工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用第4章PPT課件

1、章節(jié)目錄 4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 運(yùn)動(dòng)軌跡 作業(yè)條件 作業(yè)順序 思考練習(xí) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 導(dǎo)入案例 擴(kuò)展與提高 課堂認(rèn)知 4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單試教學(xué)與再現(xiàn) 在線示教及其特點(diǎn) 在線示教的基本步驟其特點(diǎn) 4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 離線編程及其特點(diǎn) 離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu) 返回 離線編程的基本步驟 目錄 1/38 本章小結(jié) 第1頁/共40頁課前回顧 所 處 位 置 如何選擇機(jī)器人坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)軸？ 機(jī)器人點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)移動(dòng)有何區(qū)別，分別適合在哪些場合運(yùn)用？ 【 課 前 回 顧 】 返回 目錄 2/38 第2頁/共40頁學(xué)習(xí)目標(biāo) 所 處 位 置 掌握工業(yè)機(jī)器人示教的主 能夠進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人簡單

2、 要內(nèi)容 作業(yè)在線示教與再現(xiàn) 【 學(xué) 熟悉機(jī)器人在線示教的特 能夠進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人離線 習(xí) 點(diǎn)與操作流程 目 作業(yè)示教與再現(xiàn) 標(biāo) 熟悉機(jī)器人離線編程的特 】 點(diǎn)與操作流程 掌握機(jī)器人示教 - 再現(xiàn)工作 原理 返回 目錄 3/38 認(rèn)知目標(biāo)能力目標(biāo)第3頁/共40頁導(dǎo)入案例 機(jī)器人職業(yè)前景分析 所 處 對于機(jī)器人企業(yè)來說，他們需要的高端人才，至少應(yīng)熟悉編程語言和仿真設(shè)計(jì)， 位 置 以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等常用控制算法，能達(dá)到指導(dǎo)員工的程度。在此基礎(chǔ)上，能 依據(jù)實(shí)際情況自主研究算法。此外，最好還能主導(dǎo)大型機(jī)電一體化設(shè)備的研發(fā)，具備 【 一定的管理能力。而其余調(diào)試， 導(dǎo) 入 案 操作員工的要求相應(yīng)遞減。

3、跟 例 】 據(jù)職能劃分，大概可分為四個(gè) 工種： 1. 工程師助手，主要責(zé) 任是協(xié)助工程師繪制機(jī)械圖樣、 電氣圖樣、簡單工裝夾具設(shè)計(jì)、 制作工藝卡片、指導(dǎo)工人按照 裝配圖進(jìn)行組裝； 2. 機(jī)器人生 產(chǎn)線試產(chǎn)員與操作員； 3. 機(jī)器人總裝與調(diào)試者； 4. 高端維修或售后服務(wù)人員。 返回 目錄 4/38 第4頁/共40頁4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 目前，企業(yè)引入的以第一代工業(yè)機(jī)器人為主，其基本工作原理是 “示教 - 再現(xiàn)” 。 所 處 位 “示教”也稱導(dǎo)引，即由操作者直接或間接導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際作 置 業(yè)要求告知機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容，機(jī)器人在導(dǎo)引過程中以 程序的形式將其記

4、憶下來，并存儲在機(jī)器人控制裝置內(nèi)； 【 “再現(xiàn)”則是通過存儲內(nèi)容的回放，機(jī)器人就能在一定精度范圍內(nèi)按照程 課 序展現(xiàn)所示教的動(dòng)作和賦予的作業(yè)內(nèi)容 程序是把機(jī)器人的作業(yè)內(nèi)容用機(jī)器人語 堂 認(rèn) 言加以描述的文件，用于保存示教操作中產(chǎn)生的示教數(shù)據(jù)和機(jī)器人指令。 知 】 機(jī)器人完成作業(yè)所需的信息包括 運(yùn)動(dòng)軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序 。 運(yùn)動(dòng)軌跡 運(yùn)動(dòng)軌跡是機(jī)器人為完成某一作業(yè)，工具中心點(diǎn)（ TCP ）所掠過的路徑，是機(jī) 器示教的重點(diǎn)。從運(yùn)動(dòng)方式上看，工業(yè)機(jī)器人具有點(diǎn)到點(diǎn)（ PTP ）運(yùn)動(dòng)和連續(xù)路 徑（ CP ）運(yùn)動(dòng) 2 種形式。按運(yùn)動(dòng)路徑種類區(qū)分，工業(yè)機(jī)器人具有直線和圓弧 2 種動(dòng) 作類型。 返回 目錄

