《工业机器人操作与应用》高职全套教学课件

工业机器人概况项目一项目一

工业机器人项目二

工业机器人的安全操作与维护保养项目三

示教器操作项目四

机器人手动操作项目五

机器人的IO通信配置项目六

机器人程序数据及其设定项目七ABB机器人常用程序指令项目八

机器人程序的编写与调试项目九

轨迹训练任务项目十

工件装配任务项目十一

车窗玻璃涂胶装配任务项目十二

产品搬运任务项目十三

产品码垛任务项目十四

成品物料检测排列任务全套可编辑PPT课件项目一

工业机器人概况编程与人生：良好的沟通不仅可以帮助人们健康地生活、高效地工作，更是实现个人目标的重要条件之一。我们和机器人沟通的前提就是要充分地认识和熟悉它，了解它的“语言”，这样才能更好地用程序来控制它，让它更好地服务于我们的日常生活，服务于企业生产。项目一

工业机器人概况机器人技术是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域，工业机器人的应用情况是反映一个国家工业自动化水平的重要标志。本项目的主要内容就是掌握工业机器人本体结构、控制柜及示教器的作用及结构，掌握基本工作站中所包含的内容，能够完成机器人接线、工作模式切换、开关机操作，识别任务模型及配套的工具，为后续工业机器人工作站及典型工作站的学习与操作打下基础。项目引入项目分析机器人的发展历史较长，从古代的机关到现代的工业机器人，它们都是代替人工工作的一种重要工具。在本项目中，大家要注意查阅资料，掌握工业机器人的概念、工业机器人基本工作站的构成和如何操作工作站的开机和关机等。【知识目标】【能力目标】掌握工业机器人的基本定义、分类及应用。掌握工业机器人基本工作站的构成及各部分的作用。了解工业机器人的安全标识。能识别基本工作站的任务模型及夹具。能够识别ABB工业机器人的结构组成。掌握ABB机器人各电缆的作用和位置，并能连接。项目目标一、工业机器人的定义在工业领域内应用的机器人统称为工业机器人。其定义是：工业机器人是一种能模拟人的手臂的部分动作，按照预定的程序、轨迹及其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。实质上工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器和人工智能等多种先进技术于一体的现代化制造业的自动化装备。项目准备工业机器人在实现智能化、多功能化、柔性自动化生产，提高产品质量方面，以及代替人在恶劣环境条件下工作方面发挥着重大作用。工业机器人以刚性高的机械手臂为主体，与人相比其可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高。它可以根据外部信号自动进行各种操作。工业机器人是应用计算机进行控制的、替代人进行工作的高度自动化系统，是典型的机电一体化产品。项目准备二、工业机器人的分类关于工业机器人的分类，国际上没有指定统一的标准，一般可以按工业机器人的结构形态、控制方式、自由度、结构、应用领域、功能等划分。1.按照结构形态分类表1-1给出了工业机器人按照结构形态分类的结果。项目准备续表项目准备拓展视野2.按照应用领域分类图1-1给出了工业机器人按照应用领域分类的结果。项目准备3.按照功能分类图1-2给出了工业机器人按照功能分类的结果。项目准备三、工业机器人的应用工业机器人在工业生产中能代替人进行某些单调、重复的长时间作业，或是进行危险、恶劣环境下的作业。例如，在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成型、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，机器人可以完成一些对人体有害的物料搬运或工艺操作。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种、中小批量的产品生产，因此自20世纪70年代起，其常与数控机床或自动化生产线结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。项目准备目前，工业机器人已经广泛应用于汽车及其零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品饮料工业、木材与家具制造业等。当今世界超过40%的工业机器人集中使用在汽车及其零部件制造业，主要用于搬运、码垛、焊接、涂装和装配等简单作业。工业机器人应用领域的占比如图1-3所示。图1-3工业机器人应用领域的占比项目准备四、工业机器人工作站工业机器人工作站是指使用一台或多台机器人，配以相应的工装夹具、附属装置及周边设备，完成某一特定工序作业的独立生产系统，也可称为机器人工作单元。它主要由工业机器人系统、辅助设备以及其他周边设备构成，是以工业机器人作为加工主体的作业系统。由于工业机器人具有可再编程的特点，因此当加工产品更换时，可以对机器人的作业程序进行重新编写，从而达到系统柔性要求。图1-4所示为日常学习训练用的工业机器人基本技能工作站，用于实现和完成工业机器人基本操作技能训练任务。其主要由工业机器人、实训操作工作台、任务模型及夹具、电气控制板(操作面板)、工具墙、气泵以及安全防护栅等部分组成。图1-4训练用基本技能工作站项目准备下面具体介绍工业机器人系统。工业机器人系统主要由机器人本体、控制器(电气控制柜)、示教器及相应外围设备等组成，各部分之间由动力电缆及信号电缆连接，如图1-5所示。图1-5工业机器人系统项目准备163拓展视野1.机器人本体机器人本体(见图1-6)，又称操作机，是机器人系统的重要部分，所有的计算、分析结果和程序最终要通过机器人本体的运动和动作实现。机器人本体中各部分的基本结构、材料的选择将直接影响机器人工作的整体性能。图1-6机器人本体结构项目准备包括机械臂、压缩空气接口、电缆接口、铭牌标记等。机器人本体从外观上来看包括基座、腰部、臂部、手部等，每个关节轴配置一台伺服电机，其内部包括串口测量板(SMB板)供电电池、伺服驱动系统、传感器、编码计数器、传动机构、减速器、控制系统等。从其机械臂的组成上来说项目准备1)机身机身是机器人的基础部分，它起着支撑作用。对固定式机器人来说，机身直接固定在地面或支撑面上；而对移动式机器人来说，机身则安装在相应的行走机构上。机身通常可分为基座、腰部、手臂(大臂和小臂)、腕部和手部等5部分，由4个独立的旋转“关节”(腰关节、肩关节、肘关节和腕关节)串联而成。它们可在各个方向运动，这些运动就是机器人的“工作”。(1)基座。(2)腰部。工业机器人的基座是机器人的基础部分，起支撑和固定作用，同时其SMB板、电池等均安装在基座内部。为了实现机器人远距离操作，有时也可在基座上增加滚轮式、履带式或连杆式行走机构。腰部是机器人手臂的支撑部分，可以在基座上转动，也可以通过导杆或导槽在基座上移动，从而增大工作空间。项目准备(3)手臂。手臂是执行机构中的主要运动部件，连接机身和手腕的部分，分为大臂和小臂两部分。它由操作机构的动力关节和连接杆件等构成，主要用于改变手腕和末端执行器的空间位置，满足机器人的作业要求，并将各种载荷传递到机身。腕部是连接末端执行器和手臂的部分，主要作用是改变手部的空间方向和将作业载荷传递到手臂。六轴串联型工业机器人有6个自由度，能使手部（末端执行器）到达目标位置并处于期望的姿态，手腕的自由度主要用于实现所期望的姿态。（4）腕部。手部有时也称为手爪或末端执行器，位于机器人最后一个关节轴上。