機器人基本操作與零點標定課件

1、01項目一 機器人基本操作與零點標定機器人基本操作與零點標定 工業(yè)機器人其實是一種機電一體化設備，在生產(chǎn)實踐中，機器人在工作了一定的時間之后是需要進行維修與維護，主要有以下幾種情形：（1）機器人工作狀態(tài)正常，需要正常的保養(yǎng)維護；（2）機器人發(fā)生了碰撞等硬件故障；（3）機器人發(fā)生了軟件故障；（4）機器人長時間正常工作后，由于各種原因?qū)е铝司冗_不到工藝要求。 這些情形都要求我們的工業(yè)機器人運行維護人員能夠操作機器人，調(diào)整機器人的空間位置等操作來進行機器人的維修與維護。在維修和維護工作結(jié)束后，特別是更換了配件之后，機器人的一些位置、零點等重要的位置數(shù)據(jù)可能丟失，這就要求維修工程師能夠調(diào)整機器人各軸

2、位置，迅速完成零點標定，使機器人精度達到工藝要求。1.1項目描述機器人基本操作與零點標定 1.2 相關知識點學習 工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的一種機器人。通過機器人的基本操作，可幫助電氣系統(tǒng)安裝與調(diào)試人員了解機器人的結(jié)構組成，從而進一步理解控制系統(tǒng)的控制要求。工業(yè)機器人由機械系統(tǒng)、控制柜、示教器和連接電纜組成，如圖1-1所示。1.2.1 機器人系統(tǒng)的結(jié)構與功能1. 工業(yè)機器人機械系統(tǒng) 該機構為工業(yè)機器人的執(zhí)行機構，共有6軸，分別有6個伺服電機控制，運動空間為球空間。機器人基本操作與零點標定2. 工業(yè)機器人控制柜 控制柜為整個工業(yè)機器人的控制核心。其中包括控制柜計算機、控制柜電源箱KPP、 控制柜

3、伺服驅(qū)動箱KSP、控制柜總線、KUKA安全接口板SIB、電子數(shù)據(jù)存儲器DES、電子控制裝置EMD等模塊。3. 示教器 用于工業(yè)機器人的手持編程器，KUKA工業(yè)機器人所使用的示教器也被稱為SmartPAD。它具有現(xiàn)場操作、編程和顯示功能。4. 連接電纜 用于機器人控制柜與機器人執(zhí)行機構的數(shù)據(jù)和能量傳輸。機器人基本操作與零點標定 為保證機器人操作人員的安全，機器人示教器一般擺放在遠離機器人本體的地方，用線纜與機器人控制柜相連接。示教器能夠?qū)崿F(xiàn)機器人安全控制、機器人運行模式選擇、機器人的運動、機器人功能軟件快捷操作、系統(tǒng)操作與編程和數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌Ｊ窘唐鞯挠|摸屏和功能按鍵如圖1-2和圖1-3所示。

4、1. 機器人安全控制 機器人在沒有工作任務時或發(fā)生碰撞等緊急情況時，可以通過按下圖1-2當中的紅色急停按鈕，是機器人保持停止狀態(tài)，從而確保人員和設備的安全。1.2.2 示教器的使用2.速動比率速動比率是企業(yè)一定時期的速動資產(chǎn)同流動負債的比率。速動比率（速動資產(chǎn)流動負債）100% 由于剔除了流動資產(chǎn)中變現(xiàn)力差且不穩(wěn)定的項目后，該指標能更加準確、可靠地反映企業(yè)實際的短期債務償還能力。通常認為該比率為100%時較為適當?！纠?-9】速動比率的計算與分析天馬股份管理當局在掌握流動比率信息后，考慮到公司還有部分積壓的存貨、預付賬款等變現(xiàn)較困難的資產(chǎn)，認為流動比率不能謹慎地反映出公司的實際短期償債能力。要

