《工业机器人编程与操作ABB》教案全套 唐敏

课程教案首页No.1授课题目项目一：工业机器人手动操作任务1：工业机器人的认知;任务2：工业机器人安全操作注意事项;任务3：工业机器人动作模式;任务4：机器人系统备份与恢复教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：了解工业机器人发展历史，掌握工业机器人组成各部分功能；熟悉示教器的正确使用方法，掌握ABB工业机器人运动形式;掌握机器人安全操作事项；掌握ABB机器人系统备份与恢复操作。［能力目标］：能够正确识别工业机器人基本组成；能正确使用示教器安全操作机器人；能正确使用示教器进行系统备份与恢复操作。［素质目标］：1.具有热爱专业，热爱生活的情怀；2.具有安全规范操作的职业素养。重点难点机器人三种运动模式机器人三种运动模式的区别及应用场合教学方法讲授法、演示法、任务驱动、小组合作能力训练（作业）机器人手动操作训练、任务书教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.2授课题目项目二：工业机器人循迹模块编程与操作任务1：工业机器人编程基础；任务2：工业机器人运动指令教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：掌握机器人程序的结构与建立方法；掌握运动指令的运动特点、格式及使用。［能力目标］：1.能够独立完成ABB工业机器人程序、模块、例行程序的建立；2.能够独立完成工业机器人运动指令的添加和程序编写；3.RAPID［素质目标］：1.培养良好的动手能力、沟通能力和团队合作能力；2.强化工业机器人安全操作规范，并实时进行8S管理，养成良好的职业道德。重点难点MoveJ、MoveL、MoveC运动指令的特点MoveJ、MoveL、MoveC运动指令的应用教学方法演示法、讲授法、任务驱动法、小组合作能力训练（作业）运动指令的应用、任务书教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.3授课题目项目二：工业机器人循迹模块编程与操作任务3：工业机器人循迹编程教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：1.掌握MoveJ、MoveL、MoveC指令的使用；2.掌握ABB工业机器人循迹模块的运动轨迹编程；3.掌握ABB工业机器人循迹模块的运行和调试。［能力目标］：1.能灵活使用MoveJ、MoveL、MoveC指令；2.能够完成循迹模块的程序编写与调试。［素质目标］：1.培养良好的动手能力、沟通能力和团队合作能力；2.强化工业机器人安全操作规范，并实时进行8S管理，养成良好的职业道德。重点难点工业机器人循迹程序的编写工业机器人循迹程序的运行调试教学方法讲授法、演示法、任务驱动法、小组合作能力训练（作业）机器人循迹编程训练、任务书教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.4授课题目项目三：工业机器人绘图模块编程与操作任务1：工具坐标系任务2：工件坐标系教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：［能力目标］：［素质目标］：重点难点教学方法能力训练（作业）教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.5授课题目项目三：工业机器人绘图模块编程与操作任务3：工业机器人绘图编程教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：［能力目标］：［素质目标］：重点难点教学方法能力训练（作业）教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.6授课题目项目四：工业机器人装配模块编程与操作任务1：ABB工业机器人I/O通信任务2:工业机器人IO指令教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：［能力目标］：1.能够独立完成ABB工业机器人IO板及IO信号的配置；2.能够使用输入输出指令进行编程；3.能够查看和仿真工业机器人的数字输入输出。［素质目标］：1.具有探究思考、严于律己的意志；2.具有精益求精的工匠精神。重点难点教学方法能力训练（作业）教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.7授课题目项目四：工业机器人装配模块编程与操作任务3：工业机器人装配编程项目五：工业机器人码垛模块编程与操作任务1：机器人偏移指令的使用；任务2：变量的应用；任务3：运算指令应用教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：1.掌握工业机器人装配程序编写与调试；2.掌握常用功能函数的应用；3.掌握机器人变量的添加方法；4.掌握机器人运算指令的使用方法。［能力目标］：1.具备操作工业机器人进行工件装配的能力；2.能够正确使用功能函数；3.能够灵活应用变量及运算指令的使用。［素质目标］：1.培养团结合作的精神；2.培养细致严谨的工匠精神。重点难点装配模块的编程、功能函数的使用变量的应用教学方法能力训练（作业）教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。课程教案首页No.8授课题目项目五：工业机器人码垛模块编程与操作任务4：工业机器人码垛编程教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：掌握机器人功能函数和变量的应用；掌握工业机器人码垛程序编写与调试。［能力目标］：具备操作工业机器人进行工件码垛的能力。［素质目标］：1.