工业机器人离线编程与仿真 课件 项目4 工业机器人离线轨迹编程

创建切割轨迹曲线工业机器人离线编程与仿真轨迹曲线与路径创建目标点调整与轴配置程序优化与仿真运行123项目4工业机器人离线轨迹编程碰撞监控与TCP跟踪4工业机器人激光切割工作站需要将机器人沿着待切割工件的外边缘进行切割，其运行轨迹是一条三维曲线。根据工艺精度要求，采用描点法示教相应数量的目标点，从而生成机器人的离线轨迹，既费时又费力且不容易保证精度。本任务将根据工件三维模型创建工业机器人离线轨迹曲线和路径。通过本任务的学习，同学们可以掌握离线编程轨迹和路径的创建的技能。任务1轨迹曲线与路径创建【任务描述】双击压缩包文件“Laser_cutting_workstation”，双击，根据提示，单击“下一个”按钮，选择合适的解包路径（注意目标文件夹路径中不能出现中文字符），解压完成后。4.1.1创建切割轨迹曲线1.解包工作站压缩包工作站布局完成后，为了方便操作，可以工作站的安全围栏和安全光栅暂时隐藏，隐藏后的工作站。2.隐藏安全围栏和光栅3.创建轨迹曲线在“建模”功能选项卡中单击“表面边界”，选择工具为“选择表面”，单击“选择表面”输入框，选择待加工工件的上表面，然后单击“创建”按钮。4.生成曲线创建完成曲线后，待加工加工表面轮廓的白线即为创建的离线轨迹曲线，同时在“布局”栏中显示的“部件_1”即为生成的曲线。生成切割运行路径工业机器人离线编程与仿真在实际应用过程中，一般在固定装置上面设置定位销，用来保证待加工工件与固定装置之间的位置精度，因此，在实际应用中，建议以定位销为基准创建用户坐标系，以保证其定位精度。在本任务中以工作台底部的一个点作为基准创建用户坐标系。在轨迹应用过程中，通常需要创建用户坐标系以方便进行编程和路径修改。用户坐标系的创建一般以待加工工件的固定装置的特征点为基准。任务1轨迹曲线与路径创建4.1.2生成切割运行路径在“基本”功能选项卡中，单击“其他”菜单，选择“创建工件坐标”4.1.2生成切割运行路径1.创建工件坐标在“创建工件坐标”输入框中，“Misc数据”中名称默认为“Workobject_1”，单击“用户坐标框架”中的“取点创建框架”，选择“三点”，依次捕捉三个点位，然后单击“Accept”按钮2.捕捉三点位单击“创建工件坐标”右下角的“创建”按钮，完成工件坐标系的创建3.创建工件坐标系在“基本”功能选项卡中，将“设置”选项中的“任务”设为“System50T_ROB1”，“工具坐标”设为“Workbject_1”，“工具”设为“tLaserGun”，并对轨迹指令进行相应设置4.设置轨迹指令在“基本”功能选项卡中，单击“路径”，选择“自动路径”，选择工具为“选择曲线”，捕捉之前创建的曲线“部件_1”,5.生成运行路径选择工具为“选择表面”，在“参照面”框中单击，然后捕捉待加工工件上表面，“近似值参数”、“最小距离”等参数默认即可，然后单击“创建”按钮，完成轨迹路径的创建6.完成轨迹路径所有设置完成后，则自动生成了如图4-11所示的工业机器人路径Path_10，在后面的任务中会对此路径进行处理，并转换成工业机器人程序代码，完成机器人轨迹程序的编写。Path_10目标点调整工业机器人离线编程与仿真轨迹曲线与路径创建目标点调整与轴配置程序优化与仿真运行123项目4工业机器人离线轨迹编程碰撞监控与TCP跟踪4在上一节任务中，根据待加工工件边缘曲线自动生成了一条工业机器人运行轨迹Path_10，但是工业机器人暂时还不能直接照此路轨迹仿真运行，因为工业机器人可能难以到达全部目标点。本任务将对工业机器人目标点的姿态进行适当调整，从而让工业机器人能够到达全部目标点。任务2目标点调整与轴配置【任务描述】在“基本”功能选项卡中，单击“工件坐标&目标点”下的“Workbject_1_of”,即可显示生成的全部目标点。1.显示生成目标点4.2.1目标点调整选择要查看的目标点，右击要查看的目标点，选择“查看目标处工具”，勾选工具“LaserGun”,勾选后即可看到目标点处显示出了工具，以“Target_10”为例。2.查看目标处工具图中所示的目标点“Target_10”处的工具姿态，工业机器人难以达到，应当将该目标点做适当调整，从而使机器人能够顺利到达该点。鼠标右击目标点“Target_10”，选择下拉菜单“修改目标”中的“旋转...”,如图4-14所示。3.