初級教程-機器人搬運打螺絲工作站教材

工業(yè)機器人最佳實踐三菱機器人搬運打螺絲工作站廣東特斯拉機器人科技有限公司電話：020-Email:網(wǎng)址：/地址：廣州市白云區(qū)北太路民營科技園白云電氣科技大廈7樓52目錄項目一 工業(yè)機器人裝配工作站現(xiàn)場編程1任務一 認識裝配工作站2一、工業(yè)機器人基本知識2二、三菱RV-7F-D機器人2任務二 啟動停止機器人4一、工業(yè)機器人的使用注意事項4二、機器人的啟動和停止41. 主電源的接通42. 外部緊急停止的連接53. CR751控制器64. 示教單元的安裝6任務三 認識示教編程器8一、機器人作業(yè)示教方法81.示教再現(xiàn)方法82.離線編程方法83.基于虛擬現(xiàn)實的方法8二、三菱RV-7F示教編程器91.各主要功能鍵的用途92.管理、編輯畫面的操作10任務四 模擬仿真工作站10一、SolidWorks插入機器人模型11二、將其它工作站模型導入SolidWorks中141. 機器人末端執(zhí)行器142. 爪手的設(shè)計153. 爪手模型導入并且組裝154. 整個工作站的模型導入185. RT toolbox2與solidworks連接20三、RT ToolBox2在線編寫程序211. 點位示教212. RT ToolBox2編程243. 三菱機器人常用指令介紹26任務五 搭建機器人工作站32一、電氣元件的準備32二、輸入輸出的并行接口的接線32三、加工工件的準備34四、RT ToolBox2簡介35五、點位的示教，實現(xiàn)整個工作站內(nèi)容39任務六 組態(tài)王遠程控制機器人40一、PLC簡介401.基本構(gòu)成402.工作原理41二、用三菱PLC控制三菱機器人的啟動42三、用組態(tài)王控制PLC，控制機器人啟停441.組態(tài)王簡介442.PLC控制機器人啟停程序453.組態(tài)控制機器人啟停46項目一 工業(yè)機器人裝配工作站現(xiàn)場編程本項目以工業(yè)機器人搬運打螺絲工作站為例，系統(tǒng)地介紹了工業(yè)機器人工作站的基本構(gòu)成，機器人操作注意事項、機器人手動操作方法及坐標系等概念，使學生能正確地操作機器人，并對機器人進行簡單的示教。學習目標：熟悉工業(yè)機器人的基本應用熟悉工業(yè)機器人裝配工作站的基本構(gòu)成熟悉三菱機器人示教器的機構(gòu)、操作界面及按鍵功能熟悉工業(yè)機器人坐標系的相關(guān)知識熟悉機器人安全操作的相關(guān)知識能力目標：能根據(jù)裝配對象選擇相應型號機器人能根據(jù)示教要求，選擇相應坐標系能手動操作機器人，使機器人快速準確到達目標點能對機器人進行基本的示教工作任務：任務一 認識裝配工作站任務二 啟動停止機器人任務三 認識示教編程器任務四 模擬仿真的實現(xiàn)任務五 機器人工作站內(nèi)容實現(xiàn)任務六 用PLC和組態(tài)王控制機器人的自動啟動任務一 認識裝配工作站一、工業(yè)機器人基本知識工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機器人有36個運動自由度，其中腕部通常有13個運動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構(gòu)，用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并進行控制。工業(yè)機器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。二、三菱RV-7F-D機器人圖1-1 機器人本體圖和各部件說明位置重復精度0.02mm可搬運重量7Kg本體重量66Kg最大動作范圍半徑713.4mm圖1-2 負載中心位置機器人的可搬運重量一般僅以重量表示，但即使是相同的工具、工件重量，偏心嚴重的負載也受到限制?？砂徇\重量根據(jù)機器人的動作速度及動作姿勢而將受到極大的影響。即使是上圖允許范圍內(nèi)，也可能發(fā)生過負載及電流報警。此時，需要對加速度時間設(shè)置，動作設(shè)置，動作姿勢進行更改。課后思考：1. 根據(jù)自己理解，簡述工業(yè)機器人的定義2. 通過網(wǎng)絡查詢工業(yè)機器人相關(guān)知識，列舉機器人典型廠家及工業(yè)機器人的典型應用任務二 啟動停止機器人工業(yè)機器人是在生產(chǎn)現(xiàn)場使用的設(shè)備，在工作過程中需要遵守各項安全操作事項，才能確保其順利進行。知識準備：一、工業(yè)機器人的使用注意事項注意事項工業(yè)機器人在空間動作，其動作領(lǐng)域的空間成為危險場所，有可能發(fā)生意外的事故。