机器人为了进行作业，在手腕上配置了操作机构，称为法兰。法兰用于安装工装夹具，如吸盘工具、夹持工具、焊枪等。（5）手部。项目准备4个关节部位相当于人体的腰、肩、肘和腕4个部位，使机器人运动更加顺畅。其中腰关节用于连接基座和腰部，肩关节用于连接大臂和腰部，肘关节用于连接大臂和小臂，腕关节用于连接小臂和手腕。六轴工业机器人共有4个关节，分别为腰关节、肩关节、肘关节和腕关节，在机器人本体上主要起到连接作用。项目准备2）机器人关节轴及运动六轴工业机器人共有6个关节轴，串联型工业机器人的关节轴从基座向上依次串联连接，分别为轴1至轴6，如图1-7所示。不同品牌的工业机器人对关节轴的定义不同，但其意义和运动方式是完全相同的，部分品牌的机器人会在其本体上标注关节轴的名称及运动方向。图1-7机器人关节轴及其运动参数项目准备行走机构是行走机器人的重要执行部件，一方面支撑机器人的机身、臂部和手部，另一方面根据工作任务的要求，带动机器人实现在更广阔的空间内的运动。3）行走机构驱动部件和传动部件为工业机器人的重要组成部分。驱动部件为机器人提供动力，传动部件为机器人传递动力，两者决定了工业机器人的机动性和控制精度。4）驱动部件与传动部件项目准备（1）驱动部件。驱动部件是驱使工业机器人机械臂运动的机构，相当于人的肌肉和筋络。工业机器人大多采用电气驱动，其中交流伺服电动机应用最广，而且驱动器布置大都为一个关节配置一个伺服驱动器。工业机器人目前广泛采用的机械传动部件是减速器，它具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。机器人关节减速器主要有旋转矢量减速器（RV减速器）和谐波减速器两类。一般将RV减速器放置在基座、腰部、大臂等重负载位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部等轻负载位置。此外，机器人还采用齿轮传动、链条(带)传动、直线运动部件等。（2）传动部件。项目准备2.电气控制柜电气控制柜是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定动作的控制装置，是机器人系统中更新和发展最快的部分。它通过硬件和软件的结合来控制操纵机器人，并协调机器人与周边设备的关系，其基本组成主要分为柜内组成和面板上的按钮及接口。控制柜结构如图1-8所示。图1-8电气控制柜结构项目准备拓展视野控制柜内组成主要包括主计算机I/O板机器人驱动器接触器接口板轴计算机电容安全面板电源模块系统电源配电板项目准备基本功能所述（1）示教功能。示教功能包括在线示教和离线示教两种。（2）记忆功能。控制柜可以存储与作业顺序、运动路径及生产工艺有关的信息等。（3）位置伺服功能。位置伺服功能包括机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。（4）通信联络功能。它主要指传感器及外围设备的通信联络功能，其实现部件包括输入/输出接口、传感器接口、通信接口、网络接口等。（5）故障诊断安全保护功能。其主要包括运行时状态监视、故障状态下的安全保护和自诊断等。项目准备3.示教器机器人示教器是一种手持式操作装置，用于执行机器人系统的程序编写与调试、程序运行与监控及系统参数配置等任务，为用户提供友好、可靠的接口界面。通过示教器可以对机器人进行示教操作，程序文件管理、编辑、示教检查及再现运行，以及系统设置、参数设置和机器设置。示教器也可以实时显示报警信息及必要的操作提示等。示教器外观、结构如图1-9所示。图1-9示教器外观、结构项目准备示教器主要有九种组成连接电缆触摸屏示教器面板操作按键急停按钮示教器复位按键操纵杆触摸屏用笔USB接口使能键项目准备五、ABB-IRB120型基本工作站的构成ABB-IRB120型工业机器人的有效负载为3kg，臂展为580mm，配备有紧凑型立式IRC5控制器，示教器具有中文及其他多国语言操作界面。机器人本体是由20mm厚钢板固定的，其安装紧固在机器人固定基座上，如图1-10所示。1.ABB-IRB120型工业机器人图1-10ABB-IRB120型工业机器人项目准备拓展视野2.实训操作工作台实训操作工作台用于安装多种工作任务模型，以完成工业机器人各种基本技能训练。工作台的工作面上有40mm×40mm的网格螺纹安装孔，侧面配有电气与气路接口盒，上面安装有急停按钮、信号接口、气路接口、电源接口等，如图1-11所示。图1-11工作站实训操作工作台项目准备拓展视野3.任务模型及夹具该工作站配置有六种基本任务模型，用以完成工业机器人的六类基本工作任务实训。为规范管理，通常将工作站配置的任务模型及其相应夹具、物料等分层存储在专门的零件存储箱中。零件存储箱中的模型及工具如表1-2所示。项目准备续表项目准备项目准备4.电气控制操作面板电气控制操作面板主要包括电源开关、急停按钮、熔断器、控制输入钮子开关、LED信号输出指示灯、可编程逻辑控制器（PLC）、开关电源、中间继电器、交流接触器、断路器等。其功能主要有工作站电源控制、自动模式下工作站的运行状态控制及指示等，如图1-12所示。其中钮子开关IN01为伺服上电开关，IN02为从主程序开始开关，IN03为停止开关，IN04为启动继续运行开关，IN05为伺服断电开关，IN06～IN08为扩展开关。图1-12电气控制操作面板项目准备拓展视野5.工具挂板为了便于操作，该工作站还配备工具挂板，如图1-13所示。工具挂板悬挂固定在工作站附近的墙壁上，主要用来放置实训操作过程中可能用到的工具。图1-13工具挂板项目准备拓展视野6.安全防护栅栏为了确保实训操作安全，基本工作站四周设置有安全防护栅栏，如图1-14所示，其总体高2000mm，采用10mm厚钢化玻璃制成，框架为优质铝合金型材。安全防护栅栏门框上安装有安全检测元件，机器人必须在人员离开、安全门关闭状态下才能运行。图1-14安全防护栅栏项目准备项目实施任务一机器人控制柜的识别机器人控制柜与机器人本体、示教器之间均采用电缆进行连接，如图1-15所示。图1-15电缆连接项目实施图1-16所示为机器人控制柜，该控制柜为ABB公司生产的IRC5紧凑型立式控制柜。机器人的运动算法全部集成在控制柜里，控制柜具有强大的数据运算和各种运动逻辑控制能力，大幅提高了ABB机器人执行任务的效率。控制柜操作面板上包括控制柜电源开关，急停按钮，伺服上电及通电指示复位按钮，工作模式选择钥匙开关，动力电缆接口，编码器电缆接口，示教器电缆接口，外轴电缆接口等。图1-16机器人控制柜项目实施任务二机器人本体及其他外围设备的识别1.六轴工业机器人本体的识别虽然六轴工业机器人本体的外形、品牌和型号不同，但基本结构都是相同的。ABB六轴工业机器人的IRB120型本体如图1-17所示。图1-17ABB六轴工业机器人IRB-120型本体拓展视野项目实施2.本体安全标识的识别常见的安全标识见表1-3。项目实施续表项目实施续表项目实施3.其他外围设备的识别除机器人控制柜外，其他外围设备主要包括电气控制板（操作面板）、警示信号指示灯、安全门、工具收纳墙及安全护栏等，如图1-18所示。图1-18机器人的外围设备THANKYOU谢谢观看工业机器人的安全操作与维护保养项目二编程与人生:工业机器人已经成为人们工作中亲密的“朋友”，这需要我们具备安全、规范、文明、服务的意识，在今后的学习、工作、操作中践行安全文明行为，用勤劳的双手、娴熟的技艺、规范的操作，像爱护我们的身体一样对它进行保养维护，以保证机器人正常工作。项目二

