汽車座椅框架焊接機器人程序編制及路徑規(guī)劃教材

1、2015屆畢業(yè)生 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目 : 汽車座椅框架焊接機器人程序編制及路徑規(guī)劃 院系名稱： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 教 授 2015 年 05 月 20 日 目次 1. 緒論 1 1.1 焊機機器人發(fā)展趨勢 1 1.2 焊接機器人的優(yōu)點 1 2. 焊接機器人型號及輔助硬件 3 2.1 焊接機器人型號 3 2.2 IRB 2600 機器人 3 2.3 輔助硬件 4 3. 編程準備工作 5 3.1 焊接參數(shù) 5 3.2 配置 I/O 單元 5 3.3 RAPID 語言分析 9 4. 構(gòu)建基本仿真機器人工作站 12 4.1 布局機器人基本工作站

2、 12 4.2 工具數(shù)據(jù) tooldata 的設(shè)定 . 12 4.3 工件坐標 wobjdata的設(shè)定 . 14 4.4 程序流程圖 16 總 結(jié) 17 致 謝 18 參考文獻 19 附錄: 仿真程序 20 1. 緒論 焊接機器人是從事焊接 （包括切割與噴涂） 的工業(yè)機器人。 根據(jù)國際標準化 組織（ ISO）工業(yè)機器人術(shù)語標準焊接機器人的定義，工業(yè)機器人是一種多用途 的、可重復(fù)編程的自動控制操作機 （ Manipulator），具有三個或更多可編程的軸， 用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。 為了適應(yīng)不同的用途， 機器人最后一個軸的機械接口， 通 常是一個連接法蘭， 可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。 焊接機器人

3、就是在工業(yè)機 器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進行焊接，切割或熱噴涂。 1.1 焊機機器人發(fā)展趨勢 據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界在役的工業(yè)機器人中大約有一半用于各種形式的焊接 加工領(lǐng)域。 截止 2005 年全世界在役工業(yè)機器人約為 91.4 萬套，其中日本裝備的 工業(yè)機器人總量達到了 50 萬臺以上，成為“機器人王國”，其次是美國和德國； 在亞洲，日本、韓國和新加坡的制造業(yè)中每萬名雇員占有的工業(yè)機器人數(shù)量居世 界前三位。近幾年，全球機器人的數(shù)量在迅速增加，僅 2005 年就達 12.1 萬臺。 我國自上個世紀 70 年代末開始進行工業(yè)機器人的研究，經(jīng)過二十多年的發(fā) 展，在技術(shù)和應(yīng)用方面均取

4、得了長足的發(fā)展， 對國民經(jīng)濟尤其是制造業(yè)的發(fā)展起 到了重要的推動作用。 據(jù)不完全統(tǒng)計， 最近幾年我國工業(yè)機器人呈現(xiàn)出快速增長 勢頭，平均每年的增長率都超過 40%,焊接機器人的增長率超過了 60%；2004 年 國產(chǎn)工業(yè)機器人數(shù)量突破 1400 臺，進口機器人數(shù)量超過 9000臺，這其中的絕大 多數(shù)都應(yīng)用于焊接領(lǐng)域； 2005 年我國新增機器人數(shù)量超過了 5000臺，但僅占亞 洲新增數(shù)量的 6%，遠小于韓國所占的 15%，更遠小于日本所占的 69%。這樣的增 長速度相對于我國的經(jīng)濟發(fā)展速度以及經(jīng)濟總量來說顯然是不匹配的， 這說明我 國制造業(yè)的自動化程度有待進一步提高， 另一方面也反映了我國勞動

5、力成本的低 廉，制造業(yè)自動化水平以及工業(yè)機器人應(yīng)用程度的提高受到限制。 焊接機器人的應(yīng)用迎來了難得的發(fā)展機遇。 一方面， 隨著技術(shù)的發(fā)展， 焊接 機器人的價格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動力成本不斷上升，我國 經(jīng)濟的發(fā)展， 由制造大國向制造強國邁進， 需要提升加工手段， 提高產(chǎn)品質(zhì)量和 增加企業(yè)競爭力，這一切預(yù)示著機器人應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。 1.2 焊接機器人的優(yōu)點 生產(chǎn)力的不斷進步推動了科技的進步與革新，建立了更加合理的生產(chǎn)關(guān)系。 自工業(yè)革命以來， 人力勞動已經(jīng)逐漸被機械所取代， 而這種變革為人類社會創(chuàng)造 出巨大的財富，極大地推動了人類社會的進步。時至今天，機電一體化、機械智 能