因此，機器人的安全管理者及從事安裝、操作、保養(yǎng)的人員在操作機器人或者工業(yè)機器人運行期間要保持安全第一，在確保自己自身的安全及相關(guān)人員及其他人員的安全后進行操作。操作人員在使用三菱機器人時需要注意一下事項：1） 避免在工業(yè)機器人工作場所周圍做出危險行為，接觸機器人或周邊機械有可能造成人員傷害。2） 在工廠內(nèi)，為了確保安全，請嚴格遵守“嚴禁煙火”、“高電壓”、“危險”、“無關(guān)人員禁止入內(nèi)”此類標志。由于火災、觸電、接觸有可能發(fā)生人員傷害。3） 不要強制搬動、懸吊、騎坐在機器人上，以免發(fā)生人員傷害或者設(shè)別損壞。4） 絕對不要倚靠在工業(yè)機器人或者其他控制柜上，不要隨意按動開關(guān)或者按鈕，否則發(fā)生意想不到的動作，造成人員傷害或者設(shè)備損壞。 圖2-1 禁止依靠機器人5） 通電中，禁止未受培訓的人員觸摸機器人控制柜和示教編程器。機器人會發(fā)生意想不到的動作，有可能導致人員傷害或者設(shè)備損壞。二、機器人的啟動和停止1. 主電源的接通電源電纜的連接步驟：1） 應準備漏電斷路器（帶端子蓋板）、一次側(cè)電源連接用電纜及二次側(cè)電源連接用電纜（二者均為AWG#14(2mm 2 ) 以上）、一次側(cè)電源接地用電纜（AWG#12（3.5mm）以上）；2） 確認一次側(cè)電源符合電源規(guī)格；3） 切斷一次側(cè)電源，確認漏電斷路器的電源開關(guān)變?yōu)?OFF 狀態(tài)；4） 將二次側(cè)電源連接用電纜連接到漏電斷路器的二次側(cè)端子（下側(cè)的端子）上，將另一側(cè)連接到同包裝內(nèi)附帶的電源連接用連接器 ACIN 連接器的 1 號和 3 號針上。建議通過壓鉚進行連接；5） 將該連接器連接到控制器前面的 ACIN 連接器上；6） 將一次側(cè)電源接地用電纜連接到控制器箱體的 PE 端子 （M4 螺栓）上；7） 將一次側(cè)電源連接用電纜連接到漏電斷路器的一次側(cè)端子（上側(cè)的端子）上。2. 外部緊急停止的連接出廠時外部緊急停止輸入、門開關(guān)輸入及可用設(shè)備的端子都處于開放（觸點未連接）狀態(tài)。用戶不許準備外部緊急停止、門開關(guān)、可用設(shè)備等，在連接的狀態(tài)下使用機器人，連接步驟如下：1） 應準備緊急停止開關(guān)、門開關(guān)及可用設(shè)備2） 將各開關(guān)的觸點連接到如下所示的針上a) 外部緊急停止開關(guān)-CNUSR1連接器的“2-27之間”與“7-32之間”b) 門開關(guān)-CNUSR1連接器的“4-29之間”與“7-32之間”門開關(guān)的功能：本功能是指，對安裝在安全柵欄的門等上的開關(guān)的狀態(tài)進行獲取，該門被打開時進行伺服 OFF 使機器人停止動作c) 可用設(shè)備- CNUSR1連接器的“5-30之間”與“10-35之間”。圖2-2 外部緊急停止的連接在機器人安裝時，剛開始沒有特殊的安全門、急停開關(guān)安裝需求時，應按照提示說明將上圖的幾個信號互相短接，才能啟動機器人。3. CR751控制器圖2-3 控制器結(jié)構(gòu)ACIN連接器.AC電源（單相，AC200V）輸入用（附帶插座外殼、端子）PE端子.接地用（Ml螺栓2處）IWR指示燈.控制電源ON指示燈顯示電機電源連接用連接器.AMP1、AMP2：電機電源用，BRK：電機制動闡用電機信號連接用連接器.CN2：電機信號用示教單元連接用連接器(TB) .R33TB連接專用（未連接示教單元時安裝虛擬插頭）過濾器蓋板.空氣過濾器、電池安裝兩用。CNUSR連接器.機器人專用輸入輸出連接用（附帶插頭連接器）(CNUSRU CNUSR2)接地端子.至選購件卡的連接電纜接地用端子（M3螺栓-上下2處）充電指示燈(CHARGE).用于確認拆卸蓋板時的安全時機（防止觸電）的指示燈。（通?？蛻魺o需拆卸蓋板）當機器人的伺服0N使得控制器內(nèi)的電源電路板上積累電能時，本指示燈亮燈（紅色）關(guān)閉控制電源后經(jīng)過一定時間（幾分鐘左右）后熄滅。USB連接用連接器(USB).USB連接用。LAN 連接器(LAN) .LAN 連接用。Ext0PT連接器(ExtOPT) .附加軸連接用。RI0連接器(RIO) .擴展并行輸入輸出連接用。選購件插槽.選購件農(nóng)安裝川插槽。（未使用時安裝蓋板）4. 示教單元的安裝示教單元的拆裝應在機器人控制器的控制電源為OFF的狀況下進行，如果在控制電源 ON 狀態(tài)下進行示教單元的拆裝，將發(fā)生緊急停止報警。圖2-4 示教單元的安裝接通主電源和示教器后，示教編程器的畫面開始顯示開始啟動的畫面，如果還有報警，會有報警音提示。