挑战多样化的码垛形式，培养学生精雕细琢、精益求精、勇于创新的工匠精神；2.培养安全操作工业机器人的职业意识与素养。重点难点操作机器人实现工件的码垛快速准确完成工件码垛任务的技巧和方法教学方法能力训练（作业）码垛训练、任务书教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.9授课题目项目六：工业机器人搬运模块编程与操作任务1：工业机器人流程控制指令教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：掌握机器人FOR指令、WHILE指令等程序流程控制指令的添加和程序编写方法。［能力目标］：能够独立完成机器人FOR、WHILE等程序控制指令的添加与程序编写。［素质目标］：1.培养精益求精的职业品质；2.具有爱岗敬业的工匠精神。重点难点工业机器人流程控制指令的编程方法工业机器人流程控制指令的应用教学方法能力训练（作业）流程控制指令应用练习、任务书教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。

课程教案首页No.10授课题目项目六：工业机器人搬运模块编程与操作任务2：工业机器人搬运编程教学单元学时2［］4［√］教学目标［知识目标］：［能力目标］：［素质目标］：1.培养精益求精的职业品质；2.具有爱岗敬业的工匠精神。重点难点工件搬运编程工件搬运调试教学方法能力训练（作业）教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学课程介绍项目一工业机器人手动操作任务1工业机器人的认知一、工业机器人定义及特点国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。”1.机器人的动作机构具有类似与人或其它生物的某些器官的功能。2.是一种自动机械装置，可以在无人参与下（独立性），自动完成多种操作或动作功能。可以再编程，程序流程可变，即具有柔性(适应性）。3.具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习。二、工业机器人发展历史1.工业机器人之父-提出机器人三原则（1）机器人不应伤害人类,且在人类受到伤害时不可袖手旁观；（2）机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；（3）机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。2.世界第一台工业机器人世界上第一台工业机器人，命名Unimate（尤尼梅特），意思是“万能自动”。示教再现机器人80年代，机器人在发达国家的工业中大量普及应用，如焊接、喷漆、搬运、装配。并向各个领域拓展，如航天、水下、排险、核工业等，随着机器人的感知技术得到相应的发展，产生第二代机器人---示教再现机器人。智能机器人90年代，机器人技术在发达国家应用更为广泛，如军用、医疗、服务、娱乐等领域，并开始向智能型（第三代）机器人发展。三、机器人的结构（1）执行机构包括：手部、腕部、臂部、腰部和基座等。相当于人的肢体。（2）驱动装置包括：驱动源、传动机构等。相当于人的肌肉、筋络。（3）感知反馈系统包括：内部信息传感器，检测位置、速度等信息；外部信息传感器，检测机器人所处的环境信息。相当于人的感官和神经。（4）控制系统包括：处理器及关节控制器等，进行任务及信息处理，并给出控制信号。相当于人的大脑和小脑。四、机器人的性能参数1.自由度数衡量机器人适应性和灵活性的重要指标，一般等于机器人的关节数。机器人所需要的自由度数决定与其作业任务。2.负荷能力机器人在满足其它性能要求的前提下，能够承载的负荷重量。3.工作空间机器人在其工作区域内可以达到的所有点的集合。它是机器人关节长度和其构型的函数。4.定位精度指机器人到达指定点的精确程度。它与机器人控制系统及反馈装置有关。与机械传动有关。5.重复定位精度指机器人重复到达同样位置的精确程度。它不仅与机器人控制系统及反馈装置有关，还与传动机构的精度及机器人的动态性能有关。6.工作速度单关节速度；合成速度。7.其它动态特性如稳定性、柔顺性等。五、主流品牌的工业机器人系统1.全球四大家族（1）ABB（瑞典、瑞士）（2）FANUC（日本）（3）KUKA（德国、中国）（4）Yaskawa（日本）国产品牌沈阳新松安徽埃夫特广州数控任务2工业机器人安全操作注意事项工作中的安全注意事项；安全使用工业机器人系统时，一般需要遵守以下原则。—如果在保护空间内有工作人员，手动操纵机器人系统。—当进入保护空间时，始终带好示教器，以便随时控制机器人。—注意旋转或运动的工具，例如切削工具和锯。确保在接近机器人之前，这些工具已经停止运动；注意工件和机器人系统的高温表面。机器人电动机长期运转后温度很高。—注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力，如果不按照正确方法操作，也会导致人员伤害。机器人停机时，夹具上不应置物，必须空机。—注意液压、气压系统以及带电部件。即使断电，这些电路上的残余电量也很危险。示教器的安全使用机制；示教器是工业机器人系统的重要部件之一，它是一款高品质手持终端，是具备高灵敏度的先进电子设备。为避免操作不当引起的故障或损坏，在操作时遵循以下规则。—小心操作。不要摔打、拋掷或重击，这样会导致破损或故障。在不使用该设备时，将它挂到专门存放它的支架上，以防意外掉到地上。—示教器的使用和存放应避免被人踩踏电缆。—切勿使用锋利的物体（例如螺钉、刀具或笔尖）操作触摸屏。这样可能会使触摸屏受损。应用手指或触摸笔去操作示教器触摸屏。—定期清洁触摸屏。灰尘和小颗粒可能会挡住屏幕造成故障。—切勿使用溶剂、洗涤剂或擦洗海绵清洁示教器，使用软布蘸少量水或中性清洁剂清洁。—没有连接USB设备时务必盖上USB端口的保护盖。