《工业机器人（操作员）岗位能力培养及应用》课件-2.机器人操作与编程技术

工业机器人岗位能力培养及应用2.1

工业机器人的坐标系22.1工业机器人的坐标系当我们看电影拿到电影票的时候是如何定位的？我们可以通过坐标系的方式，排对应X，座对应Y，快速准确的找到自己的位置。32.1工业机器人的坐标系TCP（工具中心点）为机器人系统控制点，出厂时默认位于最后一个运动轴或安装法兰的中心，安装工具后TCP点将发生改变。当我们以手动或者编程的方式让机器人去接近空间的某一点时，其本质是让工具中心点去接近该点。因此可以说机器人的轨迹运动，就是TCP（工具中心点）的运动。机器人如何定位？42.1工业机器人的坐标系机器人坐标系指的是为确定机器人的位置和姿态，而在机器人或空间上进行的位置指标系统。目前，在大部分商用工业机器人系统中，均可使用直角坐标系、关节坐标系、工具坐标系和用户坐标系。机器人利用坐标系实现空间中的定位直角坐标系关节坐标系工具坐标系机器人坐标系用户坐标系52.1工业机器人的坐标系直角坐标系又称为大地坐标系。如果机器人直接安装在地面，那么它的直角坐标系和世界坐标系是重合的。ZXY直角坐标系下，当工具中心点沿X，Y，Z轴直线移动时，腕部轴控制点动作保持不变。腕部轴控制点62.1工业机器人的坐标系关节坐标系用来描述工业机器人每个独立关节的运动。对大范围运动，且不要求TCP姿态的，可选择关节坐标系。在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。轴5轴4轴3轴6轴2轴1轴1、轴2和轴3称为基本轴或主轴，用以保证末端执行器达到工作空间的任意位置。

轴4、轴5和轴6称为腕部轴或次轴，用以实现末端执行器的任意空间姿态。72.1工业机器人的坐标系工具坐标系属于直角坐标系的范畴，其原点定义在TCP点，并且假定工具的有效方向为X轴（部分厂商为Z轴），而Y轴、Z轴由右手法则确定。工具坐标系为动态坐标系，方向随腕部的移动而发生变化。YXZ在进行相对于工件不改变工具姿态的平移操作时选用该坐标系最为适宜。82.1工业机器人的坐标系用户坐标系用户自行定义的坐标系。当机器人配备多个工作台时，选择用户坐标系可使操作更为简单。在用户坐标系中，TCP点将沿用户自定义的坐标轴方向运动。ZYX92.1工业机器人的坐标系适用于①有多个夹具台②进行排列或码垛作业③传送同步运行使用设定在各夹具台的用户坐标系在托盘上设定用户坐标系，平行移动时，设定偏移量的增量。指定传送带的移动方向为用户坐标系的轴向。102.1工业机器人的坐标系以上内容为商用工业机器人系统中，工业机器人用来实现空间定位的四种坐标系。直角坐标系关节坐标系工具坐标系机器人坐标系用户坐标系机器人利用坐标系实现空间中的定位112.1工业机器人的坐标系拓展内容使用示教器按左图所示路径（A→B→C→D→E→F→A）移动机器人，将机器人坐标系的选择填在表中（请在相应选项下打“√”）。位置关节坐标系直角坐标系工具坐标系用户坐标系ABBCCDDEEFFA工业机器人岗位能力培养及应用2.2

工业机器人的在线示教132.2工业机器人的在线示教工业机器人完成一项作业任务，需要得到哪些信息？142.2工业机器人的在线示教目前，企业引入机器人的以第一代工业机器人为主，其基本工作原理是“示教-再现”。即工业机器人完成自动化作业的前提是：预先赋予机器人完成作业所需的运动轨迹、作业条件和作业顺序等信息。

