工业机器人集成应用教程 课件 2.2 涂胶虚拟工作站的组成及搭建

项目二工业机器人车门涂胶集成工作站应用

通过搭建虚拟车门涂胶工作站有助于加快项目进度，提高机器人调试效率。你需要了解虚拟仿真软件和工业机器人的坐标系，使用Robotstudio仿真软件配置输入输出信号和标定工具（胶枪）坐标和工件坐标。培养与时俱进和不断创新的精神。

【项目描述】项目二

工业机器人涂胶工作站集成应用知识目标1.了解常见的工业机器人离线编程软件2.了解工业机器人离线编程软件的优势3.了解工具坐标、工件坐标、基坐标和大地坐标的特点技能目标1.会使用Robotstudio软件的进行工作站打包和解包操作2.会使用Robotstudio仿真软件配置输入输出信号3.会操作虚拟示教器标定工具（胶枪）坐标和工件坐标素养目标1.通过了解虚拟仿真技术的使用，提升与时俱进的职业意识；2.通过使用仿真调试软件，提升信息技术的使用能力。

【任务目标】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二工业机器人涂胶工作站集成应用01一、工作站虚拟调试技术简介1.工业机器人离线编程技术

工业机器人常见的编程方式有在线示教编程和离线编程。最开始工业机器人使用的只有在线示教编程，这种编程方式是用示教器或计算机进行现场编程，把每一个动作记录到机器人中，配置完成后的机器人会完全按照记录的指令进行动作。虽然在线示教编程目前仍然是大多数机器人的编程方式，但在线示教编程的精度不高，对于复杂工件，编程工作量比较大，效率低。为了追求高效和高精度编程方法，离线编程技术应运而生。为了满足可视性要求，几乎所有的离线编程软件都具有虚拟仿真功能，所以虚拟仿真与离线编程总是被同时提及。

工业机器人离线编程软件分为通用型离线编程软件和专用型离线编程软件两类。通用型离线编程软件适用于多个品牌机器人，能够实现仿真、轨迹编程、程序输出，但兼容性不够。专用型离线编程软件是机器人原厂开发或委托第三方公司开发的，其特点是只支持特定品牌的机器人，因为是由原厂开发或支持，软件功能更强大，实用性更强，兼容性也好。

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用01

通用型的离线编程软件主要有Robotmaster、RobotWorks、RobotArt、Robcad、RobotMove等，如下图2-2-1所示。其中，由加拿大软件公司Jabez科技开发研制的Robotmaster是目前市面上顶级的通用型机器人离线编程软件；RobotArt是一款国内软件，由北京华航唯实机器人科技有限公司研制的一款离线编程软件，该软件具有一站式解决方案，从轨迹规划、轨迹生成、仿真模拟，到最后后置代码，使用简单，学习起来比较容易上手。图2-2-1各类离线编程软件

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用专用型离线编程软件都是各机器人制造商为自有品牌机器人专门研发的，具有功能齐全、集成度高、专用性强等特点。例如，工业机器人的四大家族均拥有各自的离线编程软件，这几款软件的简介如下：①RobotStudio：ABB公司的RobotStudio软件是为ABB机器人专门研发的离线编程软件。它除了几乎可以完成示教器的所有功能外，还能对机器人工作场骨讲行虚拟仿真和离线编程。RobotStudio支持中文界面，中文学习资料丰富，界面友好，容易上手。本任务将以RobotStudio离线编程软件为例，进行工作站的虚拟联调。②KUKASIMPRO：KUKASIMPRO是库卡机器人的专用离戗编积软件，它一般配合库卡的OfficeLite软件一同使用。最新版的KUKASIMPRO支持中文界面，但该软件的中文学习资料比较少。01

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用③ROBOGUIDE：ROBOGUIDE是FANUC机器人专用的离线编程软件，它能够仿真机器人工作场景和离线编程。④MotoSimEG-VRC：MotoSimEG-VRC是安川机器人专用的离线编程软件，可仿真机器人工作应用场景，支持离线编程。这些软件一般都对用户开放底层数据接口，用户可根据自身需求开发出更多的功能。缺点是只支持本公司品牌的机器人，不能互相通用。工业机器人在线示教编程是在作业现场进行，虽然编程方便，但编程时要占用机器人大量的工作时间。作为企业一方是希望编程调试的时间周期短，产线可以快速投入运行，而不至于影响生产效益。而虚拟仿真与离线编程不仅可以大大缩短现场编程调试的时间，还可以实现在线示教编程难以完成的复杂运行轨迹的编程及三维图形的动画仿真，从而对所编程序的正确性进行检验。01