如果端口暴露到灰尘中，那么它会中断或发生故障。手动模式下的安全注意事项；在手动减速模式下，机器人只能减速操作。只要在安全保护空间之内工作，就应始终以手动速度进行操作。在手动全速模式下，机器人以程序预设速度移动。手动全速模式应仅用于所有人员都处于安全保护空间之外时，而且操作人必须经过特殊训练，熟知潜在的危险。自动模式下的安全注意事项。自动模式用于在生产中运行机器人程序。在自动模式操作情况下，常规模式停止（GS）机制、自动模式停止（AS）机制和上级停止（SS）机制和紧急停止（ES）机制都处于活动状态。任务3工业机器人动作模式机器人示教器机器人示教器是一种手持式操作员装置，用于执行与操作机器人系统有关的许多任务：编写程序、运行程序、修改程序、手动操纵、参数配置、监控机器人状态等。示教器包括使能器按钮、触摸屏、触摸笔、急停按钮、操纵杆和一些功能按钮。标号说明A-D预设按键，可以根据实际需求设定按键功能E选择机械单元（用于多机器人控制）F切换运行模式，机器人重定位或者线性运动G切换运动模式，实现机器人的单轴运动，轴1-3或轴4-6H切换增量控制模式，开启或者关闭机器人增量运动J后退按键，使程序逆向运动，程序运行到上一条指令K前进按键，使程序正向运动，程序运行到下一条指令L启动按键，机器人正向运行整个程序M暂停按钮，机器人暂停运行程序示教器的手持方法操作机器人示教器时，一般用左手持设备，手指握住使能器按钮。机器人使能按钮有两个档位，一档伺服上电，二档使机器人处于防护装置停止状态。使用适当的力度握住使能器才能给机器人使能上电。二、工业机器人运动模式（一）关节运动1.机器人运动轴的名称6轴串联型机器人操作机有6个可活动的关节。其中轴1、轴2、轴3定义为基本轴或主轴，用于保证末端执行器到达工作空间的任意位置，轴4、轴5、轴6定义为腕部轴或次轴，用于实现末端执行器的任意空间姿态。2.ABB机器人运动轴的方向对于旋转轴：符合右手定则对于前后运动轴：向下运动为正，向上运动为负3.摇杆的功能和操作可以进行上下左右及斜角和旋转操作，共10个方向。斜角操作相当于相邻两个方向同时动作。摇杆的操纵幅度与机器人的运动速度相关。幅度越小则机器人运动的速度越慢，幅度越大则机器人运动的速度越快。因此在对机器人操纵不熟练的情况下，尽量以小幅度操纵机器人慢慢运动，待熟悉后再逐渐增加速度为宜。4.单轴手动操纵（1）首先打开机器人电源，操纵模式切换为手动（2）待开机完成后，点击屏幕左上角的下拉菜单按钮（3）在主菜单中选择“手动操纵”选项在手动操纵模式下，可以进行单轴运动的切换，包括切换“1-3轴”和“4-6轴”等。或者也可以在示教器的快捷按钮中进行相应的切换。当然在这种模式下，可以根据示教器屏幕上的提示，进行相应的单轴操纵。5.机器人回零点（1）通过1-6轴的单轴手动操纵，将机器人各个轴的角度都调整到0度，如下图所示（2）将机器人回归到零点后，自行查看机器人本体上6个轴的机械零点位置，与之比较看是否基本重合。（二）线性运动1.动作坐标初学者在学习机器人操作的时候一般首先选择基坐标，在基坐标下操作机器人。基坐标系在机器人基座中有固定的零点，这使固定安装的机器人的移动具有可预测性，因此它对于将机器人末端工具从一个位置移动到另一个位置很有帮助。2.线性动作的步骤（1）进入“手动操纵”界面，点击“坐标系”，进入“坐标系选择”界面；（2）点击选择“基坐标”，再点击“确定”；（3）通过动作模式切换按钮或者通过示教器屏幕，切换动作模式到“线性运动”；（4）根据操纵杆方向，去操纵机器人进行线性运动，分别进行X、Y、Z的正负方向运动。（三）重定位运动模式重定位运动指的是手动操作机器人末端点在空间中姿态的运动。它改变的是机器人末端工具相对于参考坐标系的姿态值。实际表现的动作为相对于X、Y、Z轴的转动。（1）点击功能键区的线性/重定位切换按钮将机器人运动模式切换到重定位运动模式；（2）通过查看“动作模式”或者示教器屏幕右下角，确认机器人的动作模式是在重定位运动模式下。（3）根据“操纵杆方向”的提示，去操纵机器人进行线性运动，分别进行X轴角度改变，Y轴角度改变，Z轴角度改变。（重定位是绕对应轴进行旋转的运动）学生进行手动操作练习，并开展小组竞赛活动。任务4机器人系统备份与恢复对于多个操作者使用同一台机器人的情况，需要定期或者不定期备份/恢复系统以免发生误操作时影响其他人的使用。尤其是应用于教学的场合，在学习过程中很容易出现误操作影响系统运行的情况。ABB机器人继承了系统备份/恢复功能，可以在示教器上操作。由于系统本地存储空间有限，建议使用U盘等移动介质作为系统备份/恢复的介质。一、系统备份点击“主菜单”，进入菜单列表界面：点击“备份与恢复”3.点击“备份当前系统”4.点击“ABC”位置输入备份的文件夹名称，建议使用默认名称。点击“...”位置选择保存路径，通常需要把系统备份保存在如U盘等移动介质中。如果选择保存在本地则无需选择路径注意：保存路径不能存在中文文件夹。5.浏览存储器路径，点击“向上”返回上一级目录，找到外部存储器位置，点击“确定”返回备份界面，点击“备份”进入备份状态，备份完成后自动返回。二、系统还原1.在主菜单界面点击“备份与恢复”；2.点击“恢复系统”；3.点击“...”浏览备份的路径，通常需要点击“向上”返回上层菜单：4.找到备份的文件夹，再次选中进入下级目录5.在备份文件夹次级目录点击“确定”完成备份路径的选择6.备份文件夹选择完成后，点击“恢复”7.对于系统的修改会弹出确认对话框，在弹出的窗口点击“是”8.系统恢复完成后示教器自动重新启动，无需关闭控制器电源，再次进入系统界面即完成系统的恢复。如果当前系统中有需要保留的程序，可以先备份当前系统，然后把RAPID文件夹中的程序复制到系统中。本节内容是机器人编程与操作的基础内容，重点讲述了对机器人本体及控制系统的大体认识，及工作站中各部分所起的作用；认识了ABB工业机器人的示教器的使用方法，以及在示教器中进行线性运动和重定位运动设置的方法。