程序点1程序点6程序点2程序点3A程序点5B程序点4152.2工业机器人的在线示教运动轨迹是机器人为完成某一作业，工具中心点（TCP）所掠过的路径，是机器人示教的重点。直线轨迹圆弧轨迹我们并不需要把轨迹上的每一个点都设为程序点，对于有规律的轨迹，仅需几个程序点即可。起点终点2个3个•起点终点中间点一、运动轨迹162.2工业机器人的在线示教机器人运动轨迹的示教主要是确认程序点的属性。位置坐标插补方式再现速度程序点属性空走/作业点一、运动轨迹172.2工业机器人的在线示教位置坐标

描述机器人TCP的6个自由度（3个平动自由度和3个转动自由度）。机器人的位置坐标，可以通过示教器保存在数据库当中：直角坐标操作时保存点位，格式保存为P(X，Y，Z，RX，RY，RZ，FIG，WORK，TOOL)（6个自由度+FIG姿态类型+WORK用户坐标系序号+TOOL工具坐标系序号）轴坐标操作时保存点位，格式保存为J(J1，J2，J3，J4，J5，J6)（6个自由度）一、运动轨迹182.2工业机器人的在线示教插补方式

指机器人再现时，从前一程序点移动到当前程序点的动作类型。插补方式动作描述动作图示关节插补机器人在未规定采取何种轨迹移动时，默认采用关节插补。出于安全考虑，通常在程序点1用关节插补示教。直线插补机器人从前一程序点到当前程序点运行一段直线，即直线轨迹仅示教1个程序点（直线结束点）即可。直线插补主要用于直线轨迹的作业示教。圆弧插补机器人沿着用圆弧插补示教的3个程序点执行圆弧轨迹移动。圆弧插补主要用于圆弧轨迹的作业示教。终点起点终点起点终点中间点起点一、运动轨迹192.2工业机器人的在线示教再现速度

指机器人再现时，从前一程序点移动到当前程序点的速度。空走点指从当前程序点移动到下一程序点的整个过程不需要实施作业，用于示教除作业开始点和作业中间点之外的程序点。作业点指从当前程序点移动到下一程序点的整个过程需要实施作业，用于作业开始点和作业中间点。注意：作业区间的再现速度一般按作业参数中指定的速度移动，而空走区间的移动速度则按移动命令中指定的速度移动。前一点当前点下一点⋁是否开启工具一、运动轨迹202.2工业机器人的在线示教为工业机器人配置合理的作业条件，是获得好的产品质量和作业效果的前提。比如弧焊作业过程中，需要配置合理的电流，电压，速度以及保护气体流量等，来获得更好的弧焊效果。二、作业条件212.2工业机器人的在线示教工业机器人作业条件的登录方法，有3种形式：

使用作业条件文件

输入作业条件的文件称为作业条件文件。使用这些文件，可使作业命令的应用更简便。

在作业命令的附加项中直接设定

首先需要了解机器人指令的语言形式，或程序编辑画面的构成要素。程序语句一般由行标号、命令及附加项几部分组成。8:JP[1]100%FINE0008MOVJVJ=80.00①②③①②③(b)YASKAWA机器人(a)FANUC机器人程序语句的主要构成要素

手动设定

在某些应用场合下，有关作业参数的设定需要手动进行。二、作业条件222.2工业机器人的在线示教制定合理的作业顺序，则可提高机器人的工作效率。三、作业顺序232.2工业机器人的在线示教作业顺序的设置主要涉及：