工业机器人的安全操作与维护保养项目二

工业机器人的安全操作与维护保养工业机器人在现代制造业中扮演着十分重要的角色，尤其是在一些有毒、存在放射性物质的危险工作场合，更显示出它的实用价值、发挥它的积极作用，为人类社会创造出巨大的经济社会效益。工业机器人属于精密的机电设备，在使用过程中不可避免地会出现故障或发生事故，因而保养和维修工业机器人是一个不容忽视的问题。如何保养机器人才能使其少出故障？项目引入项目分析在企业的日常实际生产过程中，按正常的保养制度对设备进行日常保养是最为关键的一步，是保障生产正常进行的唯一途径。工业机器人属于精密的机电设备，在日常的运行过程中，由于各种原因会导致其产生一定的故障，因此作为一名工业机器人专业技术人员，除了需要掌握日常的保养知识外，还要能够排除一些常见的故障。【知识目标】【能力目标】了解工业机器人的安全操作事项。掌握工业机器人的日常保养常识。能够安全操作机器人。能在紧急情况下操作急停按钮。能正确地对机器人及周边设备进行日常保养。项目目标一、工业机器人的安全操作工业机器人在现代制造业中扮演着十分重要的角色，它可以高速移动很长的距离；同时，机器人在正式投入生产使用前，必须人工将机器人的工作程序编写和调试好。所以在操作机器人时，必须时刻注意机器人的操作安全，预防安全事故的发生。在操作机器人时要注意以下几点。1.安全操作的注意事项项目准备（1）禁止戴手套操作示教器。应使用专用的触屏笔操作示教器。（2）在手动操作机器人时，要采用较低的倍率、速度，以增加对机器人的控制机会。（3）在按下示教器上的使能器及操作机器人的操纵杆之前，要考虑到机器人的运动趋势。（4）要预先考虑好避让机器人的运动轨迹，并确认该线路不会发生干涉。（5）机器人周围区域必须清洁，无油、水及杂质等。（6）在机器人工作或待机期间，绝不允许非工作人员触动控制柜及操作按钮键。项目准备（7）用完示教器后需将其放回原处，绝不能将示教器放在机器人、夹具或地面上。否则,当机器人运动时,示教器可能与机器人或夹具发生碰撞,从而引发人身伤害或设备损坏。（8）必须知道所有能控制机器人移动的开关、传感器和控制信号的位置与状态。（9）必须知道机器人控制器和外围控制设备上的紧急停止按钮的位置，以备在紧急情况下就近按下，以切断相应控制设备的电源。（10）在示教过程中，确认机器人的运动范围，尽量不要靠近机器人或进入机器人手臂下方。（11）当进入保护空间时，请准备好示教器，以便随时控制机器人。（12）注意旋转或运动的工具、夹具并确保夹好工件，以确保在接近机器人之前，这些工具已经停止运动。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。项目准备2.急停按钮的使用在设备配置中，为了设备的安全运行，会在不同位置配置多个急停按钮，以便在设备遇到紧急、突发问题或事故时，工作人员可就近按下急停按钮，使设备断电，保证安全。急停按钮外观为红色，常用的有两种结构形式：一是采用自锁旋放式结构二是采用自施放式结构图2-1所示为自锁旋放式急停按钮的使用方式。图2-1自锁旋放式急停按钮的使用项目准备急停按钮的安装位置,一般遵循安装到设备控制柜、示教器、操作台、工业现场等显眼位置,以便在发生紧急或突发事故时易操作的原则。图2-2所示为急停按钮的安装位置。图2-2机器人急停按钮的安装位置项目准备拓展视野3.急停与复位操作在紧急情况下，迅速按下急停按钮（示教器、控制柜面板上、工作台电气盒上及电气控制面板上），机器人立即停止运行；在重新送电启动前，需要进行复位操作，即将急停按钮按箭头指示旋转，使其复位，然后按下控制柜面板上的复位按钮（白色伺服/上电按钮），复位操作完成。复位按钮如图2-3所示。图2-3复位按钮项目准备拓展视野二、工业机器人的检查与维护保养1.本体检查与维护1)检查制动正常运行前,维修管理人员需检查每个轴的电机制动,检查方法如下。（1）运行每个机械手的轴到它负载的最大位置。（2）将机器人控制器上的工作模式选择开关打到手动模式。（3）检查各轴是否在其原来的位置。如果关掉电机后，机械手仍保持其位置，说明刹车良好。项目准备2）检查阻尼器查看阻尼器是否出现裂纹、印痕是否超过1mm,检查连接螺钉是否变形,如图2-4所若检测到任何损坏,则必须更换新的阻尼器和连接螺钉。图2-4阻尼器的检查A—阻尼器轴1;B—阻尼器轴2;C—阻尼器轴3项目准备3）检查电缆线束检查事项：目测机器人与控制柜之间的控制布线，查找是否存在磨损、切割或挤压损坏。维护方法：如果检测到磨损或损坏，则需要更换布线。项目准备4）检查同步带检查事项：卸除塑料盖，检查同步带是否损坏或磨损，检查同步皮带轮是否损坏，检查每条皮带的张力是否良好，如图2-5所示。维护方法：如果检测到同步带有损坏或磨损、张力不足，应及时更换。图2-5检查同步带A—同步带轴3;B、E—同步皮带轮;C—下臂盖;D—腕侧盖;E—同步带轴5;F—同步皮带轮项目准备5）检查塑料盖维护方法：如果塑料盖有裂纹或损坏，更换塑料盖即可。检查事项：查看塑料盖是否存在裂纹或其他类型的损坏，如图2-6所示。图2-6检查塑料盖项目准备6）检查机械臂停止装置维护方法：如果出现弯曲、松动、损坏等情况，则需要更换或者紧固。检查事项：查看机械臂是否有弯曲、松动、损坏等情况，如图2-7所示。注意事项：减速器与机械臂停止装置的碰撞可导致其预期使用寿命缩短。图2-7检查机械臂停止装置A—机械停止轴1(底座);B—机械停止轴1(摆动平板);C—机械停止轴3(上臂);D—机械停止轴2;E—机械停止轴3(下臂);F—机械停止轴2(下臂)项目准备1）清洁机器人本体清洁方法：采用真空吸尘器清除灰尘，用抹布加少量清洁剂轻轻擦拭。2.本体的一般维护保养项目准备应定期清洗机械手底座和手臂。使用溶剂时需谨慎操作，应避免使用丙酮等溶剂。可使用高压清洗设备，但应避免直接向机械手喷射。如果机械手有油脂膜等保护，应按要求去除。为防止产生静电，必须使用浸湿或潮湿的抹布擦拭非导电体表面，如喷涂设备、软管等，请勿使用干抹布。2）清洗机械手中空手腕需要经常清洗，以避免灰尘和颗粒物堆积。用干抹布进行清洁即可。清洗手腕后，可在手腕表面涂少量凡士林或类似物质，方便后期清洗。3）清洗中空手腕项目准备根据需要应定期做下列检查：检查是否漏油，若发现严重漏油，应向维修人员求助；检查齿轮游隙是否过大，若发现游隙过大，应向维修人员求助；检查控制柜、机械单元、工艺柜和机械手间的电缆是否受损。4）定期检查固定螺钉是将机械手固定于基座上的紧固螺钉，必须保持清洁，不可接触水、酸碱溶液等液体，这样可避免紧固件腐蚀。如果镀锌层或涂料等防腐蚀保护层受损，则需清洁相关零件并涂以防腐蚀涂料。5）检查固定螺钉项目准备在操作过程中，每个轴的电机制动器都会正常磨损。为确定制动器是否正常工作，此时必须进行测试。测试方法有：①运行机械手轴至相应位置，在该位置机械手臂总重及所有负载量达到最大值（最大静态负载）；②电机断电；③检查所有轴是否维持在原位。若电机断电时机械手仍没有改变位置，则制动力矩足够。另外，还可手动移动机械手，检查是否需要进一步的保护措施。当需要紧急停止时，制动器会帮助停止，可能因此产生磨损。所以，在机器人使用寿命期间需要反复测试，以检验机器人是否能维持原来的能力。6）轴制动测试项目准备3.其他部件的维护保养1）检查控制柜的散热情况（1）严禁在控制柜上覆盖塑料或其他材料。（2）控制柜后面和侧面要留出足够间隔（大于120mm），以便于散热。（3）严禁将控制柜放在靠近热源的位置。（4）严禁在控制柜顶部放置杂物、工具或其他物品。项目准备（5）避免控制柜过脏。（9）控制柜内不执行作业时，其前门必须保持关闭。（8）避免空气滤布过脏。（6）避免一台或多台冷却风扇不工作。（7）避免风扇进口或出口堵塞。项目准备应从实际需要出发按适当的频率清洁示教器，尽管面板漆膜能耐受大部分溶剂的腐蚀，但仍应避免接触丙酮等强腐蚀性溶剂；示教器长期不用时，应拆下并放置在干净的场所。2）清洁示教器滤布需在加有清洁剂的30~40℃水中清洗3~4次。不得拧干滤布，可放置在平坦表面晾干。还可以用洁净的压缩空气将滤布吹干净。3）清洗或更换滤布项目准备测量系统电池为一次性电池（非充电电池）；电池需更换时，消息日志会提示电池欠压报警信息。该信息出现后电池电量可维持约1800h（建议在上述信息出现时更换电池）。电池仅在控制柜“断电”的情况下工作，电池的使用寿命约7000h。4）定期更换电池如果控制柜除控制机器人外还控制刹车联动单元（CBS单元），或在使用八轴机器人的情况下，电池的使用寿命缩短一半（使用2个串口测量单元）。项目准备电池更换方法：先卸下连接螺钉,从机器人上卸下底座盖:然后断开电池电缆与编码器接口电路板的连接;最后切断电缆带,卸下电池组。备份电池更换如图2-8所示。图2-8备份电池更换A—电缆带;B—电池组;C—底座盖项目准备拓展视野4.日常的预防性维护检查日常的预防性维护检查主要包括以下内容：备份控制柜内存，对机器人系统进行定期备份；定期监视机器人的运行情况，检查机器人、导线和电缆；检查机器人的刹车装置；检查机器人的结构紧凑程度；听振动声音和噪声；根据机器人手册查看机器人各关节的润滑情况；通过肉眼检查示教器和控制柜电缆；检查各连接电缆的连接情况，外观有无破损；检查冷却风扇、电源、安全设备和其他运行的外围设备的工作情况。如果需要，测试并更换随机存储器（RAM）和SMB电池；如果机器人需要维修，技术人员应该报告问题，以便安排维修。项目准备项目实施任务一机器人开机与关机操作1.开机及工作模式选择操作（1）检查并确认机器人设备安装接线无误后，方可接通机器人设备的电源总开关。（2）如图2-9所示，电气控制面板上的电源断路器合上后，再将“上电/断电”旋钮开关旋转到左边上电状态，最后将图2-10所示的机器人IRC5控制柜操作面板上的电源开关从水平旋转到垂直状态（从OFF到ON）,等待机器人系统启动完毕，即完成开机操作。图2-9电气控制面板图2-10控制柜电源开关拓展视野项目实施（3）将“自动/手动钥匙旋钮”旋转到右边“手形图案”，如图2-11所示，使机器人进入手动模式。这时，再轻轻按一下示教器使能键（注意不能松开），如图2-12所示，使电机处于开启状态。然后操作示教器上的操纵杆便可手动控制机器人。图2-11自动/手动模式图2-12示教器使能键拓展视野项目实施2.关机及急停操作在示教器触摸屏上单击“

