时，是指TCP被移动到的目标位置，并且包含了TCP到目标位置点处的坐标方向。一般处于机器人基座的正中心，当安装机器人的时候,此坐标系常常作为安装参考坐标系。3.1相关知识3.1.2PS中的机器人运动学1）连杆：（lnk）2）关节：（J）1、机器人运动学基础

也被称为连杆刚体，是零部件中保持相对固定的一组实体。它是运动链的基本非运动段。

是运动链的基本运动段，它由2个连杆和一个轴组成。关节定义了两个连杆相对于轴的运动。通常情况下，关节有两种类型的接头，分别是旋转关节（Revolutejoint）和移动关节（Prismaticjoint）。其中，绕轴旋转使用右手规则来确定绕轴旋转的正方向，移动关节将沿轴向移动。3）运动学树：

运动学树的顺序由关节和连杆的关节确定，父链接在子链接之前按顺序排列，当父链接移动时，子链接跟随父链接移动。3.1相关知识3.1.2PS中的机器人运动学在ProcessSimulate中,关节有独立关节与从属关节之分，从属关节的运动依赖于其他关节，如夹持器、焊枪和机器人等。2、关节的相关性3、可变关节限位1）可变关节限位的概念

当一个关节的限位不是恒定的，而是根据其他关节的姿势而变化时，该关节被称为具有可变限位的关节。四连杆机构机器人四连杆机构机器人3.1相关知识3.1.2PS中的机器人运动学2）可变关节极限图典型6轴机器人本体中，关节J3的限制往往取决于关节J2的值。3、可变关节限位定义可变关节限制J2值为横坐标，J3值为纵坐标，J2、J3不存在依赖关系，那么范围图一定是矩形。J2值为横坐标，J3值为纵坐标，J2、J3不存在依赖关系，那么范围图一定是矩形。合适的曲线形状凸多边形不合适的曲线形状（被忽略的点）凸多边形设置变量限制的原因是为了避免发生碰撞3.1相关知识3.1.2PS中的机器人运动学2）可变关节极限图典型6轴机器人本体中，关节J3的限制往往取决于关节J2的值。3、可变关节限位定义可变关节限制J2值为横坐标，J3值为纵坐标，J2、J3不存在依赖关系，那么范围图一定是矩形。J2值为横坐标，J3值为纵坐标，J2、J3不存在依赖关系，那么范围图一定是矩形。合适的曲线形状凸多边形不合适的曲线形状（被忽略的点）凸多边形设置变量限制的原因是为了避免发生碰撞项目实施

3.201.机器人本体机构设计目录CONTENTS02.机器人焊接回转台机构设计01.机器人本体机构设计1）完成一个机器人本体机构设计，设计目标：①

建立机器人的运动学，设置连杆、运动轴及关节；②

设置各个关节的硬限位与关节j2-j3之间的软限位；2）准备工作①

建模文件准备

创建“ROBOT”文件夹→将包含工业机器人三维建模文件“r2000ia_if_165f_tg_1.jt”的子文件夹“jtModel_Robot”拷贝到文件夹“ROBOT”中。③

