工业机器人技术及应用(教案)3-手动操纵工业机器人

1、.第三章工业机器人手动操作3.1机器人运动轴和坐标系3.1.1自动机运动轴的名称3.1.2自动机坐标系类型3.2识别和使用教程扩展学习目标介绍案例课认知，改进本章总结性思维练习3.3机器人安全程序3.3.1训练和手动机器人3.3.2再生和生产运行时3.4手动移动自动机3.4.1移动方法3.4.2在世界坐标系中手动操作上课前复习工业机器人主要由哪些部分组成？如何判断工业机器人的点运动和连续路径运动？学习目标认知目标*了解工业机器人的安全操作程序*熟悉教程按钮和使用功能*确定机器人运动轴和坐标系*掌握手动移动机器人的过程和方法能力目标*擅长选择机器人坐标系和运动轴*使用讲师熟练地操作机器人，执行跳

2、跃和连续移动导入方案Universal Robots推出了新的革命性工业机器人UR5机器人本身重量轻(仅18.4公斤)，可以在生产地点轻松移动，无需繁琐的安装和设置即可迅速集成到生产线上，与员工互动。编程过程可以自动记住移动路径和模式，方法是：用户抓取UR操纵器并手动引导操纵器，然后在所需路径和移动模式下运行一次操纵器。机器人通过一组熟悉的图形用户界面工作，具有丰富的功能，用户可以在触摸屏上选择。可以在所有重复性生产流程中使用，并享受其好处。课堂认识3.1机器人运动轴和坐标系3.1.1自动机运动轴的名称通常，机器人运动轴按功能可分为机器人轴、基本轴和刀具轴，基本轴和刀具轴统称为外部轴。定义自动

3、机系统的运动轴典型机器人操作器的每个运动轴A1、A2和A3 3轴(轴1、轴2和轴3)称为主轴或自旋，使末端效应器到达工作空间中的任意位置。为了末端效应器的空间姿势，A4、A5和A6 3轴(轴4、轴5和轴6)称为腕部轴或副轴。3.1.2自动机坐标系类型目前，大多数商用工业机器人系统都可以使用接头座标系统、直角座标系统、工具座标系统和使用者座标系统，工具座标系统和使用者座标系统均属于直角座标系统品类。TCP是机器人系统控制点，默认位于最后一个运动轴或安装法兰的中心，安装工具将更改TCP点。(1)接头座标系统在关节坐标系中，机器人的每个轴可以单独正向或反向移动。对于大型运动，如果不需要TCP姿势，则

4、可以选择关节坐标系。(2)正交坐标系(世界、大地)在机器人训练和编程中常用的坐标系之一，原点由右手法则确定，x轴在前、z轴上、y轴在机器人安装面与第一个旋转轴的交点处。直角座标系统原点直角座标系统中的每个轴运动(3)工具坐标系原点在TCP点定义，并假定工具的有效方向是x轴(某些机器人供应商将工具的有效方向定义为z轴)，y轴和z轴由右手定则确定。此坐标系最适合于相对于工件不改变刀具姿势的平移操作。工具坐标系原点工具坐标系下的轴运动(4)使用者座标系统可以根据需要定义自定义坐标系。如果机器人有多个工作台，选择用户坐标系将使操作更加容易。在用户坐标系中，TCP点沿用户定义的坐标轴方向移动。使用者座标

5、系统原点使用者座标系统下的轴运动小费不同的机器人坐标系具有相同的功能。也就是说，机器人在关节坐标系中执行的动作也可以在正交坐标系中执行。在关节坐标系中，机器人的运动是单轴运动，在直角坐标系中，是多轴连接。除关节坐标系外，执行机器人TCP校准时，所有坐标系都允许控制点不变行为(只更改工具姿势，不更改TCP位置)。运动类型坐标系下的单轴运动正交坐标系中的多轴调整运动3.2识别和使用教程ABB FlexPendant KUKA smartPADFANUC iPendant YASKAWA DX100工业机器人产业大4的最新教育产品教程主要由显示和各种操作按钮组成，显示主要由四个显示区域组成。菜单显示