5、求財務人員提出更為可靠的分析指標。期末速動比率=（50 07538 39489 12411 8891 794）156 7401.22期初速動比率=（32 81917 96674 73610 0661 972）178 1900.77影響速動比率可靠性的一個重要因素是應收賬款的變現(xiàn)能力。3.現(xiàn)金流動負債比率經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金凈流量與流動負債的比率稱為現(xiàn)金流動負債比率?，F(xiàn)金流動負債比率經(jīng)營現(xiàn)金凈流量流動負債100%該指標是從現(xiàn)金流量角度來反映企業(yè)當期償付短期債務的能力。該指標值越高，表明企業(yè)經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金凈流入較多，用于保障企業(yè)按時償還到期債務的資金越充裕，企業(yè)的償債能力越強?！纠?-10】現(xiàn)金

6、流動負債比率的計算與分析在對企業(yè)的流動比率和速動比率深入分析后，企業(yè)管理當局認為用于還債的流動資產(chǎn)中有一部分資金是來自于企業(yè)的舉債收入，公司想了解企業(yè)自身經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流對短期債務的保障程度。哪項指標可以用來滿足企業(yè)管理當局分析的需要？期末現(xiàn)金流動負債比率（期末負債）=36 015156 7400.23一個極短期的債權人可能會對現(xiàn)金比率更感興趣?，F(xiàn)金比率=（貨幣資金交易性金融資產(chǎn)）流動負債天馬股份期末的現(xiàn)金比率為0.32，表示公司當期現(xiàn)有的現(xiàn)金及現(xiàn)金等價物能夠償還32%的流動負債。（二）長期償債能力分析長期償債能力是指企業(yè)償還長期債務的能力。衡量企業(yè)長期償債能力的指標主要有資產(chǎn)負債率產(chǎn)權比

7、率利息保障倍數(shù)。1.資產(chǎn)負債率資產(chǎn)負債率是指企業(yè)負債總額對資產(chǎn)總額的比率。資產(chǎn)負債率（負債總額資產(chǎn)總額）100%是衡量企業(yè)負債水平及其風險程度的重要指標。債權人來分析投資者角度來分析比較保守的觀點認為一般不應高于50%通常認為資產(chǎn)負債率達60%時比較適當。【例3-11】資產(chǎn)負債率的計算與分析天馬股份管理當局想了解公司近兩年資本結(jié)構及其債務水平的變化，擬為其未來籌資決策提供依據(jù)。請問哪項指標能滿足企業(yè)分析要求？期末資產(chǎn)負債率=（184 574653 698）100=28.23期初資產(chǎn)負債率=（181 758584 104）100=31.112.產(chǎn)權比率與權益乘數(shù)產(chǎn)權比率是負債總額與所有者權益總額

8、的比率，是企業(yè)財務結(jié)構穩(wěn)健與否的重要標志。產(chǎn)權比率負債總額所有者權益總額100產(chǎn)權比率越低，表明企業(yè)自有資金所占比例越高，企業(yè)財務風險越小，長期償債能力越強，債權人權益的保障程度越高。當企業(yè)的資產(chǎn)報酬率大于借入資金成本率時，舉債經(jīng)營有利于提高企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績。企業(yè)應結(jié)合獲利能力來評價產(chǎn)權比率的合理性?！纠?-12】產(chǎn)權比率的計算與分析天馬股份管理當局通過資產(chǎn)負債率了解公司的資金來源結(jié)構后，該想進一步了解自有資金對債務資金的保障程度，以便于對財務結(jié)構的穩(wěn)健性做出評價。請問哪項分析指標能滿足分析的要求？期末產(chǎn)權比率=（184 574469 124）100=39.34期初產(chǎn)權比率=（181 75840

9、2 346）100=45.17機器人基本操作與零點標定2. 機器人運行模式選擇 機器人在使用過程中，根據(jù)使用的情況，可以分為四種運行模式，通過圖1-2當中的旋轉(zhuǎn)開關，選擇機器人相應的工作模式。3. 機器人的運動 想要實現(xiàn)機器人的運動，要滿足獲得運動許可（使能）和運動指令兩個條件，通過一直按下圖2-3當中的、確認開關鍵（3個按鍵功能相同，只是為了滿足不同人的操作習慣而設置）使機器人獲得運動許可，滿足第一個條件后，再操作圖2-2當中的6D鼠標或按下組合按鍵實現(xiàn)機器人的運動。機器人的手動運行速度和程序運行速度，可由圖2-2當中的手動運行速度設定鍵、程序運行速度鍵調(diào)整。機器人基本操作與零點標定4. 機