”图标，打开主菜单，选择“重新启动”，双击“高级”，出现“高级重启”操作窗口，如图2-13所示。选中“关闭主计算机”单选按钮，单击“下一个”，最后单击“确定”，系统将会自动保存当前程序及参数后关机。等待系统关闭约30s后，再关闭机器人控制柜的电源总开关、电气控制面板上的电源开关，最后关闭电源总开关。当需要再次开机时，一般需要等待3～5min，待机器人控制柜中全部设备完全断电后才能再次进行开机，否则易造成机器人数据丢失或电路损坏。图2-13关机操作界面项目实施任务二机器人的维护保养1.本体检查保养（5）密封状态检查：检查本体齿轮箱、手腕等是否有漏油、渗油现象。（4）电缆状态检查：检查机器人信号电缆、动力电缆、用户电缆、本体电缆的使用状况与磨损情况。（3）各轴限位挡块检查。（2）本体和六轴工具端固定检查：检查本体及工具是否固定良好。05040302（1）本体清洁：根据现场工作对机器人本体进行除尘清洁。01对机器人本体进行检查和保养项目实施2.控制柜常规检查保养（1）控制柜清洁：对机器人控制柜外观进行清洁，对控制柜内部进行除尘。（2）控制柜各部件牢固性检查：检查控制柜内所有部件的紧固状态。3.示教器清洁对示教器进行清洁与整理。4.电路板指示灯状态检查检查控制柜内各电路板的状态灯，确认电路板的工作状态。5.控制柜内部电缆检查检查控制柜内所有电缆插头连接是否稳固，且清洁。THANKYOU谢谢观看示教器操作项目三项目三

示教器操作编程与人生：人生的道路和机器人的路线,都要时刻保持正确的方向。在生活中,我们要坚持不断学习,才能更好地做人、做事、生活。如果想熟练操作机器人,就应先学会如何使用示教器。只有掌握示教器的操作,才能更好地控制机器人的工作路线。学好机器人操作技术,成为一名具有工匠精神的技能型人才。(1)要熟练地操作ABB工业机器人,就必须与ABB工业机器人的示教器打交道。操作员小王在操作示教器时发现,示教器的显示语言是英文,小王看不懂里面的有些内容,这样不利于操作。于是小王向师傅老李求助如何配置示教器的基本工作环境,以及如何查看相关信息和进行开关机操作。项目引入(2)操作员小王在对车间里的工业机器人进行维护保养时发现,不知道怎样查人的相关信息,还在示教器里发现有一部分系统自带的程序,不知道如何使用。同时在操作示教器时,屏幕失灵了。于是小王向师傅老李求助,应该如何操作示教器,如何在维护保养中使用自带程序,以及如何对示教器屏幕进行校准。项目三

示教器操作项目分析通过查阅机器人的使用说明书及相关的技术资料,熟悉示教器的结构及功能,掌握示教器的手持方法、使用方法及操作步骤,能够正确配置示教器的基本操作环境,知道如何查看机器人工作安全事件日志,熟练掌握机器人系统的开关机操作。那么示教器由哪些部分组成呢?各按键的作用是什么呢?怎样通过示教器来控制机器人的运动?如何通过示教器来设置工作环境?项目三

示教器操作【知识目标】【能力目标】掌握示教器结构组成及各部分功能。掌握示教器的手持方法与使用方法。掌握ABB工业机器人常用的服务例行程序。能正确手持和操作示教器。能配置示教器的基本操作环境。能通过示教器完成机器人的基本控制。能够正确调用服务例行程序进行相关操作。项目目标一、示教器的基本组成示教器是一种手持式操作装置,又称视角器、示教盒,用于执行机器人系统的程序编写与调试、程序运行与监控及系统参数配置等任务,为用户提供了可靠的人机对话界面。通过示教器可以对机器人进行示教操作,对程序文件进行管理、编辑、示教检查及再现运行,实现系统设置、参数设置及实时显示报警信息和必要的操作提示等。示教器的实物外观与功能按键如图3-1所示,各部件的功能如表3-1所示。1.示教器外观与功能按键项目准备项目准备拓展视野项目准备项目准备2.示教器操作1)手持方式示教器应用左手臂托起扣紧使用。用左手手持,四指穿过绑绳扣压使能按键,掌心与拇指握紧示教器,如图3-2所示。项目准备拓展视野操作机器人示教器时,一般用左手手持设备,用手指握住并按压使能按键。使能按键共有两个挡位:按下第一挡位机器人将处于电机开启状态,松开或按下使能按键的第二挡位电机均为关闭状态,即机器人处于“防护装置停止”状态。因此,操作示教器时,使用的力度应适当,按压示教器使能按键才能给机器人电机使能上电。项目准备2)手动使能上电使能按键位于示教器手动操纵杆的右下侧,如图3-3所示。机器人工作时,使能按键必须处在正确的位置,保证机器人各个关节电机上电。项目准备拓展视野使能按键最主要的功能是为机器人本体的6个关节轴的伺服电机上电,同时还起到保护操作人员安全的作用,防止在手动操作机器人时发生一些安全事故。当发生危险时,人会本能地松开或按紧使能按键,机器人则会立即停止运动,以保证人身及设备安全。3)使能按键的功能使能按键是工业机器人为保证操作人员的人身安全而设置的。只有在按下使能按键,并使其保持在“电机开启”的状态下,才可以对机器人进行手动操作与程序调试。项目准备示教器上的操纵杆用于在手动模式下控制机器人运动,可以使机器人在X、Y、Z坐标系下进行线性或重定位运动,以及控制机器人进行单个关节轴的运动。示教器的操纵杆共有6个操作方向:向上、向下、向左、向右、左旋、右旋。其分别控制机器人6个关节轴的运动方向及机器人在X、Y、Z坐标系下的线性或重定位运动。4)示教器操纵杆的操作操纵杆的使用技巧:可以将机器人的操纵杆比作汽车的油门,操纵杆的操纵幅度是与机器人的运动速度相关的。操纵幅度较小则机器人运动速度较慢,操纵幅度较大则机器人运动速度较快。项目准备3.示教器屏幕介绍示教器屏幕主界面如图3-4所示。1)示教器屏幕主界面项目准备示教器主菜单操作界面如图3-5所示。2)示教器主菜单操作界面项目准备示教器控制面板界面及其相关说明如图3-6和表3-2所示。3)示教器控制面板界面项目准备项目准备状态栏分别显示机器人的工作模式(手动、自动)和系统信息、机器人电机状态、机器人程序运行状态、当前机器人或外轴的使用状态,如图3-7所示。4)示教器状态栏介绍项目准备二、基本操作环境的配置示教器是进行机器人手动操纵、程序编写、参数设置及运行监控等操作的手持设备。要实现示教器的控制功能,必须合理配置示教器的基本操作环境。项目准备示教器的默认语言为英文,如图3-8所示,当机器人系统中已经安装了各国语言转换功能时,可以通过相关操作把示教器显示语言设为中文。1.显示语言设定项目准备正确的机器人系统时间能够为系统文件管理、故障查阅与处理提供时间基准,在系统启动后应尽快将机器人系统时间设定为本地时间。2.系统时间设定示教器屏幕的默认显示方向适用于左手操作者,右手操作者使用示教器时,可单击屏幕下方的“向右旋转”按钮,将屏幕的显示方向向右旋转180°。当需要改变当前屏幕亮度时,可通过单击屏幕上的“+”“-”按钮进行调整。屏幕方向和亮度调整界面如图3-9所示。3.屏幕方向和亮度设置项目准备项目准备三、机器人常用信息与事件日志的查看通过示教器画面上的状态栏可以进行机器人常用信息与事件日志的查看。由图3-10可知,机器人状态为手动模式、电机停止、运行速度100%。单击状态栏界面或在主菜单中单击“事件日志”,就可以查看机器人的事件日志(包括历史报警信息等)了。项目准备(1)小心操作。不要摔打、抛掷或重击示教器,这样会导致示教器破损或出现故障。在不使用该设备时,将其放到专门放置的卡座上,防止意外掉落。(2)避免踩踏连接示教器的电缆。四、示教器操作安全注意事项示教器是一种高品质的手持式终端,是高灵敏度的电子设备。为避免操作不当引起的故障或损害,在操作时应遵循以下安全注意事项。项目准备(3)禁止戴手套操作示教器。(4)切勿使用锋利的物体(如螺钉旋具或笔尖)操作示教器的触摸屏,这样可能会使触摸屏受损,应用触摸屏专用笔操作。(5)定期清洁触摸屏。灰尘等小颗粒物体可能会挡住屏幕造成故障。项目准备(6)切勿使用溶剂、洗涤剂或海绵清洁示教器,应使用柔软抹布蘸少量水或中性清洁剂清洁。(7)没有连接USB设备时,务必盖上USB端口的保护盖,以防止灰尘进入,造成接触不良或其他故障。项目准备五、服务例行程序机器人在出厂时默认配置了一系列的系统服务例行程序,可用于一些特定的操作,如SMB电池关闭、维护信息管理、载荷测试、轴校准、制动检查、屏幕校准等。本项目主要介绍SMB电池关闭、维护信息管理、载荷测试这三个较为常用的服务例行程序。调用服务例行程序时,示教器程序编辑器中必须有程序和程序指针,若服务例行程序在运行时,需要其自动运行,其程序编辑器中必须有主程序。项目准备当机器人长时间处于停用状态时,建议将SMB电池关闭,以延长电池寿命,等下一次使用时只需重新更新转数计数器即可使机器人正常运行。电池关闭后,切断主电源,则SMB所存储的数据丢失,即关节轴原点数据丢失。下次上电时,电池自动激活,需要更新转数计数器方可正常使用。1.SMB电池关闭项目准备2.维护信息管理ServiceInfo是基于维修信息系统(Service