指导学生在掌握了基础知识，对机器人有了大体了解之后，进行实操，并且掌握工业机器人系统的备份与恢复。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们已经进行了机器人手动操作等知识的学习，指导了如何安全规范操作机器人，本节课将进行下一个项目的学习，讲授循迹模块项目下的编程基础内容。项目二：工业机器人循迹模块编程与操作任务1：工业机器人编程基础本节解决的内容是对ABB机器人程序组成的学习：建立程序框架，包含程序、模块和例行程序，了解每个结果的概念和建立方式。一、机器人程序的基本知识机器人程序是为了使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。在示教操作中，产生的示教数据（如轨迹数据、作业条件、作业顺序等）和机器人指令都将保存在程序中，当机器人自动运行时，将执行程序以再现所记忆的动作。常见的程序编辑方法有两种：离线编程和示教编程。示教编程是由操作人员引导，控制机器人运动，记录机器人作业的程序点，并插入所需的机器人指令来完成程序的编写。离线编程方法使操作人员不对实际作业的机器人直接进行示教，而是在离线编程系统中进行编程或者在模拟环境中进行仿真，生成示教数据，通过PC间接对机器人进行示教。示教编程方法包括示教、编辑和轨迹再现，可以通过示教器示教再现，由于示教方式实用性强，操作简便，因此大部分机器人都常用这种方法。（一）机器人程序组成程序的基本信息包括程序名、程序注释、子类型、组标志、写保护、程序指令和程序结束标志等。序号基本信息功能1程序名用以识别存入控制器内存中的程序，在同一目录下不能出现包含两个或更多拥有相同程序名的程序。程序名长度不超过8个字符，由字母、数字、下划线等组成。2注释程序注释连同程序名一起用来描述、选择界面上显示的附加信息。最长16个字符，由字母、数字及符号（、@、※）组成。新建程序后可在程序选择之后修改程序注释3子类型用于设置程序文件的类型，目前本系统中只支持机器人程序这一类型。4组标志设置程序操作的动作组，必须在程序执行前设置，目前本系统只有一个操作组（1，*，*，*，*）5写保护指定程序可否被修改。若设置为“是”，则程序名、注释、子类型、组标志等不可修改；若设置为“否”，则程序信息可修改，当程序创建且操作确定后，可将此项设置为“是”来保护程序，防止他人或自己误修改。6指令包括运动指令、寄存器指令等示教中所涉及的所有指令7结束标志程序结束标志（END）自动显示在程序的最后一条指令的下一行。只要有新的指令添加到程序中，程序结束标志就会在屏幕上向下移动，所以程序结束标志总放在最后一行，当系统执行完最后一条程序指令后，执行程序结束标志时，就会自动返回到程序的第一行并终止。（二）新建程序结构1.新建程序（1）电机“主菜单”，选择“程序编辑器”，进入程序编辑窗口；（2）程序编辑界面默认显示上次加载程序的主程序，点击“任务与程序”进入程序文件的菜单编辑界面；（3）点击示教器左下角“文件”按键，在弹出的菜单中选中“新建程序”；（4）系统会提示是否保存当前程序，点击“不保存”，即完成新程序创建。如果需要保存，则点击“保存”进入保存界面，也可以点击“取消”返回编辑菜单中再选择“另存程序为”。注意：系统新建的程序名称都为“NewProgramName”，以“NewProgramName”为名的程序相当于临时程序，再次新建程序的时候极其容易被新程序覆盖掉，因此，编制重要程序的时候最好先另存为其他程序名，以免被误操作覆盖。2.新建模块程序新建完成后，会自动生成名称为“MainModule”的模块和名称为“Main”的例行程序，可以直接进行编程。如果有需要新建或者编辑模块，可以进入模块编辑界面操作，构建新模块。（1）在程序编辑界面上方“模块”栏，进入模块编辑界面（2）点击示教器左下角“文件”按键，在弹出菜单选择“新建模块”（3）编辑所建模块的名字，模块类型通常无需设置，保持默认值“Program”。完成后点击“确认”，新的模块即建立完成（4）系统模块不能进行编辑否则可能会造成系统崩溃。模块相当于对例行程序的归类，不影响程序的互相调用。在无需分类的情况下，所有例行程序建立在同一个模块下也可以。新建例行程序例行程序的名称可以任意编辑，但需要保证有一个名称为Main的例行程序做为主程序，其他例行程序可以在改程序中调用。（1）选择需要建立例行程序的模块，选中模块后，点击“显示模块”（2）点击上方“例行程序”栏，进入例行程序编辑界面（3）点击示教器左下角“文件”按键，选择“新建例行程序”，如果需要编辑例行程序，选中需要编辑的例行程序，再点击“显示例行程序”，进入程序编辑界面（4）编辑所建例行程序的名字。“类型”通常选择“程序”即可，也可以根据需要选择“功能”或者“中断”。“模块”相当于例行程序位置，此处可以再次选择。参数设定完成后点击“确定”，新的例行程序设定完成。任务2：工业机器人运动指令ABB机器人的RAPID编程提供了丰富的指令来完成各种简单和复杂的应用。下面就学习一下在示教器上进行指令编辑的基本操作，从常用的指令开始学习RAPID编程，领略RAPID丰富的指令集提供的编程便利性。ABB机器人在空间中运动主要有关节运动（MoveJ）、线性运动（MoveL）、圆弧运动（MoveC）和绝对位置运动（MoveAbsJ）四种方式。下面就对这四种运动指令进行讲解。一、绝对位置运动指令绝对位置运动指令是机器人以单轴运行的方式运动至目标点，绝对不存在死点，运动状态完全不可控，避免在正常生产中使用此指令，常用于检查机器人零点位置。MoveAbsJ*v500z50tool1\wobj:=wobj1关节运动指令（MoveJ）当运动不必是直线的时候，对路径的精度要求不高时，MoveJ用来快速将机器人从一个点运动到另一个点。机器人以最快捷的方式运动至目标点，机器人运动状态不完全可控，但运动路径保持唯一，关节运动指令适合机器人大范围运动时使用，不容易在运动过程中出现关节轴进入机械死点的问题，运动示意如图所示。