5、 5/38 第5頁/共40頁4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 運(yùn)動(dòng)軌跡 所 處 示教時(shí)，直線軌跡示教 2 個(gè)程序點(diǎn)（直線起始點(diǎn)和直線結(jié)束點(diǎn)）；圓弧軌跡 位 置 示教 3 個(gè)程序點(diǎn)（圓弧起始點(diǎn)、圓弧中間點(diǎn)和圓弧結(jié)束點(diǎn)）。在具體操作過程中 ，通常 PTP 示教各段運(yùn)動(dòng)軌跡端點(diǎn)，而 CP 運(yùn)動(dòng)由機(jī)器人控制系統(tǒng)的路徑規(guī)劃模塊 經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算產(chǎn)生。 【 課 堂 程序點(diǎn) 2 認(rèn) 知 】 程序點(diǎn) 4 程序點(diǎn) 1 程序點(diǎn) 3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡 返回 目錄 6/38 第6頁/共40頁4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 運(yùn)動(dòng)軌跡 所 處 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教主要是確認(rèn)程序點(diǎn)的屬性 。每個(gè)程序點(diǎn)主要包含： 位 置 u位置坐

6、標(biāo) 描述機(jī)器人 TCP 的 6 個(gè)自由度（ 3 個(gè)平動(dòng)自由度和 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）。 u 插補(bǔ)方式 機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)，從前一程序點(diǎn)移動(dòng)到當(dāng)前程序點(diǎn)的動(dòng)作類型。 【 課 u再現(xiàn)速度 機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)，從前一程序點(diǎn)移動(dòng)到當(dāng)前程序點(diǎn)的速度。 堂 認(rèn) u空走點(diǎn) 指從當(dāng)前程序點(diǎn)移動(dòng)到下一程序點(diǎn)的整個(gè)過程不需要實(shí)施作業(yè)，用 知 于示教除作業(yè)開始點(diǎn)和作業(yè)中間點(diǎn)之外的程序點(diǎn)。 】 指從當(dāng)前程序點(diǎn)移動(dòng)到下一程序點(diǎn)的整個(gè)過程需要實(shí)施作業(yè)，用 u作業(yè)點(diǎn) 于作業(yè)開始點(diǎn)和作業(yè)中間點(diǎn)。 空走點(diǎn)和作業(yè)點(diǎn)決定從當(dāng)前程序點(diǎn)移動(dòng)到下一程序點(diǎn)是否實(shí)施作業(yè)。 作業(yè)區(qū)間的再現(xiàn)速度一般按作業(yè)參數(shù)中指定的速度移動(dòng)，而空走 區(qū)間的移動(dòng)速度則按移動(dòng)命

7、令中指定的速度移動(dòng)； 登錄程序點(diǎn)時(shí)，程序點(diǎn)屬性值也將一同被登錄。 提示 返回 目錄 7/38 第7頁/共40頁4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 運(yùn)動(dòng)軌跡 所 工業(yè)機(jī)器人常見插補(bǔ)方式 處 位 置 插補(bǔ)方式 動(dòng)作描述 動(dòng)作圖示 【 機(jī)器人在未規(guī)定采取何種軌 課 跡移動(dòng)時(shí)，默認(rèn)采用關(guān)節(jié)插補(bǔ) 堂 關(guān)節(jié)插補(bǔ) 認(rèn) 。出于安全考慮，通常在程序 終點(diǎn) 知 點(diǎn) 1 用關(guān)節(jié)插補(bǔ)示教。 】 起點(diǎn) 機(jī)器人從前一程序點(diǎn)到當(dāng)前 程序點(diǎn)運(yùn)行一段直線，即直線 直線插補(bǔ) 軌跡僅示教 1 個(gè)程序點(diǎn)（直線 終點(diǎn) 結(jié)束點(diǎn)）即可。直線插補(bǔ)主要 用于直線軌跡的作業(yè)示教。 起點(diǎn) 機(jī)器人沿著用圓弧插補(bǔ)示教 的 3 個(gè)程序點(diǎn)執(zhí)行圓弧軌跡移 圓

8、弧插補(bǔ) 動(dòng)。圓弧插補(bǔ)主要用于圓弧軌 終點(diǎn) 中間點(diǎn) 返回 跡的作業(yè)示教。 目錄 起點(diǎn) 8/38 第8頁/共40頁4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 作業(yè)條件 所 工業(yè)機(jī)器人作業(yè)條件的登錄方法，有 3 種形式： 處 位 使用作業(yè)條件文件 輸入作業(yè)條件的文件稱為作業(yè)條件文件。使用這些文 置 件，可使作業(yè)命令的應(yīng)用更簡便。 在作業(yè)命令的附加項(xiàng)中直接設(shè)定 首先需要了解機(jī)器人指令的語言形式， 【 或程序編輯畫面的構(gòu)成要素。程序語句一般由行標(biāo)號、命令及附加項(xiàng)幾部分 課 堂 組成。 認(rèn) 知 8: J P1 100% FINE 0008 MOVJ VJ = 80.00 】 (b) YASKAWA 機(jī)器人 (a)

