工业机器人系统离线编程与仿真 课件 项目1 工业机器人离线编程与仿真基础

项目1工业机器人离线编程与仿真基础Project1FundamentalsofOfflineProgrammingandSimulationforIndustrialRobots项目引入本项目将学习工业机器人仿真的基础知识和简单操作技能，以理论学习为主，操作为辅，内容包括工业机器人仿真技术，RobotStudio仿真软件，Robotstudio创建简单仿真工作站，Robotstudio建模功能和Smart组件仿真功能。知识目标熟悉工业机器人虚拟仿真技术和主流仿真软件；熟悉RobotStudio仿真软件的功能和特点；掌握RobotStudio建模原理；掌握Smart组件的概念和类别；能力目标能够正确安装RobotStudio仿真软件；能够使用RobotStudio仿真软件创建工业机器人简单仿真工作站；能够使用RobotStudio仿真软件建立简单模型、机械装置和机器人工具；1.1工业机器人虚拟仿真技术1.1VirtualSimulationTechnologyforIndustrialRobotsCATALOGUE工业机器人虚拟仿真技术工业机器人主流仿真软件12目录目录ONTENTSCCATALOGUE工业机器人虚拟仿真技术1工业机器人虚拟仿真技术是指通过计算机对实际的工业机器人系统进行模拟的技术。工业机器人虚拟仿真技术可以通过计算机图形技术和机器人学原理，建立工业机器人及其工作环境的模型，再利用工业机器人编程语言及相关算法，生成可视化的解决方案。工业机器人虚拟仿真系统可通过单台或多台虚拟工业机器人组成仿真工作站或生产线，在产品制造之前对工业机器人系统进行离线编程，避免不必要的返工。离线编程就是在实际安装机器人前，通过可视化及可确定的解决方案和布局来减低风险，并通过创建更加精确的路径来获得更高的效率。图1-1为工业机器人机床上下料仿真工作站。CATALOGUE工业机器人主流仿真软件2工业机器人主流仿真软件主要包括RobotMaster、PQArt、DELMIA、RobotStudio、RobotWorks和Robomove六种。1、RobotMasterRobotMaster是一款来自加拿大的工业机器人仿真软件，几乎支持市场上绝大多数机器人品牌，该软件还无缝集成了机器人编程、仿真和代码生成功能，能极大提高机器人编程速度。2、PQArtPQArt是目前国内机器人仿真软件中的主流产品之一，该软件能根据几何数模的拓扑信息生成机器人运动轨迹，之后进行轨迹仿真、路径优化以及后置代码，同时集碰撞检测、场景渲染、动画输出于一体，可快速生成效果逼真的模拟动画，被广泛应用于打磨、去毛刺、焊接、激光切割、数控加工等领域。PQArt教育版针对教学实际情况，增加了虚拟示教器与自由装配等功能，帮助初学者在虚拟环境中快速认识机器人，快速学会机器人示教器基本操作，大大缩短了学习周期，降低了学习成本。3、DELMIADELMIA是一款法国达索公司旗下的CAM软件，被专门用于汽车制造行业。DELMIA有六大模块，其中Robotics解决方案涵盖汽车制造领域的发动机、总装和白车身，航空工业领域的机身装配、维修维护，以及一般制造业的制造工艺设计。Robotics能快速进行机器人工作单元建立、仿真与验证，可形成一个完整、可伸缩、柔性的解决方案。