6、化、等技術(shù)技術(shù)應(yīng)運而生。 人類充分發(fā)揮主觀能動性， 進一步增強對機械的利 用效率，使之為我們創(chuàng)造出更加巨大的生產(chǎn)力， 并在一定程度上維護了社會的和 諧。工業(yè)機器人的出現(xiàn)是人類在利用機械進行社會生產(chǎn)史上的一個里程碑。 在發(fā) 達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的 發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、 電子電器行業(yè)、 工程機械行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器 人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量， 提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。 全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人使用實踐表明， 工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn) 自動化生產(chǎn)、提高社會生產(chǎn)效率、推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。 機器焊接與人

7、工焊接比較分析如表 1.1 所示： 表 1.1 機器人焊接與人工焊接對比 對比因素 機器人焊接 人工焊接 生產(chǎn)效率 500-1500mm/分鐘（根據(jù)不同產(chǎn)品調(diào) 節(jié)） 200-500mm/分鐘（工人熟練度） 產(chǎn)品品質(zhì) 焊接位置一致性高， 焊道美觀， 焊渣 少，減少了后期清渣打磨工作 容易出現(xiàn)出虛焊漏焊，焊渣多， 浪費焊絲 工資成本 1. 一個工人可以操作多臺機器人 2. 機器人壽命長達 15 年 3.機器人每 2年保養(yǎng)一次， 保養(yǎng)費用 不到 500（更換電池，換潤滑油等） 以一個焊工 5000 元月薪計算， 同 等效率下，需要 3-5 名焊工，每 月支出 15000-25000 元 管理成本 不

8、需要 各類保險福利，工人偷懶、情緒 造成的產(chǎn)品損失的綜合管理成本 穩(wěn)定性 不會流失 社會上從事對身體有害的的工作 的工人越來越少，難以招聘，并 且技術(shù)熟練的工人流失率很高 安全性 按照手冊進行保養(yǎng)，安全可靠性高， 事故率低 焊接煙塵和弧光對工人造成職業(yè) 病，為企業(yè)留下隱患 由此可見，采用焊接機器人的生產(chǎn)效率成本高于人工焊接， 所以焊接機器人 是焊接領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。 2. 焊接機器人型號及輔助硬件 2.1 焊接機器人型號 IRB 1400 ：工作范圍較小，最大承載 5kg，常用于焊接與小范圍搬運。 IRB 2400：工作范圍較小，最大承載 16kg，常用于焊接、涂刷、搬運與切割。 IRB 260

9、0 ：工作范圍較大，最大承載 20kg,常用于焊接、搬運、上下料。 IRB 400 ：工作范圍較大，最大承載 60kg，常用于搬運。 IRB 6400 ：工作范圍較大，最大承載 200kg，常用于搬運與點焊。 IRB 6400：RIRB 6400升級版，1999年開始生產(chǎn)，2000年后全面替代 IRB 6400。 IRB 640 ：工作范圍較大，最大承載 160kg，堆垛專用的四軸機器。 IRB 140 ：工作范圍很小，最大承載為 5kg，常用于焊接。 IRB 840 ：工作范圍很大，最大承載 1200kg，搬運專用龍門架機器人。 IRB 340 ：最大承載為 1kg，分揀專用機器人。 2.2

10、 IRB 2600 機器人 IRB 2600 機器人, “鋒芒一代（ Sharp Genneration） ”機器人第 2種型號 IRB 2600 攜增強創(chuàng)新功能問世，該機身緊湊，荷重能力強，設(shè)計優(yōu)化，適合弧焊、 物料搬運、上下料等應(yīng)用，提供了 3中子型號，可以靈活選擇落地、 壁掛、支架、 斜置、倒置等安裝方式。 IRB 2600 優(yōu)點： 1）精度至高： IRB 2600 的精度是同類產(chǎn)品之最，其操作速度快，廢品率更 低。在擴大產(chǎn)能、 提升效率方面將起到舉足輕重的作用， 尤其適合弧焊等工藝應(yīng) 用。其高精度由專利的 TrueMoveTM 運動控制軟件實現(xiàn)。 2）周期至短： IRB 2600 采用

11、優(yōu)化設(shè)計，機身緊湊輕巧，節(jié)拍時間與行業(yè)標 準相比可縮減多達 25%。專利的 QuickMove 運動控制軟件使其加速度達到同類最 高，并實現(xiàn)速度最大化，從而提高產(chǎn)能與效率。 3）范圍超大： IRB2600 工作范圍超大，安裝方式靈活，可以輕松直達目標 設(shè)備，不會干擾輔助設(shè)備。優(yōu)化機器人安裝，是提升生產(chǎn)效率的有效手段。模擬 最佳工藝布局時，靈活的安裝方式更能帶來極大的便利。 4）設(shè)計緊湊： IRB 2600 的底座同 IRB 4600 一樣小，可與目標設(shè)備靠得更 近，從而縮小整個工作站的占地面積。 小底座還為下臂進行正下方操作創(chuàng)造了有 利條件。 5）防護最佳： ABB工業(yè)機器人防護設(shè)計之周全居業(yè)