9、FANUC 機(jī)器人 程序語句的主要構(gòu)成要素 手動(dòng)設(shè)定 在某些應(yīng)用場合下，有關(guān)作業(yè)參數(shù)的設(shè)定需要手動(dòng)進(jìn)行。 返回 目錄 9/38 第9頁/共40頁4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 作業(yè)順序 所 處 作業(yè)順序不僅可保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且可提高效率。作業(yè)順序的設(shè)置主要涉及： 位 置 作業(yè)對象的工藝順序 在某些簡單作業(yè)場合，作業(yè)順序的設(shè)定同機(jī)器人運(yùn) 動(dòng)軌跡的示教合二為一。 【 機(jī)器人與外圍周邊設(shè)備的動(dòng)作順序 課 在完整的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，除機(jī)器 堂 人本身外，還包括一些周邊設(shè)備，如變位機(jī)、移動(dòng)滑臺、自動(dòng)工具快換裝置 認(rèn) 知 等。 】 返回 目錄 10/38 第10頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與

10、再現(xiàn) 工業(yè)機(jī)器人四巨頭的機(jī)器人移動(dòng)命令 所 處 移動(dòng)命令 位 運(yùn)動(dòng)形式 移動(dòng)方式 置 ABB FANUC YASKAWA KUKA 點(diǎn)位運(yùn)動(dòng) PTP MoveJ J MOVJ PTP 直線 MoveL L MOVL LIN 【 連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng) 圓弧 MoveC C MOVC CIRC 課 堂 認(rèn) 在線示教因簡單直觀、易于掌握，是工業(yè)機(jī)器人目前普遍采用的編程方式。 知 】 在線示教及特點(diǎn) 由操作人員手持示教器引導(dǎo)，控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，記錄機(jī)器人作業(yè)的程序點(diǎn)并 插入所需的機(jī)器人命令來完成程序的編制。 典型的示教過程是依靠操作者觀察機(jī)器人及其末端夾持工具相對于作業(yè)對象 的位姿，通過對示教器的操作，反復(fù)調(diào)整

11、程序點(diǎn)處機(jī)器人的作業(yè)位姿、運(yùn)動(dòng)參數(shù) 和工藝條件，再轉(zhuǎn)入下一程序點(diǎn)的示教。 返回 目錄 11/38 第11頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) 在線示教及其特點(diǎn) 所 處 位 置 示 教 【 課 堂 認(rèn) 知 】 控制器 再 現(xiàn) 操作者手 持示教器 工業(yè)機(jī)器人的在線示教 早期機(jī)器人作業(yè)編程系統(tǒng)中，亦有一種人工牽引示教（也稱直接示教或手 把手示教）。即由操作人員牽引裝有力 - 力矩傳感器的機(jī)器人末端執(zhí)行器對工件 實(shí)施作業(yè)，機(jī)器人實(shí)時(shí)記錄整個(gè)示教軌跡與工藝參數(shù)，然后根據(jù)這些在線參數(shù) 返回 就能準(zhǔn)確再現(xiàn)整個(gè)作業(yè)過程。 目錄 12/38 第12頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) 在線示

12、教及其特點(diǎn) 所 在線示教作業(yè)任務(wù)編制共同特點(diǎn)： 處 位 置 1 ）利用機(jī)器人有較高的重復(fù)定位精度優(yōu)點(diǎn)，降低了系統(tǒng)誤差對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)絕 對精度的影響。 2 ）要求操作者有專業(yè)知識和熟練的操作技能，近距離示教操作，有一定的危 【 險(xiǎn)性，安全性較差。 課 堂 認(rèn) 3 ）示教過程繁瑣、費(fèi)時(shí)，需要根據(jù)作業(yè)任務(wù)反復(fù)調(diào)整末端執(zhí)行器的位姿，占 知 用了大量時(shí)間，時(shí)效性較差 。 】 4 ）機(jī)器人在線示教精度完全靠操作者的經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y決定，對于復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡難 以取得令人滿意的示教效果 。 5 ）機(jī)器人示教時(shí)關(guān)閉與外圍設(shè)備聯(lián)系功能。對需要根據(jù)外部信息進(jìn)行實(shí)時(shí)決 策的應(yīng)用就顯得無能為力 。 6 ）在柔性制造系統(tǒng)中，這種編程

13、方式無法與 CAD 數(shù)據(jù)庫相連接。 返回 目錄 13/38 第13頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) 在線示教的基本步驟 所 通過在線示教方式為機(jī)器人輸入從工件 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)的加工程序。 處 位 置 程序點(diǎn) 1 程序點(diǎn) 6 【 課 程序點(diǎn) 2 堂 認(rèn) 程序點(diǎn) 3 知 A 】 程序點(diǎn) 5 B 程序點(diǎn) 4 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡 為提高工作效率，通常將程序點(diǎn) 6 和程序點(diǎn) 1 設(shè)在同一位置。 程序點(diǎn)說明 說 明 說 明 說 明 程序點(diǎn) 程序點(diǎn) 程序點(diǎn) 程序點(diǎn) 1 程序點(diǎn) 3 程序點(diǎn) 5 機(jī)器人原點(diǎn) 作業(yè)開始點(diǎn) 作業(yè)規(guī)避點(diǎn) 返回 程序點(diǎn) 2 程序點(diǎn) 4 程序點(diǎn) 6 作業(yè)臨近點(diǎn) 作業(yè)結(jié)束點(diǎn) 機(jī)

