《工業(yè)機器人編程、仿真及調試》實訓報告書

1、廣州城建職業(yè)學院綜合實訓報告課程名稱：工業(yè)機器人編程、仿真及調試實訓項目：手動操縱 ABB 工業(yè)機器人學生姓名：羅吉祥學生學號：1509010430所在班級：15機電 4班指導教師：張志杰機電工程學院2017-2018 學年第 1 學期實訓項目手動操縱工業(yè)機器人學習目標：1、掌握各軸的運動規(guī)律；2、熟練使用機器人的三種運動方式；3、能夠使用示教器搖桿熟練控制機器人各軸運動；4、能夠使用增量控制機器人的步進運動；5、培養(yǎng)學生認真細致的工作態(tài)度；建議學時 :學習地點：一體化學習工作站一、學習準備1主要設備：工業(yè)機器人2學習資料：安全操作規(guī)程、工作頁、多媒體設備、焊接手冊；3勞動保護用品：工作服、電

2、焊手套、面罩、絕緣鞋、濾光玻璃二、學習過程引導問題：1.請同學們查閱資料并寫出手動模式下可以進行微動控制，無論“示教器”上顯示什么視圖都可以進行微動控制，但在程序執(zhí)行過程中無法進行微動控制。答：微動控制就是使用FlexPendant 控制桿手動定位或移動機器人或外軸。什么時候可以微動控制？手動模式下可以進行微動控制。無論FlexPendant 上顯示什么視圖都可以進行微動控制，但在程序執(zhí)行過程中無法進行微動控制。關于動作模式和機器人選定的動作模式和/ 或坐標系確定了機器人移動的方式。在線性動作模式下，工具中心點沿空間內的直線移動，即" 從 A 點到 B 點移動 " 方 式。

3、工具中心點按選定的坐標系軸的方向移動。 在逐軸模式下，一次只能移動一根機器人軸。因此很難預測工具中心點將如何移動。 關于動作模式和附加軸附加軸只能進行逐軸微動控制。附加軸可設計為進行某種線性動作或旋轉（角）動 作的軸。線性動作用于傳送帶，旋轉動作用于各種工件操縱器。附加軸不受選定的坐標系影響。關于坐標系 如果工具坐標系的其中一個坐標與鉆孔平行，則能輕而易舉地使用機械爪將銷子定位于鉆孔內。在基坐標系中執(zhí)行同樣的任務時，可能需要同時在 x、和 z坐標進行微動控制，從而增加了精確控制的難度。選擇合適的坐標系會使微動控制容易一些，但對于選擇哪一種坐標系并沒有簡單或唯一的答案2. 通過觀察機器人的移動方

4、式及將其下表填寫：動作模式控制桿圖示說明軸 1-3模式機器人的 1、2、3軸必須單獨運動，沒有聯(lián)動關系。軸 4-6 模式線性模式機器人的工具姿態(tài)不變，工具中心點（ TCP）在空間內直線移動，各軸的轉動角度由控制器運算后決定。重定位模式注：由于機器本體一般有六個軸且示教器上的操縱桿為三方向控制，所以“單軸模式” 需要分為“軸 1-3 模式”與“軸 4-6 模式”才能完全控制機器人各個軸運動（如下圖）。3. 工具中心點定義不精確是否將直接影響到機器人工作時的質量和效率答：是小貼士：1、什么是工具工具是能夠直接或間接安裝在機器人轉動盤上， 或能夠裝配在機器人工作范圍內固定位置上的物件。固定裝置（夾具

5、）不是工具。所有工具必須用TCP （工具中心點）定義。為了獲取精確的工具中心點位置，必須測量機器人使用的所有工具并保存測量數(shù)據(jù)。2、工具數(shù)據(jù) tooldata工具數(shù)據(jù) tooldata用于描述安裝在機器人第六軸上的工具的TCP、質量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。一般不同的機器人應用配置不同的工具， 比如說弧焊的機器人就使用弧焊槍作為工具 （如下圖），而用于搬運板材的機器人就會使用吸盤式的夾具作為工具。3、工具中心點 TCP （Tool Center Ponit ）以下是圍繞工具中心點(TCP)定義工具操縱器機械腕方向的示意圖：工具中心點 (TCP) 是定義所有機器人定位的參照點。 通常 TCP 定義為與操

6、縱器轉動盤上的位置相對。TCP 可以微調或移動到預設目標位置。工具中心點也是工具坐標系的原點。機器人系統(tǒng)可處理若干TCP 定義，但每次只能存在一個有效TCP。TCP 有兩種基本類型：移動或靜止。移動 TCP多數(shù)應用中TCP 都是移動的，即TCP 會隨操縱器在空間移動。典型的移動TCP 可參照弧焊槍的頂端、點焊的中心或是手錐的末端等位置定義。靜止 TCP某些應用程序中使用固定TCP，例如使用固定的點焊槍時。此時， TCP 要參照靜止設備而不是移動的操縱器來定義。默認工具（ tool0 ）的工具中心點位于機器人安裝法蘭的中心，如下圖示，圖中的A 點就是原始的 TCP點。TCP的設定原理如下：1）、