12、內(nèi)領(lǐng)先水平。 IRB 2600 標準達到 IP67 防護等級，另有鑄造專家 2 型、鑄造權(quán)威 2 型和潔凈室版本等三 款升級機型可供選擇。 2.3 輔助硬件 圖 2.1 焊接電源 圖 2.2 冷卻裝置 圖 2.3 保護氣體 圖 2.4 地線 圖 2.5 送絲機 圖 2.6 焊槍 注：焊接電源，使用 FroniusTPS5000 全數(shù)字化控制的逆變焊接電源。 3. 編程準備工作 3.1 焊接參數(shù) 焊接參數(shù) （ WeldData） 是用來控制在焊接過程中機器人的焊接速度， 以及輸出的電壓和電 流的大 小。選擇合適的焊接工藝參數(shù)， 對提高焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率是很重要 . 焊接工藝參數(shù) （焊接規(guī)范

13、）是指焊接時 , 為保證焊接質(zhì)量而選定的諸多物理量 . 典 型的有焊接電流、焊接電壓（通常用電弧長）、焊接速度等等。對于不同的焊接 方法，又有著不同的焊接參數(shù)。視具體情況而定。 電弧電壓： 電弧電壓必須與焊接電流合理的進行匹配， 提高電弧電壓， 可以 顯著增大焊縫寬度。 當母材根部的間隙較大時， 可適當降低電弧電壓， 同時焊接 速度也應(yīng)適當降低。 焊接速度： 焊接速度應(yīng)能滿足不同種類鋼材對焊接線能量的 要求。 各參數(shù)相對應(yīng)數(shù)值可參表 3.1 焊接參數(shù)選擇表進行選用。 表 3.1 焊接參數(shù)選擇表 母材厚度 mm 焊接電流 A 電弧電壓 V 氣體流量 L/min 焊接速度 cm/min 11.5

14、7580 17.5 18 1012 20 30 22.5 85100 18.1 18.5 1215 2025 34 100130 18.5 19.7 15 20 30 56 110140 18.5 20.1 15 20 35 812 110180 18.5 22 18 20 35 3.2 配置 I/O 單元 在仿真環(huán)境中，動畫效果均由智能組建 Smart創(chuàng)建， Smart 組件的動畫效果 通過其自身的輸入 / 輸出信號與機器人的 I/O 信號相關(guān)聯(lián)，最終實現(xiàn)工作動畫效 果與機器人程序的同步。 在創(chuàng)建這些信號時， 需要嚴格按照表格中的名稱一一進 行創(chuàng)建。 將定義好的 I/O 信號與弧焊軟件的相應(yīng)

15、端口進行關(guān)聯(lián)后， 系統(tǒng)會自動處理關(guān) 聯(lián)好的信號。在進行焊接程序編寫和調(diào)試時，就可以通過弧焊軟件專用的 RAPID 指令簡單高效的對機器人進行弧焊連續(xù)工藝的控制。 所需關(guān)聯(lián)的信號如下表 3.2 所示： 表 3.2 關(guān)聯(lián)信號一覽表 Name Type of Signal I/O 信號注解 ao01 Weld-REF Analog Output 焊接電壓控制模擬信號 ao02 Feed-REF Analog Output 焊接電流控制模擬信號 do01 WeldOn Digital Output 焊接啟動數(shù)字信號 do02 GasOn Digital Output 打開保護氣數(shù)字信號 do03 Fe

16、edOn Digital Output 送絲信號 do04 Pos1 Digital Output 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到 A 工件 do05 Pos2 Digital Output 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到 B 工件 do06 CycleOn Digital Output 機器人處于運行狀態(tài)信號 do07 Error Digital Output 機器人處于錯誤報警狀態(tài)信號 do08 E-Stop Digital Output 機器人處于急停狀態(tài)信號 do09 GunWash Digital Output 清槍裝置清焊渣信號 do10 GunSpay Digital Output 清槍裝置噴霧信號 do11 FeedCu

17、t Digital Output 剪焊絲信號 di01 ArcEst Digital Input 起弧檢測信號 di02 GasOK Digital Input 保護氣檢測信號 di03 FeedOK Digital Input 送絲檢測信號 di04 Start Digital Input 啟動信號 di05 Stop Digital Input 停止信號運行 Di06 WorkStation1 Digital Input 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到工位 A 信號 Di07 WorkStation2 Digital Input 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到工位 B 信號 Di08 LoadingOK Digital Input

18、工件裝夾完成按鈕信號 Di09 ResetError Digital Input 錯誤報警復(fù)位信號 Di10 StartAt-Main Digital Input 從主程序開始信號 Di11 MotorOn Digital Input 電動機上電輸入信號 soRobotInHome Digital Output 機器人在 Home 點信號 soRotToA Digital Output 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到 A 工位控制信號 soRotToB Digital Output 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到 B 工位控制信號 在仿真軟件 Robotstudio 虛擬示教器中， 進行 I/O 信號與焊接軟件關(guān)聯(lián)的的 實際操作如下

