项目3--机器人示教编程

项目3弧焊机器人示教编程弧焊机器人焊接时是按照事先编辑好的程序来进行的，这个程序一般是由操作人员按照焊缝形状示教机器人并记录运动轨迹而形成的。机器人的程序由主程序、子程序及程序数据构成。在一个完整的应用程序中，一般只有一个主程序，而子程序可以是一个，也可以是多个。【学习目标】知识目标1．掌握常用的机器人指令；2．掌握机器人程序的构成特点；3．掌握机器人的程序编写和编辑方法；技能目标1．学会新建一个程序；2．学会编辑程序，如程序的修改、复制、粘贴、删除等；3．能够实现程序的连续运行和单周运行。任务1新建和加载程序机器人的程序编辑器中存有程序模板，类似计算机办公软件的Word文档模板，编程时按照模板在里面添加程序指令语句即可。一、示教与再现“示教”就是机器人学习的过程，在这个过程中，操作者要手把手教会机器人做某些动作，机器人的控制系统会以程序的形式将其记忆下来。机器人按照示教时记忆下来的程序展现这些动作，就是“再现”过程。示教再现机器人的工作原理如图3-1所示。【知识准备】图3-1示教-再现机器人控制方式ABB机器人存储器包含应用程序和系统模块两部分。存储器中只允许存在一个主程序，所有例行程序（子程序）与数据无论存在什么位置，全部被系统共享。因此，所有例行程序与数据除特殊定以外，名称不能重复。ABB工业机器人存储器组成如图3-2所示。二、ABB工业机器人程序存储器图3-2ABB工业机器人存储器的组成1.应用程序（Program）的组成应用程序由主模块和程序模块组成。主模块(Mainmodule）包含主程序(Mainroutine)、程序数据(Programdata)和例行程序(Routine)；程序模块(Programmodules)包含程序数据(Programdata)和例行程序(Routine)。2.系统模块（Systemmodules）的组成系统模块包含系统数据（Systemdata）和例行程序(Routine)。所有ABB机器人都自带两个系统模块，USER模块和BASE模块。使用时对系统自动生成的任何模块不能进行修改。1．基本运动指令及其应用常用基本运动指令有：MoveL、MoveJ、MoveCMoveL：直线运动。MoveJ：关节轴运动。MoveC：圆周运动。三、编程指令及应用（1）直线运动指令的应用直线由起点和终点确定，因此在机器人的运动路径为直线时使用直线运动指令MoveL，只需示教确定运动路径的起点和终点。例如，MoveLp1，v100，z10，tool1；（直线运动起始点程序语句）p1：目标位置。v100：机器人运行速度。修改方法：将光标移至速度数据处，回车，进入窗口；选择所需速度。z10：转弯区尺寸。修改方法：将光标移至转弯区尺寸数据处，回车，进入窗口；选择所需转弯区尺寸，也可以进行自定义。tool1：工具坐标。小贴士：转弯区尺寸fine指机器人TCP达到目标点（见图3-3中的P2点），在目标点速度降为零。机器人动作有停顿，焊接编程时，必须用fine参数。zone指机器人TCP不达到目标点，而是在距离目标点一定长度（通过编程确定，如z10）处圆滑绕过目标点，如图3-3中的P1点。图3-3转弯区尺寸例1：使机器人沿长100mm、宽50mm的长方形路径运动采用offs函数进行精确确定运动路径的准确数值。机器人的运动路径如图3-4所示，机器人从起始点P1，经过P2、P3、P4点，回到起始点P1。图3-4长方形路径为了精确确定p1、p2、p3、p4点，可以采用offs函数，通过确定参变量的方法进行点的精确定位。offs（p，x，y，z）代表一个离p1点X轴偏差量为X，Y轴偏差量为y，Z轴偏差量为z的点。将光标移至目标点，按“Enter”键，选择Func,采用切换键选择所用函数，并输入数值。