工業(yè)機器人實驗指導(dǎo)書.doc

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(0.9-3.0mm) .035-5/64 in (0.9-2.0mm)Tough Gun 500A (泰霸）焊絲: 碳鋼/不銹鋼，實芯/藥芯, 0.1.6mm電流: 500A/100%/CO2, 350A/100%/Ar混合氣焊槍角度：22，45, 1803）認識TP(Teach Pendant) 如圖5所示。緊急停止按鍵液晶屏ON/OFF開關(guān)TP操作鍵Dead Man開關(guān)圖5 機器人示教盒其上的主要按鍵和開關(guān)的功能如下：緊急停止按鍵：此按鈕被按下時，機器人立刻停止運動；ON/OFF開關(guān):ON：TP有效；OFF：TP無效。當(dāng)TP無效時，示教、編程及手動不能被使用Dead Man開關(guān)：當(dāng)TP有效時，只有Dead Man 開關(guān)被按到適中位置，機器人才能運動，一旦松開或者按緊，機器人立即停止運動，并出現(xiàn)報警。 TP 的作用TP的作業(yè)包括：點動機器人，編寫機器人程序，試運行程序，生產(chǎn)運行和查閱機器人的狀態(tài)（I/O 設(shè)置，位置，焊接電流）。 認識TP 上的操作鍵TP上各操作鍵的分布如圖6所示。TEACH圖6 TP上各操作鍵的分布具體各個按鍵的功能如下：RESET 鍵（復(fù)位鍵）: 按此鍵清除報警信息。SHIFT鍵:與其他鍵配合使用執(zhí)行特定功能。Jog 鍵: 使用這些鍵來點動機器人。COORD鍵:用該鍵來切換機器人運動的坐標(biāo)系（World,Tool,Joint) 。如圖7所示，坐標(biāo)系有關(guān)節(jié)坐標(biāo)系（Joint），直角坐標(biāo)系（World），工具坐標(biāo)系（Tool）和其它坐標(biāo)系。 圖7 機器人在不同坐標(biāo)系下示教速度鍵: 用這些鍵來調(diào)整機器人的運動速度。TEACH 程序鍵: 用這些鍵來選擇編程時的菜單選項。SELECT 鍵：顯示程序清單EDIT 鍵：顯示當(dāng)前使用或編寫的程序DATA 鍵：顯示weld schedules, weld processes, weave schedules, TorchMate data 等功能鍵: 使用這些鍵根據(jù)屏幕顯示執(zhí)行指定的功能和操作。NEXT 鍵: 按下該鍵顯示更多的對應(yīng)于F1-F2-F3-F4-F5按鍵的功能鍵。光標(biāo)鍵:使用這些鍵在屏幕上按一定的方向移動光標(biāo)。數(shù)字鍵: 這些鍵用來輸入數(shù)值: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 減號 (-), 小數(shù)點 (.)，逗號 (,)確認鍵: 使用該鍵確認一個數(shù)值的輸入，或者從一個菜單中確認選擇一個項目。STEP 鍵:在T1 或 T2 模式中, 使用該鍵在以下兩種執(zhí)行模式間切換：單步模式 (每次執(zhí)行程序中的一行) 連續(xù)模式 (連續(xù)運行程序）FWD (前進) 鍵:在STEP開啟時使用該鍵來執(zhí)行下一個程序語句。 連續(xù)運行程序時，使用該鍵驅(qū)使機器人開始執(zhí)行編好的程序。BWD (后退) 鍵:用該鍵執(zhí)行排在光標(biāo)前面的程序語句。WELD ENBL 鍵:運行一個程序時，使用該鍵來控制是否開啟焊接過程焊絲運動鍵: Wire “+” 使焊絲經(jīng)由焊槍送出，Wire “” 使焊絲經(jīng)由焊槍回抽。