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1、YCF(中职）工业机器人操作与编程项目三教学课件项目三项目三打磨工位的操作与编程打磨工位的操作与编程任务任务 1识读打磨工位识读打磨工位任务任务 2建立打磨工位坐标系建立打磨工位坐标系任务任务 3编写打磨工位程序编写打磨工位程序任务任务 4调试打磨工位调试打磨工位任务任务 1识读打磨工位识读打磨工位一、打磨工装一、打磨工装打磨工装由打磨固定座、打磨电动机组成。电动机电源线外接到固定打磨工装由打磨固定座、打磨电动机组成。电动机电源线外接到固定座上，供电直接接通外接的电源线，座上，供电直接接通外接的电源线，24 V 供电，通过机器人驱动打磨供电，通过机器人驱动打磨电动机，打磨门把手工装。打磨工装如
2、电动机，打磨门把手工装。打磨工装如图图 3.1 所示。所示。二、工装夹爪二、工装夹爪工装夹爪直接安装在机器人上，可以直接抓取其他工装夹爪直接安装在机器人上，可以直接抓取其他 3 种工装进行作业，种工装进行作业，也可以直接抓取方形工件进行搬运入库工作。工装夹爪主要由气爪、也可以直接抓取方形工件进行搬运入库工作。工装夹爪主要由气爪、手指、光线放大器感应头、导电电极、真空气路等组成。工装夹爪在手指、光线放大器感应头、导电电极、真空气路等组成。工装夹爪在抓取抛光工装和真空吸盘工装时，电路和气路能够自动对接，无须人抓取抛光工装和真空吸盘工装时，电路和气路能够自动对接，无须人工辅助。机器人工装夹爪如工辅助
3、。机器人工装夹爪如图图 3.2 所示。所示。下一页返回任务任务 1识读打磨工位识读打磨工位三、工装底座三、工装底座工装底座由铝型材和铝板加工件搭建而成，底部为方便调节位置的安工装底座由铝型材和铝板加工件搭建而成，底部为方便调节位置的安装底板。工装底座如装底板。工装底座如图图 3.3 所示。所示。四、打磨平台四、打磨平台抛光工作站由铝型材支架、抛光平台、被抛光工件等组成。为机器人抛光工作站由铝型材支架、抛光平台、被抛光工件等组成。为机器人实现打磨抛光提供场所，抛光头围绕工件的上部手柄抛光。打磨平台实现打磨抛光提供场所，抛光头围绕工件的上部手柄抛光。打磨平台如如图图 3.4 所示。所示。上一页返回
4、任务任务 2建立打磨工位坐标系建立打磨工位坐标系一一、坐标系定义、坐标系定义坐标系从一个称为原点的固定点通过定义平面或空间。机器人目标和坐标系从一个称为原点的固定点通过定义平面或空间。机器人目标和位置通过沿坐标系轴的测量来定位，机器人使用若干坐标系，每一坐位置通过沿坐标系轴的测量来定位，机器人使用若干坐标系，每一坐标系都适用于特定类型的微动控制或编程。标系都适用于特定类型的微动控制或编程。1.基坐标系基坐标系基坐标系位于机器人基座。它是最便于机器人从一个位置移动到另一基坐标系位于机器人基座。它是最便于机器人从一个位置移动到另一个位置的坐标系。基坐标系在机器人基座中有相应的零点，这使固定个位置的
5、坐标系。基坐标系在机器人基座中有相应的零点，这使固定安装的机器人的移动具有可预测性。因此，它对于将机器人从一个位安装的机器人的移动具有可预测性。因此，它对于将机器人从一个位置移动到另一个位置很有帮助。对机器人编程来说，置移动到另一个位置很有帮助。对机器人编程来说，其他如工件坐标其他如工件坐标系等坐标系通常是最佳选择。系等坐标系通常是最佳选择。下一页返回任务任务 2建立打磨工位坐标系建立打磨工位坐标系在正常配置的机器人系统中，当站在机器人的前方并在基坐标系中微在正常配置的机器人系统中，当站在机器人的前方并在基坐标系中微动控制，将控制杆拉向自己一方时，机器人将沿动控制，将控制杆拉向自己一方时，机器
6、人将沿 X 轴移动；向两侧移轴移动；向两侧移动控制杆时，机器人将沿动控制杆时，机器人将沿 Y 轴移动。扭动控制杆，机器人将沿轴移动。扭动控制杆，机器人将沿 Z 轴轴移动，移动，如如图图 3.5 所示。所示。2.大地坐标系大地坐标系大地坐标系可定义机器人单元，所有其他的坐标系均与大地坐标系直大地坐标系可定义机器人单元，所有其他的坐标系均与大地坐标系直接或间接相关。它适用于微动控制、一般移动及处理具有若干机器人接或间接相关。它适用于微动控制、一般移动及处理具有若干机器人或外轴移动机器人的工作站和工作单元。大地坐标系在工作单元或工或外轴移动机器人的工作站和工作单元。大地坐标系在工作单元或工作站中的固
