《工業(yè)機(jī)器人編程》課件 任務(wù)2 單工件搬運(yùn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)

任務(wù)2

單工件搬運(yùn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)《工業(yè)機(jī)器人編程》1+X

證

書

技

能

要

求工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程證書技能要求（初級(jí)）工作領(lǐng)域工作任務(wù)技能要求3.工業(yè)機(jī)器人示教編程3.1基本程序示教編程3.1.1能夠使用示教盒創(chuàng)建程序，對(duì)程序進(jìn)行復(fù)制、粘貼、重命名等編輯操作3.1.2能夠根據(jù)工作任務(wù)要求使用直線、圓弧、關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行示教編程3.1.3能夠根據(jù)工作任務(wù)要求修改直線、圓弧、關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)指令參數(shù)和程序工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程證書技能要求（中級(jí)）工作領(lǐng)域工作任務(wù)技能要求3.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)離線編程與測試3.3編程仿真3.3.1能夠根據(jù)工作任務(wù)要求實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、碼垛、焊接、拋光、噴涂等典型工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)的仿真3.3.2能夠根據(jù)工作任務(wù)要求實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、碼垛、焊接、拋光、噴涂等典型應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行離線編程和應(yīng)用調(diào)試任務(wù)引入：

近年來隨著國內(nèi)人口紅利的逐漸下降，企業(yè)用工成本不斷上漲，尤其是在重復(fù)性勞動(dòng)的行業(yè)，機(jī)器人代替人類已逐年上升。在全球工業(yè)機(jī)器人市場，搬運(yùn)機(jī)器人銷量最高，規(guī)模達(dá)到94.5億美元，占比最高，達(dá)61%；其次為裝配機(jī)器人，占比16%，高于焊接機(jī)器人占比4個(gè)百分點(diǎn)。搬運(yùn)機(jī)器人的出現(xiàn)，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低成本有著十分重要的意義，機(jī)器人搬運(yùn)物料將變成自動(dòng)化生產(chǎn)制造的必備環(huán)節(jié)，搬運(yùn)行業(yè)也將因搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)而開啟一個(gè)“新時(shí)代”。那完成搬運(yùn)任務(wù)過程中，物料的時(shí)區(qū)和放置的程序是如何實(shí)現(xiàn)的呢？任務(wù)工單：任務(wù)名稱單工件搬運(yùn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備清單1.IRB120機(jī)器人本體；2.緊湊型控制柜、示教器等；3.工件臺(tái)、工件庫等輔助設(shè)備；4.電路、氣源等輔助設(shè)備5.導(dǎo)線、螺絲刀、萬用表等工具實(shí)施場地具備條件的ABB機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室（若無實(shí)訓(xùn)設(shè)備也可在裝有RobotStudio軟件的機(jī)房利用虛擬工作站完成）；配套工作站文件：model_2-0任務(wù)目的1.會(huì)進(jìn)行搬運(yùn)任務(wù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，并繪制程序流程圖；2.能做好機(jī)器人目標(biāo)點(diǎn)示教前的準(zhǔn)備工作（包括工件坐標(biāo)建，工具數(shù)據(jù)建立等）；3.熟悉基本的運(yùn)動(dòng)指令的指令格式；4.熟練描述運(yùn)動(dòng)指令中每個(gè)參數(shù)的含義。任務(wù)描述機(jī)器人將工件從規(guī)定的拾取點(diǎn)搬運(yùn)到指定的放置點(diǎn)，對(duì)單個(gè)工件的搬運(yùn)任務(wù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃。能夠在實(shí)訓(xùn)室工作站完成手動(dòng)示教編程，并實(shí)現(xiàn)單個(gè)工件搬運(yùn)離線編程和運(yùn)行。任務(wù)工單：任務(wù)名稱單工件搬運(yùn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)1.掌握基本運(yùn)動(dòng)指令的編程規(guī)則；2.完成單個(gè)工件搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃3.完成單個(gè)工件搬運(yùn)程序的編寫、運(yùn)行和調(diào)試；4.掌握離線編程的方法進(jìn)行工件拾取和放置程序編寫、優(yōu)化、仿真調(diào)試。技能目標(biāo)1.會(huì)用基本運(yùn)動(dòng)指令和IO指令編寫物料拾取和放置的例行程序；2.會(huì)進(jìn)行程序的運(yùn)行和調(diào)試；3.能夠在robotstudio中利用離線捕捉的方式示教目標(biāo)點(diǎn)；4.會(huì)利用離線編程的方法進(jìn)行工件拾取和放置程序編寫以及運(yùn)行調(diào)試。素質(zhì)目標(biāo)1.夯實(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的總結(jié)和深入思考的能力；2.培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)、工程意識(shí)、綠色生產(chǎn)意識(shí)；3.培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；4.通過離線編程，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識(shí)、安全意識(shí)和以及精益求精的工匠精神。驗(yàn)收要求能夠在實(shí)訓(xùn)室工作站中完成單個(gè)工件搬運(yùn)任務(wù)程序的編寫、運(yùn)行和調(diào)試，并自動(dòng)運(yùn)行；能夠在robotstudio中完成單個(gè)工件搬運(yùn)任務(wù)離線仿真程序運(yùn)行和調(diào)試。任務(wù)分解導(dǎo)圖：任務(wù)2.1單個(gè)工件搬運(yùn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃2.1.1基本運(yùn)動(dòng)指令中的各指令所謂運(yùn)動(dòng)指令，是指以指定的移動(dòng)速度和移動(dòng)方法使機(jī)器人向作業(yè)空間內(nèi)的指定位置進(jìn)行移動(dòng)的控制語句。ABB機(jī)器人在空間中的運(yùn)動(dòng)主要有關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)（MoveJ）、線性運(yùn)動(dòng)（MoveL）、圓弧運(yùn)動(dòng)（MoveC）和絕對(duì)位置運(yùn)動(dòng)（MoveAbsJ）四種方式。2.1.1基本運(yùn)動(dòng)指令中的各指令1.關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令-MoveJ

