《工业机器人技术基础及其应用》课件-第6章工业机器人的虚拟仿真

第6章工业机器人的虚拟仿真6.1工业机器人虚拟仿真软件6.2工业机器人仿真软件RobotStudio的安装6.3构建仿真工业机器人工作站6.4

工业机器人离线轨迹编程6.5RobotStudio的在线使用6.1工业机器人虚拟仿真软件机器人虚拟仿真是将虚拟现实技术应用于机器人仿真环境，在原有的视觉临场感技术的基础上，增加了虚拟场景技术。如今在新产品生产之始，花费大量时间检测或试运行，就要停止现有的产品生产，以对新的或修改的部件进行编程，这样大大提高生产时间成本。什么是机器人虚拟仿真？离线编程在实际机器安装前进行，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部件质量。为实现真正的离线编程，RobotStudio仿真软件采用了ABBVirtualRobotTM技术。RobotStudio是机器人市场上离线编程的领先产品。通过新的编程方法，ABB正在世界范围内建立机器人编程标准。在RobotStudio中可以实现以下主要功能：1.CAD导入2.自动路径生成3.自动分析伸展能力4.碰撞检测。5.在线作业。6.模拟仿真。7.应用功能包。8.二次开发。6.2工业机器人仿真软件RobotStudio的安装6.2.1下载RobotStudio（1）登陆网址：，如图6-1所示。图6-1RobotStudio主页（2）点击图6-2所示链接，下载RobotStudio软件。下载程序图6-2下载软件安装程序6.2.2安装RobotStudio（1）解压下载的压缩包，运行安装程序，选择“中文（简体）”，如图6-3所示。图6-3选择安装语言（2）如图6-4所示，接受相关协议。图6-4版权等信息（3）如图6-5所示，建议选择完整安装（Complete），单击“next”。图6-5选择安装方式（4）如图6-6所示，等待安装过程的结束。图6-6程序安装进行中在完成安装之后，启动RobotStudio。如图6-7所示，在“文件”选项卡中包含新建工作站和机器人控制器解决方案、新建空工作站，以及其他一些RobotStudio选项。在“文件”选项卡后面还有“基本”、“建模”、“仿真”、“控制器”、“RAPID”和“Add-Ins”功能选项卡，在需要的时候再加以介绍。图6-7“文件”选项卡刚开始操作RobotStudio时，常常会意外地将某些布局或属性窗口关闭。此时可以恢复默认的RobotStudio界面。如图6-8所示图6-8恢复被意外关闭的功能窗口1）单击此下拉按钮。2）选择“默认布局”便可以恢复窗口的布局。3）也可以选择“窗口”，在需要的窗口前打钩选中。6.3构建仿真工业机器人工作站基本的工业机器人仿真工作站包括工业机器人及工作对象，如图6-9所示：图6-9工业机器人及工作对象6.3.1导入机器人(1)在文件功能选项卡中，选择“新建”，单击“创建”，创建一个新的工作站，如图6-11所示：图6-11创建一个新的工作站(2)在“基本”功能选项卡中，打开“ABB模型库”，选择“IRB2600”，如图6-12所示：2.

选择“IRB2600”

图6-12打开“ABB模型库”，选择“IRB2600”（3）设定好数值，然后单击“确定”，如图6-13所示：3.点击确定

图6-13设定数值，单击“确认”6.3.2加载机器人的工具(1)在基本功能选项里，打开“导入模型库”—“设备”，选择“myTool”，如图6-14所示：1.

选择“myTool”

图6-14选择“myTool”（2）在“MyTool”上按住左键(3)向上拖到“IRB2600_12_165_01”后松开左键，如图6-15所示：2.

按住左键

3.

松开左键

图6-15按住左键随后松开(4)单击“YES”，如图6-16所示：图6-16单击“YES”至此，我们完成了导入机器人和加载工具的工作。6.4工业机器人离线轨迹编程6.4.1创建机器人的离线轨迹曲线和运动路径本任务中，以激光切割为例，机器人需要沿着工件的外边缘进行切割。此运行轨迹为3D曲线，可根据现有工件的3D模型直接生成机器人的运行轨迹。(1)创建机器人激光切割曲线1)解压相应工作站，如图6-17所示：相关组件图6-17解压相应工作站2)机器人根据工件的外边缘3D曲线直接生成自己的运行轨迹，进而完成整个轨迹调试并模拟仿真运行。具体操作如图6-18所示：选择工件上表面并进行创建图6-18选择工件上表面并进行创建（2）生成机器人激光切割路径1)根据生成的3D曲线自动生成机器人的运行轨迹。为了方便编程以及路径修改，需要创建用户坐标系，具体操作步骤如图6-19到6-21所示。1.修改工件坐标和工具坐标2.设置运动指令设定栏3.创建出如图坐标图6-19创建以下用户坐标系图6-20创建以下用户坐标系图6-21创建以下用户坐标系4.选择自动路径，捕捉之前创建的曲线。5.捕捉工件上的表面6.单击“创建”根据不同的曲线特征来选择不同类型的近似值参数类型，如图6-22所示：1.自动生成的机器人路径Path_10图6-22选择不同类型的近似值参数类型6.4.2机器人目标点调整及轴配置参数（1）机器人目标点调整1)在调整目标点过程中，为了便于查看工具在此姿势下的效果，可以选中目标点并右击鼠标，点击“查看目标处工具”来显示出工具，如图6-23所示：