如P3点程序语句为：MoveLOffs(P1,100,50,0),V100,fine,tool1与Z轴距离与X轴距离与Y轴距离起始点机器人长方形路径的程序如下：MoveLOffsP1,V100,fine,tool1P1MoveLOffs(P1,100,0,0),V100,fine,tool1P2MoveLOffs(P1,100,50,0),V100,fine,tool1P3MoveLOffs(P1,0,50,0),V100,fine,tool1P4MoveLOffsP1,V100,fine,tool1P1（2）圆弧运动指令的应用圆弧由起点、中点和终点三点确定，使用圆弧运动指令MoveC，需要示教确定运动路径的起点、中点和终点。圆弧运动路径如图3-5所示。图3-5圆弧运动路径起点为P0，也就是机器人的原始位置，使用MoveC指令会自动显示需要确定的另外两点，即中点和终点，程序语句如下：MoveCp1，p2，v100，z1，tool1与直线运动指令MoveL一样，也可以使用offs函数精确定义运动路径。例2：如图3-6所示，令机器人沿圆心为P点,半径为80mm的圆运动：图3-6整圆路径程序如下：MoveJp，v500，z1，tool1；MoveLoffs（p，80，0，0），v500，z1，tool1；MoveCoffs（p，0，80，0），offs（p，-80，0，0），v500，z1，tool1；MoveCoffs（p，0，-80，0），offs（p，80，0，0），v500，z1，tool1；MoveJp，v500，z1，tool12．输入输出指令Do指机器人输出信号，di指输入机器人信号输入输出信号有两种状态：“1”为接通；“0”为断开。1）设置输出信号指令Setdo12）复位输出信号指令Resetdo13）输出脉冲信号指令PulseDOdo13.通信指令（人机对话）1）清屏指令TPErase2）写屏指令TPWriteString其中String—在示教器显示屏上显示的字符串。每一个写屏指令最多可显示80个字符。4．程序流程指令判断执行指令IF循环执行指令WHILE循环指令运行时，机器人循环直到不满足判断条件后，才跳出循环指令，执行后面的指令。5．机器人停止指令Stop指令：机器人停止运行，软停止指令，直接在下一句指令启动机器人；Exit指令：机器人停止运行，并且复位整个运行程序，将程序指针移至主程序第一行。下次运行程序时，机器人程序必须从头开始。6．赋值指令Date：=ValueDate：指被赋值的数据Value：指该数据被赋予的值。7.等待指令WaitTimeTime等待指令是让机器人运行到该程序是等待一段时间（Time机器人等待的时间）。四、新建与加载程序新建与加载一个程序的步骤如下：（1）在主菜单下，选择程序编辑器；（2）选择任务与程序；（3）若创建新程序，按新建，然后打开软件盘对程序进行命名；若编辑已有程序，则选加载程序，显示文件搜索工具；（4）在搜索结果中选择需要的程序，按确认，程序被加载，如图3-7所示。为了给新程序腾出空间，可以先删除先前加载的程序。图3-7机器人程序例行程序有不同的语句组成，如运动指令，等待指令等。每句指令又由不同的变量组成，变量视它们自己的类型，可改变或省略。程序中各指令的含义如图3-8所示。如图3-8机器人程序中指令含义A-直线运动指令名称B-点位被隐藏的数值C-可定义的运动速度D-可定义的运动点类型（精确点）E-有效工具（1）调节运行速度在开始运行程序前，为了保证操作人员和设备的安全，应将机器人的运动速度调整到75%。速度调节方法如下：1）按快捷键；2）按速度模式键，显示如图3-9所示的快捷速度调节按钮；3）将速度调整为75%或50%；4）按快捷菜单键关闭窗口。图3-9快捷速度调节（2）运行程序运行刚才打开的程序，先用手动低速，单步执行，再连续执行。运行时是从程序指针指向的程序语句开始，图3-10的“A”指示的即为程序指针。