6、区域显示作业屏幕的主菜单和子菜单。在一般显示区域一般显示区域中，您可以显示和编辑操作程序、属性文件和各种设置。状态显示区域显示系统的当前状态，如运动坐标系、机器人移动速度等。显示的信息取决于控制柜的模式(培训或播放)。“人机对话显示”区域在自动机培训或自动运行期间显示功能图标和系统错误消息等。教员键设置包括“紧急停止键”、“安全开关”、“坐标选择键”、“轴操作键”/“角拐键”、“速度键”、“光标键”、“功能键”和“模式手柄”序号密钥名称按键功能1紧急停止键切断伺服电源，立即停止机器人和外部轴操作。按下后，开关保持紧急停止状态。顺时针旋转将释放紧急停止状态。2安全开关工作时保证工人的安全。机器人

7、必须把安全开关按到适当的位置，伺服电源才能工作。一旦松开或按压切断伺服电源，机器人就会立即停止运动。3坐标选择键手动操作时机器人的运动坐标选择键。可以从通用坐标系(如关节、正交、工具和用户)中进行选择。每次按下此键时，坐标系都会发生变化。4轴操纵键操纵机器人各轴的键。只有按住轴操作键，机器人才才能操作。您可以按住多个键来操纵多个轴。5速度键手动操作时，使用此键调整机器人的运动速度。6光标键使用这些键在屏幕上沿特定方向移动光标。7功能键使用这些键根据屏幕显示执行指定的功能和操作。8模式手柄选择自动机控制柜的模式(培训模式、播放/自动模式、远程/远程控制模式)3.3机器人安全程序3.3.1训练和手

8、动机器人(1)禁止猛摇操纵器或在操纵器上挂重物。2)指导时不要戴手套。穿戴和使用规定的工作服、安全鞋、安全帽、防护用具等未经许可，不能进入机器人的工作领域。调试人员进入机器人工作区时，为了防止他人意外操作，必须随身携带引导装置。4)在学习教程之前，请仔细检查教程中的安全装置(如紧急停止键、安全开关等)是否工作正常。(5)手动操作机器人时，缩放速度必须低，这样才能提高对机器人的控制机会。6)在教程中按轴操作键之前，要考虑机器人的运动趋势。7)事先考虑回避机器人的运动轨迹，确保该路径不干涉。8)检测到危险后，立即按紧急停止键停止机器人操作。3.3.2再生和生产运行时1)机器人处于自动模式时，不能进

9、入机器人主体运动范围内。(2)在运行工作程序之前，必须知道根据自动机编制的程序要执行的所有任务。3)使用在其他系统上准备的操作过程时，跟踪一次确认操作，然后重复使用。(4)要知道左右机器人移动的所有开关、传感器和控制信号的位置和状态。5)必须知道机器人控制器和外围控制设备上紧急停止键的位置，并准备在紧急情况下按这些按钮。(6)不要认为机器人没有移动，程序完成了。很可能是在等待让机器人继续移动的输入信号。3.4手动移动自动机3.4.1移动方法(1)点动执行器是用点击/微动作键移动机器人手臂的方式。每个点或按micro轴操作键，机器人一次移动一定距离。操纵机器人主要用于接近教学目标位置的地方。点燃

10、机器人(2)连续移动连续移动机器人是通过长时间按/拨轴操作键来移动机器人手臂的方式。连续移动机器人主要用于远离教学目标位置的地方。连续移动自动机3.4.2在世界坐标系中手动操作(1)接头座标系统重要步骤：打开系统电源手动培训A位置机器人选择关节坐标系将机器人移动/旋转到B位置手动培训B位置机器人。工作人员a工作人员a工作站b工作人员a工作站b双比特操作双比特定位器操作提示机器人外部轴的运动控制只能在关节坐标系下进行。(2)正交坐标系重要步骤：打开系统电源选择关节坐标系将结束工具姿势转换为工作姿势选择笛卡尔坐标系将机器人移动到直线轨迹的起点选择笛卡尔坐标系的y轴将机器人移动到直线轨迹的终点。机器

