工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用第4章PPT課件

1、章節(jié)目錄 4.1 工業(yè)機器人示教的主要內(nèi)容 運動軌跡 作業(yè)條件 作業(yè)順序 思考練習(xí) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 導(dǎo)入案例 擴展與提高 課堂認(rèn)知 4.2 工業(yè)機器人的簡單試教學(xué)與再現(xiàn) 在線示教及其特點 在線示教的基本步驟其特點 4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 離線編程及其特點 離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu) 返回 離線編程的基本步驟 目錄 1/38 本章小結(jié) 第1頁/共40頁課前回顧 所 處 位 置 如何選擇機器人坐標(biāo)系和運動軸？ 機器人點動與連續(xù)移動有何區(qū)別，分別適合在哪些場合運用？ 【 課 前 回 顧 】 返回 目錄 2/38 第2頁/共40頁學(xué)習(xí)目標(biāo) 所 處 位 置 掌握工業(yè)機器人示教的主 能夠進(jìn)行工業(yè)機器人簡單

2、 要內(nèi)容 作業(yè)在線示教與再現(xiàn) 【 學(xué) 熟悉機器人在線示教的特 能夠進(jìn)行工業(yè)機器人離線 習(xí) 點與操作流程 目 作業(yè)示教與再現(xiàn) 標(biāo) 熟悉機器人離線編程的特 】 點與操作流程 掌握機器人示教 - 再現(xiàn)工作 原理 返回 目錄 3/38 認(rèn)知目標(biāo)能力目標(biāo)第3頁/共40頁導(dǎo)入案例 機器人職業(yè)前景分析 所 處 對于機器人企業(yè)來說，他們需要的高端人才，至少應(yīng)熟悉編程語言和仿真設(shè)計， 位 置 以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等常用控制算法，能達(dá)到指導(dǎo)員工的程度。在此基礎(chǔ)上，能 依據(jù)實際情況自主研究算法。此外，最好還能主導(dǎo)大型機電一體化設(shè)備的研發(fā)，具備 【 一定的管理能力。而其余調(diào)試， 導(dǎo) 入 案 操作員工的要求相應(yīng)遞減。

3、跟 例 】 據(jù)職能劃分，大概可分為四個 工種： 1. 工程師助手，主要責(zé) 任是協(xié)助工程師繪制機械圖樣、 電氣圖樣、簡單工裝夾具設(shè)計、 制作工藝卡片、指導(dǎo)工人按照 裝配圖進(jìn)行組裝； 2. 機器人生 產(chǎn)線試產(chǎn)員與操作員； 3. 機器人總裝與調(diào)試者； 4. 高端維修或售后服務(wù)人員。 返回 目錄 4/38 第4頁/共40頁4.1 工業(yè)機器人示教的主要內(nèi)容 目前，企業(yè)引入的以第一代工業(yè)機器人為主，其基本工作原理是 “示教 - 再現(xiàn)” 。 所 處 位 “示教”也稱導(dǎo)引，即由操作者直接或間接導(dǎo)引機器人，一步步按實際作 置 業(yè)要求告知機器人應(yīng)該完成的動作和作業(yè)的具體內(nèi)容，機器人在導(dǎo)引過程中以 程序的形式將其記

4、憶下來，并存儲在機器人控制裝置內(nèi)； 【 “再現(xiàn)”則是通過存儲內(nèi)容的回放，機器人就能在一定精度范圍內(nèi)按照程 課 序展現(xiàn)所示教的動作和賦予的作業(yè)內(nèi)容 程序是把機器人的作業(yè)內(nèi)容用機器人語 堂 認(rèn) 言加以描述的文件，用于保存示教操作中產(chǎn)生的示教數(shù)據(jù)和機器人指令。 知 】 機器人完成作業(yè)所需的信息包括 運動軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序 。 運動軌跡 運動軌跡是機器人為完成某一作業(yè)，工具中心點（ TCP ）所掠過的路徑，是機 器示教的重點。從運動方式上看，工業(yè)機器人具有點到點（ PTP ）運動和連續(xù)路 徑（ CP ）運動 2 種形式。按運動路徑種類區(qū)分，工業(yè)機器人具有直線和圓弧 2 種動 作類型。 返回 目錄