线性运动指令应用1.线性运动指令线性运动是机器人以线性方式运动至目标点，当前点与目标点两点决定一条直线，机器人运动状态可控，运动路径保持唯一，不能离的太远否则可能出现死点，常用于机器人在工作状态移动。一般如焊接、涂胶等应用对路径要求高的场合使用此指令。线性运动示意如图所示。2、路径规划机器人编程实际上是使用关键点把目标轨迹描述出来的过程，其核心是关键点规划和选择。例如编制一个程序使机器人在空间中运动一条直线轨迹。实际在编程中，需要把机器人从初始位置开始回到初始位置的路径完整的描述出来。（1）首先是程序起始位置，也称为作业原点。该位置可以是机器人工作空间中任意一点，但一般来说会选取比较特殊的位置，如机器人零点等，目的是让机器人停止姿态尽量美观。（2）然后是过渡位置。从作业原点到作业位置可能会经过障碍物，或者工具必须沿特定路径到达作业位置，这时就需要规划避障或工具进行路线。过度位置可能是很多个点，以实际情况规划。（3）作业位置之前的路径一般不需要限定轨迹，作业轨迹则通常是限定轨迹（直线或圆弧）。对于复杂的作业轨迹，可以通过直线和圆弧的组合把轨迹拟合出来。（4）作业完成后，同样需要规划过渡位置返回作业原点。如果需要运动到下一作业位置，重复2-4步骤即可。（5）当所有工作完成以后，返回作业原点。编程过程中如果需要添加其他指令只要按照顺序执行的过程编写就可以了。四、圆弧指令运用1.圆弧运动圆弧运动是机器人以圆弧移动方式动动至目标点，当前点.中间点与目标点三点决定一断圆弧，第一个点是圆弧的起点，是上一个指令的目标点，第二个点用于圆弧的曲率，第三个点是圆弧的终点。机器人运动状态可控，运动路径保持唯一，常用于机器人在工作状态移动。限制：不可能通过一个MoveC指令完成一个圆。圆弧运动示意如图所示。2.运动指令的几个使用要求（1）速度一般最高是v5000，在手动限速状态下，所有的运动速度被限速在250mm/s（2）Fine指机器人TCP达到目标点，在目标点速度降为零，机器人动作有所停顿然后再向下一运动，如果一段路径的最后一个点一定要是fine。（3）转弯区数据越大，机器人的动作路径越圆滑与流畅。学生运用机器人运动指令进行机器人循迹练习。本节主要对ABB机器人的程序结构及运动指令进行了介绍。通过本节课学习，掌握程序的组成，以及新建模块、新建程序、新建例行程序方法，以及ABB机器人的三种常用的运动指令MoveJMoveL和MoveC的应用。课后需多加练习才能更好掌握。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们已经进行了机器人三种编程指令，重点介绍了三种编程指令的指令格式，并且介绍了三种编程指令的使用场合，本节课将进行循迹模块项目的剩余部分内容的学习，即学习如果利用编程指令完成循迹模块单元的使用。项目二：循迹模块编程与操作任务3：工业机器人循迹编程工作任务：本节的工作任务是对多功能扩展模块中的循迹模块进行示教编程，用激光笔夹具将循迹模块中的图形描绘编程。1、循迹模块循迹模块由三角形、方形、五角形、“J”、“S”、“H”、“B”八个图形的轨迹组成，主要学习机器人基本操作及简单编程。循迹模块2、程序设计根据机器人运动轨迹编写机器人程序时，首先根据控制要求绘制机器人程序流程图，然后编写机器人主程序和子程序。子程序主要包括等边三角形子程序、方形子程序、圆形子程序和五角星子程序。编写子程序前要先设计好机器人的运行轨迹及定义好机器人的程序点。根据控制功能，设计机器人程序流程图，如下图所示3、下图是示例程序中各图像的轨迹点4、子程序的编写根据规划，应该编写三角形、方形、五角形、“J”、“S”、“H”、“B”八个图形的子程序。共8个子程序。需要重点介绍的是，激光笔的打开与关闭使用SetD652_10_DO5和ResetD652_10_DO5学生完成循迹练习及拓展任务训练。本节主要的任务是完成循迹模块上的8个图形和字母的轨迹编程，并使用激光笔模拟循迹过程，需勤加练习。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们已经进行了机器人工作站中循迹模块的编程使用，利用循迹模块，熟悉并使用三种编程指令完成了轨迹的编写，并通过激光笔验证了所编写程序的正确性。本节课，我们开始新的单元即绘图模块的编程与操作的学习。项目三：工业机器人绘图模块编程与操作任务1：工具坐标系本节的工作任务是对ABB工业机器人工具坐标的认识，如何建立工具坐标系，如何测试工具坐标系。1.工具坐标系工具用于描述工具的特性，如焊枪或夹具。这些特性是工具的位置和方向中心点（TCP）和道具负载的物理特性。如果工具在空间中固定，工具数据首先定义位置和这个工具在空间中的定向即TCP。负载则由机器人运动测得或者人工设定。2.工具数据工具数据（tooldata）适用于描述安装在机器人第六轴上的工具的TCP、重量、重心等参数数据。一般不同的机器人应用配置不同的工具，比如说弧焊机器人就使用弧焊枪作为工具，而用于搬运板材的机器人就会使用吸盘式的夹具作为工具。执行程序时，机器人就是讲TCP移至编程位置，程序中所描述的速度与位置就是TCP点在对应工件坐标系的速度与位置。所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，该坐标系被称为tool0。这样就能将一个或多个新工具坐标系定义为tool0的偏移值。3.TCP工具是能够直接或间接安装在机器人转动盘上，或能够装配在机器人工作范围内固定位置上的物件，固定装置（夹具）不是工具。工具必须用TCP定义。为了获取精确地工具中心点位置，必须测量机器人使用的所有工具并保存测量数据。工具中心点是定义所有机器人定位的参照点。通常TCP定义为与操纵器转动盘上的位置相对，TCP可以微调或移动到预设目标位置，工具中心点也是工具坐标系的原点。机器人系统可处理若干TCP定义，但每次只能存在一个有效TCP。