7、定位置有其相应的零点，这有助于处理若干个机器人或由作站中的固定位置有其相应的零点，这有助于处理若干个机器人或由外轴移动的机器人。在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一外轴移动的机器人。在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一致的。致的。大地坐标系说明见大地坐标系说明见表表 3.1，大地坐标系如，大地坐标系如图图 3.6 所示。所示。上一页 下一页返回任务任务 2建立打磨工位坐标系建立打磨工位坐标系3.工件坐标系工件坐标系工件坐标系与工件相关，通常是最适于对机器人进行编程的坐标系。工件坐标系与工件相关，通常是最适于对机器人进行编程的坐标系。它定义工件相对于大地坐标系（或其他坐标系）的位置。它定义工
8、件相对于大地坐标系（或其他坐标系）的位置。工件坐标系必须定义两个框架：用户框架（与大地基座相关）和工件工件坐标系必须定义两个框架：用户框架（与大地基座相关）和工件框架（与用户框架相关）。机器人可以拥有若干工件坐标系，或者表框架（与用户框架相关）。机器人可以拥有若干工件坐标系，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。对机器人进示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。对机器人进行编程时，就是在工件坐标系中创建目标和路径。这带来很多优点：行编程时，就是在工件坐标系中创建目标和路径。这带来很多优点：重新定位工作站中的工件时，只需更改工件坐标系的位置，所有路径重新定位工作站中的
9、工件时，只需更改工件坐标系的位置，所有路径将即刻随之更新，允许操作传送带或导轨输送的工件，因为整个工件将即刻随之更新，允许操作传送带或导轨输送的工件，因为整个工件可连同其路径一起移动。工件坐标系说明见可连同其路径一起移动。工件坐标系说明见表表 3.2，工件坐标系如，工件坐标系如图图 3.7 所示。所示。上一页 下一页返回任务任务 2建立打磨工位坐标系建立打磨工位坐标系4.工具坐标系工具坐标系工具坐标系定义机器人到达预设目标时所使用工具的位置。工具坐标工具坐标系定义机器人到达预设目标时所使用工具的位置。工具坐标系将工具中心点设为零位，它会由此定义工具的位置和方向。工具坐系将工具中心点设为零位，它
10、会由此定义工具的位置和方向。工具坐标系经常被缩写为标系经常被缩写为 TCPF（Tool Center Point Frame），而工具坐），而工具坐标系中心缩写为标系中心缩写为 TCP（Tool Center Point）。）。执行程序时，机器人就是将执行程序时，机器人就是将 TCP 移至编程位置。这意味着，如果要移至编程位置。这意味着，如果要更改工具（以及工具坐标系），机器人的移动将随之更改，以便新的更改工具（以及工具坐标系），机器人的移动将随之更改，以便新的 TCP 到达目标。所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，到达目标。所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，该坐标系被称为该
11、坐标系被称为 tool0，这样就能将一个或多个新工具坐标系定义为，这样就能将一个或多个新工具坐标系定义为 tool0 的偏移值。微动控制机器人时，如果不想在移动时改变工具方的偏移值。微动控制机器人时，如果不想在移动时改变工具方向（例如移动锯条时不使其弯曲），工具坐标系就显得非常有用。工向（例如移动锯条时不使其弯曲），工具坐标系就显得非常有用。工具坐标系如具坐标系如图图 3.8 所示。所示。上一页 下一页返回任务任务 2建立打磨工位坐标系建立打磨工位坐标系5.用户坐标系用户坐标系用户坐标系在表示持有其他坐标系的设备（如工件）时非常有用。用用户坐标系在表示持有其他坐标系的设备（如工件）时非常有用。