5、 5/38 第5頁/共40頁4.1 工業(yè)機器人示教的主要內(nèi)容 運動軌跡 所 處 示教時，直線軌跡示教 2 個程序點（直線起始點和直線結(jié)束點）；圓弧軌跡 位 置 示教 3 個程序點（圓弧起始點、圓弧中間點和圓弧結(jié)束點）。在具體操作過程中 ，通常 PTP 示教各段運動軌跡端點，而 CP 運動由機器人控制系統(tǒng)的路徑規(guī)劃模塊 經(jīng)插補運算產(chǎn)生。 【 課 堂 程序點 2 認(rèn) 知 】 程序點 4 程序點 1 程序點 3 機器人運動軌跡 返回 目錄 6/38 第6頁/共40頁4.1 工業(yè)機器人示教的主要內(nèi)容 運動軌跡 所 處 機器人運動軌跡的示教主要是確認(rèn)程序點的屬性 。每個程序點主要包含： 位 置 u位置坐

6、標(biāo) 描述機器人 TCP 的 6 個自由度（ 3 個平動自由度和 3 個轉(zhuǎn)動自由度）。 u 插補方式 機器人再現(xiàn)時，從前一程序點移動到當(dāng)前程序點的動作類型。 【 課 u再現(xiàn)速度 機器人再現(xiàn)時，從前一程序點移動到當(dāng)前程序點的速度。 堂 認(rèn) u空走點 指從當(dāng)前程序點移動到下一程序點的整個過程不需要實施作業(yè)，用 知 于示教除作業(yè)開始點和作業(yè)中間點之外的程序點。 】 指從當(dāng)前程序點移動到下一程序點的整個過程需要實施作業(yè)，用 u作業(yè)點 于作業(yè)開始點和作業(yè)中間點。 空走點和作業(yè)點決定從當(dāng)前程序點移動到下一程序點是否實施作業(yè)。 作業(yè)區(qū)間的再現(xiàn)速度一般按作業(yè)參數(shù)中指定的速度移動，而空走 區(qū)間的移動速度則按移動命

7、令中指定的速度移動； 登錄程序點時，程序點屬性值也將一同被登錄。 提示 返回 目錄 7/38 第7頁/共40頁4.1 工業(yè)機器人示教的主要內(nèi)容 運動軌跡 所 工業(yè)機器人常見插補方式 處 位 置 插補方式 動作描述 動作圖示 【 機器人在未規(guī)定采取何種軌 課 跡移動時，默認(rèn)采用關(guān)節(jié)插補 堂 關(guān)節(jié)插補 認(rèn) 。出于安全考慮，通常在程序 終點 知 點 1 用關(guān)節(jié)插補示教。 】 起點 機器人從前一程序點到當(dāng)前 程序點運行一段直線，即直線 直線插補 軌跡僅示教 1 個程序點（直線 終點 結(jié)束點）即可。直線插補主要 用于直線軌跡的作業(yè)示教。 起點 機器人沿著用圓弧插補示教 的 3 個程序點執(zhí)行圓弧軌跡移 圓

8、弧插補 動。圓弧插補主要用于圓弧軌 終點 中間點 返回 跡的作業(yè)示教。 目錄 起點 8/38 第8頁/共40頁4.1 工業(yè)機器人示教的主要內(nèi)容 作業(yè)條件 所 工業(yè)機器人作業(yè)條件的登錄方法，有 3 種形式： 處 位 使用作業(yè)條件文件 輸入作業(yè)條件的文件稱為作業(yè)條件文件。使用這些文 置 件，可使作業(yè)命令的應(yīng)用更簡便。 在作業(yè)命令的附加項中直接設(shè)定 首先需要了解機器人指令的語言形式， 【 或程序編輯畫面的構(gòu)成要素。程序語句一般由行標(biāo)號、命令及附加項幾部分 課 堂 組成。 認(rèn) 知 8: J P1 100% FINE 0008 MOVJ VJ = 80.00 】 (b) YASKAWA 機器人 (a)