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用在线示教编程和离线编程的各自特点见表2-2-1。

在线示教编程离线编程辅助材料无须辅助材料，示教器编程需要PC、工作场景数字模型的辅助停机编程需停机编程无须停机编程直接运行可直接运行需要编程坐标系与实际坐标系重合撞机风险存在较大撞机风险通过仿真规避了撞机风险编程效率效率低，时间长效率高，时间短轨迹优化轨迹的优化程度取决于编程者的经验计算机计算最优工作轨迹复杂轨迹难以示教复杂轨迹可以精准再现复杂轨迹轨迹精度轨迹精度低轨迹精度高01

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用

通过表2-2-1可以看出，离线编程方式比在线示教编程方式更有优势。随着工业机器人的大量普及应用以及工业机器人需要运行越来越复杂的运动轨迹，工业机器人的离线编程与仿真技术已成为技术人员关注的新技术之一。目前，工业机器人虚拟仿真与离线编程技术的行业应用已经涉及机械加工、切削、焊接、去毛刺、点胶、抛光/打磨、涂漆喷漆、修边等多个应用领域。虚拟仿真与离线编程的前提是建立机器人系统和工作站的布局，这需要花费一定的时间。不过随着工业机器人应用领域的增多及复杂任务的增加，工业机器人需拟仿真与离线编程技术的应用领域会越来越多。01

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用二、工业机器人坐标系

坐标系一般是指三维笛卡尔坐标系，它是在二维笛卡尔坐标系的基础上根据右手定则增加第三维坐标（即Z轴）而形成的。工业机器人坐标系包括大地坐标系、基坐标系、工具坐标系和工件坐标系，如下图2-2-2所示。图2-2-2坐标系01

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用1.大地坐标系

大地坐标系可定定义机器人单元，所有其他的坐标系均与大地坐标系直接或间接相关。它适用于微动控制、一般移动以及处理具有若干机器人或外轴移动机器人的工作站和工作单元。2.基坐标系

基坐标系位于机器人基座用来描述机器人本体运动的直角坐标系。任何机器人都离不开基坐标系，也是机器人TCP在三维空间运动空间所必须的基本坐标系（面对机器人前后：X轴，左右：Y轴，上下：Z轴）。01

【知识准备】任务二

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工业机器人车门涂胶集成工作站应用3.工具坐标系

通常缩写为TCPF（ToolCenterPointFrame），其工具中心点设为坐标原点（即TCP），由此定义工具的位置和方向。

执行程序时，机器人将TCP移至编程位置。这意味着，在更换新的工具后，工具坐标系必须重新设定，否则机器人依旧会按照之前的TCP进行移动，导致错误的发生。4.工件坐标系

它定义工件相对大地坐标系（或其他坐标系）的位置。机器人可以拥有若干工件坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。

通过建立工件坐标系，机器人需要对不同工件进行相同作业时，只需要改变工件坐标系，就能保证工具TCP到达指定点，而无需对程序进行其他修改。01

【知识准备】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用

本任务是通过Robotstudio虚拟仿真软件打开虚拟车门涂胶工作站，解包和打包工作站，并添加外部输入输出信号、标定工具坐标和工件坐标。一、解包“涂胶工作站”

解包即解包“PackandGo”文件，启动并恢复虚拟控制器并打开工作站，解包“涂胶工作站”的操作说明如下表2-2-2所示02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤1：双击“涂胶工作站.rspag”解包涂胶工作站，根据解包向导点击“下一个”。表2-2-2解包“涂胶工作站”项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤2：在选择打包文件中，默认目标文件夹，该文件夹不能出现中文无效字符，再点击“下一个”。步骤3：提示是否进行覆盖，点击“是”，RobotWare选择原始的6.08.00.00版本，点击“下一个”，最后点击“完成”表2-2-2解包“涂胶工作站”项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用二、打包“涂胶工作站”打包即创建一个包含虚拟控制器、库和附加选项媒体库的活动工作站包，可在其他电脑的Robotstudio中打开工作站。打包“涂胶工作站”的操作步骤如下表2-2-3所示。02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤1：保存工作站