一切正常的話，示教器就可以正?？刂茩C器人啟動了。任務三 認識示教編程器工業(yè)機器人一般由機器人本體“機器人”、機器人控制柜和示教編程器所構(gòu)成。機器人的基本操作一般是通過示教編程器完成的。本任務以RV-7F-D為例，介紹示教編程器的構(gòu)成及基本操作。知識準備：一、機器人作業(yè)示教方法現(xiàn)有的機器人示教系統(tǒng)可以分為以下三類：1. 示教再現(xiàn)方法示教再現(xiàn)，也稱為直接示教，就是我們通常所說的手把手示教，由人直接搬動機器人的手臂對機器人進行示教。在這種示教中，為了示教方便以及獲取信息的快捷而準確。操作者可以選擇不用坐標系下示教。例如，可以選擇關(guān)節(jié)坐標系、直角坐標系以及工具坐標系或者用戶坐標系下進行示教。示教再現(xiàn)是機器人普遍采用的編程方式，典型的示教過程是依靠操作員觀察機器人及其夾持工具相對于作業(yè)對象的為姿，通過對示教盒的操作，反復調(diào)整示教點處機器人的作業(yè)位姿、運動參數(shù)和工藝參數(shù)，然后將滿足作業(yè)要求的這些數(shù)據(jù)記錄下來，再轉(zhuǎn)入下一點的示教。2. 離線編程方法基于CAD/CAM的機器人離線編程示教，是利用計算機圖形學的成果，建立起機器人及其工作環(huán)境的模型，使用魔種機器人編程語言，通過對圖形的操作和控制，離線計算和規(guī)劃出機器人的作業(yè)軌跡，然后對編程結(jié)果進行三維圖形仿真，以檢驗編程的正確性。最后確認無誤后，生成機器人可執(zhí)行代碼下載到機器人控制器中，用以控制機器人作業(yè)。根據(jù)使用編程語言的層次不同，離線編程又可分為執(zhí)行級編程和任務級編程。3. 基于虛擬現(xiàn)實的方法隨著計算機學及相關(guān)學科的發(fā)展，特別是機器人遙操作、虛擬現(xiàn)實、傳感器信息處理等技術(shù)的進步為準確、安全、高效的機器人示教提供了新的思路，為用戶提供一種嶄新和諧的人機交互操作環(huán)境的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)和應用尤其吸引了眾多機器人與自動化領(lǐng)域的學者的注意。這里，虛擬現(xiàn)實作為高端的人機接口，允許用戶通過聲、像、力以及圖形等多種交互設(shè)備實時地與虛擬環(huán)境交互。根據(jù)用戶的指揮或動作提示，示教或監(jiān)控機器人進行復制的作業(yè)。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行機器人示教時機器人學中新興的研究方向。二、三菱RV-7F示教編程器1. 各主要功能鍵的用途圖3-1 示教器正反面圖1) EMG STOP開關(guān)：功能就是進行伺服OFF，使機器人立即停止2) TB ENABLE：對示教單元的按鍵操作的有效或無效進行切換的開關(guān)3) 有效開關(guān)：當開關(guān)2為有效時，如果松開開關(guān)或強力按壓將進行伺服OFF，動作中的機器人將立即停止4) 顯示面板：顯示機器人的狀態(tài)及各菜單5) 狀態(tài)顯示燈：顯示示教單元及機器人的狀態(tài)6) F1F2F3F4鍵：執(zhí)行顯示面板的功能顯示中顯示的功能7) FUNCTION鍵：在1個操作中，F(xiàn)1F2F3F4鍵中分配的功能有5個以上時，對功能顯示進行切換8) STOP 鍵：使程序中斷，使機器人減速停止9) OVRD OVRD：改變機器人的速度手工變動值。按壓OVRD鍵時手工變動值將增加，按壓OVRD鍵時手工變動值將減少10) JOG操作鍵：按照JOG模式使機器人動作。在輸入數(shù)值的時候，進行各數(shù)值的輸入11) SERVO鍵：在輕按有效開關(guān)的同時，如果按壓該鍵機器人將進行伺服ON12) MONITOR鍵：按壓該鍵時，將進入監(jiān)視模式，顯示監(jiān)視菜單13) JOG鍵：按壓該鍵時，將進入JOG模式，顯示JOG密碼14) HAND鍵：按壓該鍵時，將進入抓手操作模式，顯示抓手操作畫面15) CHARACTER鍵：示教單元在進行字符或數(shù)字輸入時，通過該鍵可以進行數(shù)字輸入和字符輸入之間進行切換16) RESET鍵：對報警顯示進行接觸。在通過按壓該鍵同時按壓【EXE】鍵，將進行程序復位17) /：將光標向各個方向移動18) CLEAR鍵：可進行數(shù)字輸入或者字符輸入，通過按壓鍵可將光標所在位置字符刪除1個字符19) EXE鍵：對輸入操作進行確定。在直接執(zhí)行時，在持續(xù)按壓該鍵期間，機器人將進行動作20) 數(shù)字/文字鍵：可進行數(shù)字輸入或者字符輸入時，按壓該鍵將顯示數(shù)字或者字符2. 