9、FANUC 機器人 程序語句的主要構(gòu)成要素 手動設(shè)定 在某些應(yīng)用場合下，有關(guān)作業(yè)參數(shù)的設(shè)定需要手動進(jìn)行。 返回 目錄 9/38 第9頁/共40頁4.1 工業(yè)機器人示教的主要內(nèi)容 作業(yè)順序 所 處 作業(yè)順序不僅可保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且可提高效率。作業(yè)順序的設(shè)置主要涉及： 位 置 作業(yè)對象的工藝順序 在某些簡單作業(yè)場合，作業(yè)順序的設(shè)定同機器人運 動軌跡的示教合二為一。 【 機器人與外圍周邊設(shè)備的動作順序 課 在完整的工業(yè)機器人系統(tǒng)中，除機器 堂 人本身外，還包括一些周邊設(shè)備，如變位機、移動滑臺、自動工具快換裝置 認(rèn) 知 等。 】 返回 目錄 10/38 第10頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與

10、再現(xiàn) 工業(yè)機器人四巨頭的機器人移動命令 所 處 移動命令 位 運動形式 移動方式 置 ABB FANUC YASKAWA KUKA 點位運動 PTP MoveJ J MOVJ PTP 直線 MoveL L MOVL LIN 【 連續(xù)路徑運動 圓弧 MoveC C MOVC CIRC 課 堂 認(rèn) 在線示教因簡單直觀、易于掌握，是工業(yè)機器人目前普遍采用的編程方式。 知 】 在線示教及特點 由操作人員手持示教器引導(dǎo)，控制機器人運動，記錄機器人作業(yè)的程序點并 插入所需的機器人命令來完成程序的編制。 典型的示教過程是依靠操作者觀察機器人及其末端夾持工具相對于作業(yè)對象 的位姿，通過對示教器的操作，反復(fù)調(diào)整

11、程序點處機器人的作業(yè)位姿、運動參數(shù) 和工藝條件，再轉(zhuǎn)入下一程序點的示教。 返回 目錄 11/38 第11頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) 在線示教及其特點 所 處 位 置 示 教 【 課 堂 認(rèn) 知 】 控制器 再 現(xiàn) 操作者手 持示教器 工業(yè)機器人的在線示教 早期機器人作業(yè)編程系統(tǒng)中，亦有一種人工牽引示教（也稱直接示教或手 把手示教）。即由操作人員牽引裝有力 - 力矩傳感器的機器人末端執(zhí)行器對工件 實施作業(yè)，機器人實時記錄整個示教軌跡與工藝參數(shù)，然后根據(jù)這些在線參數(shù) 返回 就能準(zhǔn)確再現(xiàn)整個作業(yè)過程。 目錄 12/38 第12頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) 在線示

12、教及其特點 所 在線示教作業(yè)任務(wù)編制共同特點： 處 位 置 1 ）利用機器人有較高的重復(fù)定位精度優(yōu)點，降低了系統(tǒng)誤差對機器人運動絕 對精度的影響。 2 ）要求操作者有專業(yè)知識和熟練的操作技能，近距離示教操作，有一定的危 【 險性，安全性較差。 課 堂 認(rèn) 3 ）示教過程繁瑣、費時，需要根據(jù)作業(yè)任務(wù)反復(fù)調(diào)整末端執(zhí)行器的位姿，占 知 用了大量時間，時效性較差 。 】 4 ）機器人在線示教精度完全靠操作者的經(jīng)驗?zāi)繙y決定，對于復(fù)雜運動軌跡難 以取得令人滿意的示教效果 。 5 ）機器人示教時關(guān)閉與外圍設(shè)備聯(lián)系功能。對需要根據(jù)外部信息進(jìn)行實時決 策的應(yīng)用就顯得無能為力 。 6 ）在柔性制造系統(tǒng)中，這種編程