14、器人原點(diǎn) 目錄 14/38 第14頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) 開始 (1) 示教前的準(zhǔn)備 所 處 示教前的準(zhǔn)備 1 ） 工件表面清理。 位 置 2 ） 工件裝夾。 新建作業(yè)程序 手動(dòng)操縱機(jī)器人 示 3 ） 安全確認(rèn)。 教 【 運(yùn)動(dòng)軌跡示教 移動(dòng)機(jī)器人到各個(gè)示教位置點(diǎn) 課 4 ） 機(jī)器人原點(diǎn)確認(rèn)。 登錄各個(gè)程序點(diǎn)及其屬性 堂 認(rèn) 設(shè)定作業(yè)條件 知 和作業(yè)順序 (2) 新建作業(yè)程序 】 運(yùn)行確認(rèn)（跟蹤） 作業(yè)程序是用機(jī)器人語言描述 機(jī)器人工作單元的作業(yè)內(nèi)容，主要 添加、變更、刪除程序點(diǎn) 否 滿足要求？ 編輯作業(yè)程序 用于登錄示教數(shù)據(jù)和機(jī)器人指令。 修改作業(yè)條件、作業(yè)順序 再 是

15、 現(xiàn) 執(zhí)行作業(yè)程序 否 滿足要求？ 是 返回 結(jié)束 目錄 在線示教基本流程 15/38 第15頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) (3) 程序點(diǎn)的登錄 運(yùn)動(dòng)軌跡示教方法 所 處 程序點(diǎn) 示教方法 位 按第 3 章手動(dòng)操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動(dòng)機(jī)器人到原點(diǎn)。 置 程序點(diǎn) 1 將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 （機(jī)器人原點(diǎn)） 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 1 為機(jī)器人原點(diǎn)。 手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)臨近點(diǎn)。 【 程序點(diǎn) 2 將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 課 （作業(yè)臨近點(diǎn)） 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 2 為作業(yè)臨近點(diǎn)。 堂 認(rèn) 手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)開始點(diǎn)。 知 將

16、程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“作業(yè)點(diǎn) / 焊接點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 程序點(diǎn) 3 】 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 3 為作業(yè)開始點(diǎn)。 （作業(yè)開始點(diǎn)） 如有需要，手動(dòng)插入焊接開始作業(yè)命令。 手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)結(jié)束點(diǎn)。 將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 程序點(diǎn) 4 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 4 為作業(yè)結(jié)束點(diǎn)。 （作業(yè)結(jié)束點(diǎn)） 如有需要，手動(dòng)插入焊接結(jié)束作業(yè)命令。 手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)規(guī)避點(diǎn)。 程序點(diǎn) 5 將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 （作業(yè)規(guī)避點(diǎn)） 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 5 為作業(yè)規(guī)避點(diǎn)。 手動(dòng)操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動(dòng)機(jī)器人到原點(diǎn)。 程序點(diǎn) 6 返回 將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)

17、”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 （機(jī)器人原點(diǎn)） 目錄 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 6 為機(jī)器人原點(diǎn)。 16/38 第16頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) (4) 設(shè)定作業(yè)條件 所 在作業(yè)開始命令中設(shè)定焊接開始規(guī)范及焊接開始動(dòng)作次序； 處 位 在焊接結(jié)束命令中設(shè)定焊接結(jié)束規(guī)范及焊接結(jié)束動(dòng)作次序； 置 手動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量。 (5) 檢查試運(yùn)行 【 跟蹤的主要目的是 檢查示教生成的動(dòng)作以及末端工具指向位置是否已登錄。 課 堂 認(rèn) 知 通過逐行執(zhí)行當(dāng)前行（光標(biāo)所在行）的程序語 】 單步運(yùn)轉(zhuǎn) 句，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)兩個(gè)臨近程序點(diǎn)間的單步正向 或反向移動(dòng)。結(jié)束 1 行的執(zhí)行后，機(jī)器人動(dòng)作暫 停。 跟蹤方式 通