建立机器人的基准坐标系BASEFRAME、工具坐标系TOOLFRAME和工具中心点TCP坐标系；④

实现拖动TCP坐标的机器人随动仿真。01.机器人本体机构设计/准备工作②

新建研究的流程③

模型文件转换

模型文件名为：r2000ia_if_165f_tg_1.jt

设置基本类为：资源，原型类为：robot，勾选复选框“插入组件”“创建整体式JT文件”，选中“用于每个子装配项”模型如右图：

重命名导入的资源为：R1_101.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑1启动运动学编辑器1）对象树浏览器中选中”R1_1”机器人，单击建模→设置建模范围命令，使机器人处于可编辑状态。使处于可编辑状态01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑1启动运动学编辑器2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标1）对象树浏览器中选中”R1_1”机器人，单击建模→设置建模范围命令，使机器人处于可编辑状态。01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标①底部基座坐标系只显示机器人底座“A0-BASE\A0-BASE.1”模型，隐藏其他部件，单击主菜单“建模→布局→创建坐标系→在圆心创建坐标系”命令，在机器人底座表面圆心处建立第一个坐标“fr1”通过“6值创建坐标系”的方法，相对位置选择图示坐标点，建立底部第二个坐标系“fr2”01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标①底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标选中A1部分部件，右键鼠标选择“仅显示建立一个圆心坐标系fr3复制“fr3”坐标系并重命名为“fr4”，然后将fr4坐标系沿Z轴移动到如图位置，并保存。01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标①底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标采用相同的才做分别为机器人的其他杆件建立坐标系fr5~fr12选中A2部分部件，右键鼠标选择“仅显示建立一个圆心坐标系fr5复制“fr5”坐标系并重命名为“fr6”，然后将fr6坐标系沿Z轴移动到如图位置，并保存。建立一个A3\A3.1部件圆心坐标系fr7复制“fr7”坐标系并重命名为“fr8”，然后将fr8坐标系沿Z轴移动到如图位置，并保存。建立一个A4\A4.1部件的圆心坐标系fr9复制“fr9”坐标系并重命名为“fr10”，然后将fr10坐标系沿Z轴移动到如图位置，并保存。建立一个A5\A5.1部件的圆心坐标系fr11复制“fr11”坐标系并重命名为“fr12”，然后将fr11坐标系沿Z轴移动到如图位置，并保存。01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑1启动运动学编辑器1）对象树浏览器中选中”R1_1”机器人，单击建模→设置建模范围命令，使机器人处于可编辑状态。2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标2）设置连杆部件01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标2）设置连杆部件①

创建连杆打开运动学编辑器对话框，连续创建7个连杆01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标2）设置连杆部件①

创建连杆连杆lnk1的组件元素选择如图部分②

设置连杆部件连杆lnk2的组件元素选择如图部分连杆lnk3的组件元素选择如图部分连杆lnk4的组件元素选择如图部分连杆lnk5的组件元素选择如图部分连杆lnk6的组件元素选择如图部分连杆lnk7的组件元素选择如图部分01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑1启动运动学编辑器1）对象树浏览器中选中”R1_1”机器人，单击建模→设置建模范围命令，使机器人处于可编辑状态。2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标3）机器人关节轴设置2）设置连杆部件①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标①

创建连杆②

设置连杆部件01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑3）机器人关节轴设置①j1关节轴创建及设置2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标2）设置连杆部件①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标①

创建连杆②

设置连杆部件“从”坐标：fr1“到”坐标：fr201.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑3）机器人关节轴设置①j1关节轴设置2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标2）设置连杆部件①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标①

创建连杆②

设置连杆部件②

其他关节轴设置分别设置j2、j3、j4、j5、j6等关节属性，其“从”与“到”坐标设定分别为：关节j2，fr3、fr4；关节j3，fr5、fr6；关节j4，fr7、fr8；关节j5，fr9、fr10；关节j6，fr11、fr12。01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑3）机器人关节轴设置①j1关节轴设置2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标2）设置连杆部件①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标①

创建连杆②

设置连杆部件②

其他关节轴设置分别设置j2、j3、j4、j5、j6等关节属性，其“从”与“到”坐标设定分别为：关节j2，fr3、fr4；关节j3，fr5、fr6；关节j4，fr7、fr8；关节j5，fr9、fr10；关节j6，fr11、fr12。③j1关节轴限位设置单击按钮展开限制类型设为常熟（硬限位）上限设为“180”下限设为“-180”01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑3）机器人关节轴设置①j1关节轴设置2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标2）设置连杆部件①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标①

创建连杆②

设置连杆部件②

其他关节轴设置分别设置j2、j3、j4、j5、j6等关节属性，其“从”与“到”坐标设定分别为：关节j2，fr3、fr4；关节j3，fr5、fr6；关节j4，fr7、fr8；关节j5，fr9、fr10；关节j6，fr11、fr12。③j1关节轴硬限位设置按照同样方法设置j2、j4、j5、j6关节轴限位，参数如图所示01.机器人本体机构设计3）机器人运动学编辑2编辑机器人连杆1）创建机器人各部件的坐标2）设置连杆部件①