Information

System,SIS)的服务例行程序,该软件功能可以简化机器人系统的维护。它对机器人操作时间和模式进行监控,并在需要维护机器人时提示操作员。机器人系统中内置了数个计时器,当任何一个计时器计时超过设置的上限时,每次开机时设备均会弹出维护保养的相关信息。例如,“距离上一次检修已过365天,请按照维护保养手册内容进行检修……”按照要求完成了相关维护保养操作之后,需要重置该时钟,此操作便需要运行ServiceInfo服务例行程序。维护保养内容可在官方机器人手册中的产品手册中对应的维护保养章节中查找到。项目准备在机器人运行之前,必须准确设置相关载荷。机器人载荷主要有三种:上臂载荷、工具载荷、有效载荷。其中工具载荷和有效载荷使用较多,需要准确地设置载荷的重量、重心偏移、转动惯性矩等相关信息,但是很多时候这些数据难以直接、准确测量。此时使用系统自带的载荷测定程序进行自动测定,可以快速、准确地设置工具载荷和有效载荷,但该程序不能测定上臂载荷,关于上臂载荷的设置可参考ABB机器人官方手册中的相关内容。3.载荷测试项目准备此外,某些场合机器人只使用工具载荷。例如,切割、焊接、涂胶,只需要测定工具载荷。但是某些场合机器人同时使用工具载荷和有效载荷,如搬运、码垛、机床上下料。因此必须先测定工具载荷,然后在工具夹持工件后再测定有效载荷。在运行载荷及工具自动识别程序之前,需要做以下几个方面的准备。(1)在手动操作界面中选定需要测定的工具数据。(2)在手动操作界面中选定需要测定的有效载荷数据(如果需要测定)。项目准备(3)正确安装工具。(4)工件被工具夹持并且牢固可靠(如果需要测定有效载荷数据)。(5)关节轴6接近水平,并且轴3、5、6不要过于接近极限位置。建议将机器人各个关节轴全部调整至0°后再进行测定。项目准备(6)如果有上臂载荷,请提前设置好。(7)速度设置为100%。(8)系统处于手动模式。项目准备载荷测定的对象不能为预设的tool0和load0,测定之前在手动操作界面选择好需要测定的工具数据和有效载荷数据。项目准备项目实施任务一基本操作环境的配置语言设定的具体过程如表3-3所示。项目实施项目实施日期和时间设置的具体过程如表3-4所示。项目实施项目实施项目实施亮度和屏幕方向调整的具体过程如表3-5所示。项目实施项目实施任务二机器人相关信息的查看查看事件信息的具体过程如表3-6所示。项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施任务三服务例行程序的使用SMB电池关闭操作的具体过程如表3-7所示。项目实施项目实施项目实施项目实施维护信息管理的具体操作过程如表3-8所示。项目实施项目实施项目实施项目实施任务四示教器屏幕的校准机器人示教器的屏幕属于彩色触摸式显示屏,若屏幕触摸不准,就会影响使用。在正常使用过程中,触摸偏移不是很大的情况下,可以使用表3-9所示方法进行屏幕的校准。示教器屏幕校准的具体过程如表3-9所示。项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施任务五示教器操纵杆的校准当屏幕完全失灵,在排除是示教器的硬件故障或修复硬件故障后,可以通过下面的操作来进行示教器操纵杆的校准。操纵杆校准的具体过程如表3-10所示。拓展视野项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施THANKYOU谢谢观看机器人手动操作项目四项目四

机器人手动操作编程与人生：精益求精是工匠精神的理念之一,在与机器人进行信息互通、协调工作时,要从细微处着手,规范操作、追求完美。机器人的工作就是再现我们编程和操作的过程,只有我们对自己的示教操作和编写的程序追求完美,才能使机器人更好地完成工作。(1)红星机械厂的工业机器人技术员小张心想:“当使用计算机工作或学习时,难免会因为误操作或者计算机病毒使保存在计算机中的数据损坏、消失。针对这类问题,可以利用系统中的还原功能,将系统还原到数据损坏前的某一个时间点上,以减少损失。那么,ABB工业机器人是否也具有类似的功能,可以保护重要的程序数据呢?”(2)车间里的工业机器人更换了新的焊枪,由于新焊枪的型号与旧焊枪不同,需要重新调整工业机器人的工具坐标系。因此,机器人工程师老李要手动操纵工业机器人,然后对其各个参考点的数据进行修改,徒弟小张在一旁学习。那么,应如何手动操纵工业机器人呢?项目引入项目四

机器人手动操作(3)小张在周一上班时,工人反映车间里的工业机器人无法进行正常工作。在向值班人员询问情况后,他了解到周末工厂内部停电,而工厂使用的工业机器人出厂年份较早,内部蓄电池早已老化。小张推断这种情况可能是转数计数器因断电导致其记录的数据丢失造成的,遂进行了转数计数器的更新操作。项目引入项目四

