工业机器人技术基础 第2版 课件 第6章 工业机器人的操作与编程

2024年8月14日22时26分许，株洲xx产业服务有限公司员工姚某在进行辅助机器人焊接作业时，发生一起机械伤害事故，造成1人死亡，直接经济损失154.8万元。经调查认定，这是一起因员工违章违规造成的生产安全责任事故。违章进入危险区：姚某安全意识淡薄，严重违反《点焊机器人安全操作规程》，在没有按下急停键的情况下进入机器人工作区，导致被机器人焊钳夹住，最终死亡安全培训不到位：公司安全生产教育和培训不到位，员工安全意识和操作技能存在明显短板操作规程不落实：安全操作规程落实不到位，现场执行流于形式，未能有效约束违章行为现场管理有缺失：现场安全管理不到位，特别是夜间安全检查频率偏低，未及时发现和制止员工的违章违规行为事故代价沉重：事故造成1人死亡，直接经济损失154.8万元，教训极其深刻株洲xx产业服务有限公司“8·14”机械伤害事故这起事故警示我们：机器人作业必须严守安全规程，进入工作区前必须按下急停键并确认设备停止；企业必须压实安全生产主体责任，加强教育培训、规程落实和现场管理，尤其要强化夜间等薄弱时段的安全检查，坚决防范机械伤害事故重演

机器人编程，就是针对机器人为完成某项作业进行程序设计。工业机器人编程是机器人技术的一个重要方面，它是与机器人所采用的控制系统相一致的。为了用简单的方法描述作业、操控机器人，机器人的语言应运而生。在本节中，主要详细介绍示教编程。本节导入

1、示教编程图6-1示教再现式机器人控制系统工作原理示教盒记忆装置伺服放大示教部分再现部分公共部分工作装置

操作简单、易于掌握示教再现过程很快示教之后即可应用随时监视机器人动作避免发生错误指令编程占用机器人作业时间难以与其他操作同步很难规划复杂的运动轨迹以及准确的直线运动难以与传感信息相配合

机器人语言编程是指采用专用的机器人语言来描述机器人的动作轨迹。机器人语言编程实现了计算机编程，它具有良好的通用性，同一种机器人语言可用于不同类型的机器人。此外，机器人编程语言可解决多台机器人之间协调工作的问题。2、机器人语言编程

离线编程是在专门的软件环境支持下，用专用或通用程序在离线情况下进行机器人轨迹规划编程的一种方法。这种编程方法与数控机床中编制数控加工程序非常相似。一些离线编程系统带有仿真功能，这使得在编程时就可解决障碍干涉和路径优化问题。3、离线编程离线编程

本节导入IRB14000YUMI协作机器人

6.2.1移动命令中的参数为了使机器人能够进行再现示教的动作，就必须把机器人运动命令编成程序。控制机器人运动的命令就是移动命令。在移动命令中，记录有移动到的位置坐标、插补方式、再现速度等参数。

6.2.1移动命令中的参数空走点/作业点机器人再现时，决定从当前程序点到下一个程序点是否实施作业空走点从当前程序点移动到下一个程序点的整个过程不需要实施作业，主要用于示教作业开始点和作业中间点之外的程序点作业点从当前程序点移动到下一个程序点的整个过程需要实施作业，主要用于作业开始点和作业中间点两种情况6.2.2工业机器人的编程语言机器人语言提供一种通用的人与机器人之间的通信手段。它是一种专用语言，用符号述机器人的运动，与常用的计算机编程语言相似。1、工业机器人语言的发展概况1975年IBM公司研制出

ML语言随后又研制出

AUTOPASS语言1974年在WAVE语言的基础上开发了AL语言1973年美国斯坦福大学开发了第一种机器人语言——WAVE语言1979年美国Unimation公司开发了VAL语言1984年Unimation公司又推出了ALI语言20世纪80年代初美国

Automatix公司开发了RAL语言同时麦道公司研制了

MCL语言6.2.2工业机器人的编程语言任务程序员能够指挥机器人系统去完成的分立单一动作就是基本程序功能。这些基本功能包括运算、决策、通信、机械手运动、工具指令以及传感器数据处理等。2、工业机器人编程语言的基本功能（1）运算功能运算能力是机器人控制系统最重要的能力之一。装有传感器的机器人能根据运算结果，自行决定工具或手爪下一步应到达何处。（2）决策功能机器人系统能够根据传感器输入信息做出决策，而不必执行任何运算。这种决策能力使机器人控制系统的功能更强有力。6.2.2工业机器人的编程语言（3）通信功能机器人系统与操作人员的通信，包括机器人向操作人员要求信息和操作人员知道机器人的状态、机器人的操作意图等。其中，许多通信功能由外设来协助提供。（4）机械手运动功能机械手运动是最基本的功能。机械手的运动可由不同方法来描述。最简单的方法是向各关节伺服装置提供一系列关节位置及其姿态信息，然后等待伺服装置到达这些规定位置。比较复杂的方法是在机械手工作空间内插入一些中间位置。（5）工具指令功能一个工具控制指令通常是由闭合某个开关或继电器而开始触发的，以直接控制工具运动，或者送出一个小功率信号给电子控制器是最简单的控制方法，而且对控制系统的要求也较少。6.2.2工业机器人的编程语言（6）传感数据处理功能传感数据处理是许多机器人程序编制十分重要而又复杂的组成部分。用于机械手控制的通用计算机只有与传感器连接起来，才能发挥其全部效用。传感器具有多种形式，按照功能把传感器概括如下：视觉传感器用于“看见”工作空间内的物体确定物体的位置或识别它们的形状等内体感受器用于感受机械或其他关节式机构的位置力和力矩传感器用于感受装配时所产生的力和力矩触觉传感器用于感受工具与物体间的实际接触接近度或距离传感器用于感受工具至工件或障碍物的距离传感器概括6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.1示教器的基本操作ABB工业机器人示教器分为按键、触摸屏、和手动操作摇杆三部分，ABB机器人示教器的正面如图6-2所示，背面如图6-3所示。1、示教器的组成及按键按钮介绍图6-2ABB示教器正面图6-3