CATALOGUE工业机器人主流仿真软件24、RobotStudioRobotStudio是一款瑞士ABB公司配套本体机器人出品的仿真软件。RobotStudio支持机器人的整个产品生命周期，使用图形化方式编辑和调试机器人系统来创建和仿真机器人的运行，并能模拟优化现有的机器人程序。5、RobotWorksRobotWorks是一款来自以色列的机器人离线编程仿真软件，它的使用与前面所提到的RobotMaster软件类似，但它要基于Solidworks软件二次开发才能使用，因此使用该软件需要先购买Solidworks。6、RobomoveRobomove是一款来自意大利的工业机器人仿真软件，它同样支持市面上大多数品牌的机器人，机器人加工轨迹由外部CAM导入。软件操作自由且功能完善，可同时支持多台机器人仿真。Robomove与其他仿真软件不同的是侧重于定制路线，可根据实际项目进行定制。1.2喷涂动画组件创建与设计1.2Robotstudio仿真软件CATALOGUERobotStudio软件功能介绍RobotStudio软件功能选项卡12目录目录ONTENTSCRobotStudio软件功能介绍1RobotStudio仿真软件可以实现包括编程、CAD导入、自动生成路径、自动分析伸展、碰撞检测、在线作业、二次开发在内的七项主要功能。编程功能RobotStudio软件既是仿真软件又是编程软件，可利用它将编好的程序直接下载到真实的机器人控制器中。CAD导入在构建仿真工作站时，RobotStudio软件支持CAD软件模型导入（包括IGES、STEP、VRML、CATIA、VDAFS和ACIS等格式），通过使用各种精确的3D模型数据，可以生成更为精确的机器人程序，从而提高产品质量。自动生成路径功能自动生成路径功能是RobotStudio软件最节省时间的功能之一。对于某些不规则轨迹，进行人为示教比较麻烦且效率低下，此时利用该软件的自动生成路径功能，将生成好的路径下载到真实机器人中，可极大提高生产效率。RobotStudio软件功能介绍14、自动分析伸展功能RobotStudio软件利用自动分析伸展功能可让操作者灵活移动机器人或工件，直至所有位置均可达到，从而在较短时间内完成验证和优化工作站单元布局。5、碰撞检测功能在RobotStudio软件中，可对机器人在运动过程中是否可能与周边设备发生碰撞进行验证与确认，以确保机器人离线编程得出的程序具有可用性。6、在线作业功能使用RobotStudio软件与真实机器人进行连接通信，对机器人进行便捷的监控、程序修改、参数设定、文件传送及备份恢复等操作，方便了对机器人的调试与维护。7、二次开发功能RobotStudio软件提供了功能强大的二次开发平台，便于工程人员调试机器人以及更直观的观察机器人生产状态，使得机器人的应用实现了更多种可能，从而满足科研和生产的需要。RobotStudio软件功能选项卡2RobotStudio仿真软件包括“文件”“基本”“建模”“仿真”“控制器”“RAPID”和“Add-Ins”7个功能选项卡。文件选项卡“文件”选项卡包括“打开”“关闭”“保存”“新建”“打印”“共享”“在线”“帮助”及“选项”等命令，如图1-3所示。RobotStudio软件功能选项卡22、基本选项卡