圖2-9關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)

圖2-10關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令語句格式關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令語句格式如圖2-10所示。2.1.1基本運(yùn)動(dòng)指令中的各指令2.線性運(yùn)動(dòng)指令-MoveL

圖2-9關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)

圖2-12線性運(yùn)動(dòng)指令語句格式關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令語句格式如圖2-12所示。2.1.1基本運(yùn)動(dòng)指令中的各指令3.圓弧運(yùn)動(dòng)指令-MoveC

圖2-13圓弧運(yùn)動(dòng)

圖2-14圓弧運(yùn)動(dòng)指令語句格式圓弧運(yùn)動(dòng)指令語句格式如圖2-14所示。2.1.1基本運(yùn)動(dòng)指令中的各指令4.絕對(duì)位置運(yùn)動(dòng)指令MoveAbsJ

圖2-15絕對(duì)位置運(yùn)動(dòng)指令語句格式

任務(wù)2.1單個(gè)工件搬運(yùn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃2.1.2單個(gè)工件搬運(yùn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃1.提煉關(guān)鍵示教點(diǎn)

圖2-16單個(gè)工件搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡圖

2.1.2單個(gè)工件搬運(yùn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃2.單工件搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃

圖2-17單個(gè)工件搬運(yùn)路徑規(guī)劃圖

2.1.2單個(gè)工件搬運(yùn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃3.單工件搬運(yùn)流程圖繪制

圖2-18單個(gè)工件搬運(yùn)任務(wù)流程圖

任務(wù)2.2單個(gè)工件搬運(yùn)編程2.2.1RAPID程序結(jié)構(gòu)

在ABB工業(yè)機(jī)器人中，使用的編程語言是RAPID語言，它是一種英文編程語言，包含了一連串控制機(jī)器人的指令，執(zhí)行這些指令可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ABB工業(yè)機(jī)器人的控制，包括移動(dòng)機(jī)器人、設(shè)置輸出、讀取輸入，還能實(shí)現(xiàn)決策、重復(fù)其他指令，構(gòu)造程序，與系統(tǒng)操作員交流等功能。RAPID編程語言由自己特定的詞匯和語法編寫而成，基本架構(gòu)表見表2-1。程序模塊1程序模塊2…程序模塊n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…例行程序例行程序中斷程序…中斷程序中斷程序功能…功能功能

…表2-1RAPID程序基本架構(gòu)2.2.1RAPID程序結(jié)構(gòu)