TCP有两种基本类型，静止或移动，多数应用场合下，TCP都是移动的，即会随着操纵器在空间移动。如弧焊TCP简单理解的话，TCP就是重定位动作的旋转中心。4.TCP的设定方法（1）首先在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点；（2）然后在工具上确定一个参考点（最好是工具的中心点）；（3）用手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上。前三个点的姿态相差尽量大些，这样有利于TCP精度的提高。为了获得更准确的TCP，在以下的例子中使用六点法也就是TCP和Z，X法（N=4）进行操作，第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的X方向移动，第六点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的Z方向移动；（4）机器人通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP的数据，然后TCP的数据就保存在tooldata这个程序数据中被程序进行调用。情况说明：采用默认的四点法设置了画笔的工具坐标，但是四点法只能确定新的TCP点相对于默认TCP点的位置偏移。对于像焊枪这样坐标系与默认工具坐标系角度明显不重合的工具，需要使用TCP和Z方法来确定位置和姿态。一般，设置的工具坐标误差在1mm以内认定为合格。如果工具坐标建立失败，通常是因为各点之间姿态变化幅度过小导致，需要重新示教，再次计算。测试方法在“手动操纵”菜单下“工具”选项处选择所构建的工具坐标系“bi”，单击确定在“动作模式”菜单下选择“重定位运动”模式根据操纵杆方向的提示，改变机器人不同的姿态，查看工具末端点的位置是否基本不变。若位置基本不变，则确定设定的工具坐标系“bi”成功，否则失败，重新设置。任务2：工件坐标系1.工作对象数据工件坐标系是拥有特定附加属性的坐标系，它主要用于简化编程（因置换特定任务和工件进程等而需要编辑程序时）。工件坐标系对应工件，它定义工件相对于大地坐标系（或相对于其他坐标系）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，或者表示同意工件在不同位置的若干副本。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，其优点一是重新定位工作站中的工件时，只需要改变工件坐标系的位置，所有路径将即刻随之更新。二是允许操作以外轴或传送导轨移动的工件，因为整个工件可连同路径一起移动。2.工件坐标系的创建方法3.具体步骤（1）在手动操作面板中，选择“工件坐标”。（2）单击“新建…”。（3）对工件数据属性进行设定后，单击“确定”。（4）打开编辑菜单，选择“定义…”。（5）显示工件坐标定义界面，将用户方法设定为“3点”。（6）手动操作机器人的圆锥块工具参考点靠近定义工件坐标的X1点。（7）选中界面中“用户点X1”，单击“修改位置”，将X1点记录下来。（8）手动操作机器人的工具参考点靠近定义工件坐标的X2点，然后在示教器中完成位置修改。（9）手动操作机器人的工具参考点靠近定义工件坐标的Y1点，然后在示教器中完成位置修改。（10）三点位置修改完成，在窗口中单击“确定”。（11）对自动生成的工件坐标数据进行确认后，单击“确定”。（12）确定后，在工件坐标系界面中，选中wobj1，然后单击“确定”，这样就完成了工件坐标系的标定。4.线性运动测试工件坐标系（1）选中“huitu_wobj1”工件坐标系，点击“确认”（2）点击“坐标系”，进入坐标选择界面（3）选择“工件坐标”（4）点击功能键区的线性/重定位切换按钮将机器人运动模式切换到线性运动模式（5）操纵操纵杆，改变机器人的x轴、y轴、z轴的值，查看机器人在“huitu_wobj1”的运动轨迹本节课的主要内容是介绍了工具坐标、工件坐标系的各数据含义，并介绍了设置坐标系的方法及对标定坐标正确与否进行测试，课后应根据设置方法，勤加练习。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们已经进行了机器人工具坐标系和工件坐标系的示教学习，以及如何进行测试所设置的工件坐标和工具坐标。本节课，我们开始利用前面所学习的知识，完成绘图模块的编程。项目三：工业机器人绘图模块编程与操作任务3：工业机器人绘图编程1、工作任务本节的工作任务是对多功能扩展模块中的绘图模块进行示教编程，用工具笔夹具中的绘图笔绘制程序中设计的图形。通过应用熟悉工具坐标和工件坐标的组合使用2、绘图模块绘图模块由基座、框架、白纸构成，主要通过编制机器人程序让其在白纸上绘画出图形。将绘图模块安装到多功能扩展模块基座上，在快速夹钳下放入A3大小白纸。3、机器人绘图程序流程4、机器人运动示教点下图是示例程序中各图像的轨迹点，根据机器人的运行轨迹，可以确定其运动所需的示教点见填表序号点序号注释备注1ht_home机器人绘图初始位置需示教2jiguangbi_tool激光笔的TCP需示教3huitu_wobj1工件坐标1需示教4huitu_wobj2工件坐标2需示教5huitu_1~huitu_3三角形轨迹点需示教5、程序组成根据工作任务的要求和程序流程图，绘图单元的程序由一个主程序（main）和若干子程序组成，子程序分别是“ht_huitu”、“ht_zhengsanjiaoxing”、“ht_xiesanjiaoxing”在主程序中完成各子程序的调用。绘图实训练习及拓展练习主要练习使用构建工件坐标的方法，完成两个三角形的运动轨迹，在掌握工件坐标系使用方法基础上，完成绘图训练及拓展训练。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们已经进行了利用构建工件坐标系的方法完成绘图模块的编程。