管理、編輯畫面的操作開啟機器人后，按菜單F1鍵進入如下的主界面，示教器上所有的功能，都可以同個這個畫面選擇進入。各選項的主要功能分別如下：圖3-2 程序進入主畫面管理/編輯：主要對機器人進行編輯、點位的示教修改、新建程序、程序的復制、重命名、刪除、保護、關(guān)閉。運行：主要是對編寫好的程序進行確認、測試程序單步運行、測試整個程序的運行和自動運行。監(jiān)視：監(jiān)視輸入輸出IO參數(shù)，使用CC-Limk時輸入輸出寄存器的值，監(jiān)視程序里使用的變量值的監(jiān)視及值的設(shè)定，和顯示已經(jīng)發(fā)生的報警歷史。原點/制動器：原點的修正、解除電機剎車功能。設(shè)定/初始化：將全部程序、參數(shù)、電池等信息初始化，顯示電源ON時間和電池的剩余時間，對系統(tǒng)時間進行設(shè)定，顯示機器人CPU和示教單元版本。擴展功能：PLC直接、工件坐標的設(shè)定、力覺設(shè)定。課后思考：1. 分別在不同的坐標系下進行機器人的運動2. 示教一個工件坐標任務四 模擬仿真工作站工業(yè)機器人搬運打螺絲工作站，可以通過模擬仿真在SolidWorks中實現(xiàn)。知識準備：一、SolidWorks插入機器人模型首先應該在電腦中安裝SolidWorks軟件，然后安裝三菱機器人編程軟件RT ToolBox2，具體安裝步驟和軟件說明已在前面有說明，這里就不詳細介紹了。最后還需要在SolidWorks中安裝一個MELFA-Works插件，就可以在SolidWorks中導入一個機器人的模型，并且可以用三菱機器人編程軟件模擬編程。安裝完MELFA-Works插件后，依照以下步驟就可以在SolidWorks調(diào)出三菱機器人模型。步驟如圖4-1所示：圖4-1 插件目錄化教程點擊菜單中的MELFA-Works新建一個新的機器人，選擇RV-7F-D,點擊確定就在SolidWorks中將三菱機器人模型建立出來了。具體步驟如下：1） 新建SolidWorks工程。圖4-2 新建SolidWorks工程2） 點擊Robot setting按鈕，進入設(shè)置界面圖4-3 進入設(shè)置界面3） 選擇要設(shè)置的機器人型號，在RC1中雙擊操作。圖4-4 設(shè)置機器人型號4） 修改機械臂型號，將機器人類型改為RV-7F-D。圖4-5 修改機器人型號5） 顯示機械臂，點擊Show robot，將機器人顯示出來。圖4-6 顯示機械臂6） 機器人顯示效果如下圖所示。圖4-7 顯示效果二、將其它工作站模型導入SolidWorks中1. 機器人末端執(zhí)行器工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器也叫機器人手抓，它是裝在工業(yè)機器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。按夾持原理分，如下圖所示，一般分為機械類、磁力類和真空類三種。機械類手爪包括摩擦力夾持和吊鉤承重兩類，前者是指有手指，后置是無指手爪。產(chǎn)生夾緊力的驅(qū)動源可以有氣動、液動、電動和電磁四種；磁力類手爪主要是磁力吸盤，有電磁吸盤和永磁吸盤兩種；真空類手爪是真空吸盤，根據(jù)形成真空的原理分為真空吸盤、氣流負壓吸盤和擠氣負壓吸盤三種。圖4-8 手爪按夾持原理分類末端執(zhí)行器設(shè)計和選用的要求：手抓設(shè)計和選用最主要的是滿足功能上的要求，具體來說要下面幾個方面進行考慮。1） 被抓握的對象物 手抓設(shè)計和選用首先要考慮的是什么樣的工件要被抓握。因此，必須充分了解工件的幾何形狀、機械特性。2） 物料的饋送器或存儲裝置 與機器人配合工作的零件饋送器或儲存裝置對手爪必需的最小和最大爪鉗之間的距離以及必需的夾緊了都有要求，同時，還應了解其他可能的不確定的因素對手爪工作的影響。3） 手爪和機器人匹配 手爪一般用法蘭式機械接口與手腕相連接，手爪自重也增加了機械臂的載荷，這兩個問題必須給予仔細考慮。手爪是可以更換的，手爪形式可以不同，但是與手腕的機械接口必須相同，這就是接口匹配。手爪自重不能太大，機器人能抓取工件重量是機器人承載能力減去手爪重量。手爪子重要與機器人承載能力匹配。4） 環(huán)境條件 在作業(yè)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境狀況很重要，比如高溫、水、油等環(huán)境會影響手爪工作。一個鍛壓機械手要從高溫爐取出紅熱的鍛件必須保證手爪的開合，驅(qū)動在高溫環(huán)境中均能正常工作2. 爪手的設(shè)計與機器人配合的吸盤需要有螺絲機、相機、大氣缸、小氣缸等配件，吸盤爪手設(shè)計如下圖所示：圖4-9夾具夾手示意圖3. 