19、： 1. 在“控制面板”中，選擇“配置”如圖 3.1。 圖 3.1 控制面板配置 7 2. 打開“主題”菜單，選擇“ PROC”。如圖 3.2 圖 3.2 控制面板 PROC 根據(jù) 3.3 章 I/O 表 3.2 內(nèi)容對 Arc Equipment Analogue Output、Arc Equipment Didital Output 、Arc Equipment Didital Input 三個參數(shù)進行設(shè)定。設(shè)定結(jié)束后，重 啟系統(tǒng)使其參數(shù)生效。如圖 3.3 圖 3.3 控制面板參數(shù)設(shè)定 8 3.3 RAPID 語言分析 RobotStudio 用 RAPID 語言編寫程序， RAPID是一

20、種高級編程語言，為二級 MODULE MainModule 定義變量 PROC main() 主程序 END PROC ENDMODULE 上面所示的是典型的 RAPID 程序結(jié)構(gòu)。一個 RAPID 程序可以含有一個或是 幾個 module，每一個 module 可以包含一個或幾個程序。 但是只能有一個 module。 保存時以 .mod 格式保存。系統(tǒng)模塊保存格式為 . sys，系統(tǒng)程序是不能隨便改動 的。 . RAPID 語言的基本數(shù)據(jù) RAPID 語言主要有以下四種數(shù)據(jù)格式，如表 3.3 所示 表 3.3 RAPID 數(shù)據(jù) RAPID 數(shù)據(jù) 變量 ( Variables) num，str

21、ing， bool 三種格式 持續(xù)變量 (Persistent variables) 與變量基本一樣，但是它總是記 住它上次被賦予的值 常量 ( Constants) 常量，一直不變 運算符 ( operators) 數(shù) 值 運 算 符 ( numerical operators) “ +”“ - ”“ * ”“ / ” 關(guān) 系 運 算 符 ( relational operators) “ = 、“ ，、“ =、“ 字符連接 運算符( string operators) “+” (1) 在程序模塊定義變量部分時，最常見的為下面的格式： CONST robtarget p0 ：=600 ，50

22、0，2253，1 ，0，0，0，1，1，0， 0，11，123，9E9，9E9，9E9，9E9其中600，500，2253 表示目標點的 位置； 1 ，0，0，0是四元素，表示工具方向與工件坐標系一致； 1，1，0，0表示規(guī)劃時， 1和 4軸在 90-180。方向上， 6軸在 0-90 。方向上； 11 ，123，9E9，9E9，9E9，9E9中11和 123表示是外軸 a和 b，c 到f 未 定義，則值為 9E9。 表 3.4 RAPID 的數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)類型 名字 描述 pos（ 位置 ） Tran X，Y， z 坐標值 orient （方向 ） Rot 方向 confdata( 規(guī)劃數(shù)據(jù)

23、) Robcon 各個軸的角度 extjoint （ 外軸 ） exta 共 6 個外軸，如果值為 9E9，則表明沒有使用外軸 (2) RAPID 中的 multiple values有數(shù)組和 composite data。 數(shù)組定義格式為： VAR num my_array4 ；定義的是含有四個數(shù)的數(shù)組。具 體定義數(shù)組的值時，格式為： my_array：=4，5，7，9，若為同一個數(shù) , 則定義 成 my_array4 ： =i0 。 composite data是一種包括多于一個量的數(shù)據(jù)類型，它被聲明為一個常見的 量但是包含一些預(yù)選定義的量。例如位置表達式： VAR pos posl；po

24、sl： =100 ，200，300; 若是單一量可以表示成 posl z：=300：方向表達式也是同樣如此，只不過 方向在機器人中是用四元素來表達的。 (3) RAPID 函數(shù)與指令相似但是返回一個值。因為函數(shù)返回一個值，可以將這個 值賦給一個變量。 例如： regl：=Cos(reg2)： 表示的是 regl 的值為 reg2 的余弦值。 10 .RAPID基本移動指令 RAPID的優(yōu)點在于除了有其它高級編程語言的基本功能外， 它是專門用來控 制機器人的，最重要的是，一些是特意為使機器人移動而用的指令。 MOVEL(MOV，EJMOVEC)plO，v1000，fine ，toolO ： MO

25、VEL是一個使機器人從當前位置直線移動到期望目標點的指令； M0VEJ用 來在動作不是直線時快速移動機器人從一點到另一點； MOVEC用于機器人循環(huán)弧 線移動。 plO 表明機器人將要移動到的位置，用戶定義時，以 P打頭，后面以 10的 倍數(shù)命名，還有就是自動生成的例如 Target-10 等樣式的目標點表達式； v1000 表明機器人的速度為 1000mms； fine 表明機器人將精確到達所希望到達的點而不會減少到達下一位置的路 徑，還有例如 zlO 等指令，表明機器人路徑在到達目標點時減少 10mm。 toolO 表明是默認的工具 0，是機器人末端法蘭，也可以用工具 1，2 等，這 些工

