工業(yè)機器人離線編程與仿真 項目三

項目三：工業(yè)機器人

工作站的程序編寫及仿真1工業(yè)機器人工作站的程序編寫及仿真在RobotStudio軟件中，工業(yè)機器人的運動軌跡也是通過RAPID程序指令控制的，RobotStudio軟件可以同真實的機器人一樣進行程序編制，并可將生成的軌跡程序下載到真實的機器人中去運行。2學習目標知識目標

●掌握工業(yè)機器人工作站的布局與方法；

●掌握工業(yè)機器人工件坐標系的創(chuàng)建方法；

●掌握常用運動指令的使用與設定；

●掌握模擬仿真工業(yè)機器人的運動軌跡的方法。

技能目標

●能夠根據(jù)任務要求，構建工業(yè)機器人軌跡描繪的仿真工作站；

●通過運用工業(yè)機器人基本運動指令，掌握程序編寫與調試方法；

●能夠獨立完成工業(yè)機器人軌跡描繪任務的程序編寫與仿真運行；

●能夠錄制和制作工業(yè)機器人的仿真運動視頻。素養(yǎng)目標

●通過安全操作實例，培養(yǎng)安全操作意識，樹立敬業(yè)、精益的工匠精神

●通過對工業(yè)機器人先進制造裝備和技術的認知學習，了解該領域的“卡脖

子”問題，培養(yǎng)學生愛國主義情懷；

●通過學員對工業(yè)機器人的系統(tǒng)組成、分類及應用的學習，提升對專業(yè)知識

的興趣，增強對專業(yè)知識的學習動力。3目錄0102任務3程序模塊與例行程序的創(chuàng)建任務1工業(yè)機器人工作站的布局與構建任務2工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定0304任務4常用運動指令的使用與設定任務1工業(yè)機器人工作站的布局與構建

任務描述基本的工業(yè)機器人工作站包含工業(yè)機器人及工作對象。我們就通過構建矩形繪圖工作站進行工業(yè)機器人工作站布局的學習。5

任務分析工業(yè)機器人工作站是一個含有工業(yè)機器人模型和真實機器人控制系統(tǒng)的仿真文件，為仿真工作站的構建提供平臺。工業(yè)機器人工作站具體表現(xiàn)為一個三維的虛擬世界，編程人員可在這個虛擬的環(huán)境中運用第三方的模型任意構建場景來構建仿真工作站。

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建1.在ABB模型庫導入IRB120機器人。6（一）做給你看

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建2.安裝工具并調整機器人姿態(tài)，利用機械裝置手動關節(jié)調整第五軸角度為90o。7

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建3.導入工作臺，并設置工作臺的位置。（位置X：200，Y：-120，Z：0）（方向0.00,0.00,0.00）8

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建4.使用建模工具構建如圖所示的“矩形”，把模型導入工作站。9

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建5.兩點法放置矩形模塊：（1）點擊選擇部件；

（2）點擊捕捉末端圖標；

（3）右鍵矩形模型-放置-兩點法；

（4）選擇矩形第一個點，點擊第一個要重合的位置；

（5）選擇矩形第二個點，點擊第二個要重合的位置；

（6）點擊應用，完成。10

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建6.采用兩點法放置矩形模型在工作臺上效果如圖所示，系統(tǒng)布局完成。11

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建7.建立基于目前布局上的控制系統(tǒng)：（1）單擊機器人系統(tǒng)；

（2）從布局；

（3）系統(tǒng)選項：配置系統(tǒng)參數(shù)。12

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建8.設置總線選擇參數(shù)如圖，點擊完成，等待右下角控制器狀態(tài)變?yōu)?/1，控制系統(tǒng)創(chuàng)建完成。13

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建9.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)創(chuàng)建完成。14

任務實施：工業(yè)機器人工作站的布局與構建參考“做給你看”中的步驟，完成“工業(yè)機器人工作站的布局和構建”。15（二）你來練練

學習評價按以下任務實施評價表對本任務學習情況作評價。任務2工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定