爪手模型導入并且組裝在新建的機器人模擬項目中將剛剛設(shè)計的吸盤爪手導入，并且組裝好。具體步驟如下：1） 導入吸盤,點擊插入裝配體，找到文件，導入2） 打開Robot setting，雙擊RC1，點擊hand，選擇吸盤，吸盤將自動安裝到機械臂上。圖4-10 Robot setting界面3） 選擇將要安裝的工具。選擇工具：只需用鼠標點擊工具模型，工具會自動安裝到機器人上。注意：工具名稱的格式要求為XX_hand-1(1可變)；此外，工具上法蘭面上需要設(shè)置坐標。圖4-11 安裝工具4） 工具的法蘭面設(shè)置，只有正確設(shè)置才能被法蘭面識別。工具上法蘭面上需要設(shè)置坐標，機器人才能識別。如果安裝到機器人上時工具方向不對，需要回到工具模型上修改坐標方向（如下圖Orig所示），夾爪工具點需要設(shè)置坐標，坐標命名為Pick1，工具點還與以后設(shè)置I/O控制信號有關(guān)（如下圖Pick1，Pick2所示）。圖4-12 法蘭面設(shè)置5） 抓爪工具也需要設(shè)置坐標，命名為Pick，為后面設(shè)置控制I/O信號與其關(guān)聯(lián)。圖4-13 爪手的設(shè)置6） 為工件建立坐標，使之與工具坐標配合。使用時調(diào)整機器人，使工具點位置移到工件坐標，系統(tǒng)會自動識別，仿真時工件會隨機器人移動。圖4-13 爪手的設(shè)置7） 對IO信號進行設(shè)置。信號設(shè)置，Pick對應工具坐標，NO.是I/O口，與程序?qū)?，通過控制I/O口的開閉可控制機器人抓取或者放下工件。圖4-14 對IO進行設(shè)置注意：在機械臂與吸盤的配合中，工具名稱的格式要求為XX_hand-1(1可變),如吸盤_hand-1；此外，工具（吸盤）上法蘭面上需要設(shè)置坐標Pick1（P要大寫）以便機器識別。4. 整個工作站的模型導入整個工作站設(shè)計在一個固定加工臺面上分為三個工作區(qū)：1） 上料區(qū)，包括兩個加工件（底座、上蓋）的放置和兩個工件固定盤；2） 加工區(qū)，一個氣缸和底座盤配合給加工工件定位，一個螺絲機將螺絲輸送到固定的點位。3） 下料區(qū)，有一個加工工件完放置的固定盤。在SolidWorks中裝配這些零部件的過程如下：1） 點擊插入零部件選擇工作臺，工件等導入至界面中。2） 選擇配合，將整個工作環(huán)境配合完成。詳細配合步驟：1） 將底座（桌子）與機械臂地面重合擺放。具體方式為：選擇桌子表面與機械臂底面，桌子表面與機械臂底面重合配合圖4-15 桌子與機器人進行配合2） 將機械臂調(diào)整到合適的位置。圖4-16 調(diào)節(jié)機器人至位置3） 將桌子在畫面中固定。右鍵桌子文件使其固定圖4-17 固定桌子4） 同理，將機械臂以及其他零部件固定到合適的位置。圖4-18 固定其它零部件5） 完成裝配過程后，效果圖如下：圖4-19 仿真工作站圖5. RT toolbox2與solidworks連接1） 在桌面打開程序RT Toolbox2導入同名稱工程，切換為在線形態(tài)，同時在solidworks中點擊Virtual controller將電源和連接打開。 圖4-20 通電、連接操作2） 連接成功后，打開示教器，對機械臂的位置進行調(diào)試，坐標選擇為XYZ的直角坐標系，通過示教器上的XYZ、ABC按鈕可以移動機械臂，使機械臂移動到目的地。圖4-21 打開示教器3） 在RT toolbox2的使用中，首先需要選定對應的工程，其次需要對點進行設(shè)定，通過虛擬示教器找到目標點，并將點一一記下，就可以通過程序控制機器運動到對應點上，達到模擬仿真的目的。4） 點的設(shè)定：將機械臂調(diào)整到目的位置后，在RT toolbox程序中，點擊追加，設(shè)定當前點的名稱，點擊當前位置讀取，就能記錄當前點的信息，并能在程序中調(diào)用此點。5） 點的更改：如果設(shè)定好的店需要更改，只需選中想要更改的那個點，雙擊或者點擊變更，點擊當前位置讀取，就能把當前點的信息更改。圖4-22 修改記錄當前位置三、 RT ToolBox2在線編寫程序1. 點位示教1） 示教原點，用示教器調(diào)整機器人使其處于中心位置后，設(shè)點為P0，即原點，RT ToolBox2中追加記錄。2） 用示教器將大夾具移到底座處，調(diào)整好位置，設(shè)點為P1，在 RT ToolBox2中追加記錄點。圖4-23 原點示教和P1點示教3） 示教P2點，為底座的位置，在RT ToolBox2中追加記錄。4） 將小夾具移到上蓋處，設(shè)點為P3，在 RT ToolBox2中追加記錄點。圖4-24 P2、 P3點示教5） 示教上蓋放置處，示教為P4點，在RT ToolBox2中追加記錄。