工业机器人应用编程电子教案 任务4.2　电机部件搬运应用

教案首页授课人：授课班级授课时间项目名称任务4.2电机部件搬运应用任务描述1.小组讨论，通过学习工业机器人将平口夹爪工具放回快换装置。2.小组讨论，制订电机外壳、转子和端盖三个电机部件依次搬运至指定位置。3.独立完成通过编程与示教，实现工业机器人使用“Offs”偏移函数，可对程序结构进行优化。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．为中华之崛起而读书，努力学习技术，不断开拓进取，担起科技强国的责任。2．掌握工业机器人将平口夹爪工具放回快换装置。3.通过学习，掌握电机外壳、转子和端盖三个电机部件依次搬运至指定位置。能力目标：1．能够掌握使用“Offs”偏移函数，可对程序结构进行优化。2.掌握“Offs”偏移函数的使用方法，减少示教目标点，优化搬运程序，提高编程效率。教学重点难点重点：1．通过学习，掌握搬运工具进行工具坐标系标定。难点：1．能够采用TCP（默认方向）四点法标定工具坐标系，并测算工具负载。教学过程设计

分组，引导学生分析工业机器人掌握“Offs”偏移函数的使用方法，减少示教目标点，优化搬运程序，提高编程效率、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为中华之崛起而读书，努力学习技术，不断开拓进取，担起科技强国的责任。本单元关键是掌握手动操作能够掌握“Offs”偏移函数的使用方法，减少示教目标点，优化搬运程序，提高编程效率。教师备课纸教学过程与内容：任务4.2:电机部件搬运应用一、任务导入电机搬运应用任务的工作流程是通过快换装置安装平口夹爪工具，再将电机外壳、转子和端盖三个电机部件依次搬运至指定位置，完成电机的组装，最后工业机器人将平口夹爪工具放回快换装置。通过工业机器人搬运电机的任务，熟练使用工业机器人运动指令、信号指令和调用子程序等指令。在工业机器人搬运转子、端盖至电机外壳的任务中，运动轨迹规划使用了多个目标点，且目标点都是通过示教得到，为提高编程效率，本任务中使用“Offs”偏移函数，可对程序结构进行优化，选取参考目标点，其他目标点进行平移运算即可得到。通过对工业机器人取放平口夹爪程序的优化，使用“Offs”函数功能编写运动程序，掌握“Offs”偏移函数的使用方法，减少示教目标点，优化搬运程序，提高编程效率。二、知识准备-电机搬运路径规划-电机部件在电机部件搬运任务中，工业机器人需要依次将电机转子搬运并装配于电机外壳中，再将端盖搬运并装配在电机外壳上，如图4-3所示。搬运装配完成的成品，如图4-4所示。工业机器人编程是使用关键点把目标轨迹描述出来的过程，其核心是关键点的规划和选择。如编制一个程序，使工业机器人在空间中按照一条直线轨迹运动。如下图4-6所示，在编程时，需要由规划初始位置开始运行再回到初始位置的轨迹，用点和路径完整的描述出来。Step1.确定起始位置：程序起始位置，也称作业原点。该位置可以是工业机器人工作空间中任意一点，一般会选取比较特殊的位置，如机器人零点等，目的是让工业机器人停止姿态尽量美观。Step2.确定过渡位置：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行进路线。过渡位置可能是很多个点，以实际情况规划。Step3.确定作业位置：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。Step4.返回起始位置：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。重复前面步骤2-3即可。当所有工作完成，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即可。三、知识准备-各指令介绍SetDO指令主要用控制数字量输出信号的值（0或1）。前一个占位符为信号选择，可在列表中选择已定义的数字输出信号。后一个占位符为目标状态，一般选择0或1。如图4-7表示输出信号YV3置为1。工业机器人搬运、码垛、焊接等应用中，经常用到位置的偏移，在编程时，使用Offs函数，可实现以目标点为参考点的其他位置点的偏移运算，减少运行目标点的示教，提高编程效率。