18、過連續(xù)執(zhí)行作業(yè)程序，從程序的當(dāng)前行到程序 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 的末尾，機(jī)器人完成多個(gè)程序點(diǎn)的順向連續(xù)移動(dòng) 。程序?yàn)轫樞驁?zhí)行，所以僅能實(shí)現(xiàn)正向跟蹤， 多用于作業(yè)周期估計(jì)。 返回 目錄 17/38 第17頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) (5) 檢查試運(yùn)行 所 處 確認(rèn)機(jī)器人附近無人后，按以下順序執(zhí)行作業(yè)程序的測試運(yùn)轉(zhuǎn)： 位 置 1 ）打開要測試的程序文件。 2 ）移動(dòng)光標(biāo)至期望跟蹤程序點(diǎn)所在命令行。 【 課 3 ）持續(xù)按住示教器上的有關(guān)【跟蹤功能鍵】，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的單步或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 堂 認(rèn) 知 】 當(dāng)機(jī)器人 TCP 當(dāng)前位置與光標(biāo)所在行不一致時(shí)，按下【 跟蹤功能鍵 】 ，機(jī)器人將從當(dāng)前位置移動(dòng)

19、到光標(biāo)所在程序點(diǎn)位置；而當(dāng)機(jī)器人 TCP 提示 當(dāng)前位置與光標(biāo)所在行一致時(shí)，機(jī)器人將從當(dāng)前位置移動(dòng)到下一臨近 示教點(diǎn)位置。 執(zhí)行檢查運(yùn)行時(shí)，不執(zhí)行起弧、噴涂等作業(yè)命令，只執(zhí)行空再現(xiàn)。 利用跟蹤操作可快速實(shí)現(xiàn)程序點(diǎn)的變更、增加和刪除。 返回 目錄 18/38 第18頁/共40頁4.2 工業(yè)機(jī)器人的簡單示教與再現(xiàn) (6) 再現(xiàn)施焊 所 處 工業(yè)機(jī)器人程序的啟動(dòng)可用兩種方法： 位 置 手動(dòng)啟動(dòng) 使用示教器上的 【啟動(dòng)按鈕】 來啟動(dòng)程序的方式。適合作業(yè) 任務(wù)及測試階段 。 自動(dòng)啟動(dòng) 利用外部設(shè)備輸入信號來啟動(dòng)程序的方式。在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng) 【 課 常用到。 堂 認(rèn) 在確認(rèn)機(jī)器人的運(yùn)行范圍內(nèi)沒有其他人員或障

20、礙物后，接通保護(hù)氣體，采用 知 手動(dòng)啟動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接作業(yè)。 】 1 ）打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，并移動(dòng)光標(biāo)到程序開頭。 2 ）切換【模式旋鈕】至“再現(xiàn) / 自動(dòng)”狀態(tài)。 3 ）按示教器上的【伺服 ON 按鈕】，接通伺服電源。 4 ）按【啟動(dòng)按鈕】，機(jī)器人開始運(yùn)行。 執(zhí)行程序時(shí)，光標(biāo)跟隨再現(xiàn)過程移動(dòng)，程序內(nèi)容自動(dòng)滾動(dòng)顯示。 返回 提示 目錄 19/38 第19頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 離線編程及其特點(diǎn) 所 離線編程是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的幾何模 處 位 型，通過對圖形的控制和操作，使用機(jī)器人編程語言描述機(jī)器人作業(yè)任務(wù)，然后 置 對編程的結(jié)果進(jìn)行三維

21、圖形動(dòng)畫仿真，離線計(jì)算、規(guī)劃和調(diào)試機(jī)器人程序的正確 性，并生成機(jī)器人控制器可執(zhí)行的代碼，最后通過通訊接口發(fā)送至機(jī)器人控制器 。 【 PC 機(jī) 課 堂 認(rèn) 示 知 】 教 數(shù) 據(jù) 傳 輸 再 現(xiàn) 操作者 控制器 返回 機(jī)器人的離線編程 目錄 20/38 第20頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 離線編程及其特點(diǎn) 所 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的機(jī)器人作業(yè)編程已成為機(jī)器人學(xué)中的新興研究方 處 位 向，它將虛擬現(xiàn)實(shí)作為高端的人機(jī)接口，允許用戶通過聲、像、力以及圖 置 形等多種交互設(shè)備實(shí)時(shí)地與虛擬環(huán)境交互。 PC 仿真軟件 虛擬機(jī)器 【 人控制器 課 堂 示 認(rèn) 知 教 】 示教器外 部顯示屏 再 操

22、作者手 現(xiàn) 持示教器 控制器 返回 機(jī)器人的虛擬示教 目錄 21/38 第21頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 離線編程系統(tǒng)的軟件構(gòu)架 所 處 典型的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，主要由建模模塊、布局模塊、編程 位 模塊、仿真模塊、程序生成及通訊模塊組成。 置 PC 仿真軟件 【 標(biāo)準(zhǔn)化的圖形用戶界面 課 離線計(jì)算 、 規(guī)劃和調(diào)試機(jī)器人程序 堂 認(rèn) 知 】 接口 幾何 空間 離線 動(dòng)畫 程序 通訊 建模 布局 編程 仿真 生成 機(jī)器人實(shí)際工作單元 程序下載 | 程序上傳 | I/O 配置 | 節(jié)拍預(yù)估 | 狀態(tài)監(jiān)控 返回 典型機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu) 目錄 22/38 第22頁