ABB示教器背面6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.1示教器的基本操作

按键/按钮功能说明按键/按钮功能说明【使能按键】为了保证操作人员的人身安全而设置，按住才能手动移动机器人设置

I/O口【急停按钮】用于使机器人紧急停止【机器人/外轴切换】切换成外部轴表6-1按键和按钮介绍6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.1示教器的基本操作按键/按钮功能说明按键/按钮功能说明【线型/重复定位运动切换】

机器人线性，切换重复定位的模式【关节运动轴切换】切换运动的轴【启动程序】手动运行程序时，启动程序或继续程序【单步前进】

机器人单步前进，按住则连续执行【单步后退】机器人单步后退

【停止】在机器人执行程序时使机器人停止【增量开/关】增量调节，控制手动移动机器人时的速度【手动操作摇杆】用于机器人六个轴的运动，每次最多可以使三个轴运动，摇杆的摆动幅度越大，轴移动的速度越快6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.1示教器的基本操作（1）操作界面及说明操作界面如图6-4所示，具体说明如表6-2所示。2、示教器显示屏的界面介绍图6-4示教器操作界面6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.1示教器的基本操作选

项

名

称说

明程序模块下轨迹点位置的补偿设置窗口输入输出手动操纵动作模式设置、坐标系选择、操纵杆锁定及载荷属性的更改窗口，也可显示实际位置自动生产窗口在自动模式下，可直接调试程序并运行程序编辑器建立程序模块及例行程序的窗口程序数据选择编程时所需程序数据的窗口备份与恢复可备份和恢复系统校准进行转数计数器和电机校准的窗口控制面板进行示教器的相关设定事件日志查看系统出现的各种提示信息资源管理器查看系统的系统文件系统信息查看控制器及当前系统的相关信息表6-2操作界面各选项说明6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.1示教器的基本操作（2）控制面板及说明ABB机器人的控制面板包含了对机器人和示教器进行设定的相关功能，如图6-5所示，各选项的说明见表6-3。2、示教器显示屏的界面介绍图6-5ABB控制面板6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.1示教器的基本操作选

项

名

称说

明外观可自定义显示器的亮度和设置左手或右手的操作习惯监控动作触碰监控设置和执行设置示教器操作特性的设置语言控制器当前语言的设置为指定输入输出信号配置快捷键日期和时间控制器的日期和时间配置诊断创建诊断文件配置系统参数设置触摸屏触摸屏重新校准表6-3控制面板各选项说明6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

示例：

IFreg1>5THEN

setdo1

setdo2

ELSE

Resetdo1

Resetdo2

ENDIF6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

格式：FORLoopcounterFROMStartvalueTOEndvalue[STEPStepvalue]DO…ENDFORLoopcounter:循环计数标识

(identifier)Startvalue:标识初始值(num)Endvalue:标识最终值(num)[STEPStepvalue]:计数更改值(num)6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.2示教器编程

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.3应用实例示例：按如下图6-6所示要求，编程使机器人按照图中所示的轨迹：起点→P1→P2→P3进行运动。图6-6轨迹

6.2.3典型工业机器人示教编程6.2.3.3应用实例指令：MoveLp1,v200,z10,tool1\Wobj:=wobj1;

//机器人的TCP从当前位置向p1点（图6-6）以线性运动方式前进，速度是200mm/s，转弯区数据是10mm，距离p1点还有10mm的时候开始转弯，使用的工具数据是tool1，工件坐标数据是wobj1。指令：MoveLp2,v100,fine,tool1\Wobj:=wobj1;//机器人的TCP从p1向p2点（图6-6）以线性运动方式前进，速度是100mm/s，转弯区数据是fine，机器人在p2点稍作停顿，使用的工具数据是tool1，工件坐标数据是wobj1。指令：MoveJp3,v500,fine,tool1\Wobj:=wobj1;//机器人的TCP从p2向p3点（图6-6）以关节运动方式前进，速度是100mm/s，转弯区数据是fine，机器人在p3点停止，使用的工具数据是tool1，工件坐标数据是wobj1。

机器人离线编程系统是机器人编程语言的拓广，是利用计算机图形学的成果，在电脑里建立起机器人及其工作环境的模型，自动生成机器人的运动轨迹，然后在软件中仿真与调整轨迹，最后生成机器人程序传输给机器人。本节导入

6.3.1离线编程的特点示

教

编

程

特

点离

线

编

程

特

点需要实际机器人系统和工作环境编程时机器人停止工作在实际系统上试验程序编程的质量取决于编程者的经验难以实现复杂的机器人运行轨迹目前离线编程广泛应用于打磨、去毛刺、焊接、激光切割、数控加工等机器人新兴应用领域。

6.3.1离线编程的特点

6.3.2离线编程系统构成与关键技术图6-7离线编程系统构成图用户接口传感器编程图形仿真数据库

数据库

机器人控制柜后置处理

1、离线编程系统构成

6.3.2离线编程系统构成与关键技术