13、方式無法與 CAD 數(shù)據(jù)庫相連接。 返回 目錄 13/38 第13頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) 在線示教的基本步驟 所 通過在線示教方式為機器人輸入從工件 A 點到 B 點的加工程序。 處 位 置 程序點 1 程序點 6 【 課 程序點 2 堂 認(rèn) 程序點 3 知 A 】 程序點 5 B 程序點 4 機器人運動軌跡 為提高工作效率，通常將程序點 6 和程序點 1 設(shè)在同一位置。 程序點說明 說 明 說 明 說 明 程序點 程序點 程序點 程序點 1 程序點 3 程序點 5 機器人原點 作業(yè)開始點 作業(yè)規(guī)避點 返回 程序點 2 程序點 4 程序點 6 作業(yè)臨近點 作業(yè)結(jié)束點 機

14、器人原點 目錄 14/38 第14頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) 開始 (1) 示教前的準(zhǔn)備 所 處 示教前的準(zhǔn)備 1 ） 工件表面清理。 位 置 2 ） 工件裝夾。 新建作業(yè)程序 手動操縱機器人 示 3 ） 安全確認(rèn)。 教 【 運動軌跡示教 移動機器人到各個示教位置點 課 4 ） 機器人原點確認(rèn)。 登錄各個程序點及其屬性 堂 認(rèn) 設(shè)定作業(yè)條件 知 和作業(yè)順序 (2) 新建作業(yè)程序 】 運行確認(rèn)（跟蹤） 作業(yè)程序是用機器人語言描述 機器人工作單元的作業(yè)內(nèi)容，主要 添加、變更、刪除程序點 否 滿足要求？ 編輯作業(yè)程序 用于登錄示教數(shù)據(jù)和機器人指令。 修改作業(yè)條件、作業(yè)順序 再 是

15、 現(xiàn) 執(zhí)行作業(yè)程序 否 滿足要求？ 是 返回 結(jié)束 目錄 在線示教基本流程 15/38 第15頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) (3) 程序點的登錄 運動軌跡示教方法 所 處 程序點 示教方法 位 按第 3 章手動操縱機器人要領(lǐng)移動機器人到原點。 置 程序點 1 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補方式選“ PTP ”。 （機器人原點） 確認(rèn)保存程序點 1 為機器人原點。 手動操縱機器人移動到作業(yè)臨近點。 【 程序點 2 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補方式選“ PTP ”。 課 （作業(yè)臨近點） 確認(rèn)保存程序點 2 為作業(yè)臨近點。 堂 認(rèn) 手動操縱機器人移動到作業(yè)開始點。 知 將

16、程序點屬性設(shè)定為“作業(yè)點 / 焊接點”，插補方式選“直線插補”。 程序點 3 】 確認(rèn)保存程序點 3 為作業(yè)開始點。 （作業(yè)開始點） 如有需要，手動插入焊接開始作業(yè)命令。 手動操縱機器人移動到作業(yè)結(jié)束點。 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補方式選“直線插補”。 程序點 4 確認(rèn)保存程序點 4 為作業(yè)結(jié)束點。 （作業(yè)結(jié)束點） 如有需要，手動插入焊接結(jié)束作業(yè)命令。 手動操縱機器人移動到作業(yè)規(guī)避點。 程序點 5 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補方式選“直線插補”。 （作業(yè)規(guī)避點） 確認(rèn)保存程序點 5 為作業(yè)規(guī)避點。 手動操縱機器人要領(lǐng)移動機器人到原點。 程序點 6 返回 將程序點屬性設(shè)定為“空走點

17、”，插補方式選“ PTP ”。 （機器人原點） 目錄 確認(rèn)保存程序點 6 為機器人原點。 16/38 第16頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) (4) 設(shè)定作業(yè)條件 所 在作業(yè)開始命令中設(shè)定焊接開始規(guī)范及焊接開始動作次序； 處 位 在焊接結(jié)束命令中設(shè)定焊接結(jié)束規(guī)范及焊接結(jié)束動作次序； 置 手動調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量。 (5) 檢查試運行 【 跟蹤的主要目的是 檢查示教生成的動作以及末端工具指向位置是否已登錄。 課 堂 認(rèn) 知 通過逐行執(zhí)行當(dāng)前行（光標(biāo)所在行）的程序語 】 單步運轉(zhuǎn) 句，機器人實現(xiàn)兩個臨近程序點間的單步正向 或反向移動。結(jié)束 1 行的執(zhí)行后，機器人動作暫 停。 跟蹤方式 通