26、具都是用戶自己定義的。 11 4. 構(gòu)建基本仿真機器人工作站 4.1 布局機器人基本工作站 選擇 相應(yīng)設(shè)備 添 加到工 作站。 選擇 設(shè)備有焊 槍 BinzelTool 、控 制柜 IRC5-Singel-Cabinet、機器人基座 Pedestal-h440、焊槍清洗 Torch-cleaner-binzel、 示教器 FlexPendant依次添加設(shè)備并布局即可創(chuàng)建機器人系統(tǒng)。工作站建立如下 圖 4.1 機器人工作站。 圖 4.1 機器人工作站 4.2 工具數(shù)據(jù) tooldata 的設(shè)定 工具數(shù)據(jù) tooldata 用于描述安裝在機器人第六軸上的工具 TCP、質(zhì)量、重心、 等參數(shù)數(shù)據(jù)。一般

27、不同的機器人應(yīng)用配置不同的工具 , 比如說焊接機器人就使用 弧焊槍作為工具。默認工具 ( tool0)的工具中心點( Tool Center Ponit)位于機器人 安裝法蘭的中心。 TCP的設(shè)定原理如下： 1) 首先在機器人工作范圍內(nèi)找一個非常精確地固定點作為參考點。 2) 然后再工具上確定一個參考點(最好是工具的中心點) 12 3) 有手動操作機器人的方法去移動工具上的參考點，以四種以上不同的機 器人姿態(tài)盡可能與固定點碰上為了準確獲得準確 TCP，亦可使用六點進行操作。 4) 機器人通過這四個位置點的位置數(shù)據(jù)計算求得 TCP的數(shù)據(jù)，然后 TCP的 數(shù)據(jù)保存在 tooldata 這個程序數(shù)據(jù)

28、中被程序調(diào)用。 “四點法”函數(shù)依據(jù)： 機器人基坐標系為 R，機器人末端坐標系為 M，工具坐標系為 T。工具坐標 系標定就是要得到工具末端相對于機器人基坐標系的位姿矩陣足耳。 機器人末端 相對于機器人基坐標系的位姿矩陣為 R，該矩陣是己知的；工具坐標系相對于 機器人末端坐標系為 R 寫，工具坐標系相對于機器人末端坐標系為肼耳， 它們的 相互關(guān)系如下： R M R TM TT TT (4-1 ) 工具末端在參考點 A處的四次接近時， 位置相同，姿態(tài)不同， 可以計算出工 具坐標系的位置參數(shù)。 A點在機器人基坐標系下的位置為 PA(xA,yA,zA) ，工具末 端位置在機器人基坐標系下的參數(shù)為 PM

29、(xM ,yM,zM)。上式(4-1)變?yōu)椋?RTM (xA,yA,zA,1)T (xM ,yM ,zM ,1) 4-2) 將四個接近點的數(shù)據(jù)代入上式，可得工具坐標系在機器人基坐標系下的位置 圖 4.2 四點接近法 13 4.3 工件坐標 wobjdata 的設(shè)定 工件坐標對應(yīng)工件，它定義工件相對于大地坐標(或其他坐標)的位置。機 器人可以擁有若干個工件坐標系， 或者表示不同工件， 或者表示同一工件在不同 位置的若干副本。 對機器人進行編程時就是在工件坐標中創(chuàng)建目標和路徑，優(yōu)點如下： 1)重新定位工作站中的文件時，只需要該工件坐標的位置，所有路徑將即刻 隨之更新。 2)允許操作以外軸或者傳送導(dǎo)

30、軌移動的工件， 因為整個工件可連同其路徑一 起移動。 用戶坐標系時通過三點法來確定的。 圖 4.3 用戶坐標系的確定 如圖 4.3所示，點 P1,P2和 P3三點的坐標為： p1(x1,y1,z1), p2(x2,y2,z2), p3(x3,y3,z3) 由于這三點不在同一直線上，由這三點確定的平面，平面方程為： 4-3) A(x x1) B(y y1) C(z z1) 0 平面的法向量 n, 向量 AB與向量 AC如下 : AB (x2 x1,y2 y1,z2 z1)T AC (x3 x1,y3 y1,z3 z1)T ijk n AB AC x2 x1 y2 y1 z2 z1 x3 x1 y