23、/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 離線編程系統(tǒng)的軟件構(gòu)架 所 處 位 這是離線編程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為機(jī)器人和工件的編程與仿真提供 建模模塊 置 可視的三維幾何造型。 按機(jī)器人實(shí)際工作單元的安裝格局在仿真環(huán)境下進(jìn)行整個(gè)機(jī)器人 【 布局模塊 課 系統(tǒng)模型的空間布局。 堂 認(rèn) 知 包括運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃等，前者是控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的依據(jù)； 】 編程模塊 后者用來生成機(jī)器人關(guān)節(jié)空間或直角空間里的軌跡。 用來檢驗(yàn)編制的機(jī)器人程序是否正確、可靠，一般具有碰撞檢查 仿真模塊 功能。 把仿真系統(tǒng)所生成的運(yùn)動(dòng)程序轉(zhuǎn)換成被加載機(jī)器人控制器可以 程序生成 接受的代碼指令，以命令真實(shí)機(jī)器人工作。 離線編程系統(tǒng)的重

24、要部分分為用戶接口和通訊接口：前者設(shè)計(jì)成 接口通訊 交互式，可利用鼠標(biāo)操作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；后者負(fù)責(zé)連接離線編程 返回 系統(tǒng)與機(jī)器人控制器。 目錄 23/38 第23頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 離線編程系統(tǒng)的軟件構(gòu)架 所 處 位 在離線編程軟件中，機(jī)器人和設(shè)備模型均為三維顯示，可直觀設(shè) 置 置、觀察機(jī)器人的位置、動(dòng)作與干涉情況。在實(shí)際購買機(jī)器人設(shè) 備之前，通過預(yù)先分析機(jī)器人工作站的配置情況，可使選型更加 提示 準(zhǔn)確。 【 課 離線編程軟件使用的力學(xué)、工程學(xué)等計(jì)算公式和實(shí)際機(jī)器人完全 堂 一致。因此，模擬精度很高，可準(zhǔn)確無誤地模擬機(jī)器人的動(dòng)作。 認(rèn) 知 離線編程軟件中的機(jī)器人設(shè)置、

25、操作和實(shí)際機(jī)器人上的幾乎完全 】 相同，程序的編輯畫面也與在線示教相同。 利用離線編程軟件做好的模擬動(dòng)畫可輸出為視頻格式，便于學(xué)習(xí) 和交流。 返回 目錄 24/38 第24頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 開始 離線編程的基本步驟 幾何建模 所 處 位置布局 新建作業(yè)程序 位 通過離線方式輸入從 A 到 B 作業(yè)點(diǎn)程序。 置 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 移動(dòng)機(jī)器人到各個(gè)示教位置點(diǎn) 登錄各個(gè)程序點(diǎn)及其屬性 虛 動(dòng)畫仿真 擬 示 添加程序點(diǎn) 程序點(diǎn) 1 【 教 程序點(diǎn) 6 否 滿足要求？ 編輯作業(yè)程序 修改程序點(diǎn) 課 堂 刪除程序點(diǎn) 是 程序點(diǎn) 2 認(rèn) 設(shè)定作業(yè)條件 知 和作業(yè)順序 程序點(diǎn) 3 】 A

26、程序點(diǎn) 5 下載程序至控制柜 系統(tǒng)標(biāo)定與誤差補(bǔ)償 B 程序點(diǎn) 4 運(yùn)行確認(rèn)（跟蹤） 為提高工作效率，通常將程序點(diǎn) 6 和程序點(diǎn) 1 設(shè)在同一位置。 添加、變更、刪除程序點(diǎn) 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡 否 滿足要求？ 編輯作業(yè)程序 再 修改作業(yè)條件、作業(yè)順序 現(xiàn) 是 執(zhí)行作業(yè)程序 否 滿足要求？ 是 返回 結(jié)束 目錄 離線編程的基本流程 25/38 第25頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) (1) 幾何建模 所 處 位 置 【 課 堂 認(rèn) 知 】 機(jī)器人工作臺的幾何建模 各機(jī)器人公司開發(fā)的離線編程軟件的模型庫中基本含有其生產(chǎn) 的所有型號的機(jī)器人本體模型和一些典型周邊設(shè)備模型； 在導(dǎo)入由其他 CAD