11、人直线运动轨迹(3)工具坐标系主要步骤：“选择正交坐标系”“将自动机移动到操作轨迹的终点”“选择工具坐标系的x轴”“将自动机移动到安全位置”。结束工具避免行为如果设置工具的有效方向是工具坐标系的z轴，则必须选择z轴才能使用结束工具避免行为。手动移动机器人，概括了训练前准备和手动移动机器人的基本操作过程。请注意，手动操作机器人运动时，不会保存机器人运动数据。手动移动自动机工作流扩展和增强机器人工具中心点(TCP)校准刀具坐标系的精度直接影响机器人的轨迹精度。缺省刀具坐标系的原点位于机器人安装法兰的中心，当连接其它工具(如火炬)时，刀具获得用户定义的正交坐标系。a)非TCP校准b) TCP校准机器

12、人刀具坐标系校准目前机器人刀具坐标系的校准方法主要有外部参考法和多点校准法。(1)外部基准校正法只要将工具对准确定的外部基准，就可以完成校准，校准过程快速简便。但是这种校准方法取决于机器人的外部标准。(2)多点校准方法此类校准包括工具中心(TCP)位置多点校准和工具坐标系(TCF)姿势多点校准。TCP位置校正是将多个校正点TCP位置相匹配，以计算TCP(例如四点方法)。TCF姿势校正是在多个校准点之间存在特殊的位置关系，以根据端点连接坐标系(5点方法、6点方法等)计算工具坐标系的姿势。TCP 6点方法程序：1)在自动机的运动范围内，定位精确的固定点作为参考点。2)确定工具上的参照点(最好是工具

13、中心点TCP)。3)移动工具参考点，以四种不同的工具姿势尽可能地接触固定点。4)机器人控制柜可以通过前四个点的位置数据计算TCP位置，通过后两个点即可确定TCP的姿势。5)根据实际情况设置工具的质量和重心位置数据。a)位置点1 b)位置点2 c)位置点3d)位置点4 e)位置点5 f)位置点6TCP校准过程TCP校准工作主要使用副轴(腕轴)。要降低速度，以避免参考点附近发生冲突。TCP校准后，可以在关节坐标系以外的坐标系中执行控制点不变性行为以查看校准效果。使用搬运类的夹具时，设置TCP的方法如下：以携带型腔的夹紧爪为例，结构对称，重心在缺省刀具坐标系的z方向偏移一定距离，从而允许在设置页面上

14、直接输入偏移值、质量数据。钳爪TCP校准本章摘要通常，机器人运动轴分类为实体轴和外部轴。主体轴属于机器人本身，外部轴包括主轴和刀具轴。目前，大多数商用工业机器人系统有四种类型的坐标系：运动类型坐标系、正交坐标系、工具坐标系和用户坐标系。其中，关节坐标系和笛卡尔坐标系最常用于机器人手动操纵和工作教程。工业机器人手动操作是一种通过手动操作教程中的机器人运动轴关键点将机器人从一个或多个坐标系移动到特定位置的方法。一般来说，有两种方法执行渐进式移动和连续移动。移动自动机主要用于接近目标位置的情况，连续移动自动机用于远离目标位置的地方。思维练习1、填空(1)通常，根据其功能，机器人运动轴可分为_ _ _

15、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _和刀具轴。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _和刀具轴统称为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)如果相对于工件平移刀具姿势，最好使用_ _ _ _ _ _ _ _坐标系为了适合(3)自动机到达更接近目标工作位置的位置后，请尽可能使用_ _ _ _ _ _ _ _ _ _操作模式完成精确定位。2，选择(1)工业机器人的一般座标系统为()。关节坐标系；笛卡尔坐标系；刀具坐标系；用户坐标系A.b .n . c . d .(2)教育显示器大部分是彩色触控显示器，可以显示图像、数字、字母和符号。提供了一系列图标，使您可以定义将屏幕显示分为()的屏幕的各种功能。菜单显示区域；通用显示区域；人机对话显示区域；状态指示区域A.b . c . d .3、判断(1)在正交坐标系中，机器人的每个轴可以执行单独的正向或反向运动。（）(2)在接头坐标系中，机器人执行的动作在直