任務描述工件坐標wobjdata對應工件，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。工業(yè)機器人的工具坐標是指機器人末端執(zhí)行器相對于機器人坐標系的位置和姿態(tài)信息。創(chuàng)建和設定工具坐標一般需要以下步驟：安裝工具、定義工具坐標系、校準工具坐標系、設定工具坐標。16

知識鏈接3.2.1工件坐標對ABB機器人進行編程時就是在工件坐標系中創(chuàng)建目標點和軌跡路徑。這會給操作人員帶來很多便利，如重新定位工作站中的工件時，只需更改工件坐標系的位置，所有路徑將即刻隨之更新；允許操作以外部軸或傳送導軌移動的工件，因為整個工件可連同其路徑一起移動。這有很多優(yōu)點：1.重新定位工作站中的工件時，只需要改工件坐標的位置，所有路徑將即刻隨之更新。2.允許操作以外軸或傳送導軌移動的工件，因為整個工件可連同其路徑一起移動。17工件坐標的設定帶來的好處：如圖所示，A是機器人的大地坐標，為了方便編程，為第一個工件建立了一個工件坐標B，并在這個工件坐標B進行軌跡編程。

如果臺子上還有一個一樣的工件需要走一樣的軌跡，只需要建立一個工件坐標C，將工件坐標B中的軌跡復制一份，然后將工件坐標從B更新為C，則無需對一樣的工件重復進行軌跡編程了。18

知識鏈接3.2.2工具坐標工具數(shù)據(jù)tooldata用于描述安裝在機器人第六軸上的工具坐標TCP（工具坐標系的原點被稱為TCP-ToolCenterPoint，即工具中心點）、質量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。默認工具（tool0）的工具中心點位于機器人安裝法蘭的中心，一般圖中標注的點就是原始的TCP點。執(zhí)行程序時，機器人將TCP移至編程位置，這意味著如果要更改工具及工具坐標系，機器人的移動將隨之更改，以便使新的TCP到達目標。tooldata會影響機器人的控制算法（如計算加速度）、速度和加速度監(jiān)控、力矩監(jiān)控、碰撞監(jiān)控、能量監(jiān)控等，因此機器人的工具數(shù)據(jù)需要正確設置。19

知識鏈接

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定1.在“基本”選項卡中單擊“其他”，選擇創(chuàng)建工件坐標。20（一）做給你看

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定2.修改工件坐標名稱為juxing：在創(chuàng)建工件坐標下點擊“工件坐標框架”，打開下拉菜單，選擇采用三點法創(chuàng)建工件坐標。21

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定3.用鼠標左鍵點擊“X軸上的第一個點”的輸入框（1號點）、“X軸上的第二點”（2號點）、“Y軸上的點”（3號點）。22

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定4.在基本選項卡中的設置選項中選擇工件坐標為：juxing。23

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定5.將工作站同步到RAPID：單擊“基本-同步-同步到RAPID”。24

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定6.勾選系統(tǒng)內的所有數(shù)據(jù)，將其同步到RAPID。25

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定7.單擊示教器主菜單欄的“手動操縱”，設置合適的工具坐標。26

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定8.單擊工具坐標。27

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定9.選擇工具MyNewTool,點擊確定。28

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定10.單擊工件坐標。29

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定11.選擇工件：juxing。30

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定12.將工作站與RAPID、示教器同步后，示教器選擇的工具坐標、工件坐標如圖所示。31參考以上“做給你看”中的步驟，完成“工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建”。32（二）你來練練

學習評價按以下任務實施評價表對本任務學習情況作評價。

任務實施：工件坐標與工具坐標的創(chuàng)建與設定33

任務拓展：用位置法創(chuàng)建工件坐標創(chuàng)建工件坐標除三點法以外，還可以通過位置法進行創(chuàng)建。用位置法創(chuàng)建工業(yè)機器人工件坐標的方法如下。1.在“基本”功能選項卡中，單擊“其他”，選擇“創(chuàng)建工件坐標”。34