“基本”选项卡有6个命令组，分别为“建立工作站”“路径编程”“设置”“控制器”“Freehand”“图形”。例如，“建立工作站”命令组包含“ABB模型库”“导入模型库”和“机器人系统”等命令3、建模功能选项“建模”选项卡有5个命令组，分别为“创建”“CAD操作”“测量”“Freehand”和“机械”。例如，“机械”命令组包括“创建机械装置”“创建工具”和“创建输送带”等命令RobotStudio软件功能选项卡24、仿真功能选项

“仿真”选项卡有6个命令组，包括“碰撞监控”“配置”“仿真控制”“监控”“信号分析器”和“录制短片”。例如，“仿真控制”命令组有“播放”“暂停”“停止”和“重置”命令5、控制器功能选项“控制器”选项卡有5个命令组，分别为“进入”“控制器工具”“配置”“虚拟控制器”和“传送”。例如，“虚拟控制器”命令组包括“控制面板”“操作者窗口”“编辑系统”等命令RobotStudio软件功能选项卡26、RAPID功能选项“RAPID”选项卡有7个命令组，分别为“进入”“编辑”“插入”“查找”“控制器”“测试和调试”“路径编辑器”。例如，“测试和调试”命令组包括“步入”“跳出”“跳过”等命令7、Add-Ins功能选项“Add-Ins”选项卡有3个命令组，分别为“社区”“RobotWare”和“齿轮箱热量预测”1.3Robotstudio创建简单仿真工作站1.3EstablishsimulationworkstationusingRobotstudioCATALOGUE工作站创建与布局工业机器人虚拟系统创建与操作12目录目录ONTENTSC路径创建与离线编程仿真运行与视频录制34工作站创建与布局1CATALOGUE1）创建工作站打开RobotStudio软件，在“工作站”中选择“空工作站”，单击“创建”新工作站。工作站创建与布局1CATALOGUE2）导入机器人模型及其工具点击“基本”→“ABB模型库”，选择“IRB2600”型工业机器人。点击“基本”→“导入模型库”→“设备”→“TrainingObject”，选择其中的“myTool”。工作站创建与布局1CATALOGUE3）导入工作站模型在“TrainingObjects”模型中，选择“propellertable”和“CurveThing”。工业机器人虚拟系统创建与操作2CATALOGUE1）创建机器人虚拟控制系统点击“基本”→“机器人系统”→“从布局…”，根据已有布局创建虚拟控制系统。工业机器人虚拟系统创建与操作22）机器人手动操作

在示教器控制面板界面中选择“手动操纵”。路径创建与离线编程31）路径创建

点击“路径”→“空路径”。路径创建与离线编程32）离线编程设定RAPID程序运动指令模板，本例中设定如下“MoveAbsJ*v150fineMyTool\WObj:=workobject_1”。点击“示教指令”。

仿真运行与视频录制41）仿真运行

在“仿真设定”选项卡中，点击“T_ROB1”，在“进入点”下拉框中选择“Path_10”。点击“播放”功能。仿真运行与视频录制42）视频录制

点击“仿真录像”→“播放”，等待仿真运行结束。点击“播放”→“录制视图”，完成录制后，可以生成可执行文件。1.4Robotstudio建模功能1.4ModellingforRobotstudioCATALOGUE简单建模功能机械装置创建12目录目录ONTENTSC机器人工具创建3简单建模功能1CATALOGUE1）矩形体创建点击“固体”→“矩形体”。在“创建方体”界面中，设定矩形体长度、宽度、高度都为200mm，并点击“创建”。简单建模功能1CATALOGUE3）导入工作站模型在“TrainingObjects”模型中，选择“propellertable”和“CurveThing”。机械装置创建2CATALOGUE1）滑台机械装置创建点击“创建机械装置”，弹出的界面中，在“机械装置模型名称”文本框输入“滑台设备”，在“机械装置类型”下拉框中选择“设备”，接着双击“链接”。机械装置创建22）设置链接L1

在“创建链接”界面中，设置“链接名称”为“L1”，在“所选组件”下拉框中选择“滑台”，并将其添加到右方文本框中，并勾选“设置为BaseLink”选项，最后点击“应用”。机器人工具创建31）设定工具本地坐标系

右击“单吸盘”，选择“修改”→“设定本地原点”功能。将工具本地原点位置数据全部设置为0，方向数据设置为0，90，0，点击“应用”。机器人工具创建32）创建工具数据在“路径和目标点”选项卡中，右击“工具数据”，然后选择“创建工具数据”。

1.5Smart组件仿真功能1.5SimulationfunctionforSmartcomponentsCATALOGUESmart组件功能Smart组件创建12目录目录ONTENTSCSmart组件功能1CATALOGUE1）Smart组件功能Smart组件是RobotStudio的一种对象，具有内置功能和逻辑，用于模拟不属于虚拟控制器组成部分的组件。如图1.10所示，RobotStudio软件默认提供了一套用于模型基本动作、信号逻辑运算和传感器检测等仿真