图6-23调整目标点2)当机器人难以达到目标点时，可以通过选中目标点，右击选择“修改目标”，单击“旋转”改变一下该目标的姿态，从而使机器人能够到达目标点。3)接着，修改其它目标点。可直接批量处理，将剩余所有目标点的X轴方向对准已调整好姿态的目标点Target_10的X轴方向，如图6-24所示。右击选择“修改位置”中的“对准目标点方向”，将所有目标点的方向调整完成。图6-24调整目标点（2）轴配置参数调整鼠标右击目标点Target_10,单击“参数配置”，选择合适的轴配置参数，单击“应用”，如图6-25至6-27所示：右击目标点Target_10图6-25参数配置图6-26参数配置图6-27参数配置选择“自动配置”右击“Path_10”,单击“沿着路径运动”（3）完善程序并仿真运行1)轨迹完成后，接下来完善程序。需要添加轨迹起始接近点、轨迹结束离开点以及安全位置HOME点。设置后如图6-28所示：图6-28添加轨迹起始接近点、轨迹结束离开点以及安全位置HOME点2)参数更改后进行一次轴配置，选择自动调整，如图6-29所示：右击“Path_10”,选择“配置参数”中的“自动配置”。图6-29自动调整3）将路径Path_10同步到RAPID，转化成RAPID代码。具体操作步骤如图6-30至6-33所示。在基本功能选项下的“同步”菜单中单击“同步到RAPID”图6-30转化成RAPID代码图6-31转化成RAPID代码图6-32转化成RAPID代码图6-33转化成RAPID代码勾选所有同步内容单击“仿真设定”进行设定单击“播放”（4）离线轨迹编程的关键点在离线轨迹编程中，最为关键的三步是图形曲线、目标点调整、轴配置调整。1)图形曲线a.生成曲线，除了“先创建曲线再生成轨迹”的方法外，还可以直接捕捉3D模型的边缘进行轨迹的创建。b.导入3D模型之前，可在专业的制图软件中进行处理。可在数模表面绘制相关曲线，导入RobotStudio后，根据这些已有的曲线直接转换成机器人轨迹。c.在生成轨迹时，需要根据实际情况来选取合适的近似值参数并调整数值的大小。2)目标点调整目标点调整方法有多种，通常是综合运用各种方法进行调整。先对单一目标点进行调整，之后完成其它目标点的某些属性设置，可以参考调整好的第一个目标点进行方向对准。3)轴配置调整配置过程中可能出现“无法跳转，检查轴配置”的问题。此时可进行如下更改：对轨迹起始点尝试使用不同的轴配置参数。b.尝试更改轨迹起始点位置。c.考虑SingArea、ConfL、ConfJ等指令的运用。6.5RobotStudio的在线使用

6.5.1与机器人进行连接并获得权限图6-34建立连接在“控制器”单击“添加控制器”，选择“一键连接……”图6-35建立连接1）建立RobotStudio与机器人的连接通过RobotStudio与机器人的连接，可用RobotStudio的在线功能对机器人进行监控、设置、编程与管理。将随机所附带的网线一端连接到计算机的网络端口，另一端与机器人的专用网线端口（紧凑控制柜SERVICEA7）进行连接，然后按照如图6-34至6-35所示操作（2）获取RobotStudio在线控制权限1)通过RobotStudio在线对机器人进行程序的编写、参数的设定与修改等操作。2)将机器人状态钥匙开关切换到“手动”状态，如图6-36所示。在“控制器”中选择“请求写权限”。图6-36切换“手动”状态3)在示教器上单击“同意”后完成对控制器的写操作，以后还可以在示教器中单击“撤回”以收回写权限，如图6-37所示：图6-37单击“撤回”在示教器上单击“同意”进行确认后，待完成对控制器的写操作以后，在示教器中单击“撤回”，收回写权限6.5.2使用RobotStudio进行备份与恢复操作（1）备份的操作在“控制器”选项中单击“备份”，选择“创建备份”，具体操作步骤如图6-38至6-40所示。在“控制器”选项中单击“备份”，选择“创建备份”图6-38选择“创建备份”在”备份名称”中输入备份文件夹的名称，不能有中文。在”位置”下指定备份文件夹的存放位置。单击“确定”图6-39单击“确定”此处提示“备份完成”，则操作成功。图6-40操作成功（2）恢复的操作1)将机器人状态钥匙开关切换到“手动”状态。2)

在“控制器”选项中单击“备份”，选择“从备份中恢复”，如图6-41所示。在“控制器”选项中单击“备份”，选择“从备份中恢复”图6-41选择“从备份中恢复”3)在示教器中单击“同意”进行确认，如图6-42所示：选择要恢复的备份，然后单击“确定”。图6-42选择确定6.5.3使用RobotStudio在线编辑RAPID程序（1）修改等待时间指令WaitTime1)我们将程序中的等待时间从2s调整为3s。首先建立起RobotStudio与机器人的连接，如图6-43所示：“RAPID”功能选项卡中单击“请求写权限”。图6-43建立起RobotStudio与机器人的连接2)在示教器中单击“同意”进行确认，之后的操作步骤如图6-44至6-46所示：在“控制器”窗口双击“Module1”。单击程序指令“WaitTime2;”。图6-44修改等待时间的步骤1将程序指令“WaitTime2”修改为“WaitTime3;”。1.修改完成后，单击“应用”单击“Yes”3.单击“收回写权限”图6-45修改等待时间的步骤2图6-46修改等待时间的步骤3（2）增加速度设定指令VelSet1)为了将程序中机器人的最高速度限制到1000mm/s，需要在移动指令开始之前添加一条速度设定指令，如图6-47所示：“RAPID