修改目标在“旋转”输入框中，“参考”设为“本地”，“旋转（deg）”设为“-180”，勾选“Z”，单击“应用”按钮。4.旋转目标点与上图对比,可以看出，目标点“Target_10”处的工具姿态已调整完成，调整后的目标点，机器人更容易达到。4.旋转目标点“Target_10”调整完成后，可以根据需要调整其余的目标点。对于工作站中生成的大量目标点时，RobotStudio可以批量处理。在本任务中，当前自动生成的目标点的Z轴方向均为待加工工件上表面的法线方向，因此无需修改Z轴。通过上述步骤中目标点“Target_10”的调整结果可知，只需要调整各目标点X轴方向即可。用键盘Shift+鼠标左键，选中剩余的所有目标点，单击鼠标右键，选择“修改目标”中的“对准目标点方向”。在“对准目标点”输入框中，用键盘左键单击“参考”输入框，然后再单击目标点“Target_10”，“对准轴”设为“X”，“锁定轴”设为“Z”，单击“应用”按钮，如图所示。所有的目标点调整完成后的效果如图所示，剩余所有目标点的X轴方向都已对准了已调整好姿态的“Target_10”X轴的方向。5.修改所有目标点轴配置调整工业机器人离线编程与仿真任务2目标点调整与轴配置4.2.2轴配置调整工业机器人到达目标点，可能需要多个关节轴的配合，因此需要为多个关节轴配置参数，也可以认为是要为自动生成的目标点调整轴配置参数。在选择轴配置参数时，可查看“配置参数”框中的“关节值”，以作参考，如图4-17a所示。若想详细设定工业机器人到达该目标点时各关节轴的度数，可勾选“包含转数”,如图4-17b所示。图4-17a图4-17b图4-17a图4-17b本任务使用默认的第一种轴配置参数，选择“Cfg1(0，0，0，0)”，然后单击“应用”按钮。该工作站中生成了大量目标点，单独配置目标点轴配置参数将是一项繁琐的工作，在路径属性中，可以为所有目标点自动调整轴配置参数。鼠标右键单击“Path_10”，选择下拉菜单“自动配置”中的的“所有移动指令”，机器人将沿轨迹自动运行一次，完成所有目标点参数的自动配置，如图4-18所示。所有移动指令轴参数配置完成后，可以验证参数配置是否正确。参数配置正确后，鼠标右键单击“Path_10”，选择下拉菜单“沿着路径运动”，机器人将沿着规划的运动轨迹路径自动行走一周，如图图4-19所示。验证参数配置优化离线轨迹程序工业机器人离线编程与仿真轨迹曲线与路径创建目标点调整与轴配置程序优化与仿真运行123项目4工业机器人离线轨迹编程碰撞监控与TCP跟踪4在上一节任务中已经完成了工业机器人激光切割离线轨迹路径的创建。在实际的应用中，为了确保安全生产和工作质量，往往还需要对机器人轨迹路径进行优化，加入轨迹起始点接近点、轨迹结束点以及安全位置Home点，本任务将对机器人轨迹路径进行优化并仿真运行。任务3程序优化与仿真运行【任务描述】1.创建轨迹起始接近点4.3.1优化离线轨迹程序在本任务中，工业机器人离线轨迹程序起始接近点可以认为是相对于轨迹起始点“Target_10”沿着其本身Z轴负方向偏移一定的距离。（1）在左侧“路径和目标点”栏中，展开“工具坐标系&目标点”，用鼠标右键单击目标点“Target_10”，选择“复制”，然后用鼠标右键单击“Workject_1”,选择“粘贴”，生成新的目标点“Target_10_2”，如图4-20所示。（2）用鼠标右键单击“Target_10_2”，在下拉菜单中选择“重命名”，将其命名为“pApproach”。（3）用鼠标右键单击“pApproach”，在下拉菜单中“修改目标”，中的“偏移位置”，“参考”默认为“本地”，在“Translation”输入框中将“Z”值设为“-100”，单击“应用”按钮，如图4-21所示。1.创建轨迹起始接近点（4）鼠标右键单击“pApproach”，在下拉菜单中依次选择“添加至路径”→“Path_10”→“<第一行>”，如图4-22所示。2.创建轨迹结束离开点4.3.1优化离线轨迹程序在本任务中，工业机器人离线轨迹结束离开点是相对于轨迹结束点“Target_850”在其本身Z轴负方向偏移一段距离，以起到保护作用。具体创建过程与轨迹起始接近点的过程一致，轨迹结束离开点创建完成后可以将其命名为“pDepart”。鼠标右键单击“pDepart”，依次选择“添加至路径”→“Path_10”→“<最后>”，如图4-23所示。3.