本节课，我们开始进行新的项目的学习，即装配模块项目，讲授第一小节，ABB机器人IO通信及常用的IO指令。项目四：工业机器人装配模块编程与操作任务1：ABB工业机器人I/O通信I/O接口是机器人与其他设备通信的通道。主要由三种形式，数字IO，模拟IO，以及总线bus。机器人通常具有一个或多个I/O板，其中数字IO是基本配置，模拟IO和总线属于非常规配置。如果没有的话，需要进行额外购买。每个IO必须连接到系统中的变量才能使用。通常这是在系统参数中已经配置好了的。但有时，需要根据用户自己的要求进行额外的配置。系统IO变量中有的是特定参数或功能的，用户只能使用而无法变更功能。这类IO称为固定的IO，由用户自己进行定义的称为通用IO。数字IO在系统中对应的变量类型称为bool型，即开关型。有数字输入和数字输出两种类型。通常用于普通传感器和吸盘等设备的连接。一、ABB标准IO板其中DSQC652板提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理。其外观图如下其各接口说明如下标号说明A数字输出信号指示灯BX1X2数字输出接口CX5是DeviceNet接口D模块状态指示灯EX3X4数字输出接口F数字输入信号指示灯X1端子接口包括8个数字输出，地址分配，如表所示X2端子接口包括8个数字输出，地址分配，如表所示X3端子接口包括8个数字输入，地址分配，如表所示：X4端子接口包括8个数字输入，地址分配，如表所示X5端子是DeviceNet总线接口，端子使用定义，如表所示。 其上的编号6～12跳线用来决定模块（I/O板）在总线中的地址，可用范围为10～63如下图所示，如果将第8脚和第10脚的跳线剪去，2+8=10就可以获得10的地址。二、标准652板的总线连接ABB常用标准I/O板有DSQC651、DSQC652、DSQC653、DSQC355A、DSQC377A五种，除分配地址不同外，其配置方法基本相同。ABB标准I/O板都是下挂在DeviceNet现场总线下的设备，通过X5端口与DeviceNet现场总线进行通信。定义DSQC652板总线连接的相关参数，如表所示：总线连接步骤如下：其中Adress中的数值是ABB公司出厂时默认的数值。三、IO信号的配置1.定义数字输入信号di1数字输入信号di1的相关参数，如表所示：具体步骤：（1）单击“控制面板”，进入到控制面板界面。选择“配置”。双击“Signal”项。进入到如图所示界面，单击“添加”。（2）要对新添加的信号进行参数设置，要双击参数进行修改，首先双击“Name”。输入“di1”，然后单击“确定”。然后双击“TypeofSignal”，选择“DigitalInput”。接下来双击“AssignedtoDevice”，选择“d652”。（3）双击“DeviceMapping”。输入“0”，单击“确定”。单击“确定”。在弹出窗口中单击“是”，重启控制器以完成设置。2.定义数字输入信号do1利用同样的方法完成数字输出信号do1的配置，配置参数如下3.I/O信号的仿真与监控在进行机器人示教器I/O编程时，对输入/输出信号进行在线仿真操作，可以快速地验证相关硬件的有效性和编程的正确性，在编程与调试过程中提供极大地便利。4.定义可编程按键在示教器中，硬件控制按钮最上方有4个可编程按钮，顺时针排序为按钮1、2、3、4，默认为空值，使用时需要进行配置。在编程与调试时，经常需要对I/O进行仿真设置，通过可编程控制按钮可快速对I/O信号进行仿真，给编程与调试工作提供便利。任务2:工业机器人IO指令I/O控制指令用于控制I/O信号，以达到与机器人周边设备进行通信的目的。I/O信号需要提前在机器人示教器控制面板中进行设置，然后在程序中才可以进行相应的I/O信号调用。如图表示系统中系统中已经设置了D652_10_DO1、D652_10_DO和D652_10_DI1等I/O信号。1.Set数字信号置位指令Set数字信号置位指令用于将数字输出信号（DigitalOutput）置位为“1”。SetD652_10_DO1；//将数字输出信号D652_10_DO1置位为1。2.Reset数字信号复位指令Reset数字信号复位指令用于将数字输出信号（DigitalOutput）置位为“0”。ResetD652_10_DO1；//将数字输出信号D652_10_DO1置位为0。如果在Set、Reset指令前有运动指令包括MoveJ、MoveL、MoveC、MoveAbsJ等的转弯区数据，则必须使用fine才可以准确地输出I/O信号状态的变化。3.WaitDI数字输入信号判断指令WaitDI数字输入信号判断指令用于判断数字输入信号的值是否与目标一致。WaitDID652_10_DI1，1；//等待D652_10_DI1的值为1。如果D652_10_DI1的值为1，则程序继续往下执行，如果达到最大等待时间300s，D652_10_DI1的值仍然不为1，则机器人报警或进入出错处理程序。4.WaitDO数字输出信号判断指令WaitDO数字输出信号判断指令用于判断数字输出信号的值是否与目标一致。WaitDOD652_10_DO2，1；//等待D652_10_DO2的值为1.如果D652_10_DO2为1，则程序继续往下执行，如果达到最大等待时间300s，D652_10_DO2的值仍然不为1，则机器人报警或进入出错处理程序。5.WaitUnitl信号判断指令WaitUnitl信号判断指令可用于布尔量、数字量和I/O信号值的判断，如果条件到达指令中的设定值，程序继续往下执行，否则就一直等待，除非设定了最大等待时间。WaitUnitlD652_10_DI1=1；//DI信号值判断WaitUnitlD652_10_DO2=0；//DO信号值判断WaitUnitlflag1=TURE；//flag1为Bool量，布尔量判断WaitUnitlreg1=4；//reg1为数字量，数字量判断本节课主要学习了机器人I/O概念、DSQC652板输出配置、I/O信号配置及仿真、I/O控制指令等知识，重点训练学生具备配置I/O信号、使用I/O指令编程等技能。