18、過連續(xù)執(zhí)行作業(yè)程序，從程序的當(dāng)前行到程序 連續(xù)運轉(zhuǎn) 的末尾，機器人完成多個程序點的順向連續(xù)移動 。程序為順序執(zhí)行，所以僅能實現(xiàn)正向跟蹤， 多用于作業(yè)周期估計。 返回 目錄 17/38 第17頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) (5) 檢查試運行 所 處 確認(rèn)機器人附近無人后，按以下順序執(zhí)行作業(yè)程序的測試運轉(zhuǎn)： 位 置 1 ）打開要測試的程序文件。 2 ）移動光標(biāo)至期望跟蹤程序點所在命令行。 【 課 3 ）持續(xù)按住示教器上的有關(guān)【跟蹤功能鍵】，實現(xiàn)機器人的單步或連續(xù)運轉(zhuǎn)。 堂 認(rèn) 知 】 當(dāng)機器人 TCP 當(dāng)前位置與光標(biāo)所在行不一致時，按下【 跟蹤功能鍵 】 ，機器人將從當(dāng)前位置移動

19、到光標(biāo)所在程序點位置；而當(dāng)機器人 TCP 提示 當(dāng)前位置與光標(biāo)所在行一致時，機器人將從當(dāng)前位置移動到下一臨近 示教點位置。 執(zhí)行檢查運行時，不執(zhí)行起弧、噴涂等作業(yè)命令，只執(zhí)行空再現(xiàn)。 利用跟蹤操作可快速實現(xiàn)程序點的變更、增加和刪除。 返回 目錄 18/38 第18頁/共40頁4.2 工業(yè)機器人的簡單示教與再現(xiàn) (6) 再現(xiàn)施焊 所 處 工業(yè)機器人程序的啟動可用兩種方法： 位 置 手動啟動 使用示教器上的 【啟動按鈕】 來啟動程序的方式。適合作業(yè) 任務(wù)及測試階段 。 自動啟動 利用外部設(shè)備輸入信號來啟動程序的方式。在實際生產(chǎn)中經(jīng) 【 課 常用到。 堂 認(rèn) 在確認(rèn)機器人的運行范圍內(nèi)沒有其他人員或障

20、礙物后，接通保護(hù)氣體，采用 知 手動啟動方式實現(xiàn)自動焊接作業(yè)。 】 1 ）打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，并移動光標(biāo)到程序開頭。 2 ）切換【模式旋鈕】至“再現(xiàn) / 自動”狀態(tài)。 3 ）按示教器上的【伺服 ON 按鈕】，接通伺服電源。 4 ）按【啟動按鈕】，機器人開始運行。 執(zhí)行程序時，光標(biāo)跟隨再現(xiàn)過程移動，程序內(nèi)容自動滾動顯示。 返回 提示 目錄 19/38 第19頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 離線編程及其特點 所 離線編程是利用計算機圖形學(xué)的成果，建立起機器人及其工作環(huán)境的幾何模 處 位 型，通過對圖形的控制和操作，使用機器人編程語言描述機器人作業(yè)任務(wù)，然后 置 對編程的結(jié)果進(jìn)行三維