RAPID程序的架構(gòu)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):（1）RAPID程序是由程序模塊與系統(tǒng)模塊組成。一般的，只通過新建程序模塊構(gòu)建機(jī)器人程序，而系統(tǒng)模塊多用于系統(tǒng)方面的控制。（2）可以根據(jù)不同的用途創(chuàng)建多個(gè)程序模塊，如專門用于主程序的程序模塊，用于位置計(jì)算的程序模塊，用于存放數(shù)據(jù)的程序模塊，這樣便于歸類管理不同用途的例行程序與數(shù)據(jù)。（3）每一個(gè)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(duì)象，但并非每一一個(gè)模塊中都有這四種對(duì)象，程序模塊之間的數(shù)據(jù)、例行程序、中斷程序和功能都是可以相互調(diào)用的。（4）在RAPID程序中，只有一個(gè)主程序main,并且存在于任意一個(gè)程序模塊中，并且是作為整個(gè)RAPID程序執(zhí)行的起點(diǎn)。

一臺(tái)機(jī)器人的RAPID程序由系統(tǒng)模塊與程序模塊組成，每個(gè)模塊中可以建立若干程序，如圖2-1所示。圖2-1RAPID程序架構(gòu)

在設(shè)計(jì)機(jī)器人程序時(shí)，可根據(jù)不同的用途創(chuàng)建不同的程序模塊，如用于位置計(jì)算的程序模塊，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的程序模塊，這樣便于歸類管理不同用途的例行程序與數(shù)據(jù)。圖2-2機(jī)器人的系統(tǒng)模塊

注意，在RAPID程序中，只有一個(gè)主程序main，并作為整個(gè)RAPID程序執(zhí)行的起點(diǎn)，可存在于任意一個(gè)程序模塊中。每一個(gè)程序模塊一般包含了程序數(shù)據(jù)、程序、指令和函數(shù)四種對(duì)象。程序主要分為Procedure、Function、Trap三大類。Procedure類型的程序沒有返回值；Function類型的程序有特定類型的返回值；Trap類型的程序叫做中斷例行程序，Trap例行程序和某個(gè)特定中斷連接，一旦中斷條件滿足，機(jī)器人將轉(zhuǎn)入中斷處理程序。2.2.2程序數(shù)據(jù)類型

程序數(shù)據(jù)是在程序模塊或系統(tǒng)模塊中設(shè)定值和定義一些環(huán)境數(shù)據(jù)。創(chuàng)建的程序數(shù)據(jù)由同一個(gè)模塊或其它模塊中的指令進(jìn)行引用。ABB工業(yè)機(jī)器人的程序數(shù)據(jù)共有76個(gè)，程序數(shù)據(jù)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)建。如圖2-3所示，陰影框中是一條常用的機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的指令（MoveJ)，并調(diào)用了5個(gè)程序數(shù)據(jù)。圖2-3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令調(diào)用的程序數(shù)據(jù)2.2.2程序數(shù)據(jù)類型

在示教器中的“程序數(shù)據(jù)”窗口，可以查看和創(chuàng)建需要的程序數(shù)據(jù)，如圖2-4所示。圖2-4程序數(shù)據(jù)類型2.2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型

程序的存儲(chǔ)類型有3種，分別為變量（VAR）可變量（PERS），常量（CONST）。如圖2-5所示。圖2-5程序的存儲(chǔ)類型2.2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型