10、器人功能軟件快捷操作 機器人的外部工具和其它外設功能都需要通過預裝應用程序?qū)崿F(xiàn)，在軟件包安裝之后，外部工具和其它外設的功能可以通過按下圖1-2中的快捷鍵來實現(xiàn)，如打開、保持和關閉氣爪等操作。5. 系統(tǒng)操作與編程 按下圖2-2中的菜單鍵，調(diào)出系統(tǒng)菜單，在觸摸屏上進行系統(tǒng)設置、系統(tǒng)檢測、應用設置和冷啟動等操作。在觸摸屏上面操作進行編寫程序，實現(xiàn)機器人的程序運行。6. 數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?將U盤等存儲介質(zhì)插在圖2-3中USB接口，可以進行機器人系統(tǒng)數(shù)據(jù)、應用數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)等內(nèi)容的備份與還原。機器人基本操作與零點標定-用于拔下 smartPAD 的按鈕；-用運行模式管理器的鑰匙開關；-緊急停止裝置；-6D

11、 鼠標；-移動鍵；-設定程序倍率的按鍵；-設定手動倍率的按鍵；-主菜單按鍵；-狀態(tài)鍵 ；-啟動鍵 ；-逆向啟動鍵；-停止鍵 ；-鍵盤按鍵 圖1-2 SmartPAD正面圖機器人基本操作與零點標定-確認開關；-啟動鍵（綠色）；-確認開關；-USB 接口；-確認開關；-型號銘牌圖1-3 SmartPAD背面圖機器人基本操作與零點標定KUKA工業(yè)機器人運行有以下4種模式：（1）測試運行模式1（T1）：手動慢速運行，點的示教、零點標定和程序運動軌跡驗證等操作都是在這種情況下應用的；（2）測試運行模式2（T2）：手動快速運行，機器人以工藝速度運行時，程序調(diào)試的模式；（3）自動運行模式（AUT）：用于不帶

12、上位機控制系統(tǒng)的工業(yè)機器人，運行速度為編程設定的速度；（4）外部自動運行模式（AUT EXT）：用于帶上位機控制系統(tǒng)的工業(yè)機器人，運行速度為編程設定的速度。本書以KUKA垂直串聯(lián)型6自由度的關節(jié)機器人為主要講解內(nèi)容，機器人的A1-A6軸如圖1-4所示，每個軸都有正、負兩個方向,從而實現(xiàn)機器人TCP的球形運動空間。1.2.3 手動移動機器人機器人基本操作與零點標定圖1-4 KUKA機器人的軸 機器人手動操作軸的運動，首先確認環(huán)境和設備的安全，主要的方法是人站在機器人運動空間之外，關閉安全門或?qū)C器人設置為調(diào)試模式。然后將機器人的運動模式調(diào)整為手動運行模式（T1），調(diào)整運動方式為軸運動，按下如圖1

13、-3所示機器人示教器背面的、確認開關之一，再最后通過按下與A1-A6對應的加減按鍵，如圖1-2所示當中的組合按鍵實現(xiàn)機器人的運動，調(diào)整各軸的位置，控制各軸的運動。機器人基本操作與零點標定1.2.4 坐標系的分類與使用圖1-5 機器人的坐標系在KUKA機器人的控制系統(tǒng)中定義了以下五種坐標系，如圖1-5所示： 1. 機器人足坐標系（ROBROOT）ROBROOT 坐標系是一個笛卡爾坐標系，固定位于機器人足部。可以通過其與其它坐標系之間的位置和方向關系來確定機器人的位置。該坐標系是機器人系統(tǒng)自帶的坐標系，不可更改，坐標系原點和方向如圖1-5中$ROBROOT所示。機器人基本操作與零點標定2. 法蘭坐

14、標系（FLANGE） 法蘭坐標系原點位于機器人A6軸的法蘭盤中心點，坐標系原點和方向如圖1-5中$FLANGE所示。法蘭坐標系原點位于機器人A6軸的法蘭盤中心點，坐標系原點和方向如圖1-5中$FLANGE所示。該坐標系也是系統(tǒng)自帶的，不可更改。法蘭坐標系是用戶自定義坐標系的參考坐標系。3. 世界坐標系 世界坐標系是一個笛卡爾坐標系，用于表達機器人的ROBROOT坐標系與其它用戶坐標系關系的參考坐標系，是一個用戶可以自由定義的坐標系。在默認配置中，世界坐標系位于機器人足部，坐標系原點和方向如圖1-5中$WORLD所示。機器人基本操作與零點標定4. 基坐標系（BASE） 基坐標系是一個笛卡爾坐標系