31、3 y1 z3 z1 (y2 y1)(z3 z1) (y3 y1)(z2 z1)i (x3 x1)(z2 z1) (x2 x1)(z3 z1) j (x2 x1)(y3 y1) (x3 x1)(y2 y1)k 4-4) 14 所有系數(shù) A (y2y1 )( z3z1)(y3y1)( z2z1) B (x3x1 )( z2z1)(x2x1 )( z3z1) 4-5) C (x2x1 )( y3y1)(x3x1)( y2y1) 平面法矢量為用戶坐標系的 z 軸矢量， ax A2 B2 C2 ,ay B ,a A2 B2 C2 A2 B2 C2 (4-6 ) Y 軸由右手法則確定。 ox ,oy,o

32、z) nx ox ny oy nz oz (nyaz nzay )i (nzax nxaz)j (nxay nyax)k 4-7) 工件坐標系的標定原理與用戶坐標系標定原理一樣，如圖 4.4 所示 圖 4.4 工件坐標系的確定 15 4.4 程序流程圖 圖 4.5 程序流程圖 仿真程序見附錄。 16 總結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計， 我不僅把知識融會貫通， 而且豐富了大腦， 同時在查找 資料的過程中也了解了許多課外知識， 開拓了視野，認識了將來電子的發(fā)展方向， 使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)， 他既是對學(xué)校所 學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合

33、應(yīng)用， 又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良 好開端，畢業(yè)設(shè)計是我對所學(xué)知識理論的檢驗與總結(jié)， 能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨 立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè) 畢業(yè)的時間一天一天的臨近， 畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。 在不斷的努力下我的 畢業(yè)設(shè)計終于完成了。 在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué) 知識的大概總結(jié)， 但是真的面對畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。 畢業(yè) 設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗， 而且也是對自己能力的一種提高。 通過 這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了， 面對單獨的課題的是感覺很 茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多， 以

34、前老是覺得自己什么東西都會， 什么東西都 懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程， 在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多， 真是萬事開頭難， 不 知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論： 知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！ 有些東西以為學(xué)會了， 但真正到用的時候才 發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。 17 致謝 在此要感謝我們的指導(dǎo)老師寧祎老師對我悉心的指導(dǎo)， 感謝同學(xué)們給我的幫 助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)

35、驗和自學(xué)，并向老 師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 在整個設(shè)計中我懂得了許多東西， 也培養(yǎng)了我獨立工作的能力， 樹立了對自己工 作能力的信心， 相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 而且大大提高 了動手的能力， 使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。 雖 然這個設(shè)計做的也不太好， 但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最 大收獲和財富，使我終身受益。 18 參考文獻 1 胡繩蓀等焊接自動化技術(shù)及其應(yīng)用北京：機械工業(yè)出版社， 2007 2 許燕玲，林濤，陳善本焊接機器人應(yīng)用現(xiàn)狀與研究發(fā)展趨勢 金屬加工焊 接與切割 2010(8)

36、 ：32 36 3 賈守波 .城市排水管道機器人工程樣機的研究 D.2008,(5):3840 4 胡濤. 機器人開包系統(tǒng)剪帶裝置機械及控制系統(tǒng)研制 D.2005,(2):1723 5 丁莉. 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)研究 D.2007,(4):3338 6 葉暉. 工業(yè)機器人典型應(yīng)用案例精析 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2010 7 葉暉，管小青 . 工業(yè)機器人操作與應(yīng)用技巧 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2010 8 葉暉. 工業(yè)機器人工程應(yīng)用虛擬仿真教程 .北京：機械工業(yè)出版社， 2010 9 ABB 公司， RobotStiudio 操作員手冊 10 王克鴻，劉永 , 許越蘭等弧焊機器人離線

37、編程系統(tǒng)焊報 2001,84-87 11 劉永，王克鴻，楊靜宇等 IGM 弧焊機器人大型工作站仿真系統(tǒng)設(shè)計焊 接學(xué)報 2006，27(2) ：59-63 12 陳志翔，黃勇，殷樹言等弧焊機器人離線編程系統(tǒng)分析與設(shè)計機械工 程學(xué)報 2001， 37(10) ：104-106 13 何廣忠機器人弧焊離線編程系統(tǒng)及其自動編程技術(shù)的研究哈爾濱工業(yè) 大學(xué)博士學(xué)位論文 2006：9-19 14 江洪，王貴成，盧擇臨等 SolidWorks 高級曲線曲面實例解析北京：機 械工業(yè)出版社， 2007 15 Calibration Pendulum instruction， Calibration equipme

38、nt， S4Cplus/IRC5： 3HACl6578 1ABB Roboti Cs Products 16 姚杰 . 機器人無碰撞路徑規(guī)劃 D. 蘭州理工大學(xué) ,2006. 17 陳淥漪 . 焊接機器人工作站的設(shè)計與實現(xiàn) D. 北京工業(yè)大學(xué) ,2012. 18 林君 . 基于三維圖形仿真的弧焊機器人離線編程及其技術(shù)實現(xiàn) D. 北京工 業(yè)大學(xué) ,2003. 19 尹峰. 6 自由度焊接機器人離線編程系統(tǒng)研究 D. 北方工業(yè)大學(xué) ,2012. 20 呂寶. 機器人行走軌跡離線編程系統(tǒng) D. 沈陽大學(xué) ,2013. 21 唐濤宇 . 機器人離線編程系統(tǒng)的研究 D. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) ,2013. 2