12、用户坐标系可用于表示固定装置、工作台等设备。这就在相关坐标系链户坐标系可用于表示固定装置、工作台等设备。这就在相关坐标系链中提供了一个备用坐标系，有助于处理持有工件或其他坐标系的设备。中提供了一个备用坐标系，有助于处理持有工件或其他坐标系的设备。用户坐标系说明见用户坐标系说明见表表 3.3，用户坐标系如，用户坐标系如图图 3.9 所示。所示。上一页 下一页返回任务任务 2建立打磨工位坐标系建立打磨工位坐标系二、建立工业机器人打磨工装工具坐标系（二、建立工业机器人打磨工装工具坐标系（6 点点法）法）工业机器人通过气动夹爪夹紧打磨工装，创建打磨工装的工具坐标系。工业机器人通过气动夹爪夹紧打磨工装，
13、创建打磨工装的工具坐标系。新建工具坐标为新建工具坐标为 toolPen1。工业机器人打磨工装工具坐标系的建立。工业机器人打磨工装工具坐标系的建立步骤见步骤见表表 3.4。当画笔工具的中心点在默认当画笔工具的中心点在默认 tool0 的的 Z 正方向偏移正方向偏移 200 mm 时，可时，可以直接设置工具坐标系。以直接设置工具坐标系。新建工具坐标为新建工具坐标为 ToolPen。工业机器人打磨。工业机器人打磨工装工具坐标系建立过程见工装工具坐标系建立过程见表表 3.5。三、建立打磨工位工件坐标系三、建立打磨工位工件坐标系打磨工位工件坐标系建立步骤见打磨工位工件坐标系建立步骤见表表 3.6。上一页
14、返回任务任务 3编写打磨工位程序编写打磨工位程序一、一、RAPID 语言语言RAPID 语言是一种基于计算机的高级编程语言，易学易用，灵活性语言是一种基于计算机的高级编程语言，易学易用，灵活性强，支持二次开发；程序中包含了一连串控制机器人的指令，执行这强，支持二次开发；程序中包含了一连串控制机器人的指令，执行这些指令可以实现对机器人的控制操作。些指令可以实现对机器人的控制操作。二、建立二、建立 RAPID 程序程序利用机器人示教器建立程序模块的步骤见利用机器人示教器建立程序模块的步骤见表表 3.7。三、需要用到的三、需要用到的RAPID 指令指令1.机器人运动指令机器人运动指令机器人在空间中运
15、动主要有绝对位置运动（机器人在空间中运动主要有绝对位置运动（MoveAbsJ）、关节运动）、关节运动（MoveJ）、线性运动（）、线性运动（MoveL）和圆弧运动（）和圆弧运动（MoveC）4 种方式。种方式。下一页返回任务任务 3编写打磨工位程序编写打磨工位程序（1）绝对位置运动指令）绝对位置运动指令绝对位置运动指令是机器人的运动使用绝对位置运动指令是机器人的运动使用6 个轴和外轴的角度来定义目个轴和外轴的角度来定义目标位置数据。具体操作方法见标位置数据。具体操作方法见表表3.8。绝对位置运动指令参数含义见绝对位置运动指令参数含义见表表3.9。（2）关节运动指令）关节运动指令关节运动指令是在
16、对路径精度要求不高的情况下，机器人的工具中心关节运动指令是在对路径精度要求不高的情况下，机器人的工具中心点点TCP 从一个位置移动到另一个位置。关节运动轨迹如从一个位置移动到另一个位置。关节运动轨迹如图图3.10 所示。所示。关节运动指令使用方法见关节运动指令使用方法见表表3.10。关节运动指令参数含义见关节运动指令参数含义见表表3.11。（3）线性运动指令）线性运动指令线性运动指令使机器人的线性运动指令使机器人的TCP 从起点到终点之间的路径保持为直线。从起点到终点之间的路径保持为直线。机器人运动状态可控，运动路径保持唯一，可以出现奇异点。线性运机器人运动状态可控，运动路径保持唯一，可以出现
17、奇异点。线性运动路径如动路径如图图3.11 所示。所示。上一页 下一页返回任务任务 3编写打磨工位程序编写打磨工位程序线性运动指令使用方法见线性运动指令使用方法见表表3.12。线性运动指令参数含义见线性运动指令参数含义见表表3.13。（4）圆弧运动指令）圆弧运动指令圆弧运动指令在机器人可到达的空间范围内定义圆弧运动指令在机器人可到达的空间范围内定义3 个位置点，第一个个位置点，第一个点是圆弧起点，第二个点是圆弧上任意点，用于确定该圆弧的曲率，点是圆弧起点，第二个点是圆弧上任意点，用于确定该圆弧的曲率，第三个点是圆弧的终点。圆弧运动路径如第三个点是圆弧的终点。圆弧运动路径如图图3.12 所示。所