底部基座坐标系②

部件A1\A1.1坐标③

其他部件坐标①

创建连杆②

设置连杆部件①j1关节轴设置3）机器人关节轴设置②

其他关节轴设置分别设置j2、j3、j4、j5、j6等关节属性，其“从”与“到”坐标设定分别为：关节j2，fr3、fr4；关节j3，fr5、fr6；关节j4，fr7、fr8；关节j5，fr9、fr10；关节j6，fr11、fr12。③j1关节轴硬限位设置按照同样方法设置j2、j4、j5、j6关节轴限位，参数如图所示④

机器人关节轴软限位设置设置j3轴的软限位限制类型为：变量（软限位）固定关节为：j2在弹出窗口中设置j3变量关节值和j2固定关节值，完成j3软限位设置拖动各关节轴”转向/姿态“栏的蓝色旋钮，改变各轴的数值，查看其效果单击”打开关节调整“按钮01.机器人本体机构设计4）建立机器人的工具坐标系与基准坐标系1创建坐标系1）工具中心点TCP坐标系法兰面正下方安装孔的中心创建坐标fr13作为TCP的X轴方向点法兰面正中心创建坐标fr14作为TCP的原点法兰面右侧创建坐标fr15作为TCP的Y轴方向点通过”3点创建坐标系“的方法创建一个fr16坐标系，其一点为fr14第二点为fr13第三点为fr15fr16即为工具中心点TCP坐标系，其Z轴向外2）基准坐标系相关坐标点同理，可在机器人底部创建基准坐标系，此处，我们直接采用fr2作为基准坐标系01.机器人本体机构设计4）建立机器人的工具坐标系与基准坐标系1创建坐标系1）工具中心点TCP坐标系2）基准坐标系相关坐标点2设置基准坐标系将fr2设置为基准坐标系01.机器人本体机构设计4）建立机器人的工具坐标系与基准坐标系在”运动学“编辑器”对话框中单击“设置基准坐标”按钮选择fr2对象树浏览器中出现带钥匙图标的BASEFRAME，即表示基准坐标系创建完成2设置基准坐标系将fr2设置为基准坐标系对象树浏览器中出现带钥匙图标的”BASEFRAME”即表示完成设置01.机器人本体机构设计4）建立机器人的工具坐标系与基准坐标系1创建坐标系1）工具中心点TCP坐标系2）基准坐标系相关坐标点2设置基准坐标系3设置工具中心点TCP坐标系对象树浏览器中出现带钥匙图标的”BASELFRAME”即表示完成设置将fr2设置为基准坐标系01.机器人本体机构设计4）建立机器人的工具坐标系与基准坐标系单击“创建工具坐标系”按钮3对象树浏览器中出现带钥匙图标的”TOOLFRAME”即表示完成设置设置工具中心点TCP坐标系位置设为“fr16”附加至链接设为“lnk7”01.机器人本体机构设计4）建立机器人的工具坐标系与基准坐标系1创建坐标系1）工具中心点TCP坐标系2）基准坐标系相关坐标点2设置基准坐标系对象树浏览器中出现带钥匙图标的”BASELFRAME”即表示完成设置将fr2设置为基准坐标系3设置工具中心点TCP坐标系对象树浏览器中出现带钥匙图标的”TOOLFRAME”即表示完成设置4测试TCP坐标系01.机器人本体机构设计4）建立机器人的工具坐标系与基准坐标系选中“R1_1”4测试TCP坐标系单击主菜单“机器人→机器人调整”可拖动任意一轴查看机器人各个关节随动情况TCP点处出现三轴坐标系机器人→机器人调整02.机器人焊接回转台机构设计1）设计目标：①

建立回转台的运动学模型，设置连杆、运动轴、关节；②

建立回转台的HOME、30°、-30°、60°、-60°、90°与-90°7种姿态；2）准备工作①

建模文件准备

创建“TurnTab”文件夹→将包含机器人焊接回转台三维建模文件“TurnTab.jt”的子文件夹“jtModel_TurnTab”拷贝到文件夹“TurnTab”中。②

新建研究的流程③

模型文件转换

模型文件名为：TurnTab.jt

设置基本类为：资源，原型类为：PmToolPrototype，勾选复选框“插入组件”“创建整体式JT文件”，选中“用于每个子装配项”