21、圖形動畫仿真，離線計算、規(guī)劃和調(diào)試機器人程序的正確 性，并生成機器人控制器可執(zhí)行的代碼，最后通過通訊接口發(fā)送至機器人控制器 。 【 PC 機 課 堂 認(rèn) 示 知 】 教 數(shù) 據(jù) 傳 輸 再 現(xiàn) 操作者 控制器 返回 機器人的離線編程 目錄 20/38 第20頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 離線編程及其特點 所 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的機器人作業(yè)編程已成為機器人學(xué)中的新興研究方 處 位 向，它將虛擬現(xiàn)實作為高端的人機接口，允許用戶通過聲、像、力以及圖 置 形等多種交互設(shè)備實時地與虛擬環(huán)境交互。 PC 仿真軟件 虛擬機器 【 人控制器 課 堂 示 認(rèn) 知 教 】 示教器外 部顯示屏 再 操

22、作者手 現(xiàn) 持示教器 控制器 返回 機器人的虛擬示教 目錄 21/38 第21頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 離線編程系統(tǒng)的軟件構(gòu)架 所 處 典型的機器人離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，主要由建模模塊、布局模塊、編程 位 模塊、仿真模塊、程序生成及通訊模塊組成。 置 PC 仿真軟件 【 標(biāo)準(zhǔn)化的圖形用戶界面 課 離線計算 、 規(guī)劃和調(diào)試機器人程序 堂 認(rèn) 知 】 接口 幾何 空間 離線 動畫 程序 通訊 建模 布局 編程 仿真 生成 機器人實際工作單元 程序下載 | 程序上傳 | I/O 配置 | 節(jié)拍預(yù)估 | 狀態(tài)監(jiān)控 返回 典型機器人離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu) 目錄 22/38 第22頁

23、/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 離線編程系統(tǒng)的軟件構(gòu)架 所 處 位 這是離線編程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為機器人和工件的編程與仿真提供 建模模塊 置 可視的三維幾何造型。 按機器人實際工作單元的安裝格局在仿真環(huán)境下進(jìn)行整個機器人 【 布局模塊 課 系統(tǒng)模型的空間布局。 堂 認(rèn) 知 包括運動學(xué)計算、軌跡規(guī)劃等，前者是控制機器人運動的依據(jù)； 】 編程模塊 后者用來生成機器人關(guān)節(jié)空間或直角空間里的軌跡。 用來檢驗編制的機器人程序是否正確、可靠，一般具有碰撞檢查 仿真模塊 功能。 把仿真系統(tǒng)所生成的運動程序轉(zhuǎn)換成被加載機器人控制器可以 程序生成 接受的代碼指令，以命令真實機器人工作。 離線編程系統(tǒng)的重

24、要部分分為用戶接口和通訊接口：前者設(shè)計成 接口通訊 交互式，可利用鼠標(biāo)操作機器人的運動；后者負(fù)責(zé)連接離線編程 返回 系統(tǒng)與機器人控制器。 目錄 23/38 第23頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 離線編程系統(tǒng)的軟件構(gòu)架 所 處 位 在離線編程軟件中，機器人和設(shè)備模型均為三維顯示，可直觀設(shè) 置 置、觀察機器人的位置、動作與干涉情況。在實際購買機器人設(shè) 備之前，通過預(yù)先分析機器人工作站的配置情況，可使選型更加 提示 準(zhǔn)確。 【 課 離線編程軟件使用的力學(xué)、工程學(xué)等計算公式和實際機器人完全 堂 一致。因此，模擬精度很高，可準(zhǔn)確無誤地模擬機器人的動作。 認(rèn) 知 離線編程軟件中的機器人設(shè)置、

25、操作和實際機器人上的幾乎完全 】 相同，程序的編輯畫面也與在線示教相同。 利用離線編程軟件做好的模擬動畫可輸出為視頻格式，便于學(xué)習(xí) 和交流。 返回 目錄 24/38 第24頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 開始 離線編程的基本步驟 幾何建模 所 處 位置布局 新建作業(yè)程序 位 通過離線方式輸入從 A 到 B 作業(yè)點程序。 置 運動規(guī)劃 移動機器人到各個示教位置點 登錄各個程序點及其屬性 虛 動畫仿真 擬 示 添加程序點 程序點 1 【 教 程序點 6 否 滿足要求？ 編輯作業(yè)程序 修改程序點 課 堂 刪除程序點 是 程序點 2 認(rèn) 設(shè)定作業(yè)條件 知 和作業(yè)順序 程序點 3 】 A