Offs函数是基于工件坐标下的XYZ平移，在程序编辑器运动指令“更改选择”界面中，选中位置数据后单击“功能”栏可选择“Offs”函数，如图4-8所示。Offs参数选择界面中，4个占位符依次对应“偏移参考点”、“X方向偏移值”、“Y方向偏移值”、“Z方向偏移值”，如图4-9所示，表示相对于参考点p10的位置，在p10点的X方向偏移10mm，Y方向偏移20mm，Z方向偏移30mm。工业机器人沿长方形运行一周的轨迹如下图4-10所示。一般可以示教p1、p2、p3、p4四个点，编写程序为：MoveLp1,v100,fine,tool0;MoveLp2,v100,fine,tool0;MoveLp3,v100,fine,tool0;MoveLp4,v100,fine,tool0;MoveLp1,v100,fine,tool0;采用Offs函数的偏移功能，便可只示教p1点，其它的点由Offs函数计算所得。程序可优化如下，提高了编程效率。MoveLp1,v100,fine,tool0;MoveLOffs(p1,100,0,0),v100,fine,tool0;MoveLOffs(p1,100,-50,0),v100,fine,tool0;MoveLOffs(p1,0,-50,0),v100,fine,tool0;MoveLp1,v100,fine,tool0;四、任务实施-设计搬运程序结构-搬运工业机器人搬运并装配电机的流程，如图4-11所示。完成整个搬运过程，规划运动轨迹需9个关键点，分别以数字1-9表示，各点说明如表4-1所示。表4-1搬运关键点功能说明序号名称说明1Home 工作原点2Qu_ZhuanZi_GuoDu取转子过渡点3Qu_ZhuanZi 取转子点4Fang_ZhuanZi_GuoDu放转子过渡点5Fang_ZhuanZi放转子点6Qu_DuanGai_GuoDu取端盖过渡点7Qu_DuanGai_GuoDu取端盖点8Fang_DuanGai_GuoDu放端盖过渡点搬运及组装的运行示意图，如图4-12所示，工业机器人运行关键点的顺序为1-2-3-2-4-5-4-6-7-6-8-9-8-1。完成此次电机装配件搬运共建立了4个例行程序，如表4-2所示表4-2例行程序说明程序说明Qu_GongJu将平口夹爪工具从快换支架中取出Zhuanzi_BY拾取转子并放入电机外壳DuanGai_BY拾取端盖并放在电机外壳Fang_GongJu将平口夹爪工具放回快换支架五、任务实施-设计搬运程序结构-例行程序说明在模块中创建用于工具取放和电机装配的例行程序。编写调用各例行程序的主程序结构。Step1：手动运行取工具程序拾取工具，打开例行程序“ZhuanZi_BY”。使用MoveAbsJ指令记录开始位置，将其命名为Home。Step2：添加SetDo指令，信号选择YV3，目标状态为1，完成后单击“确定”。Step3：再次添加SetDo指令，信号选择YV4，目标状态为0。YV3和YV4的信号控制气爪的张开和闭合，在拾取工件前需保证气爪张开状态。Step4：将机器人移动到电机转子的拾取位置。Step5：记录拾取位置及拾取的过渡位置。Step6：添加SetDo指令控制。Step7：在数字输出监控界面手动控制气爪闭合抓取转子。Step8：使用电机转子抓取的过渡位置作为抓取完成的过渡位置。将机器人移动到电机转子的放置位置。Step9：记录放置位置及放置的过渡位置。Step10：添加SetDo指令控制气爪张开，并在数字输出监控界面手动控制气爪张开释放转子。电机转子搬运程序如表4-3所示。表4-3电机转子搬运的运行程序电机转子搬运的程序优化前，需要示教抓取点、抓取过渡点、放置过渡点、放置点，程序优化后，只需要示教抓取点和放置点，过渡点由Offs函数偏移计算可得，提高了编程效率。如表4-4所示。表4-4电机转子搬运的运行程序六、任务实施-优化搬运程序Step1：打开例行程序“Qu_GongJu”，单击工具抓取点“Quzhua”。Step2：单击“功能”栏，选择Offs。Step3：偏移参考点选择“Quzhua”。Step4：选中X轴偏移值位置，单击“编辑”，在弹出菜单中选择“仅限选定内容”。Step5：在输入窗口输入“0”，完成后