18、示。圆弧运动指令使用方法见圆弧运动指令使用方法见表表3.14。圆弧运动指令参数含义见圆弧运动指令参数含义见表表3.15。上一页 下一页返回任务任务 3编写打磨工位程序编写打磨工位程序2.I/O 控制指令控制指令I/O 控制指令用于控制控制指令用于控制I/O 信号，以达到与机器人周边设备进行通信的信号，以达到与机器人周边设备进行通信的目的。下面介绍常用目的。下面介绍常用I/O 控制指令。控制指令。（1）SET 数字信号置位指令数字信号置位指令如果在如果在SET、RESET 指令前有运动指令指令前有运动指令 MoveJ、MoveL、MoveC、MoveAbsJ 的转弯区数据，必须使用的转弯区数据，
19、必须使用Fine 才可以准确地输出才可以准确地输出I/O 信信号状态的变化。号状态的变化。SET 数字信号置位指令使用说明见数字信号置位指令使用说明见表表3.16。（2）RESET 数字信号复位指令数字信号复位指令RESET 复位指令常与复位指令常与SET 指令同时出现，用于复位指令同时出现，用于复位SET 指令置位的指令置位的信号，具体操作说明见信号，具体操作说明见表表3.17。（3）WaitTime 时间等待指令时间等待指令WaitTime 指令用于程序等待一段时间之后，再往下运行指令，具体指令用于程序等待一段时间之后，再往下运行指令，具体操作说明见操作说明见表表3.18。上一页 下一页返
20、回任务任务 3编写打磨工位程序编写打磨工位程序（4）赋值指令）赋值指令“：=”赋值指令用于对程序数据进行赋值，具体操作说明见赋值指令用于对程序数据进行赋值，具体操作说明见表表3.19。使用赋值命令可以有效地减少示教点位的数量，提高编程和程序执行使用赋值命令可以有效地减少示教点位的数量，提高编程和程序执行的效率。的效率。（5）Offs 偏移指令偏移指令Offs 的作用是将相应的点在工件坐标方向进行偏移，最后将偏移后的的作用是将相应的点在工件坐标方向进行偏移，最后将偏移后的点的数据返回。具体使用说明见点的数据返回。具体使用说明见表表3.20。3.机器人与机器人与PLC I/O 信号分配信号分配机器
21、人的外部机器人的外部I/O 信号与信号与PLC 的的I/O 信号进行连接，机器人的输出信信号进行连接，机器人的输出信号为号为PLC 的输入信号，机器人的输入信号为的输入信号，机器人的输入信号为PLC 的输出信号。具体的输出信号。具体分配见分配见表表3.21。例：本程序为打磨实验参考程序，见例：本程序为打磨实验参考程序，见表表3.22。上一页返回任务任务4 调试打磨工位调试打磨工位一、手动调试一、手动调试当完成了程序编辑以后，需要对程序进行调试，验证机器人走的路径当完成了程序编辑以后，需要对程序进行调试，验证机器人走的路径点是否符合要求，如果不符合，要及时修正。手动调试步骤见点是否符合要求，如果
22、不符合，要及时修正。手动调试步骤见表表 3.23。二、自动调试二、自动调试在手动状态下，确认机器人能抓取出工装并能绘出正方形和圆形，最在手动状态下，确认机器人能抓取出工装并能绘出正方形和圆形，最后能把工装再放回工装库中，然后将机器人的速度减慢，确认没有问后能把工装再放回工装库中，然后将机器人的速度减慢，确认没有问题再加速，最好不要超过题再加速，最好不要超过 250 mm/s。自动操作步骤见自动操作步骤见表表 3.24。下一页返回图图3.1 打磨工装打磨工装返回图图3.2 机器人工装夹爪机器人工装夹爪返回图图3.3 工装底座工装底座返回图图3.4 打磨平台打磨平台返回图图3.5 基坐标系基坐标系
23、返回表表3.1 大地坐标系说明大地坐标系说明返回图图3.6 大地坐标系大地坐标系返回表表3.2 工件坐标系说明工件坐标系说明返回图图3.7 工件坐标系工件坐标系返回图图3.8 工具坐标系工具坐标系返回表表3.3 用户坐标系用户坐标系返回图图3.9 用户坐标系用户坐标系返回表表3.4 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系的建立的建立下一页表表3.4 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系的建立的建立下一页表表3.4 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系的建立的建立下一页表表3.4 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系的