27、 軟件繪制的機(jī)器人工作環(huán)境模型時(shí)，要注 提示 意參考坐標(biāo)系是否一致問題。 返回 目錄 26/38 第26頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) (2) 空間布局 所 提供一個(gè)與機(jī)器人進(jìn)行交互的虛擬環(huán)境，需要把整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)（包括機(jī)器人 處 位 本體、變位機(jī)、工件、周邊作業(yè)設(shè)備等）的模型按照實(shí)際的裝配和安裝情況在仿真 置 環(huán)境中進(jìn)行布局。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 返回 機(jī)器人及其作業(yè)環(huán)境布局 目錄 27/38 第27頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) (3) 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 所 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃主要有兩個(gè)方面： 作業(yè)位置規(guī)劃和作業(yè)路徑規(guī)劃 。 處 位 作業(yè)位置規(guī)劃 在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間可達(dá)性的條件

28、下，盡可能的減少機(jī)器人在作 置 業(yè)過程中的極限運(yùn)動(dòng)或機(jī)器人各軸的極限位置。 作業(yè)路徑規(guī)劃 在保證末端工具作業(yè)姿態(tài)的前提下，避免機(jī)器人與工件、夾具、 周邊設(shè)備等發(fā)生碰撞。 【 課 堂 認(rèn) 提示 知 】 同在線示教一樣，機(jī)器人的 離線運(yùn)動(dòng)規(guī)劃需新建一個(gè)作 業(yè)程序以保存示教數(shù)據(jù)和機(jī) 器人指令。 采用在線示教方式操作機(jī)器 人運(yùn)動(dòng)主要是通過示教器上 的按鍵，而離線編程操作機(jī) 器人三維圖形運(yùn)動(dòng)主要用鼠 標(biāo)。 返回 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 目錄 28/38 第28頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) (4) 動(dòng)畫仿真 所 系統(tǒng)對運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行三維圖形動(dòng)畫仿真，模擬整個(gè)作業(yè)情況，檢查末端 處 位 工具發(fā)生

29、碰撞的可能性及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是否合理，并計(jì)算機(jī)器人的每個(gè)工步的 置 操作時(shí)間和整個(gè)工作過程的循環(huán)時(shí)間，為離線編程結(jié)果的可行性提供參考。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 返回 作業(yè)開始點(diǎn)仿真 作業(yè)結(jié)束點(diǎn)仿真 目錄 29/38 第29頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) (5) 程序生成及傳輸 所 作業(yè)程序的仿真結(jié)果完全達(dá)到作業(yè)的要求后，將該作業(yè)程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器人的控 處 位 制程序和數(shù)據(jù)，并通過通信接口下載到機(jī)器人控制柜，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行指定的作業(yè) 置 任務(wù)。 (6) 運(yùn)行確認(rèn)與施焊 【 課 處于安全考慮，離線編程生成的目標(biāo)作業(yè)程序在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)前需跟蹤試運(yùn)行。 堂 認(rèn) 知 】 至此，機(jī)器人從工件 A

30、 點(diǎn)到 B 點(diǎn)的離線作業(yè)編程操作完畢。 開始再現(xiàn)前，請做如下準(zhǔn)備工作：工件表面清理與裝夾、機(jī) 器人原點(diǎn)確認(rèn)。 出于生產(chǎn)現(xiàn)場的復(fù)雜性、作業(yè)的可靠性等方面的考慮，工業(yè) 提示 機(jī)器人的作業(yè)示教在短期內(nèi)仍將無法脫離在線示教的現(xiàn)狀。 返回 目錄 30/38 第30頁/共40頁4.3 工業(yè)機(jī)器人的離線編程技術(shù) 無論在線示教還是離線編程，其主要目的是完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡、作業(yè)條件和 所 作業(yè)順序的示教。 處 位 置 離線編程 運(yùn)動(dòng)軌跡 【 操 計(jì) 課 作 算 PC 仿真 作業(yè)條件 堂 者 機(jī) 認(rèn) 作業(yè)順序 知 】 在線示教 周 操 傳 邊 作 感 操縱桿 設(shè) 操 機(jī) 器 備 作 者 示教器 作業(yè)對象 期望效果

31、 機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 返回 目錄 31/38 機(jī)器人控制裝置動(dòng)作控制I/O控制第31頁/共40頁機(jī)器人作業(yè)程序的編輯 常見的操作有程序點(diǎn)的追加、變更和刪除，機(jī)器人移動(dòng)速度的修改以及機(jī) 所 器人指令的添加。 處 位 1 程序點(diǎn)的追加、變更和刪除 置 程序點(diǎn)編輯方法 編輯類別 操作要領(lǐng) 動(dòng)作圖示 【 擴(kuò) 展 與 使用跟蹤功能將機(jī)器人移動(dòng)到程序點(diǎn) 1 位置。 提 示教點(diǎn)的 程序點(diǎn) 2 程序點(diǎn) 1 高 手動(dòng)操作機(jī)器人移動(dòng)到新的目標(biāo)點(diǎn)位置（程序點(diǎn) 3 ）。 追加 】 點(diǎn)按示教器按鍵登錄程序點(diǎn) 3 。 程序點(diǎn) 3 使用跟蹤功能將機(jī)器人移動(dòng)到程序點(diǎn) 2 位置。 示教點(diǎn)的 程序點(diǎn) 3 程序點(diǎn) 1 手動(dòng)操作機(jī)