6） 示教P5點，旋轉(zhuǎn)吸盤裝置，示教相機拍照點，在RT ToolBox2中追加記錄。圖4-25 P4、P5點示教7） 示教P6點，為抓取螺絲位置。8） 將螺絲打進所需加工的工件位置中，完成裝配動作。圖4-26 P6點和打螺絲點示教9） 控制大夾具抓取加工完成的工件。10）將加工完成的工件抓取到指定的放料位置，完成下料動作。圖4-27 完成下料動作2. RT ToolBox2編程按照整個工作站的流程，三菱機器人編程如下：1) 速度的設(shè)定：ovrd 10（調(diào)試階段，設(shè)為低速）2) 設(shè)定主函數(shù)：*main程序初始化：M_Out(7)=0M_Out(8)=0M_Out(9)=0M_Out(10)=0M_Out(11)=03) 回原點 ：mov p04) 移動到第一個夾裝點:mov p1,-100mvs p05) 控制IO，打開第一個氣缸：m_out(7)=16) 移動加工件到加工位：mvs p1,-100mov p2,-100mvs p2dly 0.57) 控制IO,關(guān)掉第一個氣缸，打開緊固加工件氣缸：m_out(7)=0m_out(8)=1dly 0.58) 移動到第二個夾裝點：mvs p2,-100mov p3,-100mvs p3m_out(9)=19) 放第二個工件：mvs p3,-100mov p4,-100mvs p4dly 0.510) 攝像頭定位：mov p4,-100mov p5dly 111) 取螺絲：mov p5,-100mov p6,-100mvs p6m_out(10)=112) 打螺絲：mov p6,-100mov p7,-100mov p7m_out(11)=1mov p7,8m_out(11)=0m_out(10)=013) 夾工件：mov p7,-100mov p2,-100mov p2m_out(7)=1m_out(8)=014) 下料：mov p2,-100mov p8,-100mvs p8m_out(7)=0程序編寫完成后，點擊左上角的保存，編寫的程序就可以寫進機器人中。點擊左上角保存，或者快捷鍵“Ctrl+S”，可以將程序?qū)戇M機器人中。圖4-28 將程序?qū)戇M機器人中在SolidWorks中點擊START按鍵就可以實現(xiàn)整個工作站的模擬仿真了。圖4-29 開始模擬仿真3. 三菱機器人常用指令介紹1) 關(guān)節(jié)插補運動在往指定的位置、各關(guān)節(jié)軸單位的插補移動。（因為在各關(guān)節(jié)軸單位做插補，夾斷的軌跡不會變直線。）n 指令語指令語說明Mov用關(guān)節(jié)插補往指定位置移動。在Type無法指定插補形式。 而且，可以指定Wth、Wthlf的附隨句n 程序例機器人的動作：程序的例子2) 直線插補運動將抓手尖端以直線插補移動到已指定位置。n 指令語指令語說明Mvs以直線插補往指定位置移動，可以在Type指定插補形式。 而且，可以指定Wth、Wthlf的附隨句機器人的動作：程序例3) 圓弧插補運動以三次元圓弧插補，在3點指定的圓弧上移動?，F(xiàn)在位置從圓弧開始起點偏離的情況下，從直線動作到起點為止，做圓弧動作。n 指令語：指令說明Mvr指定起點、通過點、終點后，以圓弧插補依照起點一通過點一終點的順序移動?？稍赥ype指定插補形式?？芍付╓th、Wth If的附隨句。Mvr2指定起點、終點、參考點后，以圓弧插補從起點一終點，不通過參考點的方式移動?？稍赥ype指定插補形式?？芍付╓th、Wth If的附隨句。Mvr3指定起點、終點、中心點后，以圓弧插補從起點一終點移動。從起點到終點的扇角為0度 扇角通過點1 通過點2 終點的順序做圓周移動?？芍付╓th、WthIf的附隨句。機器人的動作：程序例：4) 通訊可以和計算機等的外部機器間的數(shù)據(jù)通信。指令說明Open將通信端口開啟。Close將通信端口關(guān)閉。Print#將數(shù)據(jù)以ASCII形式輸出。做為結(jié)束CODE將CR輸出。Input#將數(shù)據(jù)以ASCII形式輸入。做為結(jié)束CODE將CR輸出。On Com GoSub在從通信端口發(fā)生插入時，定義呼出子程序。插入會發(fā)生在由外部機器將數(shù)據(jù)輸入的情況。Com On許可從通信端口的插入處理。Com Off禁止從通信端口的插入處理。即使有插入也會變成無效。Com Stop停止從通信端口的插入處理。即使有插入的情況下也會記憶住，得到許可后執(zhí)行。部分邏輯指令說明：Open”COM1：”As#1將通信端口C0M1作為文件號碼1開啟。Close#1將文件號碼1關(guān)閉。Close將已開啟的文件全部關(guān)閉。Print#1，”TEST”將文字列”TEST”輸出到文件號碼1。