任務拓展：用位置法創(chuàng)建工件坐標2.在“視圖”窗口工具欄選擇合適的工具，如圖所示。工件坐標的默認名稱是Workobject1。35

任務拓展：用位置法創(chuàng)建工件坐標3.單擊“創(chuàng)建工件坐標”輸入框中的“取點創(chuàng)建框架”，選擇“位置”。36

任務拓展：用位置法創(chuàng)建工件坐標4.選擇原點、X軸上的點和X、Y平面圖上的點，確認三個點的數(shù)據(jù)生成后,單擊“Accept”按鈕。37

任務拓展：用位置法創(chuàng)建工件坐標5.單擊“創(chuàng)建”按鈕，已創(chuàng)建的工件坐標如圖。任務3程序模塊與例行程序的創(chuàng)建

任務描述

ABB工業(yè)機器人的RAPID編程提供了豐富的指令來完成各種簡單與復雜的應用。一個RAPID程序被稱為一個任務，一個任務是由一系列的模塊組成，由程序模塊與系統(tǒng)模塊組成，可以根據(jù)不同的用途創(chuàng)建多個程序模塊，每一個程序模塊包含了程序數(shù)據(jù)，例行程序，中斷程序和功能四種對象，但要注意在RAPID程序中，只有一個主程序main。38

任務分析39任務3程序模塊與例行程序的創(chuàng)建要進行機器人程序的編寫與調試，就必須掌握程序模塊和例行程序的創(chuàng)建。本任務要求學會創(chuàng)建新的程序模塊、會創(chuàng)建新的例行程序，最終會進行機器人程序的編寫與調試。

知識鏈接ABB機器人的應用程序是使用RAPID語言特定的詞匯和語法編寫而成的。在機器人編程中，RAPID程序是由程序模塊與系統(tǒng)模塊組成。程序模塊用于構建機器人的程序，系統(tǒng)模塊用于系統(tǒng)方面的控制。每一個程序模塊可包含程序數(shù)據(jù)、例行程序、中斷程序和功能4種對象,程序模塊之間的程序數(shù)據(jù)、例行程序、中斷程序和功能是可以相互調用的。除特殊定義外，所有程序模塊、例行程序與程序數(shù)據(jù)的名稱必須是唯一的。40

知識鏈接通常用戶程序分布于不同的模塊中，在不同的模塊中編寫對應的例行程序和中斷程序。在RAPID程序中，它可存在于任意一個程序模塊中，并作為整個RAPID程序自動運行的起點，通常通過執(zhí)行main程序調用其他子程序，實現(xiàn)機器人的相應功能。

RAPID程序的基本架構41RAPID程序程序模塊系統(tǒng)模塊程序模塊1程序模塊2程序模塊3程序模塊N程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)主程序main例行程序例行程序例行程序例行程序例行程序中斷程序中斷程序中斷程序中斷程序

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建1.在示教器主菜單界面中選擇“程序編輯器”，單擊打開。42（一）做給你看

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建2.創(chuàng)建程序模塊：點擊模塊，單擊選擇文件，選擇新建模塊。43

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建3.創(chuàng)建新模塊，可以通過ABC…修改模塊名稱；類型：Program點擊確定，完成程序模塊的創(chuàng)建。44

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建4.創(chuàng)建新模塊，可以通過ABC…修改模塊名稱；類型：Program點擊確定，完成程序模塊的創(chuàng)建。45

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建5.建立例行程序：（1）雙擊新建好的juxing模塊，單擊例行程序；（2）點擊文件，點擊新建例行程。46

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建6.創(chuàng)建例行程序，可以通過ABC…修改程序名稱，單擊確定，完成例行程序的創(chuàng)建。47

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建7.創(chuàng)建完成的juxingguiji例行程序如圖。48

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建8.點擊juxingguiji顯示例行程序，進入例行程序編輯畫面，即可編程。49參考以上“做給你看”中的步驟，完成“程序模塊與例行程序的創(chuàng)建”。50（二）你來練練