ITEM 鍵:用該鍵 在一個列表中選擇一個項目例1: 要在一個TP 程序列表中選擇一行, 按下ITEM, 輸入要選行的編號后按下 ENTER例2:要在一個System Variables 清單中選擇一行，按下ITEM 鍵，輸入要選行的編號后按下 ENTERBACK SPACE 鍵: 使用該鍵能依次刪除光標(biāo)前的字母和數(shù)字PREV 鍵:用該鍵能顯示上一級屏幕界面MENUS鍵:用該鍵顯示菜單屏幕：下面是按下 MENUS后出現(xiàn)的列表: 1.UTILITIES :顯示提示 2.TEST CYCLE ：為測試操作指定數(shù)據(jù) 3.MANUAL FCTNS ：執(zhí)行宏指令 4.ALARM ：顯示報警歷史和詳細信息 5.I/O ：顯示和手動設(shè)置輸出，仿真輸入/輸出，分配信號 6.SETUP ：設(shè)置系統(tǒng) 7.FILE ：讀取或存儲文件 8.USER：顯示用戶信息 9.SELECT：列出和創(chuàng)建程序10.EDIT：編輯和執(zhí)行程序11.DATA ：顯示寄存器、位置寄存器和堆碼寄存器的值12.STATUS ：顯示系統(tǒng)和弧焊狀態(tài)13.POSITION：顯示機器人當(dāng)前的位置14.SYSTEM ：設(shè)置系統(tǒng)變量，Mastering15.BROWSER:瀏覽網(wǎng)頁，只對iPendant有效HOLD 鍵: 用該鍵可停止機器人的運動FCTN 鍵:用該鍵顯示補充菜單，按下 FCTN鍵后出現(xiàn)的典型項目： ABORT (ALL)：強制中斷正在執(zhí)行或暫停的程序Disable FWD/BWD：使用TP執(zhí)行程序時，選擇FWS/BWD是否有效CHANGE GROUP：改變組QUICK/FULL MENUS：在快速菜單和完整菜單之間選擇SAVE：保存當(dāng)前屏幕中相關(guān)的數(shù)據(jù)到軟盤中PRINT SCREEN：打印當(dāng)前屏幕的數(shù)據(jù)4. 實驗內(nèi)容與實驗步驟（以老師講解，學(xué)生參觀為主）1) 開機 打開機器人控制柜的斷路開關(guān)，按住“ON”按鈕幾秒鐘，示教盒的開機畫面將會顯示出來； 手持示教盒，按下并且始終握住“Dead man switch”，將示教盒上的開關(guān)打到“ON”的位置； 在示教盒鍵盤上找到“STEP”鍵，按一下并確認左上部的“STEP”狀態(tài)指示燈亮，此時屏幕頂端右面的藍色狀態(tài)行應(yīng)該為-Joint 10%。 2）關(guān)節(jié)坐標(biāo)模式（Joint Coordinate）下移動機器人 按下并保持“SHIFT”，在配合其他方向鍵移動機器人。 通過示教盒上的“+%”和“-%”鍵進行調(diào)節(jié)（或同時 配合“SHIFT”進行大范圍的調(diào)節(jié)），為了安全起見，在開始的時候盡量以較低的速度移動機器人，并確認不會發(fā)生碰撞時，再適當(dāng)?shù)奶岣咭苿铀俣取?3）直角坐標(biāo)模式下移動機器人松開 “SHIFT” 鍵， 在鍵盤上找到并按“COORD”鍵直到藍色的狀態(tài)欄顯示“World”。（注意，切換了示教模式之后機器人移動速度會自動降低到10%。）此時再移動機器人時, 機器人不再單軸（單關(guān)節(jié)）轉(zhuǎn)動。而是：當(dāng)按前面三組J1，J2，J3鍵時，機器人的TCP以直線運動；當(dāng)按后面三組J4，J5，J6鍵時，機器人的TCP固定不動繞相應(yīng)的直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。 4）認識軸的軟件限位 一直按住“J3, +Z” 鍵， 第三軸提升到一定程度將自動停止繼續(xù)往上升，此時，在屏幕頂部的信息提示欄中應(yīng)該有限位或者位置不可達的報警提示，按“RESET”鍵消除報警； 按住“J3, -Z”鍵使第三軸往回運動。 5）認識Dead-Man/E-Stop 開關(guān)作用 當(dāng)釋放“Dead-Man” 開關(guān)，狀態(tài)信息欄中就會有報警信息，要消除報警只要重新按住并保持住，報警信息將自動消失。 “Dead-Man” 開關(guān)是個3位開關(guān)，按壓力太大也會導(dǎo)致報警。 6）急停按鈕的使用 按一下示教盒右上方紅色的“E-STOP”急停按鈕，在屏幕的狀態(tài)信息顯示欄中會有急停報警。 要復(fù)位該信息，只需順時針旋轉(zhuǎn)使按鈕復(fù)位，再按“RESET”鍵復(fù)位即可。 注意：在進行急?；驈?fù)位急停操作時，除了可以聽得到第二軸和第三軸的抱閘聲音，還可以聽到機器人控制柜內(nèi)部斷路器的跳閘聲音。5. 思考題（選作）1）簡述工業(yè)機器人的定義，說明FANUC機器人的的主要特點是什么？2）機器人為幾自由度機器人？主要有哪幾個關(guān)節(jié)？分別可作什么樣的運動？3）工業(yè)機器人與數(shù)控機床有什么區(qū)別？4）說明工業(yè)機器人的基本組成與主要特點。僅供學(xué)習(xí)與交流實驗二 工業(yè)機器人運動學(xué)模型實驗一 工業(yè)機器人認知部分1.實驗?zāi)康?）了解FANUC ARC Mate100iB機器人本體結(jié)構(gòu)； 2）了解FANUC ARC Mate100iB機器人各關(guān)節(jié)運動動作；3）復(fù)習(xí)右手螺旋定則和右手坐標(biāo)系； 4）復(fù)習(xí)機器人桿件坐標(biāo)系建立方法；2.實驗器材1）日本FANUC ARC Mate 100iB 焊接機器人3.實驗原理1）D-H模型 機器人桿件坐標(biāo)系建立方法不唯一，可以有多種定義方式，DH模型僅是最常見、最常用的一種。 同一機器人在建立DH模型過程中，桿件坐標(biāo)系也不盡相同。首先DH模型本身可分為坐標(biāo)系前置型（我們學(xué)習(xí)的DH模型）和坐標(biāo)系后置型（也叫DHM，不做深入學(xué)習(xí)，有興趣以后自學(xué)）；其次即使同種DH模型也會因為機器人初始位型的不同DH參數(shù)表也不同；最后即使同種位型，各坐標(biāo)系Z軸的選擇也會引起DH模型參數(shù)表不同。2）轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)DH模型的建立，見圖-8連桿i坐標(biāo)系的Zi軸，位于連桿i與連桿i+1的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)軸上連桿i兩端軸線的公垂線為連桿坐標(biāo)系的Xi軸Xi軸與Zi軸交點為Oi點Yi軸由右手定則決定OiYi連桿i-1 連桿i 連桿i+1 關(guān)節(jié)i 關(guān)節(jié)i+1 qi+1Zi Xi qi圖8 DH模型的建立3）連桿參數(shù)，見圖9 兩個參數(shù)描述連桿i 兩關(guān)節(jié)(關(guān)節(jié)i和i+1)軸線的公垂線長度ai（連桿長度） 兩關(guān)節(jié)(關(guān)節(jié)i和i+1)軸線夾角i （連桿扭角）兩個參數(shù)描述相鄰兩個連桿間關(guān)系（連桿i-1和連桿i關(guān)系） 沿關(guān)節(jié)i軸線兩個公垂線的距離di （連桿距離） 垂直于關(guān)節(jié)i軸線的平面內(nèi)兩公垂線夾角i（連桿夾角連桿i-2 連桿i-1 連桿i 連桿i+1 關(guān)節(jié)i-1 關(guān)節(jié)i 關(guān)節(jié)i+1 qi-1qiqi+1diaiaiqiZi Xi Zi -1 Xi -1 圖9連桿參數(shù)4）A變換矩陣 將機器人每一個連桿建立一個坐標(biāo)系，并用齊次變換來描述這些坐標(biāo)系間的相對關(guān)系，也叫相對位姿通常把描述一個連桿坐標(biāo)系與下一個連桿坐標(biāo)系間相對關(guān)系的齊次變換矩陣叫做A變換