作业对象的工艺顺序在某些简单作业场合，作业顺序的设定同机器人运动轨迹的示教合二为一。

机器人与外围周边设备的动作顺序

在完整的工业机器人系统中，除机器人本身外，还包括一些周边设备，如变位机、移动滑台、自动工具快换装置等。三、作业顺序242.2工业机器人的在线示教对于视频中儿童座椅的加工过程，当我们确定了工业机器人的运动轨迹，作业条件和作业顺序，机器人就可以按照我们所设置的任务要求，自动完成作业。252.2工业机器人的在线示教1.工业机器人示教的主要内容就是：运动轨迹、作业条件以及作业顺序的设定。2.机器人运动轨迹的示教主要是确认程序点的属性，包括：位置坐标、插补方式、在线速度、空走/作业点。3.为工业机器人配置合理的作业条件，是获得好的产品质量和作业效果的前提；制定合理的作业顺序，则可提高机器人的工作效率。4.只有掌握的作业示教的主要内容，才能更顺利的开展机器人作业任务的编制。262.2工业机器人的在线示教用机器人完成下图所示直线轨迹（A→B）的焊接作业，结合具体示教过程，填写下表（请在相应选项下打“√”）。程序点1程序点6程序点5B程序点4A程序点3程序点2拓展内容工业机器人岗位能力培养及应用2.3工业机器人的离线编程282.3工业机器人的离线编程