32、器人移動(dòng)到新的目標(biāo)點(diǎn)位置。 變更 點(diǎn)按示教器按鍵登錄程序點(diǎn) 2 。 使用跟蹤功能將機(jī)器人移動(dòng)到程序點(diǎn) 2 位置。 程序點(diǎn) 2 示教點(diǎn)的 程序點(diǎn) 3 程序點(diǎn) 1 點(diǎn)按示教器按鍵刪除程序點(diǎn) 2 。 刪除 返回 程序點(diǎn) 2 目錄 32/38 第32頁/共40頁機(jī)器人作業(yè)程序的編輯 2 機(jī)器人移動(dòng)速度的修改 所 處 示教再現(xiàn)操作過程中，涉及 3 類動(dòng)作速度：手動(dòng)操作機(jī)器人移動(dòng)時(shí)的 示教速度 位 置 、運(yùn)動(dòng)軌跡確認(rèn)時(shí)的 跟蹤速度 、程序自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的 再現(xiàn)速度 。 示教速度 使用示教器手動(dòng)操作機(jī)器人移動(dòng)的速度，分點(diǎn)動(dòng)速度和連續(xù)移動(dòng) 【 速度。 擴(kuò) 展 與 跟蹤速度 使用示教器進(jìn)行運(yùn)行軌跡確認(rèn)，或者程序編輯

33、中跟蹤機(jī)器人到某 提 高 一程序點(diǎn)位置時(shí)的移動(dòng)速度。跟蹤操作時(shí)，一般有作業(yè)條件速度、移動(dòng)命令 】 速度以及高低檔速度切換三種選擇。 再現(xiàn)速度 運(yùn)行示教程序的機(jī)器人移動(dòng)速度。同跟蹤速度類似，在作業(yè)區(qū)間 內(nèi)按照作業(yè)命令中的速度運(yùn)行，而空走區(qū)間按照移動(dòng)命令中的速度運(yùn)行。 返回 目錄 33/38 第33頁/共40頁機(jī)器人作業(yè)程序的編輯 3 機(jī)器人指令的添加 所 處 機(jī)器人指令分為以下幾類：動(dòng)作指令、作業(yè)指令、寄存器指令、 I/O 指令、跳轉(zhuǎn) 位 置 指令和其他指令。 動(dòng)作指令 指以指定的移動(dòng)速度和插補(bǔ)方式使機(jī)器人向作業(yè)空間內(nèi)的指定位置移 動(dòng)的指令。 【 擴(kuò) 展 作業(yè)指令 依據(jù)機(jī)器人具體應(yīng)用領(lǐng)域而編制的

34、一類指令，如碼垛指令、焊接指令 與 搬運(yùn)指令等。 提 高 】 寄存器指令 進(jìn)行寄存器的算術(shù)運(yùn)算的指令。 I/O 指令 改變向外圍設(shè)備的輸出信號，或讀取輸入信號狀態(tài)的指令。 跳轉(zhuǎn)指令 使程序的執(zhí)行從程序某一行轉(zhuǎn)移到其他（程序的）行，如標(biāo)簽指令、 程序結(jié)束指令、條件轉(zhuǎn)移指令及無條件轉(zhuǎn)移指令等。 其他指令 如計(jì)時(shí)器指令、注釋指令等。 返回 目錄 34/38 第34頁/共40頁本章小結(jié) 所 處 位 目前國際上商品化、實(shí)用化的工業(yè)機(jī)器人基本都屬屬于第 置 一代工業(yè)機(jī)器人，它的基本工作原理是“示教 - 再現(xiàn)”?！笆?教”就是機(jī)器人學(xué)習(xí)的過程，“再現(xiàn)”是機(jī)器人按照示教時(shí) 【 記錄下來的程序展現(xiàn)這些動(dòng)工業(yè)機(jī)器人工作前，通常是通過 本 章 “示教”的方法為機(jī)器人作業(yè)程序生成運(yùn)動(dòng)命令，目前主要 小 結(jié) 采用兩種方式進(jìn)行：一是在線示教；二是離線編程。 】 對工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)進(jìn)行編程，不論是在線示教還是 離線編程，其主要涉及運(yùn)動(dòng)軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序三方 面的示教。 返回 目錄 35/38 第35頁/共40頁思考練習(xí) 1 、填空 所 (1) _ 也稱導(dǎo)引，即由操作者直接或間接導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際作 處 位 業(yè)要求告知機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容，機(jī)器人在導(dǎo)引過程中以 置 _ 的形式將其記憶下來，并存儲在機(jī)器人控制裝