1.變量VAR圖2-6變量型數(shù)據(jù)在程序編輯窗口中的顯示2.2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型2.可變量PERS圖2-7可變量型數(shù)據(jù)在程序編輯窗口中的顯示2.2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型3.常量CONST圖2-8常量型數(shù)據(jù)在程序編輯窗口中的顯示2.2.4創(chuàng)建RAPID程序1.將機(jī)器人控制柜上的旋鈕置于“手動(dòng)運(yùn)行”模式。單擊示教器主界面的“程序編輯器”菜單，打開程序編輯器，此時(shí)可以看到任務(wù)與程序界面2.2.4創(chuàng)建RAPID程序2.點(diǎn)擊左下角“新建程序”按鈕，或“加載已有程序”2.2.4創(chuàng)建RAPID程序3.單擊“例行程序”，查看例行程序，單擊“后退”或“模塊”查看模塊。（如右上下兩個(gè)界面可來回切換）2.2.4創(chuàng)建RAPID程序4.點(diǎn)擊“文件”，“新建例行程序”，給文件起名（默認(rèn)為“Routine1”），點(diǎn)擊“確定”即可將例行程序新建完成2.2.4創(chuàng)建RAPID程序5.點(diǎn)擊“顯示例行程序”，可在如圖所示界面進(jìn)行例行程序的編寫2.2.5例行程序建立1.編程前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（1）在示教過程中，需要在一定的坐標(biāo)模式、運(yùn)動(dòng)模式和操作速度下手動(dòng)控制機(jī)器人達(dá)到一定的位置，因此在示教運(yùn)動(dòng)指令前，必須選定好坐標(biāo)模式、運(yùn)動(dòng)模式和速度。2.2.5例行程序建立1.編程前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（2）利用三點(diǎn)法提前建立好物料臺(tái)拾取工件坐標(biāo)系Wobj_carry_L、放置臺(tái)工件坐標(biāo)系Wobj_carry_R并利用四點(diǎn)法建立吸盤工具坐標(biāo)系TCPAir.2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（1）點(diǎn)擊“主菜單”中的“手動(dòng)操縱”。2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（2）確認(rèn)此時(shí)的工具坐標(biāo)為tool0，工件坐標(biāo)為wobj0。2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（3）示教機(jī)器人的Home點(diǎn)：將機(jī)器人的1、2、3、5關(guān)節(jié)調(diào)整為0°，4關(guān)節(jié)調(diào)整為45°，6關(guān)節(jié)調(diào)整為-180°，使機(jī)器人末端執(zhí)行器垂直向下。此時(shí)，即為home點(diǎn)的位置2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（4）單擊示教器中的“程序編輯器”，打開程序編輯器界面；左鍵雙擊“Module1”程序模塊2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（5）打開程序編輯窗口，單擊“例行程序”2.2.5例行程序建立2.建立例行程序（6）點(diǎn)擊左下角文件→“新建例行程序…”；將例行程序名稱改為“main”，單擊“確定”；此時(shí)例行程序建立完成。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（1）在例行程序界面單擊“顯示例行程序”；單擊“添加指令”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（2）選擇MoveJ指令，添加第一個(gè)點(diǎn)；并將其名稱修改為“pHome”，其他參數(shù)不用修改。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（3）將轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)“z”修改為“fine”，單擊“確定”；選中“pHome”點(diǎn)，點(diǎn)擊“修改位置”，修改此時(shí)的位置為home點(diǎn)。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（4）單擊菜單欄中的“手動(dòng)操縱”，修改工具坐標(biāo)為“TCPAir”，單擊“確定”。用同樣的方法，將工件坐標(biāo)修改為“Wobj_carry_L”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（5）返回到“例行程序”選項(xiàng)卡，打開“程序編輯器”；繼續(xù)添加“MoveJ”指令，在彈出的對(duì)話框中選擇“下方”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（6）選擇指令中的“*”（雙擊目標(biāo)點(diǎn)）；新建取物料等待點(diǎn)“pPickWait”，轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)修改為z100，單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（7）同樣的方法選擇“MoveL”指令，添加目標(biāo)點(diǎn)“pPick”，將速度改為“v100”，轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)改為“fine”，讓末端執(zhí)行器精確到達(dá)點(diǎn)，單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（8）添加“Set”指令，選擇吸盤真空控制信號(hào)“do_sucker_2”,單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改1.物料拾取程序編寫（9）接著添加“MoveL”指令，選擇點(diǎn)“pPickWait”，轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)改為“z100”，單擊“確定”。此時(shí)完成物料拾取程序。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改2.物料放置程序編寫（1）單擊菜單欄“手動(dòng)操縱”，將工件坐標(biāo)系改為“Wobj_carry_R”；添加“MoveJ”指令，修改點(diǎn)為“pPutWait”，速度改為“v1000”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改2.物料放置程序編寫（2）繼續(xù)添加“MoveL”指令，添加已經(jīng)建立的目標(biāo)點(diǎn)“pPut”，將速度改為“v100”，轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)改為“fine”，單擊“確定”。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改2.物料放置程序編寫（3）添加“Reset”指令，選擇吸盤真空控制信號(hào)“do_sucker_2”,釋放真空吸盤，單擊“確定”，即放置物料。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改2.物料放置程序編寫（4）物料放置完成后，需要返回等待點(diǎn)，添加“MoveL”指令，點(diǎn)為“pPutWait”，轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)“z100”，單擊“確定”，至此，放置工件程序編寫完成。2.2.6程序編寫和目標(biāo)點(diǎn)修改3.示教目標(biāo)點(diǎn)（1）單擊菜單欄，選中“程序數(shù)據(jù)”；單擊“robtar