RobotStudio是ABB公司专门开发的工业机器人离线编程软件，界面友好，功能强大，离线编程在实际机器人安装前，通过可视化及可确认的解决方案和布局来降低风险，并通过创建更加精确的路径来获得更高的产品质量，同时节约了大量的示教编程时间，提高机器人的开动率。一、RobotStudio仿真软件界面认知292.3工业机器人的离线编程RobotStudio软件界面包含“文件”、“基本”、“建模”、“仿真”、“控制器”、“RAPID”和“Add-Ins”这7个功能选项卡。1、“文件”功能选项卡，包含打开已有工作站，关闭、保存工作站和新建工作站等，如图所示。一、RobotStudio仿真软件界面认知302.3工业机器人的离线编程2、“基本”功能选项卡，包含进行建立工作站、路径编程、任务设置、系统同步，手动操纵和3D视角这几个方面操作时所需要用到的控件。如下图所示。3、“建模”功能选项卡，包含创建和分组工作站组件、创建实体、测量以及其他CAD操作所需的控件，如图所示。一、RobotStudio仿真软件界面认知312.3工业机器人的离线编程4、“仿真”功能选项卡，包含碰撞监控，仿真的设定、控制和录像等控件，如下图所示。5、“控制器”功能选项卡，包含用于虚拟控制器的同步、配置和分配给它的任务控制措施。它还包含用于管理真实控制器的控制功能，如图。一、RobotStudio仿真软件界面认知322.3工业机器人的离线编程6、“RAPID”功能选项卡，包括RAPID编辑器的功能、RAPID文件的管理以及用于RAPID编程的其他空间，如图所示。7、“Add-Ins”功能选项卡，包含机器人系统和仿真软件版本的下载更新，如图。一、RobotStudio仿真软件界面认知332.3工业机器人的离线编程基本的机器人工作站包括工业机器人、机器人工具以及周边设备。构建机器人仿真工作站如下图所示，图中机器人型号为IRB120，机器人末端法兰盘需要装有工具，为工作站配备工作台（小桌）。二、布局机器人工作站342.3工业机器人的离线编程1、导入机器人在“基本”功能选项卡的“ABB模型库”中，提供了几乎所有的机器人产品模型，作为仿真所用。如下图。二、布局机器人工作站352.3工业机器人的离线编程单击选择其中型号为IRB120的机器人，确定好版本，点击确定即可。在实际应用中，要根据项目的要求选定具体的机器人型号及相关版本或者承重能力及到达距离等参数。二、布局机器人工作站362.3工业机器人的离线编程2、导入机器人工具并安装到法兰盘先在“基本”功能选项卡中，打开“导入模型库”，选择“设备”，选择“myTool”。二、布局机器人工作站372.3工业机器人的离线编程将工具安装到机器人法兰盘的操作如图所示，在“MyTool”上按住左键，点击“安装到”，选择需要安装工具的机器人。出现下图所示对话框，点击“是”，之后工具就能安装到机器人法兰盘了。二、布局机器人工作站382.3工业机器人的离线编程3、加载机器人周边模型并布局工作站类似于加载机器人工具的方法，加载小桌模型的操作如图所示，在“基本”功能选项卡中，打开“导入模型库”，选择“设备”，选择“propellertable”。二、布局机器人工作站392.3工业机器人的离线编程小桌模型导入之后，需要将它摆放到合适的位置，以利于机器人能够到达。对于小桌模型位置的确定，先要使机器人显示其工作区域，方法如下图所示。二、布局机器人工作站402.3工业机器人的离线编程左键“IRB120_3_58_01”，选择“显示机器人工作区域”，待机器人工作区域显示出来之后，移动小桌，使其保持在机器人的工作区域。方法如图所示。选中“table_and_fixture_140”，在“Freehand”工具栏，单击“移动”按钮，拖动箭头到达合适位置。二、布局机器人工作站412.3工业机器人的离线编程在完成了工作站布局以后，要为机器人创建系统，使它具有电气的特性来完成相关的仿真操作。具体操作如图所示，首先在“基本”功能选项卡下，单击“机器人系统”的“从布局......”三、建立机器人系统422.3工业机器人的离线编程点击“选项”，把系统设置为中文版，勾掉“English”点击“DefautLanguage”，打钩“Chinese”，点击“关闭”，点击“完成”。154326三、建立机器人系统432.3工业机器人的离线编程系统建立完成后，可以看到右下角“控制器状态”为绿色，如下图。三、建立机器人系统442.3工业机器人的离线编程与真实的机器人一样，在RobotStudio中工业机器人运动轨迹也是通过RAPID程序指令进行控制的。下面就讲解如何在RobotStudio中进行轨迹的仿真。生成的轨迹可以下载到真实的机器人中运行。操作如图所示，步骤如下;1、安装在法兰盘上的工具MyTool在工件坐标Wobj1中沿着对象的边沿行走一圈。四、机器人运动轨迹编程452.3工业机器人的离线编程2、在“基本”功能选项卡中，单击“路径”后选择“空路径”。2四、机器人运动轨迹编程462.3工业机器人的离线编程3、生成的空路径“Path_10”。4、设置框中的内容如图中所示。5、在开始编程之前，对运动指令及参数进行设定，单击虚线框中对应的选项并设定为MoveJ*v150fineMyTool\WObj:=Wobj1345四、机器人运动轨迹编程472.3工业机器人的离线编程6、选择“手动关节”。7、将机器人拖动到合适的位置，作为轨迹的起始点。8、单击“示教指令”。9、此处显示新创建的运动指令。6789四、机器人运动轨迹编程482.3工业机器人的离线编程10、单击“手动线性”或合适的手动模式。11、拖动机器人，使工具对准第一个角点。12、单击“示教指令”。101112四、机器人运动轨迹编程492.3工业机器人的离线编程13、接下来的指令要沿桌子直线运动，单击虚线框中对应的选项并设定为MoveL*v150fineMyTool\WObj:=Wobj114、拖动机器人，使工具对准第二个角点。15、单击“示教指令”。131415四、机器人运动轨迹编程502.3工业机器人的离线编程16、拖动机器人，使工具对准第三个角点。17、单击“示教指令”。1617四、机器人运动轨迹编程512.3工业机器人的离线编程18、拖动机器人，使工具对准第四个角点。19、单击“示教指令”。1819四、机器人运动轨迹编程522.3工业机器人的离线编程20、拖动机器人，使工具对准第一个角点。21、单击“示教指令”。四、机器人运动轨迹编程532.3工业机器人的离线编程22、拖动机器人，离开桌子到一个合适的位置。23、单击“示教指令”。2223四、机器人运动轨迹编程542.3工业机器人的离线编程24、在路径“Path_10”上单击右键，选择“到达能力”。24四、机器人运动轨迹编程552.3工业机器人的离线编程25、绿色打钩说明目标点都可到达，然