机器人手动操作项目分析机器人的运行方式主要有手动和自动两种模式。在机器人的系统数据设置完成后,为了防止误删除,需要先将数据备份,当出现故障时再将备份的数据进行恢复,这样就不用重新设置系统数据了。工业机器人是依据坐标系进行工作的,那么什么是坐标系?机器人的坐标系主要有哪些呢?机器人的原点在什么位置?我们在校准机器人的机械原点时采用什么样的运动模式更合适?当机器人出现“转数计数器未更新”情况时,我们应该怎样操作?项目四

机器人手动操作【知识目标】【能力目标】掌握系统数据备份与恢复。掌握机器人的坐标系。掌握工业机器人的三种运动模式。掌握机器人运动模式切换的方法。掌握转数计数器更新操作的方法。能备份和恢复机器人系统数据。能识别工业机器人坐标系的位置。能手动控制机器人在不同运动模式下进行运动。能够采用不同的方法正确切换机器人运动模式。能正确更新机器人的转数计数器。项目目标一、数据备份与恢复数据备份是指为防止因操作失误或系统故障导致数据丢失,而将全部或部分数据复制到示教器的存储器或其他存储介质中的过程。工业机器人数据备份的对象是所有正在系统内运行的RAPID(ABB工业机器人编程语言)程序和系统参数。当工业机器人系统出现错乱或者安装新系统以后,可以通过备份的数据快速地将工业机器人恢复到正常工作的状态。项目准备定期对工业机器人的数据进行备份,是保证机器人正常工作的良好习惯。操作人员在对系统指令或参数做重大修改之前,或在重大修改已经做出并通过测试之后都应该尽快备份系统。针对修改指令和参数不满意或者程序系统已损坏的情形,应第一时间进行系统恢复。可以通过外界USB设备或系统自带的存储器单元进行系统的备份与恢复。在进行数据恢复时,由于机器人系统备份的数据具有唯一性,所以不能将一台机器人的备份数据恢复到另一台机器人的系统中去。由于两台机器人的许可证号不一致,因此一旦恢复错误就会造成系统故障。但在实际应用中,通常会将程序和I/O信号等数据做成通用的,以方便批量生产时使用。项目准备工业机器人坐标系是为确定工业机器人的位置和姿态,而在工业机器人或空间上进行定义的位置指标系统。机器人常用的坐标系主要有:基坐标系(笛卡儿坐标系)、大地坐标系(世界坐标系)、工件坐标系、工具坐标系、法兰坐标系(预设坐标系)、关节坐标系、用户坐标系。ABB工业机器人常用的坐标系主要为基坐标系、大地坐标系、工件坐标系、工具坐标系。本项目重点介绍ABB工业机器人中使用的坐标系,如图4-1所示。二、机器人坐标系项目准备项目准备拓展视野基坐标系又称笛卡儿坐标系,是以机器人安装基座为基准,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,它是机器人工具中心点(toolcentralpoint,TCP)在三维空间运动所必须依据的基本坐标系(面对机器人方向,前后:X轴,左右:Y轴,上下:Z轴),工业机器人的基坐标系遵守右手定则,如图4-2所示。1.基坐标系项目准备不同品牌的机器人对基坐标系的命名不一致。不论哪一种工业机器人,它的基坐标零点都位于机器人的基座底面中心点位置,它是最便于机器人从一个位置移动到另一个位置的坐标系。而对于基座倒装的工业机器人,修改其基坐标系的方法是绕Y轴旋转180°,将欧拉角转换成四元素(q1,q2,q3,q4)的值:{0,0,1,0}或{0,1,0,0}。而欧拉角是一种描述机器人姿态的方法,同时四元素也是描述机器人姿态的方法之一,是工具的姿态数据;其中q1、q2、q3为补充参数,q4为协调参数,用以表示当前机器人工具的姿态。项目准备在正常配置的工业机器人系统中,当站在机器人的后方并在基坐标系中微动控制机器人时:将示教器操纵杆上下推动时,机器人将沿X轴移动;将示教器操纵杆向左右两侧推动时,机器人将沿Y轴移动;左右旋转示教器操纵杆时,机器人将沿Z轴移动。但是不同品牌的机器人示教器的结构和操作方式是不同的,因而使用示教器控制机器人时要依据示教器的结构和操作方式来进行。机器人在基坐标系下的运动效果如图4-3所示。项目准备项目准备大地坐标系又称世界坐标系,是对大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。其主要用于定义机器人单元,所有其他坐标系均与大地坐标系直接或间接相关。大地坐标系在工作单元或工作站中的固定位置有其相应的零点,这有助于处理若干个机器人或带外部轴移动的机器人。2.大地坐标系项目准备如图4-4所示,倒装机器人的基坐标系与大地坐标系Z轴的方向是相反的,机器人可以倒过来,但是大地不可以倒过来。在默认情况下B与C重合,但在一些情况下也可以设置成不重合。大地坐标系的特点是一旦确认,就固定不变,Z轴方向始终向上(为了配合负载计算)。1)倒装机器人项目准备如图4-5所示,大地坐标系位置固定后,基坐标系却可以随机器人整体的移动而移动。2)带外部轴的机器人使用大地坐标系时,机器人的运动始终可以预测,因为空间中的TCP运动始终是唯一的,原点和坐标系的方向始终是已知的。通过零点标定的机器人始终可使用大地坐标系来预测机器人的运动。项目准备工件坐标系是以工件为基准的直角坐标系,可用来描述TCP运动。默认工件坐标系wobj0与大地坐标系相同。工件坐标系定义了工件相对于大地坐标系(或其他坐标系)的位置,是拥有特定附加属性的坐标系,主要用于简化编程。工件坐标系拥有两个框架:用户框架(与大地、基座相关)和工件框架(与用户框架相关),工件坐标系必须定义于这两个框架之中,如图4-6所示。3.工件坐标系项目准备机器人可以拥有若干工件坐标系,用以表示不同工件,或者表示同一工件在不同的位置。在对机器人进行编程时,就是在工件坐标系中创建目标和路径的。这有两大优点:一是重新定位工作站中的工件时,只需更改工件坐标系的位置,所有路径将即刻随之更新,如图4-7所示;二是允许操作以外轴或传送导轨移动的工件,因为整个工件可跟随其路径一起移动。例如,当用尺子进行测量的时候,尺子的零刻度将作为测量的起点。类似的道理,当工业机器人在运动时,也需要这样一个零点,并在此基础上建立三维的坐标空间,这样就方便进行机器人的编程和坐标的偏移。项目准备项目准备4.工具坐标系工具坐标系是固定在工具(法兰或装在法兰上的工具)上的坐标系,用于确定TCP,即机器人运动参考点,默认TCP位于法兰中心,如图4-8所示。工具坐标系是将工具中心点设为零点,由此定义工具的位置和方向。执行机器人运动程序时,就是将TCP移至编程位置,这意味着,如果更改机器人的工具位置,那么机器人的移动轨迹也将随之更改。项目准备机器人在实际工作中,会根据工作需要在法兰上安装吸盘、焊枪、气缸等不同工具。此时若工具坐标系仍用法兰上的坐标系,会造成很大的不便。因此,需要根据实际情况去标定需要的工具坐标系。机器人在出厂时都有一个默认的工具坐标系,称为预定义工具坐标系,其名称为tool0,位置在法兰中心。在实际应用时,可以将一个或多个新工具坐标系定义为tool0的偏移值。例如,焊接时使用的工具是焊枪,因此可把工具中心点坐标设置为焊枪的顶点;而吸工件时使用的是吸盘,因此可以把工具中心点坐标移至吸盘的表面,如图4-9所示。项目准备项目准备拓展视野法兰坐标系又称预设坐标系,位于机器人轴6法兰中心,是创建新的工具坐标系的参照点。法兰坐标系用来描述机器人运动系统的末端位置。通俗地说,就是告诉机器人末端(即法兰中心)在哪里。当机器人开始运动的时候,并不关注其他轴在空间所处的位置,更关心的是机器人末端在空间所处的位置情况,以方便判断机器人的运动到不到位,准不准确。在法兰坐标系下,所有机器人的运动计算都是基于法兰中心点的。5.法兰坐标系项目准备机器人沿各轴轴线进行单独动作,所使用的坐标系称为关节坐标系。关节坐标系是设定在机器人关节中的坐标系,它是每个轴相对其原点位置的绝对角度。关节坐标系就是用来描述机器人各个轴的关节角度,是所有机器人都有的最基础的坐标系,其在机器人调试完成后就设定完成,不可更改。但其实际用处并不多,一般在示教、轴运动编程、轴工作区域监控等情形下才会用到,如图4-10所示。6.关节坐标系项目准备机器人在关节坐标系的运动效果如图4-11所示。项目准备项目准备线性运动重定位运动02关节运动0103模式机器人的运动模式共有三种,分别为：三、机器人的手动操纵项目准备关节运动又称单轴运动,是指单独控制机器人某一个关节轴进行运动,一般只用于移动某关节轴到达指定位置、校准机器人关节轴机械零点等场合。使用示教器面板上的操纵杆实现机器人手动操纵时,应依照显示屏上的“操纵杆方向”显示的正坐标方向,较小幅度地操作操纵杆,实现机器人的各关节运动。操纵杆的使用技巧:操纵幅度是与机器人的运动速度相关的,操纵杆幅度较小,则机器人运动速度较慢;操纵杆幅度较大,则机器人运动速度较快。所以,在初始练习机器人手动操纵时,尽量以小幅度操作操纵杆使机器人缓慢运动,以确保安全。1.关节运动项目准备机器人的线性运动是指安装在机器人轴6法兰盘工具上的TCP在空间做线性运动,在运动过程中工具的姿态保持不变,常用于在空间范围内移动机器人TCP位置,如图4-12所示。线性运动需要指定坐标系,坐标系包括基坐标系、大地坐标系、工具坐标系和工件坐标系。工具坐标指定了TCP的位置,工件坐标指定了TCP在哪个坐标系中运行。当机器人进行线性运动时,当前的工具坐标和工件坐标必须在相应的工具坐标系和工件坐标系中。2.线性运动项目准备机器人的重定位运动是指机器人上安装的TCP在空间绕着工具坐标系旋转的运动,也可以理解为机器人绕着TCP做姿态调整的运动。也就是说,重定位运动是指重新定位工具的方向,使其与工件保持特定的角度,以便获得最佳的操作效果,如图4-13所示。在一些特定情况下,需要重新定位工具方向,使其与工件保持特定的角度,以便获得最佳效果,如焊接、切割、打磨等应用。当将工具中心点微调至特定位置后,在大多数情况下需要重新定位工具方向,定位完成后,将继续以线性动作对TCP进行微动控制,以完成机器人的运动和所需操作。3.重定位运动项目准备项目准备拓展视野注意:在重定位运动下,机器人只能进行末端执行器的姿态调整,而不能进行线性运动,所以重定位运动只有在需要调整机器人的工具姿态时使用,不能用于调整机器人工具位置的运动。在采用重定位运动调整机器人工具姿态时,必须标定好当前使用的工具坐标,不能使用机器人系统自带的工具坐标系tool0来调整工具的姿态。项目准备如果对使用操纵杆通过位移幅度来控制机器人运动速度的模式不熟练,可以通过使用“增量”模式来控制机器人的运动。增量模式有4个状态,分别为小、中、大和用户模式,每个状态都有对应的增量数值,如表4-1所示。上述状态设置一次后,就可以在增量快捷键里快速切换设置的增量状态及无增量状态。在增量模式下,每摇动一下操纵杆,机器人的移动距离就为对应增量状态下的增量数值。无增量模式是根据摇动操纵杆的幅度控制速度的。使用操纵杆控制机器人运动时,通过操纵杆位移幅度来控制机器人运动的速度。操纵杆每位移一次,机器人就移动一步,如果操纵杆持续位移一秒或数秒,机器人就会持续移动(速率为10步/s)项目准备项目准备工业机器人在出厂时,对各关节轴的机械零点进行了设定,机械零点是各关节轴运动的基准。四、转数计数器的更新操作工业机器人的零点信息是指各关节轴处于机械零点位置时,各关节轴电机编码器对应的读数(包括转数数据和单圈转角数据);零点信息数据存储在SMB板上,SMB板是由独立电池进行供电的,其存储的数据需供电才能保持保存,断电后数据会丢失。项目准备工业机器人的转数计数器用于记录各个关节轴的位置数据,由独立的蓄电池供电。若在蓄电池没电或断电的情况下,工业机器人的关节轴发生了移动,此时记录的数据就不准确,就需要对转数计数器进行更新操作,否则机器人只能进行关节运动,无法进行线性运动和重定位运动,并且不能运行任何程序。项目准备(1)当系统报警提示“转数计数器未更新”时。(2)在转数计数器发生故障,修复后。(3)转数计数器与测量板之间断开过。(4)在断电状态下,工业机器人的关节轴发生移动时。(5)在更换伺服电机转数计数器电池之后。(6)在第一次安装完工业机器人和控制器,并进行线缆连接之后。实际生产中,在以下任何一种情况下,都需要对机器人机械零点的位置进行转数计数器的更新操作。项目准备注意:使用手动操纵让机器人各关节轴运动到机械零点位置的一般顺序是:轴4轴3轴5轴2轴6轴1项目准备项目实施任务一数据的备份与恢复数据备份的具体过程如表4-2所示。项目实施项目实施项目实施项目实施数据恢复的具体过程如表4-3所示。项目实施项目实施项目实施项目实施单独导入程序模块的具体过程如表4-4所示。项目实施项目实施项目实施项目实施单独导入EIO的具体过程如表4-5所示。项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施任务二机器人的手动操纵关节运动的具体操作过程如表4-6所示。拓展视野项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施线性运动的具体操作过程如表4-7所示。项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施重定位运动的具体操作过程如表4-8所示。项目实施项目实施项目实施项目实施任务三转数计数器的更新操作转数计数器更新的具体操作过程如表4-9所示。项目实施项目实施拓展视野关节轴4关节轴5关节轴6关节轴1关节轴3关节轴2项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施THANKYOU谢谢观看机器人的I/O通信配置项目五编程与人生:信息互通是人与人交流的基本要求,人与机器人的信息互通也是我们认识机器人的必然要求。我们应用代码、数字、符号等与机器人互通信息,通过设计和编写程序,让它“知道”我们的所思所想,并发挥其作用。通过程序来实现信息互通,可以更好地发挥机器人的功效和潜能,为人类提供更多的优质服务。项目五