15、，它以世界坐標系為參照基準，用來說明工件在世界坐標系當中的位置，是一個用戶自定義的坐標系。在默認配置中，基礎坐標系與世界坐標系是一致的，用戶可跟據(jù)實際生產(chǎn)需要更改原點位置與方向。5. 工具坐標系(TOOL) 工具坐標系是一個笛卡爾坐標系，它是以法蘭坐標系為參照基準，用來說明工具在法蘭坐標系當中的，是用戶自定義的坐標系。在默認配置中，工具坐標系的原點在法蘭中心點上，方向如圖1-5中$TOOL所示用戶可根據(jù)實際需要更改。機器人基本操作與零點標定1.2.5 工業(yè)機器人的零點標定1. 零點標定的幾種情形 原則上，機器人必須時刻保持精度，也就是要時刻保持零點標定的結(jié)果，但在以下情形下必須要進行零點標定：

16、（1）機器人初次投入使用；（2）更換了機器人的定位元件，如旋轉(zhuǎn)變壓器或者RDC模塊；（3）未經(jīng)過控制系統(tǒng)移動了機器人的軸，如利用自由旋轉(zhuǎn)扳手調(diào)整了軸的位置；（4）進行了機械維修，如機器人發(fā)生了碰撞、更換了齒輪箱等情況。2. 機器人零點標定的工具 KUKA機器人零點標定需要用到專用工具，主要有千分尺和EMD （Electronic Mastering Device）兩種工具，千分尺是在EMD研發(fā)出來之前使用的工具，已經(jīng)不是主流使用的工具，目前主要是使用EMD工具。機器人基本操作與零點標定 如圖1-6所示，EMD主要由通用型校準器、傳感器（或）、連接電纜三個器件組成，根據(jù)所需零點標定機器人型號的不

17、同，傳感器還分為小型機器人MEMD (Mikro Electronic Mastering Device)和標準型機器人SEMD (Standard Electronic Mastering Device)兩種型號。3. 零點標定的工作原理 機器人每個軸上面都固定了一個旋轉(zhuǎn)變壓器（位置分解器），如圖1-7所示，旋轉(zhuǎn)變壓器通過數(shù)據(jù)線將測得的數(shù)據(jù)傳送給機器人的RDC模塊，通過機器人內(nèi)部運算，從而計算出機器人的機械位置與系統(tǒng)的電氣位置之間的關系，從而完成零點標定。 旋轉(zhuǎn)變壓器是利用電磁感應原理來工作的，定子當中有3組正弦和余弦線圈，其原理圖由圖1-8所示。旋轉(zhuǎn)變壓器通過輸入8KHZ的交流電壓，通過變

18、壓器將能量傳輸給轉(zhuǎn)子線圈，通過線圈的旋轉(zhuǎn)，在定子中的正弦和余弦線圈通過電磁感應產(chǎn)生電壓，通過檢測正、余弦線圈之間電壓的變化關系而測定機械位置和電氣位置的關系。機器人基本操作與零點標定-通用型校準器；-螺絲刀；-小型機器人MEMD傳感器； -標準型機器人SEMD傳感器；-連接電纜圖1-6 零點標定工具機器人基本操作與零點標定圖1-7 旋轉(zhuǎn)變壓器圖1-8 旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖機器人基本操作與零點標定當轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)位置不同時，正弦和余弦線圈的波形會發(fā)生變化。當轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)0度和30度時，正弦線圈和余弦線圈兩端的電壓波形如圖1-9和圖1-10所示： 圖1-10 轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)30度圖1-9 轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)0度