Print#2，”ML=”;M1將在文字列”M1=”連續(xù)M1的值輸出到文件號碼2。輸出數(shù)據(jù)例”M1=1”+CR (M1的值為1的情況）PRINT#3，P1將位置變量P1的坐標值輸出到文件號碼3。輸出數(shù)椐例子：”(123.7, 238.9, 33.1, 19.3, 0, 0)(1, 0)”+CR(X=123.7、Y=238.9、Z=33.1、A=19.3、B=0、C=0、FL1=1、FL2=0 的仿況）Print#1，M5，P5將數(shù)值變量M5的值和位置變量P5的坐標位輸出到文件號碼1。M5和P5以逗號（16進2C)區(qū)分。輸出數(shù)據(jù)例子：”8, (123.7, 238.9, 33.1, 19.3, 0, 0)(1, 0)_+CR(M5=8. P5 為 X=123.7、Y=238.9、Z=33.1、A=19.3、B=0、C=0、FL1=1、FL2=0 的情況)Input#1， M3將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為數(shù)值，代入數(shù)值變位M3。輸入數(shù)據(jù)例子：”8”+CR (代入值8的情況）Input#1， P10輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為坐標值，代入位置變量P10。輸入數(shù)據(jù)例子：”(123.7, 238.9, 33.1. 19.3, 0，0(1，0)+CR(P5 會變?yōu)閄=123.7、Y=238.9、Z=33.1、A=19.3、B=0、C=0、FL1=1、FL2=0)input#1，m8，P6將輸入的最初數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為數(shù)值，在數(shù)值變量M8，將逗號后下一個數(shù)據(jù)視為坐標值，代入位置變量P6。M8和P6以逗號（16進2C）區(qū)分。輸入數(shù)椐例子：”7, (123.7, 238.9, 33.1, 19.3, 0，0)(1, 0)”+CR(M8=7、P6 會變?yōu)閄=123.7、Y=238.9、2=33.1、A=19.3、B=0、C=0、FL1=1、FL2=0)On Com(2)GoSub*RECV數(shù)據(jù)輸入到通信端口 COM2的話，定義呼出標準RECV的行的子程序。Com(1)On允許由通信端口 COM1的插入。Com(2)0ff禁止（無效）通信端口 COM2 的插入。Com(1)Stop停止（保留）由通信端口COM1的插入。5) 定時器可以只等待指定時間，且可以在輸出信號指定時間寬度，輸出脈沖。n 指令指令說明Dly作為指定時間的定時器功能n 例子例子說明Dly 0.05M_Out(10)=1 Dly0.5只等待0.05秒等待0.5秒后輸出信號位10開啟6) 信號輸入輸出確認機器人（系統(tǒng)）狀態(tài)變量（M_In()等）所使用的輸入輸出信號。指令指令說明Wait輸入信號在編程指定狀態(tài)前待機Clr以參數(shù)的輸入輸出信號復位為基礎(chǔ)，將通用輸出信號清除系統(tǒng)狀態(tài)變量（機器人狀態(tài)變量）M_In, M_Inb, M_Inw, M_Din，M_Out, M_Outb, M_Outw, M_DOut例文例文說明Wait M_In(1)=1M_1=M_Inb(20)M_1=M_Inw(5)輸入信號位1到開啟前待機在數(shù)值變量M1里將輸入信號位，以從20到27的8個位的狀態(tài)為數(shù)值代入在數(shù)值變量M1里將輸入信號位，以從5到20的16個位的狀態(tài)為數(shù)值代入Clr 1M_Out(1)=1M_Outb(8)=0M_Outw(20)=0M_Out(1)=1 Dly 0.5M_Out(10)=&H0F輸出復位模式為基礎(chǔ)清除。將輸出信號位開啟。將輸出信號位從8到15的8個位關(guān)閉。將輸出信號位從20到35的16個位關(guān)閉。輸出信號位在0.5秒間開啟。（脈沖輸出）將輸出信號位從10到13的4個位開啟，從14到17的4個位關(guān)閉。課后思考：1. 用模擬仿真重新建立一個新的工作站內(nèi)容2. 思考模擬仿真與真機操作的區(qū)別任務五 搭建機器人工作站知識準備：一、電氣元件的準備本工作站用到氣缸、繼電器、電磁閥等電氣元器件，所需材料和功能如下：表2 通用輸入輸出編號范圍材料數(shù)量功能氣缸3夾底座，上蓋，固定底座電磁閥3控制氣缸繼電器1控制螺絲機真空發(fā)生器1產(chǎn)生真空，吸取螺絲二、輸入輸出的并行接口的接線三菱機器人提供兩個輸入輸出插槽，分別命名為SLOT1和SLOT2，其通用輸入輸出編號如下所以:表3 SLOT表的輸入輸出插槽編號站號通用輸入輸出編號范圍連接器連接器SLOT10輸入：015輸出：015輸入：1631輸出：1631SLOT21輸入：3247輸出：3247輸入：4863輸出：4863將SLOT1并行輸入輸出口接出，同時給端子供24V電壓才能正常工作。