24、建立的建立下一页表表3.4 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系的建立的建立下一页表表3.4 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系的建立的建立返回表表3.5 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系建立过程建立过程下一页表表3.5 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系建立过程建立过程下一页表表3.5 工业机器人打磨工装工具坐标系工业机器人打磨工装工具坐标系建立过程建立过程返回表表3.6 打磨工位工件坐标系建立步骤打磨工位工件坐标系建立步骤下一页表表3.6 打磨工位工件坐标系建立步骤打磨工位工件坐标系建立步骤下一页表表3
25、.6 打磨工位工件坐标系建立步骤打磨工位工件坐标系建立步骤下一页表表3.6 打磨工位工件坐标系建立步骤打磨工位工件坐标系建立步骤返回表表3.7 机器人示教器建立程序模块步骤机器人示教器建立程序模块步骤下一页表表3.7 机器人示教器建立程序模块步骤机器人示教器建立程序模块步骤返回表表3.8 绝对位置运动指令操作方法绝对位置运动指令操作方法下一页表表3.8 绝对位置运动指令操作方法绝对位置运动指令操作方法下一页表表3.8 绝对位置运动指令操作方法绝对位置运动指令操作方法返回表表3.9 绝对位置运动指令参数含义绝对位置运动指令参数含义返回图图3.10 关节运动轨迹关节运动轨迹返回表表3.10 关节运
26、动指令使用方法关节运动指令使用方法下一页表表3.10 关节运动指令使用方法关节运动指令使用方法下一页表表3.10 关节运动指令使用方法关节运动指令使用方法下一页表表3.10 关节运动指令使用方法关节运动指令使用方法返回表表3.11 关节运动指令参数含义关节运动指令参数含义返回图图3.11 线性运动轨迹线性运动轨迹返回表表3.12 线性运动指令使用方法线性运动指令使用方法返回表表3.13 线性运动指令参数含义线性运动指令参数含义返回图图3.12 圆弧运动指令示意图圆弧运动指令示意图返回表表3.14 圆弧运动指令使用方法圆弧运动指令使用方法下一页表表3.14 圆弧运动指令使用方法圆弧运动指令使用方
27、法返回表表3.15 圆弧运动参数含义圆弧运动参数含义返回表表3.16 SET 数字信号置位指令使用说明数字信号置位指令使用说明下一页表表3.16 SET 数字信号置位指令使用说明数字信号置位指令使用说明返回表表3.17 RESET 数字信号复位指令说明数字信号复位指令说明下一页表表3.17 RESET 数字信号复位指令说明数字信号复位指令说明返回表表3.18 WaitTime 时间等待指令说明时间等待指令说明下一页表表3.18 WaitTime 时间等待指令说明时间等待指令说明返回表表3.19 赋值指令使用说明赋值指令使用说明下一页表表3.19 赋值指令使用说明赋值指令使用说明下一页表表3.1
28、9 赋值指令使用说明赋值指令使用说明返回表表3.20 Offs 偏移指令使用说明偏移指令使用说明下一页表表3.20 Offs 偏移指令使用说明偏移指令使用说明下一页表表3.20 Offs 偏移指令使用说明偏移指令使用说明下一页表表3.20 Offs 偏移指令使用说明偏移指令使用说明下一页表表3.20 Offs 偏移指令使用说明偏移指令使用说明返回表表3.21 I/O 信号分配信号分配返回表表3.22 打磨实验参考程序打磨实验参考程序下一页表表3.22 打磨实验参考程序打磨实验参考程序返回表表3.23 机器人手动调试说明机器人手动调试说明下一页表表3.23 机器人手动调试说明机器人手动调试说明下一页表表3.23 机器人手动调试说明机器人手动调试说明返回表表3.24 机器人自动调试说明机器人自动调试说明下一页表表3.24 机器人自动调试说明机器人自动调试说明返回