重命名导入的资源为：R1_102.机器人焊接回转台机构设计/准备工作

系统根目录设为：TurnTab模型如右图：用“设置范围命令”将回转台“TurnTab”至于可编辑状态12用“运动学编辑器”中的“创建连杆”按钮创建两个连杆12连杆lnk1的元素选择固定端器件连杆lnk2的元素选择活动端器件02.机器人焊接回转台机构设计3）回转台运动学编辑1建立连杆1）将回转台“TurnTab”处于可编辑状态。2）创建两个连杆02.机器人焊接回转台机构设计3）回转台运动学编辑2创建坐标系1）建立名为fr1的坐标系1建立连杆1）将回转台“TurnTab”处于可编辑状态。2）创建两个连杆02.机器人焊接回转台机构设计3）回转台运动学编辑2创建坐标系1）建立名为fr1的坐标系通过”在圆心创建坐标系“的命令在一个固定端内圈上任取3个点创建坐标系”fr1“同样，通过”在圆心创建坐标系“的命令在另一个固定端内圈上任取3个点创建坐标系”fr2“2）建立名为fr2的坐标系02.机器人焊接回转台机构设计3）回转台运动学编辑2创建坐标系1）建立名为fr1的坐标系1建立连杆1）将回转台“TurnTab”处于可编辑状态。2）创建两个连杆2）建立名为fr2的坐标系3创建关节1）建立关节j102.机器人焊接回转台机构设计3）回转台运动学编辑3创建关节1）建立关节j1“从”坐标设置为“fr1”“到”坐标设置成“fr2”“从”坐标设置为fr1“到”坐标设置为fr2j1方向02.机器人焊接回转台机构设计4）创建回转台姿态

新建“转向/姿态”值为30°、-30°、60°、-60°、90°、-90°的六个新姿态30°姿态02.机器人焊接回转台机构设计5）模型文件的保存将完成建模的组件通过“将组建另存为”的命令保存到合适位置。另存组件成功知识拓展

３.301.安装机器人焊枪目录CONTENTS02.安装机器人导轨03.安装回转台0１.安装机器人焊枪1）插入组件①把机器人焊枪模型组件文件“SRTC-2C0863.cojt”复制到机器人本体项目的系统文件夹“Robot”中。

②

打开机器人本体机构的研究项目③

建模→插入组件

建模→插入组件选择此文件单击“打开”插入的组件0１.安装机器人焊枪2）安装工具①选中机器人“R1_1”单击鼠标右键→单击“安装工具”。

②

工具：选择对象树浏览器中的“SRTC-2C0863-LX3(ROMAN)”坐标系：基准坐标系安装位置：R1_1坐标系：TOOLFRAME选择“R1-1”，点击鼠标右键单击“安装工具”设置好后，先点击“应用”再点击“关闭”，完成安装0１.安装机器人焊枪2）安装工具

③

查看安装效果安装好的工具查看TCP坐标系选择“R1-1”，点击鼠标右键，选择机器人调整命令在机器人调整对话框内拖动TCP坐标系的各个轴，查看机器人各个关节是否有联动现象若能联动，表面机器人焊枪安装成功02.安装机器人导轨

1）插入组件①建立一个文件夹“Weld_ComTrain”，包含机器人“RobotBA006N.cojt”组件和行走导轨“RobotWalk7Ax.cojt”组件。②

在“Weld_ComTrain”文件夹里新建一个研究“RobcadStudy.psz”③

建模→插入组件同时圈选机器人“RobotBA006N.cojt”、“RobotWalk7Ax.cojt”单击“打开”插入的模型02.安装机器人导轨

2）安装机器人

选中机器人“BA006N”，然后单击“重定位”

选择机器人“BA006N”点击“重定位”按钮到坐标系：fr1取消勾选出现一条带箭头的直线指示机器人移动的方向机器人底座安装在导轨上的效果02.安装机器人导轨

3）编辑机器人姿态选择机器人“BA006N”单击“姿态编辑器”选择GZ(HOME)姿态，选择跳转机器人调整后姿态如图所示02.安装机器人导轨②选中机器人导轨的j1关节作为机器人外部行走轴4）设置机器人外部轴①打开机器人属性选择机器人“BA006N”单击鼠标右键，选择“配置、属性和设置”选择“机器人属性”机器人属性对话框中，选择“