19、機器人基本操作與零點標定當轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)90度和135度時，正弦線圈和余弦線圈兩端的電壓波形如圖1-11和圖1-12所示：圖1-11 轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)90度圖1-12 轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)135度機器人基本操作與零點標定當轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)180度時，正弦線圈和余弦線圈兩端的電壓波形如圖1-13所示：圖1-13 轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)180度分解器以增量的形式提供位置數(shù)據(jù)，通過RDC模塊的內(nèi)部運算，將其轉(zhuǎn)換為電機角度度數(shù)，由于定子內(nèi)設有3組正弦和余弦線圈，電機每轉(zhuǎn)一圈，分解器的電角度就旋轉(zhuǎn)3120度。分解器電旋轉(zhuǎn)一周，相當于65536個增量，同理可以推出，分解器每一圈機械式旋轉(zhuǎn)則等于1996608個增量。在機器人的EDS模

20、塊當中，存儲了機器人各軸的絕對位置，通過軸的旋轉(zhuǎn)以及增量的變化即可精確確定機器人的原點位置機器人基本操作與零點標定4. 零點標定根據(jù)負載規(guī)格和精度要求，利用EMD對KUKA機器人進行零點標定有兩種方式，但校準的流程是基本一致的。1）標準零點標定精度較低和負載規(guī)格較小的情況下使用的零點標定形式，如碼垛（精度低）、涂膠（負載規(guī)格小）等工藝，可直接在生產(chǎn)工具安裝在機器人法蘭盤上之后進行零點標定操作。2）帶負載零點標定精度較高和負載規(guī)格較大的情況下使用的零點標定形式，如激光焊接（精度高）、點焊（負載規(guī)格大）等工藝，零點標定分為兩個步驟：第一步執(zhí)行首次零點標定，也就是法蘭盤不安裝工具標定；第二步執(zhí)行偏量

21、學習標定，也就是法蘭盤上安裝好生產(chǎn)工具，再進行一次零點標定。機器人基本操作與零點標定3）EMD校準流程利用探測筒當中的探針來檢測預標定位槽的最低點，當探針到達槽的最深處時，EMD的處理芯片會給機器人系統(tǒng)發(fā)送此處為機械零點的信號，機器人系統(tǒng)將目前伺服驅(qū)動器中記錄的脈沖數(shù)據(jù)設置為0，這樣機械零點和電氣零點就一致了，從而實現(xiàn)了零點標定。圖1-14 EMD校準流程1-EMD；2-測量筒；3-傳感器探針；4-測量槽；5-預零點標定標記機器人基本操作與零點標定1.3 項目實施 示教器控制工業(yè)機器人運動的具體步驟如下：（1）關閉安全門，點擊示教器顯示界面上方的OK，確認機器人狀態(tài)；（2）將機器人運行模式調(diào)成

22、測試運行模式1（T1）。旋轉(zhuǎn)示教器上方的轉(zhuǎn)換開關，點擊T1模式，示教器顯示器上面模式顯示為T1，則設置成功，如圖1-15所示；1.3.1 示教器控制工業(yè)機器人軸運動圖1-15 運行模式選擇機器人基本操作與零點標定（3）調(diào)整機器人手動運行速度。通過示教器調(diào)整機器人手動運行速度，如圖1-16所示；圖1-16 手動運行速度調(diào)整機器人基本操作與零點標定（4）將機器人的運動調(diào)整為軸運動，如圖1-17所示，按下示教器背面的確認件，按下對應的軸的移動鍵，實現(xiàn)各軸的運動。圖1-17 軸運動模式選擇機器人基本操作與零點標定 進行零點標定時，應按照A1到A6軸的順序逐一標定，順序不可更改，如改變了順序?qū)鹫`差

23、變大，標定不準確。機器人出廠時已經(jīng)在各軸特定位置制作了缺口或者標記了初始位置，各軸零點標定的初始位置如圖1-18所示。1.3.2 零點標定-A1軸預標定位；-A2軸預標定位；-A3軸預標定位； -A4軸預標定位；-A5軸預標定位；A6軸預標定位圖1-18 機器人各軸零點標定初始位置機器人基本操作與零點標定以A1軸為例進行零點標定，具體操作步驟如下：（1）通過示教器手動運行機器人的A1軸，將機器人A1軸移動到零點標定初始位置（預標定位），如圖1-19所示；圖1-19 機器人各軸零點預標定位置機器人基本操作與零點標定（2）在主菜單中選擇投入運行調(diào)整 EMD 標準執(zhí)行零點校正，如圖1-20所示。零點標定