工业机器人技术及编程 课件 项目8 ABB工业机器人的应用编程

昆明冶金高等专科学校

项目8

ABB工业机器人的应用编程

任务

8.1建立基本的RAPID程序认识常用的RAPID程序指令任务8.2

单个工件搬运任务的实现任务8.3项目任务项目分析本项目任务是控制工业机器人从安全点到物料供应台，拾取物料并搬运到物料加工台进行加工，搬运任务结束工业机器人回到安全点。1.对单个工件搬运任务的运动路径进行规划并提取关键点；2.编程的前期准备（1）定义关键点：安全点P_home、拾取点P_pick、拾取等待点P_pick_wait、放置点P_put、放置等待点P_put_wait；（2）定义拾取工件坐标系Wobj_pick、放置工件坐标系Wobj_put、工具坐标系Tool_sucker、有效载荷数据Load_sucker；（3）配置吸盘信号Do_sucker。3.建立并编写拾取例行程序Pick、搬运例行程序Carry和放置例行程序Put；4.编写主程序main；5.对主程序main、例行程序Pick、Carry、Put进行调试和仿真，最后对工作站进行保存和打包。项目目标素质目标1.在对搬运任务进行路径规划阶段，提高学生辩证思维能力和逻辑思维能力；2.在对任务进行编程过程中，通过对程序的优化和调试，培养学生精益求精和自主创新精神。知识目标1.掌握RAPID程序常用指令；2.理解RAPID程序的基本结构；3.熟悉建立RAPID程序基本流程；4.掌握RAPID程序的编程和调试步骤。能力目标1.能够根据具体任务要求采用合适的运动指令；2.能够对对任务进行分解，确定合适的模块；3.能够对各个模块进行程序编写，实现任务目标；4.能够对程序进行优化和调试，使程序顺利运行。任务8.1认识常用的RAPID程序指令昆明冶金高等专科学校

任务引入RAPID程序指令是ABB工业机器人实现自动化逻辑控制与运动轨迹规划的核心载体，掌握常用指令的功能与用法是进行机器人编程的基础。本任务中的知识链接部分系统介绍了赋值、运动、I/O控制、条件判断等常用指令，在任务实施环节中，综合运用这些指令完成运动轨迹的程序输入与调试，培养程序编写与控制实现的基础能力。昆明冶金高等专科学校

ABB工业机器人的指令系统是一套完整的编程指令集合，在RAPID程序中提供了丰富的指令，用于实现机器人的各种动作和功能。8.1.1赋值指令

赋值指令的功能是为程序数据进行赋值，符号为“:=”。赋值的内容为常量或者是数学表达式。常量赋值Num1:=1；

将常量1赋值给Num1；数学表达式赋值Num2:=Num1+1；

将数学表达式（Num1+1）赋值给Num2；数学表达式赋值Num1:=Num1+1；

将数学表达式（Num1+1）赋值给Num1，即Num1自加1。昆明冶金高等专科学校

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8.1.2运动指令运动指令主要用来控制工业机器人的运动。包括关节运动（MoveJ）指令、线性运动（MoveL）指令、圆弧运动（MoveC）指令、绝对位置运动（MoveAbsJ）指令。

1.关节运动（MoveJ）指令关节运动指令适用于对路径的精度要求不高和运动距离较大的情况。速度较快，多轴连动，其运动轨迹通常不是一条直线，不容易出现机械死点。昆明冶金高等专科学校

关节运动指令的基本格式为MoveJToPoint，Speed，Zone，Tool，Wobj；关节运动指令中相关的参数说明如下表：参数名称数据类型含义ToPoint目标点robtarget工业机器人运动到达的一个点，在指令中用“*”标记。Speed速度speeddate工业机器人运动的速度，单位为“mm/s”。Zone转角数据zonedate工业机器人运动时的转弯半径，单位为“mm”。当此参数选择“fine”时，工业机器人精确运动到目标点时速度为0；当此参数选择“z0”时，工业机器人精确运动到目标点时速度不为0。Tool工具数据tooldata工业机器人运动时采用的工具坐标系数据，tool0为原始工具坐标数据。Wobj工件数据wobjdate工业机器人运动时对应的工件坐标系数据，当此参数为原始工件坐标数据wobj0时，在指令中为缺省项。昆明冶金高等专科学校

2.线性运动（MoveL）指令线性运动指令适用于对路径的精度要求较高的情况，多轴联动，运动状态完全可控，运动轨迹是一条绝对直线，比较容易出现机械死点。线性运动指令的基本格式为：MoveLToPoint，Speed，Zone，Tool，Wobj；示例MoveJp10，v300，fine，tool0\Wobj:=wobj1；昆明冶金高等专科学校