學習評價按以下任務實施評價表對本任務學習情況作評價。

任務實施：程序模塊與例行程序的創(chuàng)建任務4常用運動指令的使用與設定

任務描述要進行機器人程序的編寫與調試，就必須了解常用的機器人指令。本任務要求學會運用機器人基本程序指令、會創(chuàng)建新的程序模塊、會創(chuàng)建新的例行程序，最終達到會進行機器人程序的編寫與調試。51

知識鏈接ABB工業(yè)機器人在空間中運動主要有關節(jié)運動（MoveJ）、線性運動（MoveL）、圓弧運動（MoveC）和絕對位置運動（MoveAbsj）四種方式。52

知識鏈接3.4.1關節(jié)運動指令（MoveJ）

關節(jié)運動指令MoveJ的功能與特點：關節(jié)運動指令是在對路徑要求精度不高的情況下，機器人的工具TCP從一個位置移動到另一個位置，兩個位置之間的路徑不一定是直線，如右圖所示。關節(jié)運動指令MoveJ的作用：適用于大范圍的快速運動，不容易出現(xiàn)奇異點問題（機械死點），在搬運這類點對點的作業(yè)場合具有廣泛的應用。例如：MoveJP20,V100,fine,tool053

知識鏈接3.4.2線性運動指令（MoveL）線性運動指令MoveL的功能：線性運動指令MoveL的特點是機器人的工具TCP從起點到終點之間的路徑始終保持為直線，機器人的運動軌跡是可預測的，如右圖所示。線性運動指令MoveL的作用：由MoveL特點可以知道，線性直線運動時機器人的軌跡是可以預測的，可以非常方便地實現(xiàn)矩形、正方形、直線等平面運動軌跡，一般如焊接、涂膠等應用對路徑要求高的場合。例如：MoveLP20,V100,fine,tool054

知識鏈接3.4.3圓弧運動指令（MoveC）圓弧運動指令MoveC的功能：圓弧路徑是指機器人在可到達的空間范圍內定義三個位置點，第1個p10為圓弧的起點，第2個p20為圓弧的曲率，第3個p30為圓弧終點，如圖所示。圓弧運動指令MoveC的作用：適用于規(guī)則的圓弧運動，如機器人執(zhí)行橢圓、標準圓形軌跡運動時，使用MoveC指令可便捷實現(xiàn)例如：MoveCP20,P30,V1000,Z10,Tool055

知識鏈接3.4.4絕對位置運動指令（MoveAbsj）絕對位置運動指令MoveAbsJ的功能：MoveAbsJ屬快速運動指令，執(zhí)行后機器人將以軸關節(jié)的最佳姿態(tài)迅速到達目標點位置，其運動軌跡具有一定的不可預測性。MoveAbsJ運動指令經(jīng)常用來執(zhí)行機器人回到機械零點位置，參數(shù)中*表示目標點數(shù)據(jù)。例如：MoveAbsjPhome,V1000,fine,tool056

任務實施：常用運動指令的使用與設定1.在進入示教器主菜單界面，選擇“程序編輯器”選項。57（一）做給你看線性運動（MoveL）指令的創(chuàng)建

任務實施：常用運動指令的使用與設定2.在juxingguiji的例行程序，點擊“顯示例行程序”按鈕。58

任務實施：常用運動指令的使用與設定3.進入到剛剛新建的例行程序中，確認藍色常亮部分位于“SMT”，點擊“添加指令”按鈕。59

任務實施：常用運動指令的使用與設定4.在“Common”下找到運動指令“MoveL”。60

任務實施：常用運動指令的使用與設定5.點擊“MoveL”，添加其指令語句。61

任務實施：常用運動指令的使用與設定6.按照圖示，點擊符號“*”。62

任務實施：常用運動指令的使用與設定7.點擊“新建”按鈕，建立第一個目標點“P10”。63

任務實施：常用運動指令的使用與設定8.進入到位置信息修改界面，點擊相應的按鈕，可以對新建的位置點數(shù)據(jù)進行定義；本任務操作