创建安全位置点安全位置点是工业机器人运行过程中的安全过渡点，可根据工作站实际情况设置，本任务中将此处做简化处理，直接将工业机机器人机械原点设为安全位置点。（1）在“布局”栏中，用鼠标右键单击“IRB2600”，选择“回到机械原点”。（2）HOME点一般在“wobj0”坐标系中创建。在“基本”功能选项卡中，“工件坐标”设为“wobj0”，其他默认。步骤（3）在“基本”功能选项卡中，单击“示教目标点”，在弹出的对话框中选择“是（Y）”按钮，并将新生成的目标点命名为“pHome”，如图4-24所示。（4）将安全位置点pHome分别添加到路径的第一行和最后一行，如图4-25所示。（1）展开“路径与步骤”，在“Path_10”中用鼠标右键单击“MoveLphome”，选择“编辑指令”。其中“动作类型”设为“Joint”，“Speed”设为“v100”，“Zone”设为“z10”，“Tool”设为“LaserGun”,然后单击“应用”按钮，如图4-26所示。4.修改相应的运动指令（2）在“Path_10”中分别修改“pApproach”、“pDepart”、“pHome”处的运动指令参数，然后单击“应用”按钮，如图4-27～4-29所示4.修改相应的运动指令5.自动配置参数使用鼠标右键单击“Path_10”，在下拉菜单中选择“自动配置”中的“所有移动指令”，工业机器人将自动沿着创建的轨迹运行一次完成参数配置的检验。轨迹程序仿真运行工业机器人离线编程与仿真1.转换RAPID代码4.3.2轨迹程序仿真运行任务3程序优化与仿真运行单击“基本”功能选项卡的“同步”下拉菜单，然后点击“同步到RAPID...”将生成的路径转换成RAPID代码程序，如图4-30所示。勾选“Systen50”选项下所有内容，然后单击确定，如图4-31所示。2.Systen50在“仿真”功能选项卡中，单击“仿真设定”，点击“T_ROB1”，“进入点”选择为“Path_10”，然后单击“关闭”，如图4-32所示。3.仿真设定在“仿真”功能选项卡中，单击“播放”，工业机器人开始执行程序沿着创建的路径运行，通过仿真可以观察工作站的运行情况，如图4-33所示。4.播放碰撞监控功能的使用工业机器人离线编程与仿真轨迹曲线与路径创建目标点调整与轴配置程序优化与仿真运行123项目4工业机器人离线轨迹编程碰撞监控与TCP跟踪4在仿真过程中，规划好机器人运行轨迹后，一般需要验证当前机器人轨迹是否与周边设备产生干扰。此外，在轨迹应用过程中，如焊接、切割等，机器人工具实体尖端与工件表面的距离需要保证在合理的范围之内，既不能与工件发生碰撞，也不能距离过大，从而保证工艺要求。在RobotStudio软件的“仿真”功能选项卡中有专门用于检测碰撞功能“碰撞监测”。任务4碰撞监控与TCP跟踪【任务描述】1.创建碰撞监控4.4.1碰撞监控功能的使用（1）“仿真”功能选项卡中，单击“创建碰撞监控”，创建“碰撞检测设定_1”，如图4-34所示。1.创建碰撞监控（2）展开“碰撞检测设定_1”,显示ObjectsA和ObjectsB，如图4-35所示。

碰撞集中包含ObjectsA和ObjectsB两组对象，需要将检测的对象放入两组对象中，从而检测两组对象之间的碰撞。当ObjectsA内任何物体与ObjectsB内任何物体发生碰撞时，此碰撞将显示在图像视图里并记录在输出窗口中，从而实现碰撞监控。一个工作站可以设置多个碰撞集，但每一个碰撞集仅能包含两组对象。本任务中需要检测机器人用工具、待加工工件、工作站平台是否会发生碰撞。（3）在“布局”窗口中，鼠标左键单击需要检测的对象，将其拖到对应的组别，如图4-36所示。1.创建碰撞监控用鼠标右键单击“碰撞检测设定_1”，选择“修改碰撞监控”，“修改碰撞设置”对话框，如图4-37、4-38所示。2.设置碰撞参数（1）在本任务中采用系统中默认的参数，然后手动拖动工具LaserGun与工件发生碰撞，如图4-39所示。3.工作站碰撞监控（2）将“接近丢失”设定为1mm，则在仿真运行过程中可以监控机器人工具与待加工工件之间的距离是否过远，若过远，则不显示接近丢失颜色；当两者距离小于设定值时，提示接近丢失颜色。同时，若工具与待加工工件、工作台之间发生碰撞，则显示碰撞颜色。如图4-40所示。3.工作站碰撞监控TCP跟踪功能的使用工业机器人离线编程与仿真任务4碰撞监控与TCP跟踪1.设置TCP参数4.