点击“文件”，选择保存工作站，将当前工作站保存在自建文件夹步骤2：打包工作站

点击“文件”选择“共享”后点击“打包”，将当前工作站打包在自建文件夹中，生成rspag格式文件表2-2-3打包“涂胶工作站”项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用三、添加外部输入输出信号

车门涂胶工作站的外部输入输出信号是通过DSQC652标准I/O板卡接入ABB工业机器人，ABB机器人需配置DSQC652标准I/O板卡并配置输入输出信号。1.DSQC652标准I/O板卡的配置DSQC652标准I/O板卡是安装在DeviceNet网络下，根据任务一可知它在总线的地址为10，具体的配置操作如下表2-2-4所示。02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤1：打开虚拟示教器步骤2：打开I/OSystem

在主菜单选择“控制面板”后点击“配置”进入I/OSystem界面，选择DeviceNetDevice。步骤3：新增一个模块表2-2-4DSQC652板卡的配置操作项目二

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【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤4：设置新模块参数模版的值选择DSQC65224VDCI/ODevice，Name修改为D652，Address修改为“10”，点击“确定”。步骤5：重启示教器表2-2-4DSQC652板卡的配置操作项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用2.外部输入输出信号的配置

车门涂胶工作站的外部输入信号有启动信号和车门夹紧信号，外部输出控制有红灯、绿灯和开胶枪。信号的分配地址如下表2-2-5所示，输入信号的配置和输出信号的配置步骤如表2-2-6和2-2-7所示。02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建输入（DigitalInput）输出（DIgitalOutput）信号名称变量名DSQC652上地址信号名称变量名DSQC652上地址启动Start7绿灯DoGreen7车门夹紧JiaJin4红灯DoRed8

开胶枪DoOn4表2-2-5外部输入输出信号项目二

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【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建表2-2-6输入信号的配置操作步骤示意图步骤1：进入Signal界面

在主菜单选择“控制面板”后点击“配置”界面后再点“Signal”步骤2：新增一个信号步骤3：设置输入信号参数参数设置如右表所示，点击“确定”，在弹出界面点“否”。同理完成第二个输入信号JiaJin的添加，参数按右表设置。项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建表2-2-7输出信号的配置操作步骤示意图步骤1：进入Signal界面进入“Signal”界面→点击“添加”步骤2：设置输出信号参数参数设置如右表所示，点击“确定”，在弹出界面点“否”。同理完成剩下二个输出信号DoRed、DoOn的添加，参数按右表设置。步骤3：重启示教器

输入输出信号都配置完成后，重启示教器完成配置。项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用四、标定坐标系1.标定工具坐标

车门涂胶工作站使用的是模拟胶枪，在示教涂胶轨迹时，为了在移动机器人时不改变工具方向（胶枪始终垂直车门），需重新标定工具坐标，以胶枪的枪嘴作为TCP点，胶枪工具坐标的标定步骤如表2-2-8所示。02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建表2-2-8标定工具坐标步骤操作步骤示意图步骤1：选择“工具坐标”在主菜单选择“手动操纵”后点击“工具坐标”。项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建表2-2-8标定工具坐标步骤操作步骤示意图步骤2：新建工具坐标，在弹出的界面点击确定。步骤3：定义新的工具坐标

选择“tool1”点击“编辑”后定义。步骤4：选择定义方法“TCP和Z、X”项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤5：标定工具坐标

手动操纵工业机器人分别以4种不同的姿态去靠近固定点，并标定这4个点。第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点设定延伸器点X，延伸器点X朝向固定参考点的方向即为X轴正方向，第六点设定延伸器点Z，延伸器点Z朝向固定参考点的方向即为Z轴正方向，标定完成点击“确定”，在弹出的画面中，要保证平均误差在0.5mm以内。表2-2-8标定工具坐标步骤项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤6：修改新工具的mass和cog数据在工具界面，点击“编辑”，点击“更改值”更改tool1的mass（质量）值为0.5，cog（重心）位置为（0，0，40）。步骤7：验证标定结果