SLOT1并行輸入輸出口信號分配與外部輸入輸出電纜線色一覽如下圖所示：表4 連接器的信號分配與外部輸入輸出注1）漏型：12V/24V(COM)，源型：0V (COM)現(xiàn)場接線效果圖如下：圖5-1 現(xiàn)場IO接線將所要用的IO口，并接所要用的氣缸，繼電器，真空發(fā)生器等所要控制的硬件，實現(xiàn)電路連接。圖5-2 現(xiàn)場IO接線2三、加工工件的準備三菱機器人搬運打螺絲工作站螺絲機如下：圖5-3 螺絲機實圖三菱機器人搬運打螺絲工作站工作內(nèi)容布置如下：圖5-4 現(xiàn)場工件布置情況四、RT ToolBox2簡介RT ToolBox2是三菱機器人提供的在線編程軟件，可以對三菱機器人進行在線編程、監(jiān)控、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)等多功能操作。我們在前面SolidWorks仿真中介紹了程序燒寫等簡單運用，現(xiàn)在來全面介紹一下RT ToolBox2這個軟件。啟動RT ToolBox2主界面如下圖所示：圖5-5 RT ToolBox2主界面1） 標題欄顯示現(xiàn)在編輯中的工作區(qū)名。圖5-6 標題欄2） 菜單欄顯示RT ToolBox2上可以使用的菜單的名字。選中菜單后，顯示下拉菜單，通過該菜單可以使用各種功能。3） 下拉菜單顯示RT ToolBox2上可以使用功能的名字。圖5-7 下拉菜單4） 工具欄菜單上分配的功能以按鈕顯示。圖5-8 工具欄工具欄的顯示，會根據(jù)當前激活的畫面和機器人之前的連接狀態(tài)而有所不同。5） 工程樹工作區(qū)中登陸的所有工程按照功能區(qū)分的一覽顯示?？梢詥映绦蚓庉嫯嬅婧捅O(jiān)視畫面等。6） 窗口屬性可以參照當前編輯中的工作區(qū)的各種屬性。點擊工程樹中的項目后，會顯示其屬性。 圖5-9 工程樹圖圖5-10 窗口屬性屬性窗口，初始設(shè)定是不顯示的?？梢酝ㄟ^菜單欄顯示屬性來顯示。7） 各畫面顯示程序編輯畫面和監(jiān)視畫面等，從工程樹中啟動的畫面。當前激活的畫面顯示在最前面。圖5-11 各畫面8） 狀態(tài)欄顯示RT ToolBox2的狀態(tài)信息圖5-12 狀態(tài)欄五、點位的示教，實現(xiàn)整個工作站內(nèi)容 將SolidWorks中仿真的程序?qū)肴鈾C器人中，重新用示教器示教記錄點位的位置，然后就可以實現(xiàn)整個工作站的內(nèi)容了。點位示教時注意不要碰撞到東西。課后思考：1.熟悉整個工作站流程2.熟悉三菱機器人編程語言任務六 組態(tài)王遠程控制機器人PLC即是可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。知識準備：一、 PLC簡介1. 基本構(gòu)成圖6-1 PLC控制系統(tǒng)示意圖可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同。電源可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。輸入輸出接口電路1） 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。2） 現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。功能模塊如計數(shù)、定位等功能模塊。通信模塊用于PLC通信的附加模塊。2. 工作原理當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。圖6-2 PLC工作流程1） 輸入采樣階段可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2） 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。3） 輸出刷新階段當掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。二、 用三菱PLC控制三菱機器人的啟動三菱機器人外部啟動IO的接線從三菱機器人并行輸入輸出接口接線圖SLOT1中可以看到，三菱機器人默認輸入0-5輸入口為機器人專用輸入IO口，只要給這6個專用IO信號，就可從外部控制機器人的啟停。圖6-3 機器人專用IO接線圖注1）漏型：12