3.圆弧运动（MoveC）指令圆弧运动指令适用于对路径的精度要求较高的情况，多轴联动，运动状态可控，运动轨迹是一段被定义的弧线，比较容易出现机械死点的问题。圆弧运动指令的基本格式为MoveLCircPoint，ToPoint，Speed，Zone，Tool，Wobj；示例MoveJp10，p20，v300，fine，tool1；昆明冶金高等专科学校

4.绝对位置运动（MoveAbsJ）指令绝对位置运动指令通过定义机器人的6个内轴和外轴的角度值把机器人或者外轴移动到一个绝对位置，多轴联动，运动轨迹不确定，运动过程中不会出现机械死点的问题。在工业生产中，一般不会被使用。绝对位置运动指令指令通常被用在机器人6个轴需要回到机械原点时或者到达预定义绝对关节角的情况下。示例MoveAbsJJpos10\NoEoffs,v300，fine，tool1\Wobj:=wobj1；\NoEoffs表示无外轴偏移。昆明冶金高等专科学校

8.1.3输入输出信号控制指令1.数字信号置位指令SetSet指令的功能是将数字输出信号置位为“1”。指令格式为：SetWork_lamp；

将数字输出信号Work_lamp置位为1。Setdo\SDelay:=1,Work_lamp,1；延迟1秒钟后将数字输出信号Work_lamp置位为1；SetAOAo1,2；

设定模拟输出信号Ao1的值为2；SetGOGo1,5；

设定组输出信号Go1的值为5；SetDOWork_lamp,0；

设定数字输出信号Work_lamp的值为0；SetDOWork_lamp,1；

设定数字输出信号Work_lamp的值为1；昆明冶金高等专科学校

2.数字信号复位指令ResetReset指令的功能是将数字输出信号复位为“0”。指令格式为：ResetWork_lamp；

将数字输出信号Work_lamp复位为0。说明：①Set、SetAO、SetGO、SetDO、Reset指令只用来控制输出信号，不能用来控制输入信号。②Set、Reset指令前如果有运动指令（MoveJ、MoveL、MoveC、MoveAbsJ），运动指令的转角数据必须使用“fine”，才能准确地输出信号状态的变化。昆明冶金高等专科学校

3.数字输入/输出信号判断指令WaitDI/WaitDOWaitDI/WaitDO指令用来判断数字输入/输出信号的值是否与目标值相同。指令格式为：WaitDI/WaitDOStart,1；

该指令被执行时判断“Start”信号的值，如果“Start”的值为1，程序则继续向下运行；如果“Start”的值不为1，则程序等待“Start”的值变为1，如果在最长等待时间内（等待时间可以根据实际情况进行设定）“Start”的值仍不为1，那么程序自动启动报警程序或者出错处理程序。昆明冶金高等专科学校

4.信号判断指令WaitUntilWaitUntil指令用于对布尔量、数字量和I/O信号值的判断。该指令被执行时判断信号的值是否为目标值，如果信号的值为目标值，程序则继续向下运行；如果信号的值不等于目标值，则程序等待信号的值变为目标值，如果在最长等待时间内（等待时间可以根据实际情况进行设定）信号的值仍不为目标值，那么程序自动启动报警程序或者出错处理程序。指令格式为：WaitUntilStart=1；

判断“Start”的值是否为1；WaitUntilNum1=5；

判断“Num1”的值是否为5；WaitUntilFlag1=TURE；

判断“Flag1”的值是否为TURE。昆明冶金高等专科学校

5.时间等待指令WaitTimeWaitTime指令用于在等待设定的时间后，程序再继续向下执行。指令格式为：WaitTime2；该指令表示在等待2S后，程序继续向下执行，时间的单位为秒（S）。8.1.4条件逻辑判断指令1.紧凑型条件判断指令CompactIFCompactIF指令用于只有一个条件的情况。当条件满足时程序执行相应的操作。指令格式为：IFFlag1=TURESetWork_lamp；昆明冶金高等专科学校

2.条件判断指令IFIF指令用于多个条件的情况。根据不同的条件，程序执行对应的操作。例如：IFNum1=1THENGo1:=1;ELSELFNum1=2THENGo1:=2;ELSEGo1:=0;ENDIF昆明冶金高等专科学校

3.重复执行判断指令FORFOR指令的功能为重复执行某些操作，重复的次数根据实际情况进行设定。例如：Num2:=0;FORNum1FROM2TO5DONum2:=Num2+3;ENDFOR昆明冶金高等专科学校

4.条件判断指令WHILEWHILE指令的功能为当该指令的条件满足时，重复执行相应的操作，直到该指令的条件不满足而结束循环执行。例如：Num2:=0;WHILENum2<10DONum2:=Num2+3;ENDWHILE昆明冶金高等专科学校

5.分支循环指令TEST-CASETEST-CASE指令的功能是对一个变量的值进行判断，根据不同的变量值，程序执行对应的操作。例如：TESTNum1CASE1Go1:=1;CASE2Go1:=2;ENDTEST昆明冶金高等专科学校