机器人的I/O通信配置(1)红星汽车制造厂近期配备了一批用于汽车喷涂作业的ABB工业机器人,调试员小张与师傅老李负责安装和配置ABB标准I/O板。曾经只进行过程序编写的小张对此工作感到十分陌生,他不知道标准I/O板有什么作用,要如何设置I/O信号。为此,老李开始一边工作一边为小张讲解其中的知识。项目引入(2)小张与师傅老李配置好ABB标准I/O板后,老李告诉小张:“虽然已经在系统中添加并设置好了I/O板的数字输入信号和数字输出信号,但是这两个信号对工业机器人来讲是做什么的,还没有给出一个答案。因此,我们还无法通过这两个信号来控制工业机器人和周边设备。”随后,老李开始教小张如何将设置好的I/O信号与工业机器人自身的控制、状态信号关联在一起,从而可以通过I/O信号控制工业机器人和周边设备。项目五

机器人的I/O通信配置项目分析I/O即输入/输出端口,机器人可通过I/O信号与外部设备进行交互。数字量输入:各种开关信号反馈,如按钮开关、转换开关、接近开关等;传感器信号反馈,如光电传感器、光纤传感器,还有接触器、继电器触点信号反馈,以及触摸屏里的开关信号反馈。数字量输出:控制各种继电器线圈,如接触器、继电器、电磁阀;控制各种指示类信号,如指示灯、蜂鸣器。机器人的I/O通信根据厂家的不同,使用的通信协议也不一样,配置方式也不相同。对于ABB机器人来说,不同I/O板的地址是不一样的,所以不同的I/O板各自所占用的地址要清楚,才能正确地设置I/O板模块。为不同的I/O板配置I/O信号地址时,要注意总线共有几位,怎样来配置信号及怎样去关联外围设备。项目五

