工业机器人应用编程电子教案 任务1.2　手动关节坐标系操作

教案首页授课人：授课班级授课时间项目名称任务1.2手动关节坐标系操作任务描述1.小组讨论，认识示教盒的基本组成。2.小组讨论，制订设置示教盒手动关节坐标系操作基本条件。3.独立完成手动操作示教盒，将工业机器人关节移动到表中所指角度。授课方式实操教学仿真一体化教学时数6授课方法手段项目教学法：以完成任务为目标来讲解相关知识和技能教学目标知识目标：1．支撑国防和产业安全的战略需求。2．掌握关节坐标系的基本概念。3.认识示教盒的基本组成。能力目标：1．设置示教盒手动关节坐标系操作的基本操作。2.手动操作示教盒，将工业机器人关节移动到表中所指角度。教学重点难点重点：1．认识示教盒的基本组成。难点：1．手动操作示教盒，将工业机器人关节移动到表中所指角度。教学过程设计

分组，引导学生分析工业机器人手动关节坐标系操作、实操示范，完成任务并进行讨论评价作业布置及辅导完成本单元工作任务见职教云中的班级作业课后小结支撑国防和产业安全的战略需求。本单元关键是掌握使用示教盒对工业机器人手动关节坐标系操作。教师备课纸教学过程与内容：任务1.2:手动关节坐标系操作一、任务导入手动关节坐标系操作可以认识工业机器人各个关节，也是进行工业机器人机械零点归位的必要操作。手动关节坐标系操作主要包括以下内容：1. 掌握关节坐标系基本概念；2. 认识示教盒的基本组成；3. 设置示教盒手动关节坐标系操作基本条件；4. 手动操作示教盒，将工业机器人关节移动到表中所指角度。轴数指定角度轴190°轴2-30°轴330°轴40°轴590°轴60°二、知识准备-认识示教盒-示教盒组成1.示教盒组成部件示教盒是人与工业机器人交互的平台，用于执行与操作工业机器人系统有关的许多任务：编写程序、运行程序、修改程序、手动操作、参数配置、监控工业机器人状态等。示教盒包括使能按键、触摸屏、触摸笔、急停按钮、操作杆和一些功能按钮，如图所示。工业机器人操作时通常是左手手持示教盒，右手进行操作。工业机器人示教盒的手持方式如图所示。如需使用右手手持，可在系统中旋转显示画面。2.示教盒使能按键手动模式下必须按下使能按键来释放电机抱闸从而使工业机器人能够动作。使能按键是3位选择开关，位于示教盒的侧面。按到中间位时，能够释放电机抱闸。放开或按到底部时，电机抱闸都会闭合从而锁住工业机器人，如图所示。为确保示教盒的安全使用，必须注意以下情况：➢ 任何时候都必须保证使能按键可以正常工作。➢ 编程和测试过程中，工业机器人不需要移动时必须尽快释放使能按键。➢ 任何人进入机械臂工作空间必须随身携带示教盒，这样可以放置其他人在进入者不知情的情况下移动工业机器人。3.示教盒操作杆示教盒操作杆位于示教盒的右侧，如图1-12所示。操作杆可以进行上下、左右、斜角、旋转等操作，共10个方向。斜角操作相当于相邻的两个方向的合成动作。操作者在使用操作杆时，必须注意时刻观察工业机器人的动作。另外，操作杆的摇摆幅度与工业机器人的运动速度相关。幅度越小则工业机器人运动速度越慢，幅度越大则工业机器人运动速度越快。因此，在操作不熟练的时候尽量以小幅度操作工业机器人慢慢运动，待熟悉后再逐渐增加速度为宜。机器人坐标系：坐标系是为确定机器人的位置和姿态而在机器人或其他空间上设定的位姿指标系统。工业机器人上的坐标系包括六种：大地坐标系（WorldCoordinateSystem）、基坐标系（BaseCoordinateSystem）、关节坐标系（JointCoordinateSystem）、工具坐标系（ToolCoordinateSystem）、工件坐标系（WorkObjectCoordinateSystem）、用户坐标系（UserCoordinateSystem）。工业机器人关节坐标系用来描述机器人每一个独立关节的运动，每一个关节具有一个自由度，一般由一个伺服电机控制，如图所示。机器人的关节与0度刻度标记位置对齐时，为该关节的0度位置，仔细观察机器人每个关节，均有0度刻度标记位置。关节坐标系的表示方法如下：P=(J1，J2，J3，J4，J5，J6)J1，J2，J3，J4，J5，J6分别表示六个关节的角度位置，单位为度。此处需要说明的是，六个关节的角度并非都是0°~360°，不同的机器人型号，每个关节的运动范围是一定的，可以参考相关型号机器人的参数。工业机器人原点位置一般定义为关节坐标系，原点位置为：P1=(0°，0°，0°，0°，90°，0°)为了让工业机器人重心居中，机器人原点位置也可以定义为：P2=(0°，-20°，20°，0°，90°，0°)P1和P2原点位置示意图如图所示。手动操纵界面是手动模式下动作参数及状态的设定、显示窗口，如图所示。在手动操纵界面左侧为动作参数设定。可在“动作模式”栏切换动作模式。工业机器人系统关节动作模式分为：轴1-3和轴4-6两种模式。轴1-3模式下，操作者可以通过操作杆控制工业机器人轴1、2、3的运动；轴4-6模式下，操作者可以通过操作杆控制工业机器人轴4、5、6的运动。手动操纵界面右上方“位置”栏显示当前各轴角度，按照1-6轴的顺序配列。右下方为轴动作方向指示，箭头方向为正方向。四、任务实施-手动关节坐标系操作准备手动关节坐标系操作准备：Step1：工业机器人开机完成后，将控制柜模式开关打到手动模式。Step2：操作者手持示教盒，按住使能按键，直到示教盒状态栏显示“电机开启”。Step3：单击示教盒显示屏左上角菜单按钮打开主菜单，选中“手动操作”栏进入界面。Step4：确认动作模式为“轴1-3”。Step5：更改动作模式，选中“动作模式”栏进入动作模式设定窗口，根据需要选择动作模式，完成后单击确定按钮保存退出。五、任务实施-手动关节坐标系操作手动关节坐标系操作：Step1：摇动操作杆，分别将工业机器人的轴1、2、3移动到90°、-30°、30°Step2：右图所示为工业机器人的轴1、2、3移动到90°、-30