7、首先在機器人工作范圍內找一個非常精確的固定點作為參考點。2）、然后在工具上確定一個參考點（最好是工具的中心點）。3）、用之前介紹的手動操縱機器人的方法，去移動工具上的參考點，以四種以上不同的機器人姿態(tài)盡可能與固定點剛好碰上。為了獲得更準確的TCP，在以下的例子中使用六點法進行操作， 第四點是用工具的參考點垂直于固定點，第五點是工具參考點從固定點向將要設定為 TCP的 X 方向移動，第六點是工具參考點從固定點向將要設定為TCP的 Z 方向移動。4）、機器人通過這四個位置點的位置數(shù)據(jù)計算求得TCP的數(shù)據(jù)，然后TCP的數(shù)據(jù)就保存在tooldata這個程序數(shù)據(jù)中被程序進行調用。4.如何定義焊接機器人（

8、IRC1410 ）焊槍的工具中心點，并使得工具中心點的平均誤差在0.5mm以下 。答：用四種以上不同的機器人姿態(tài)進行更精確的TCP 定位小貼士：1、三、評價 工件 ;工件是擁有特定附加屬性的坐標系。它主要用于簡化編程（因置換特定任務和工件進程等而需要編輯程序時）。工件坐標系必須定義于兩個框架：用戶框架（與大地基座相關）和工件框架 （與用戶框架相關）。創(chuàng)建工件可用于簡化對工件表面的微動控制。可以創(chuàng)建若干不同的工件，這樣，您就必須選擇一個用于微動控制的工件。2、坐標系 ;坐標系從一個稱為原點的固定點通過軸定義平面或空間。 機器人目標和位置通過沿坐標系軸的測量來定位。機器人使用若干坐標系，每一坐標系

9、都適用于特定類型的微動控制或編程。? 基坐標系位于機器人基座。它是最便于機器人從一個位置移動到另一個位置的坐標系。? 工件坐標系與工件相關，通常是最適于對機器人進行編程的坐標系。? 工具坐標系定義機器人到達預設目標時所使用工具的位置。? 大地坐標系可定義機器人單元，所有其他的坐標系均與大地坐標系直接或間接相關。 它適用于微動控制、 一般移動以及處理具有若干機器人或外軸移動機器人的工作站和工作單元。? 用戶坐標系在表示持有其他坐標系的設備（如工件）時非常有用?；鴺讼祷鴺讼翟跈C器人基座中有相應的零點，這使固定安裝的機器人的移動具有可預測性。因此它對于將機器人從一個位置移動到另一個位置很有幫助。

10、對機器人編程來說，其它如工件坐標系等坐標系通常是最佳選擇。在正常配置的機器人系統(tǒng)中，當您站在機器人的前方并在基坐標系中微動控制，將控制桿拉向自己一方時，機器人將沿X軸移動；向兩側移動控制桿時，機器人將沿Y 軸移動。扭動控制桿，機器人將沿Z軸移動。大地坐標系大地坐標系在工作單元或工作站中的固定位置有其相應的零點。這有助于處理若干個機器人或由外軸移動的機器人。在默認情況下，大地坐標系與基坐標系是一致的。工件坐標系工件坐標系對應工件：它定義工件相對于大地坐標系（或其它坐標系）的位置。工件坐標系必須定義于兩個框架：用戶框架（與大地基座相關）和工件框架（與用戶框架相關）。機器人可以擁有若干工件坐標系，或

11、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。 您對機器人進行編程時就是在工件坐標系中創(chuàng)建目標和路徑。這帶來很多優(yōu)點：? 重新定位工作站中的工件時，您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。位移坐標系有時，會在若干位置對同一對象或若干相鄰工件執(zhí)行同一路徑。 為了避免每次都必須為所有位置編程，可以定義一個位移坐標系。此坐標系還可與搜索功能結合使用，以抵消單個部件的位置差異。位移坐標系基于工件坐標系而定義。工具坐標系工具坐標系將工具中心點設為零位。它會由此定義工具的位置和方向。工具坐標系經(jīng)常被縮寫為TCPF

12、 (Tool Center Point Frame)，而工具坐標系中心縮寫為TCP(Tool CenterPoint)。執(zhí)行程序時， 機器人就是將TCP 移至編程位置。 這意味著， 如果您要更改工具（以及工具坐標系），機器人的移動將隨之更改，以便新的TCP 到達目標。所有機器人在手腕處都有一個預定義工具坐標系，該坐標系被稱為tool0 。 這樣就能將一個或多個新工具坐標系定義為tool0的偏移值。微動控制機器人時，如果您不想在移動時改變工具方向（例如移動鋸條時不使其彎曲），工具坐標系就顯得非常有用。用戶坐標系用戶坐標系可用于表示固定裝置、 工作臺等設備。 這就在相關坐標系鏈中提供了一個額外級別

13、，有助于處理持有工件或其它坐標系的處理設備。反饋討論與總結1. 請分組 思考當定義好焊槍工具中心點后除了看平均誤差越小越精確之外，還有沒有其它方法能檢驗工具中心點定義夠精確。形成書面總結報告（不少于300字）答：進行工具標定，就是確定工具坐標系相對于機器人末端坐標系的變換矩陣，但傳統(tǒng)的解決方案是通過人工示教點約束的方法，為此提出一種基于視覺相機空間的自動工具標定方法。在末端工具上增加特征點如圓環(huán)標志，利用相機建立機器人三維空間與相機二維空間之間的關系，通過自動的三維空間視覺定位，實現(xiàn)對圓環(huán)標志的中心點的點約束，視覺定位不需要相機的標定等繁瑣過程?；跈C器人的正運動學和相機空間點約束完成工具中心點（TCP）求解。重復實驗的標定誤差