运行步骤如下：1）将机器人切换至手动模式2）按住示教器上的使能键3）按单步向前或单步向后，单步执行程序。执行完一句即停止。图3-10程序指针五、自动运行程序自动运行程序的步骤如下：（1）插入钥匙，将运转模式切换到自动模式，示教器上显示状态切换对话框，如图3-11所示；图3-11运行模式转换（2）按OK，关闭对话框，示教器上显示生产窗口，如图3-12所示；图3-12机器人自动运行时的生产窗口（3）按马达上电/失电按钮激活电机；（4）按连续运行键开始执行程序；（5）按停止键停止程序；（6）插入钥匙,运转模式返回手动状态。【知识拓展】工业机器人的控制系统大多数工业机器人属于示教-再现方式的工业机器人。无论是示教过程和还是再现过程，工业机器人的控制系统均处于边工作边计算的状态中。要求工业机器人控制系统是具有实时中断控制与多任务处理功能的专用计算机控制系统。一、控制系统的软、硬件任务分配一般工业机器人控制系统的软硬件任务分配如下：速度平滑控制、自动加减速控制与防振控制采用软件方式处理。硬件系统应配合其它软件完成以下模块功能：1）系统控制。2）示教操作、编程与CRT显示。3）多轴位置、速度协调控制（再现）。4）I/O通讯与控制接口。5）各种安全与连锁控制。工业机器人控制系统的典型硬件结构如图3-13所示。图3-13工业机器人控制系统的典型硬件结构二、控制系统软件功能工业机器人的基本动作概念与软件功能如图3-14所示。工业机器人的柔性体现在其运动轨迹、作业条件和作业顺序能自由变更，变更的灵活程度取决于其软件水平。工业机器人按照操作人员的示教动作及要求进行作业，操作人员可以根据作业结果或条件进行修正，直到满足要求为止。图3-14工业机器人的基本动作概念与软件功能软件系统应具有以下基本功能1）示教信息输入；2）工业机器人本体及对外部设备的动作控制；3）运动轨迹在线修正；4）实时安全系统等。一、修改位置点修改位置点的步骤如下：1）在主菜单中选程序编辑器。2）单步运行程序，使机器人轴或外部轴到达希望修改的点位或附近。3）移动机器人轴或外部轴到新的位置，此时指令中的工件或工具坐标已自动选择。任务2编辑程序编辑程序包括修改位置点、编辑运动指令、添加指令，程序语句的复制、粘贴及删除等。图3-15修改位置确认4）按“修改位置”，系统提示确认，如图3-15所示；5）确认修改按“Modify”，保留原有点按“Cancel”。6）重复步骤3)～5)，修改其他需要修改的点；7）单步运行，测试程序。二、编辑指令变量例如，修改程序的第一个MoveL指令，改变精确点（fine）为转弯半径z10。步骤如下：1）在主菜单下，选程序编辑器，进入程序，选择要修改变量的程序语句，如图3-16所示；图3-16修改变量程序语句2）按“Edit”，打开编辑窗口，如图3-17所示。；图3-17程序编辑窗口3）按“ChangeSelected”，进入当前语句菜单，如图3-18所示；图3-18ChangeSelected菜单4）点“Zone”进入当前变量菜单，如图3-19所示。图3-19当前变量菜单5）选择Z10，如图3-20所示，即可将fine改变为Z10；6）确认OK。图3-20变量数值选择菜单三、添加指令在程序中添加运动指令的方法有两种：一是在程序编辑器编辑状态下复制、粘贴需要的运动指令；二是在程序编辑器中，将光标移动到需要添加运动指令的位置，手动摇动操纵摇杆使机器人到达新位置，使用“修改位置”指令添加新的运动指令。方法一步骤如下：1）在主菜单下，选“程序编辑器”，进入程序，选“Edit”，再选择需要复制的变量或指令，再按“Copy”，如图3-17所示。2）按“Paste”插入被复制的指令，新的语句会插在光标行的下面，如图3-21所示；图2-22粘贴程序窗口方法二步骤如下：：1）使用摇杆，将机器人移动到需