通过示教器移动工具的TCP点到尖顶上，动作模式选择“重定位”，工具坐标系选择“tool1”。通过示教器的摇杆操控机器人验证：改变机器人的姿态，但工具的TCP点一直保持在尖顶上，变化微小，即工具坐标合格。

表2-2-8标定工具坐标步骤项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用2.标定工件坐标

在使用涂胶工具示教涂胶轨迹时，由于车门工作面是斜面，为更好地示教轨迹，应以车门工作面建立一个新工件坐标，手动操纵的坐标系以新工件坐标作为基准，方便移动工具示教涂胶轨迹，标定工件坐标步骤如下表2-2-9所示。02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建表2-2-9标定工件坐标的步骤操作步骤示意图步骤1：选择工件坐标

在主菜单选择“手动操纵”后点击“工件坐标”。项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤2：新建工件坐标“wobj1”步骤3：定义工件坐标

选择“wobj1”点击“编辑”后定义。表2-2-9标定工件坐标的步骤项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤4：选择用户方法：3点步骤5：标定工件坐标

在选择工具“tool1”的情况下，手动操纵机器人，以工件右上角表面标定3个点，分别是X1、X2和Y1。标定完成后点“确定”完成。表2-2-9标定工件坐标的步骤项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用02

【任务实施】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建操作步骤示意图步骤6：验证标定结果

动作模式选择“线性”，坐标系选择“工件坐标”，工件坐标选择“wobj1”。通过示教器的摇杆操控机器人验证：线性移动机器人，涂胶工具TCP点始终平行表面运动，即工件坐标合格。表2-2-9标定工件坐标的步骤项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用04

【任务工单】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建任务名称任务2.2涂胶虚拟工作站的组成及搭建班级

姓名

学号

小组名称

组长姓名

指导教师

一、知识点须知工业机器人坐标系包括____________、____________、_____________、____________。项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用04

【任务工单】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建步骤主要内容具体描述完成人1

2

3

4

5

1.解包和打包工作站请你完成工作站的解包和打包操作，并填下表。项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用04

【任务工单】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建步骤主要内容具体描述完成人1

2

3

4

5

62.添加外部输入输出信号在Robotstudio仿真软件上配置DSQC652板卡和配置输入输出信号项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用04

【任务工单】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建步骤主要内容具体描述完成人1

2

3

4

56783.标定坐标系在Robotstudio仿真软件上标定工具坐标和工件坐标项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用04

【任务工单】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建步骤主要内容具体描述完成人1

2

3

4

56783.标定坐标系在Robotstudio仿真软件上标定工具坐标和工件坐标项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用04

【任务工单】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建4.问题与解决方法：请记录你在实施任务的过程中遇到的问题与解决方法。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用05

【任务评价】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建

请你对任务实施的完成情况进行检查，并将结果填入表2-2-10内。表2-2-10任务评价表任务2.2涂胶虚拟工作站的组成及搭建所在班级

学生姓名

考核日期

考核内容及配分考核点及配分考核评估小组自评（M1）小组互评（M2）教师考核（M3）综合评价（M0）职业知识（20分）1.能够说出常见工业机器人离线编程软件（5分）

2.能够说出工业机器人离线编程软件的优势（5分）

2能够指出工业机器人的工具坐标、工件坐标、极坐标和大地坐标（10分）

项目二

工业机器人车门涂胶集成工作站应用05

【任务评价】任务二

涂胶虚拟工作站的组成及搭建

请你对任务实施的完成情况进行检查，并将结果填入表2-2-10内。表2-2-10任务评价表任务2.2涂胶虚拟工作站的组成及搭建考核内容及配分考核点及配分考核评估小组自评（M1）小组互评（M2）教师考核（M3）综合评价（M0）职业技能（60分）1.能完成车门涂胶工作站的解包和打包（10分）

2.能在Robotstudio仿真软件上配置DSQC652板卡（10分）

3.能在Robotstudio仿真软件上配置输入信号（10分）

4.能在Robotstudio仿真软件上配置输出信号（10分）

5.能正确标定工具坐标（10分）

6.能正确标定工件坐标（10分）

职业素养（20分）1.与时俱进精神（5分）

2.不断创新精神（5分）

3.小组团结协助、互帮互助精神（10）

合计（100分）

项目二