8.1.5例行程序调用和返回指令调用例行程序指令ProCall：该指令用于在某个阶段调用例行程序。返回例行程序指令RETURN：该指令用于结束调用例行程序。当该指令被执行时，结束本例行程序的调用，程序指针返回到调用本例行程序的位置。例如：PROCmain()Num1:=1；Routine1；ENDPROCPROCRoutine1()RETURN；Num1:=2；ENDPROC昆明冶金高等专科学校

PROCmain()Num1:=1；MoveJphome,v300,fine,tool0;MoveLp10,v300,fine,tool0;IFNum1=0THENMoveLp20,v300,fine,tool0;MoveLp30,v300,fine,tool0;WaitTime1;ELSEIFNum1=1THENMoveCp20,p30,v300,fine,tool0;ENDIFMoveJphome,v300,fine,tool0;ENDPROC任务实施——工业机器人运动轨迹程序的输入任务8.2建立基本的RAPID程序昆明冶金高等专科学校

规范的程序结构是应用程序高效、可靠的基础。掌握程序模块、例行程序的基本组成以及程序创建的标准化步骤，是实现复杂运动轨迹和逻辑功能的前提。本任务的知识链接部分详细介绍了RAPID程序的基本结构与建立流程，任务实施环节中通过编写包含直线、圆弧等不同轨迹特征的完整程序，在实践中巩固程序架构设计与功能实现的能力。昆明冶金高等专科学校

任务引入昆明冶金高等专科学校

8.2.1RAPID程序的基本结构RAPID程序（任务）程序模块（Module）系统模块程序模块1程序模块2......程序模块nBASEuser主程序main程序数据例行程序中断程序功能

程序数据例行程序中断程序功能......

程序数据例行程序中断程序功能

系统数据系统程序系统数据系统程序昆明冶金高等专科学校

RAPID程序结构说明：1.RAPID程序（任务）由程序模块和系统模块组成。程序模块由程序和程序数据组成，系统模块包括BASE和user两个模块，由系统程序和系统数据组成。在编写RAPID程序（任务）时，可以根据不同的用途创建不同的程序模块。2.程序模块中的程序包括普通例行程序、中断程序和功能。普通例行程序是用来完成某种正常工作的程序，主程序是一种特殊的例行程序；中断程序一般是用来处理紧急情况的程序；功能带有某种类型的参数，可以返回该类型的参数值。3.在每个程序模块中可以包括程序数据、例行程序、中断程序和功能4种对象，但不是必须包含这4种对象。4.一个RAPID程序（任务）有且仅有一个主程序（main）。昆明冶金高等专科学校

8.2.2建立RAPID程序的基本流程1.对任务进行分解，确定所需要的程序模块，为不同的子任务分别建立程序模块；2.分析每个程序模块所包含的工作，确定并建立每个程序模块中需要的例行程序，并对例行程序进行编写；3.在RAPID主程序中添加各种指令，调用例行程序，完成RAPID程序（任务）的编写；4.在手动操作模式下对RAPID程序（任务）的主程序和例行程序进行调试和仿真；5.调试完RAPID程序（任务）后，将RAPID程序移入工业机器人系统，检验运行结果是否满足设计要求；6.保存和打包。任务实施——工业机器人不同运行轨迹的编程实现具体实现步骤如下：1.新建主程序模块Main_module，具体操作步骤见表8-4；2.新建例行程序Square和Circle并进行编程，具体操作步骤见表8-5；3.编写主程序main，具体操作步骤见表8-6；4.对主程序和例行程序进行调试和仿真，最后对工作站进行保存和打包，具体操作步骤见表8-7。昆明冶金高等专科学校

任务8.3单个工件搬运任务的实现昆明冶金高等专科学校

在工业机器人应用领域中，物料搬运是最基础且核心的任务之一。实现高效、精准的单个工件搬运，不仅需要合理的运动路径规划，还需准确控制时序逻辑。本任务的知识链接部分详细讲解了单个工件搬运任务的路径规划原则，在任务实施环节，进一步通过编写完整的单个工件搬运程序，掌握工业现场中最常见的机器人编程技能。昆明冶金高等专科学校

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8.3.1单个工件搬运任务的运动路径规划1.提取任务运动路径中的关键点；其中，P_home点为安全点，P_pick点为拾取点，P_pick_wait点为拾取等待点，P_put点为放置点，P_put_wait点为放置等待点。说明：单个工件搬运的任务比较简单，可以不用定义拾取等待点和放置等待点。对于比较复杂的工业机器人任务，运动过程中可能还用到过渡点，过渡点可根据任务的具体情况进行设定。2.单个工件搬运任务的运动路径规划。任务开始：机器人末端执行器处于安全点P_home，移动到拾取等待点P_pick_wait。拾取阶段（Pick）：机器人从拾取等待点P