39、2 孫英飛 ,羅愛華 . 我國工業(yè)機器人發(fā)展研究 J. 科學(xué)技術(shù)與工程 ,2012,12 23 張紅強. 工業(yè)機器人時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃 D. 湖南大學(xué) ,2004. 24 李雙雙. 工業(yè)機器人建模、運動仿真與軌跡優(yōu)化 D. 內(nèi)蒙古大學(xué) ,2012. 25 汪永元 . 工業(yè)機器人的系統(tǒng)分析與仿真研究 D. 西南交通大學(xué) ,2014. 26 畢勝 . 國內(nèi)外工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 J. 機械工程師 ,2008,07:5-8. 19 附錄：仿真程序 MODULE MainModule PERS tooldata tWeldGun:=TRUE,125.800591275,0,381.268213238,0

40、.898794046,0,0.438 371147,0,2,0,0,100,0,1,0,0,0,0,0; CONST robtarget pHome:=892.381388433,0,1297.608236055,0.281247164,0,0.959635364,0 ,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9; CONST robtarget pWait:=1055.04484901,-300.158845054,637.09781,0.069861281,-0.0000 00022,0.997556716,-0.000000023,-1,0,-1,0,9E9,9E9,

41、9E9,9E9,9E9,9E9 CONST robtarget pWeld_A10:=-477.207478341,-294.32,103.96,0.026332306,-0.0000022,0 .999653245,-0.000002466,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9; CONST robtarget pWeld_A20:=-403.449493255,-248.49845186,101.000437713,0.069861204 ,0.000000083,0.997556721,0.000000086,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E

42、9,9E 9,9E9; CONST robtarget pWeld_A30:=-352.811875694,-291.843211201,101.409107147,0.0698612, 0.000000019,0.997556722,0.000000005,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9 ,9E9; CONST robtarget pWeld_A40:=-378.875680781,-366.987505598,101.198753345,0.06986120 2,0.000000024,0.997556721,0.000000002,-1,-1,0,1,9E9,

43、9E9,9E9,9E9,9 E9,9E9; CONST robtarget pWeld_A50:=-453.792751274,-364.282071984,100.594133492,0.06986121 1,0.000000036,0.997556721,0.000000023,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9 20 E9,9E9; CONST robtarget pWeld_A60:=-442.993751743,150.446389278,100.681279632,0.069861173 ,-0.000000006,0.997556723,-0.00000001

44、6,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9 E9,9E9; CONST robtarget pWeld_A70:=-539.427124904,150.446403649,99.902996639,0.06986119,- 0.000000013,0.997556722,0.000000001,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9, 9E9; CONST robtarget pWeld_A80:=-573.690968393,240.977426598,99.626488528,0.069861194, -0.000000046,0.997556722,-0.

45、000000037,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E 9,9E9; CONST robtarget pWeld_A90:=-489.101026376,305.420194692,100.309124401,0.06986118, -0.000000029,0.997556723,-0.000000042,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E 9,9E9; CONST robtarget pWeld_A100:=-406.338790483,215.828761028,100.977108485,0.06986118 2,-0.000000043,0.9

46、97556723,-0.000000057,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9, 9E9,9E9; TASK PERS seamdata sm1:=0.2,0.05,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.05; TASK PERS welddata wd1:=40,10,0,0,10,0,0,10,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; PERS bool bCell_A:=TRUE; PERS bool bCell_B

47、:=TRUE; CONST robtarget 21 pGunWash:=79.364244392,-975.399980073,710.541513019,0.027256179,0 .683271873,0.729244588,0.024474064,-1,0,-1,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9, 9E9; CONST robtarget pGunSpary:=169.902907873,-959.109173328,471.829424203,0.027256127 ,0.683271884,0.729244579,0.024474059,-1,-1,0,0,9E9,9E9

48、,9E9,9E9,9E 9,9E9; CONST robtarget pFeedCut:=86.211693975,-680.45152226,449.035774336,0.027256152,0. 683271999,0.729244472,0.024474019,-1,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E 9; PERS num nCount:=0; PERS bool bLoadingOK:=FALSE; VAR intnum intno1:=0; CONST robtarget pHome10:=1395.69,0.00,1143.95,0.324113,1.52

49、282E-10,0.946018,4.400 58E-10,0,0,0,0,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09; CONST robtarget pWeld_B10:=-477.207478341,-294.32,103.96,0.026332306,-0.0000022,0 .999653245,-0.000002466,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9; CONST robtarget pWeld_B20:=-403.449493255,-248.49845186,101.000437713,0.069861204 ,0