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们学习了机器人I/O概念、DSQC652板输出配置、I/O信号配置及仿真、I/O控制指令等知识，本次课通过完成装配模块的编程与操作，更进一步理解ABB工业机器人I/O通信、I/O指令的用途及使用方法。项目四：工业机器人装配模块编程与操作任务3：工业机器人装配编程一、工作任务装配模块由一个黄色图块、一个蓝色图块以及一个盒子组成，通过编程机器人，让机器人将红黄蓝三色的工件依次放进盒子里，最后将盖子装配好，实现完整的装配流程。二、程序编制流程图三、程序示教点规划根据机器人的运行轨迹可确定其运动所需的示教点见下表四、程序组成根据工作任务的要求和程序流程图，装配单元的程序由一个主程序main和若干子程序组成，子程序分别是zp_zhuangpeizp_hongkuaizp_lankuaizp_huangkuaizp_hezi等组成。主程序中只需要调用子程序zp_zhuangpei即可，而在zp_zhuangpei中考虑好机器人运动过程，调用各个子程序，先后顺序如下xipan_qu;zp_hongkuai;zp_lankuai;zp_huangkuai;zp_hezi;xipan_fang;然后再分别对各子程序进行编写。项目五：工业机器人码垛模块编程与操作任务1：机器人偏移指令的使用1.offs功能offs功能是运动指令的附属功能，是对目标位置在x轴、y轴、z轴平移的功能。使用平移功能可以在目标位置进行平移操作，减少示教点，提高编程效率。2.使用offs功能添加位置指令时选中目标点参数设置，点击功能，在功能菜单中选择offsoffs功能有4个参数需要设置，第1个事目标位置也就是偏移基准位置，另外3个按顺序依次是x、y、z方向的偏移量。3.典型应用在工件坐标“wobj1”下，已经把p10点手动示教，现已知p20点相对p10点，在x轴方向偏移100mm，在y方向偏移70mm，用offs指令编写到达p20点的程序MoveLOffs（p10,100,70,0），v150，z0，tool0\WObj：=wobj1；任务2：变量的应用1.变量最普通的意义上来说，变量就是在机器人进程的运行过程中出现的计算值（数值）的容器，每个变量都在计算机的存储器中有一个专门指定的地址。2.变量查看（1）打开主菜单，选择“程序数据”（2）点击“视图”菜单，“已用数据类型”是当前程序所用到的数据类型，“全部数据类型”是系统上全部的数据类型。（3）选择“num”再点击“显示数据”，就可以看到程序中num类型的变量，其他变量也是相同的操作。在此界面中也可以建立相应类型的变量，并可以给其赋值3.使用举例MoveJOFFS（p400，reg1，reg2，reg3）v100，z0，tool0\WObj：=wobj1；任务3：运算指令应用1.运算指令在程序中，对变量的操作是通过运算指令实现的。最基本的是赋值指令，然后就是四则运算指令，还有比较指令。有时对bool型的变量也会用到逻辑运算指令，至于其它如正余弦函数等指令在程序中并不常用。总之，机器人应用软件支持很多运算指令，对于一般的函数运算都可以支持，使用时根据实际需要选择不同的命令组合可以满足大部分用户的需求。如果需要复杂函数的运算可以由上位机运算，运算完成后通过数据通信的方式把数据发送给机器人2.运算指令类型变量的常规运算可以分成三类，四则运算、比较运算和逻辑运算。3.四则运算的添加和应用几乎所有的四则运算指令都在common指令类别下本节的主要任务是首先完成装配模块的编程和运行调试，进行训练学生编程操作能力。然后学习了offs指令、变量的添加、四则运算的使用等。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们已经学习了常用功能函数偏移指令的使用、以及变量的应用。本次节我们将运用偏移指令、变量完成机器人码垛任务的编程和调试。项目五：工业机器人码垛模块编程与操作任务4：工业机器人码垛编程工作任务本节的工作任务是通过对码垛平台的程序编制，熟悉offs功能的用法和变量的建立使用以及运算指令的复合使用。1.设计机器人程序流程图2.机器人运动示教点根据机器人的运动轨迹可以确定其运动所需的示教点见下表序号点序号注释备注1maduo_home机器人码垛起始位置需示教2xipan_tool吸盘夹具的TCP需示教3maduo_wobj码垛的工件坐标需示教4md_qu_1吸取第一个图块位置需示教5md_fang_1放置第一个图块位置需示教3.机器人程序编写根据工作任务的要求和程序流程图，码垛单元的程序由一个main主程序和若干子程序组成，子程序分别为“md_maduo”“md_di_1”“md_di_2”“md_di_3”组成主程序main只需要调用md_maduo子程序即可，而在md_maduo中则需要按照这样的方式进行调用xipan_qu;//夹取吸盘工具md_di_1;//码垛第一个图块md_di_2;//码垛第二个图块md_di_3;//码垛第三个图块xipan_fang;//放置吸盘工具多样式机器人码垛训练。通过挑战多样化的码垛形式，培养学生精雕细琢、精益求精、勇于创新的工匠精神；强调认真、严谨和耐心地示教机器人动作点，反复调试、优化机器人运动路径、程序数据，才能确保机器人安全高效地完成。教学环节教学内容备注组织教学导入新课总结师生互相问好、考勤、分组组织教学上一节我们已经进行了完成了码垛模块的编程与操作。本节课，我们进行最后一个项目的学习，即搬运模块的编程与操作，主要用到流程控制指令。项目六：工业机器人搬运模块编程与操作任务1：工业机器人流程控制指令流程控制指令也称条件逻辑判断指令，用于对条件进行判断后，执行相应的操作。逻辑控制指令见表所示。指令名称指令集说明Compac