机器人的I/O通信配置【知识目标】【能力目标】掌握ABB机器人I/O通信的基本知识。掌握ABB机器人常用I/O板的基本知识。掌握ABB机器人I/O板总线的设定方法和步骤。掌握ABB机器人的I/O信号配置,并能够监控和强制控制I/O信号。掌握示教器可编程按键的设置方法。能够正确配置机器人的I/O板总线。能够正确配置机器人的I/O信号。能够正确监控机器人的I/O信号执行情况。能够正确将机器人的I/O信号与其外围设备进行关联,使外围设置能够控制机器人工作。能够正确配置机器人示教器可编程按键。项目目标一、ABB机器人的I/O通信硬件设备之间的通信是指设备之间通过数据线路按照规定的通信协议标准进行信息的交互。通信协议规定了硬件接口的标准、通信的模式以及速率,设备之间必须采用相同的通信协议才能正确地进行信息交互。不同设备厂家生产的外围设备会使用不同的通信协议标准与接口类型。项目准备ABB机器人比较常用的通信类型及执行标准如表5-1所示。项目准备PC端通信一般用于ABB工业机器人与PC之间的通信,在开发和调试工业机器人本体系统时常使用此类通信类型,目前PC端通信常用的接口是以太网的网络接口。(1)PC端通信。在自动控制系统中,各个设备之间传送信息的公共通路称为总线。现场总线通信一般用于ABB工业机器人与外部设备间传输数据量庞大的情况。各种现场总线中最常用的是DeviceNet,它也被应用在标准I/O板之中。(2)现场总线通信。项目准备(3)ABB标准通信。ABB标准通信包括标准I/O板与ABBPLC两种接口方式。标准I/O板是ABB工业机器人最常使用的一种接口方式,其本质为一种可编程控制器(PLC)。项目准备ABB机器人的通信接口位于机器人控制柜内部。PC端与控制器的通信现在大多数采用以太网通信,通过网线直接将控制器的网口与PC端网络接口连接,将PC端的IP地址设置为自动获取,利用RobotStudio软件的在线功能,就能够在PC端进行机器人编程、参数设定、系统备份与监控等操作。ABB机器人与外围设备的通信采用的是DeviceNet的现场总线方式。而DeviceNet是一种在CAN总线基础之上发展而来的现场总线,采用5线制通信模式。机器人控制器DeviceNet接口属于系统选配功能,将主/从站单元模块安装于系统计算机的PCI主板插槽中,控制系统将具有DeviceNet通信功能并提供对应的5线制接口,如图5-1所示。1.机器人常用接口认知项目准备项目准备拓展视野I/O信号指输入信号和输出信号。对于机器人系统而言,输入信号通常由按钮、接近开关、传感器等产生并以电信号的形式输入系统之中,从而触发机器人执行对应的工作程序。输出信号是由机器人系统产生的一个控制信号,以电信号的形式输出到外围设备,通常应用与控制相应的信号指示灯、吸盘、抓手等执行元器件或者与PLC进行信号传递交互。2.I/O信号分类项目准备I/O信号可以分为数字量信号(DigitalSignal)与模拟量信号(AnalogSignal)两种基本类型。数字量信号在时间和数量上都是离散的,只有0和1两种信号状态,通常用于标识物理触点的断开与闭合两种状态。模拟量信号在时间和数量上都是连续的,通常用于标识压力、流量、速度、电压、电流等连续变化的物理量。项目准备ABB标准I/O板提供的常用信号处理有数字输入(DI)、数字输出(DO)、模拟输入(AI)、模拟输出(AO)、组输入(GI)、组输出(GO)和输送链跟踪。ABB常用的标准I/O板(具体型号及规格参数以ABB官方最新公布为准)如表5-2所示。3.ABB常用的标准I/O板项目准备DSQC652板主要提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理。DSQC652板的外形结构如图5-2所示。1)DSQC652板的外形结构项目准备拓展视野ABB标准I/O板是连接在DeviceNet网络上的,所以需要设定I/O模块在网络中的地址。X5的6~12号端子的跳线用来决定I/O模块的首位地址,其地址可用范围为0~63。在X5端子上,前5个端子的功能已经确定,主要用于模块供电和通信。X5端子的使用定义如表5-3所示。2)DSQC652首位地址的确定项目准备项目准备前5个端子已被占用,而第6个端子为公共端。实际应用时,将6~12号端子用短接排进行短接。当需要确定I/O模块的首位地址时,需要剪去6~12号端子之间不同的短接排管脚,再利用二进制转化为十进制的方式来确定,其中6~12号端子是用来设定I/O板总线地址的。6号端子为逻辑地(0V),即公共端,7~12号端子分别表示节点地址的第0位~第5位。第7号端子(第0位)代表2的0次方,第8号端子(第1位)代表2的1次方,依此类推,第12号端子(第5位)代表2的5次方,20+21+22+23+24+25=63,因此,I/O板的地址的范围应为0~63。项目准备如图5-3所示,本项目是将第8号端子和第10号端子的跳线剪去,即首位地址为21+23=10,如需其他地址,也可以通过上述方法获得。项目准备DSQC652板除X5端子外的其他端子接口的使用定义及地址分配如表5-4所示。3)DSQC652接口及地址项目准备项目准备在ABB工业机器人的示教器操作系统中,其通信的结构主要分为三层结构形式,分别为总线、板卡(单元)、信号。其中总线采用的是DeviceNet的总线结构,板卡为在总线中使用的I/O板,信号对应的就是I/O板上的输入/输出端子的功能。在机器人操作系统中,总线、板卡、信号之间的关联、信号的信任水平、信号之间的联锁等I/O信号的相关配置均在控制面板中的“配置配置系统参数”中的“I/O”选项中,如图5-4所示,而其中各项的含义如表5-5所示。二、ABB机器人的I/O通信配置项目准备项目准备1.标准I/O板的参数配置标准I/O板配置所需参数的说明如表5-6所示。在配置机器人I/O板时,需要解决两大问题:协议问题和身份问题。其中协议问题是指当前通信采用的通信协议是哪一种,不同的机器人采用的协议不同;身份问题主要指I/O板的名称和首位地址。项目准备2.I/O信号的配置I/O信号配置参数的说明如表5-7所示。项目准备要在I/O板中确定每个端子的功能,即创建并配置相应的I/O信号时,就必须确定I/O信号的三大要素:一是信号名称,要体现信号的类型和功能;二是信号类型,信号的类型选择要和名称相匹配;三是信号地址,即信号从属于哪一个板卡或单元,对应I/O板的哪一个输入/输出接线端子。只有将以上问题确定清楚,才能在实际应用中更好地配置和使用I/O信号。项目准备I/O信号的名称并没有特殊的规定,不同编程人员设定名称的方式可能会不一样,但总的设定思想是不变的,即直观上看到名称就能分辨出该信号的类型、功能等。在实际工作过程中,I/O信号名称的命名建议使用“信号类型+信号编号或功能”的形式,以便于后期操作和维护人员使用。1)信号名称项目准备2)信号类型系统提供了6种可设定的信号类型,如图5-5所示。除了常见的DI、DO、AI、AO四种类型,为了在编程和调试时更好地优化机器人程序和操作,机器人控制器还提供了GI、GO信号类型。GI(GO)就是把2个或2个以上的数字输入信号(输出信号)通过一个组输入信号(组输出信号)去获取输入(控制输出)信号。项目准备3)信号地址DO、DI信号的设置地址应该与DSQC652板的端子地址相符。GI、GO信号地址则是按照组合的信号数量和组合信号的地址来输入的。例如,GO信号控制连续的信DO1~DO3时,其地址是连续的:DO1地址是1,DO2地址是2,DO3地址是3,则可以填1~3。如果DO的地址不是连续的:DO1地址是1,DO4地址是4,DO6地址是6,则可以填1,4,6。因为GO通过二进制的值控制DO信号的输出,所以要输出DO1~DO3中的信号,就需要给GO赋予对应的二进制的值,按DO的地址在GO中排列位数对应的二进制数进行赋值,即将需要位置的二进制数相加。GI的地址配置方法和计算方法与GO类似。项目准备项目实施任务一ABB标准I/O板DSQC

652的配置ABB标准I/O板DSQC652的配置过程如表5-8所示。项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施任务二I/O信号的配置以添加输入信号di1为例说明I/O信号的配置过程,如表5-9所示。项目实施项目实施