50、.000000083,0.997556721,0.000000086,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E 9,9E9; CONST robtarget pWeld_B30:=-352.811875694,-291.843211201,101.409107147,0.0698612, 0.000000019,0.997556722,0.000000005,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9 ,9E9; CONST robtarget 22 pWeld_B40:=-378.875680781,-366.987505598,101.198753345,0

51、.06986120 2,0.000000024,0.997556721,0.000000002,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9 E9,9E9; CONST robtarget pWeld_B50:=-453.792751274,-364.282071984,100.594133492,0.06986121 1,0.000000036,0.997556721,0.000000023,-1,-1,0,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9 E9,9E9; CONST robtarget pWeld_B60:=-442.993751743,150.446389278,100.

52、681279632,0.069861173 ,-0.000000006,0.997556723,-0.000000016,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9 E9,9E9; CONST robtarget pWeld_B70:=-539.427124904,150.446403649,99.902996639,0.06986119,- 0.000000013,0.997556722,0.000000001,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9, 9E9; CONST robtarget pWeld_B80:=-573.690968393,240.97742

53、6598,99.626488528,0.069861194, -0.000000046,0.997556722,-0.000000037,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E 9,9E9; CONST robtarget pWeld_B90:=-489.101026376,305.420194692,100.309124401,0.06986118, -0.000000029,0.997556723,-0.000000042,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9,9E 9,9E9; CONST robtarget pWeld_B100:=-406.33879048

54、3,215.828761028,100.977108485,0.06986118 2,-0.000000043,0.997556723,-0.000000057,0,0,-1,1,9E9,9E9,9E9,9E9, 9E9,9E9; TASK PERS wobjdata wobjStationA:=FALSE,TRUE,1536.73,0,185,1,0,0,0,0,0,0,1, 23 0,0,0; TASK PERS wobjdata wobjStationB:=FALSE,TRUE,1536.73,0,185,1,0,0,0,0,0,0,1, 0,0,0; PROC rWeldingPath

55、A() MoveJ pHome,vmax,z10,tWeldGunWObj:=wobj0; MoveJ Offs(pWeld_A10,0,0,350),v1000,z10,tWeldGunWObj:=wobjStationA; ArcLStart pWeld_A10, v1000, sm1, wd1, fine, tWeldGunWObj:=wobjStationA; ArcL pWeld_A20,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=wobjStationA; ArcC pWeld_A30,pWeld_A40,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=

56、wobjStationA; ArcCEnd pWeld_A50,pWeld_A10,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGunWObj:=wobjStationA; MoveL Offs(pWeld_A10,0,0,150),v1000,z10,tWeldGunWObj:=wobjStationA; MoveJ offs(pWeld_A60,0,0,150),vmax,z10,tWeldGunWObj:=wobjStationA; ArcLStart pWeld_A60,v1000,sm1,wd1,fine,tWeldGunWObj:=wobjStationA; ArcL pWeld

57、_A70,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=wobjStationA; ArcC pWeld_A80,pWeld_A90,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=wobjStationA; ArcCEnd pWeld_A100,pWeld_A60,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGunWObj:=wobjStationA; MoveL offs(pWeld_A60,0,0,50),vmax,z10,tWeldGunWObj:=wobjStationA; MoveJ pHome,vmax,z10,tWeldGunWObj:=wobj0;

58、 ENDPROC 24 PROC rWeldingPathB() MoveJ pHome,vmax,z10,tWeldGunWObj:=wobj0; MoveJOffs(pWeld_B10,0,0,350),v1000,z10,tWeldGunWObj:=wobjStation B; ArcLStart pWeld_B10, v1000, sm1, wd1, fine, tWeldGunWObj:=wobjStationB; ArcL pWeld_B20,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=wobjStationB; ArcC pWeld_B30,pWeld_B40,v

59、100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=wobjStationB; ArcCEnd pWeld_B50,pWeld_B10,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGunWObj:=wobjStationB; MoveL Offs(pWeld_B10,0,0,150),v1000,z10,tWeldGunWObj:=wobjStationB; MoveJ offs(pWeld_B60,0,0,150),vmax,z10,tWeldGunWObj:=wobjStationB; ArcLStart pWeld_B60,v1000,sm1,wd1,fine,tWeldGunW

60、Obj:=wobjStationB; ArcL pWeld_B70,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=wobjStationB; ArcC pWeld_B80,pWeld_B90,v100,sm1,wd1,z1,tWeldGunWObj:=wobjStationB; ArcCEnd pWeld_B100,pWeld_B60,v100,sm1,wd1,fine,tWeldGunWObj:=wobjStationB; MoveL offs(pWeld_B60,0,0,50),vmax,z10,tWeldGunWObj:=wobjStationB; MoveJ pHome,