26、程序點 5 下載程序至控制柜 系統(tǒng)標(biāo)定與誤差補償 B 程序點 4 運行確認(rèn)（跟蹤） 為提高工作效率，通常將程序點 6 和程序點 1 設(shè)在同一位置。 添加、變更、刪除程序點 機器人運動軌跡 否 滿足要求？ 編輯作業(yè)程序 再 修改作業(yè)條件、作業(yè)順序 現(xiàn) 是 執(zhí)行作業(yè)程序 否 滿足要求？ 是 返回 結(jié)束 目錄 離線編程的基本流程 25/38 第25頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) (1) 幾何建模 所 處 位 置 【 課 堂 認(rèn) 知 】 機器人工作臺的幾何建模 各機器人公司開發(fā)的離線編程軟件的模型庫中基本含有其生產(chǎn) 的所有型號的機器人本體模型和一些典型周邊設(shè)備模型； 在導(dǎo)入由其他 CAD

27、 軟件繪制的機器人工作環(huán)境模型時，要注 提示 意參考坐標(biāo)系是否一致問題。 返回 目錄 26/38 第26頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) (2) 空間布局 所 提供一個與機器人進(jìn)行交互的虛擬環(huán)境，需要把整個機器人系統(tǒng)（包括機器人 處 位 本體、變位機、工件、周邊作業(yè)設(shè)備等）的模型按照實際的裝配和安裝情況在仿真 置 環(huán)境中進(jìn)行布局。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 返回 機器人及其作業(yè)環(huán)境布局 目錄 27/38 第27頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) (3) 運動規(guī)劃 所 運動規(guī)劃主要有兩個方面： 作業(yè)位置規(guī)劃和作業(yè)路徑規(guī)劃 。 處 位 作業(yè)位置規(guī)劃 在機器人運動空間可達(dá)性的條件

28、下，盡可能的減少機器人在作 置 業(yè)過程中的極限運動或機器人各軸的極限位置。 作業(yè)路徑規(guī)劃 在保證末端工具作業(yè)姿態(tài)的前提下，避免機器人與工件、夾具、 周邊設(shè)備等發(fā)生碰撞。 【 課 堂 認(rèn) 提示 知 】 同在線示教一樣，機器人的 離線運動規(guī)劃需新建一個作 業(yè)程序以保存示教數(shù)據(jù)和機 器人指令。 采用在線示教方式操作機器 人運動主要是通過示教器上 的按鍵，而離線編程操作機 器人三維圖形運動主要用鼠 標(biāo)。 返回 機器人運動規(guī)劃 目錄 28/38 第28頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) (4) 動畫仿真 所 系統(tǒng)對運動規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行三維圖形動畫仿真，模擬整個作業(yè)情況，檢查末端 處 位 工具發(fā)生

29、碰撞的可能性及機器人的運動軌跡是否合理，并計算機器人的每個工步的 置 操作時間和整個工作過程的循環(huán)時間，為離線編程結(jié)果的可行性提供參考。 【 課 堂 認(rèn) 知 】 返回 作業(yè)開始點仿真 作業(yè)結(jié)束點仿真 目錄 29/38 第29頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) (5) 程序生成及傳輸 所 作業(yè)程序的仿真結(jié)果完全達(dá)到作業(yè)的要求后，將該作業(yè)程序轉(zhuǎn)換成機器人的控 處 位 制程序和數(shù)據(jù)，并通過通信接口下載到機器人控制柜，驅(qū)動機器人執(zhí)行指定的作業(yè) 置 任務(wù)。 (6) 運行確認(rèn)與施焊 【 課 處于安全考慮，離線編程生成的目標(biāo)作業(yè)程序在自動運轉(zhuǎn)前需跟蹤試運行。 堂 認(rèn) 知 】 至此，機器人從工件 A

30、 點到 B 點的離線作業(yè)編程操作完畢。 開始再現(xiàn)前，請做如下準(zhǔn)備工作：工件表面清理與裝夾、機 器人原點確認(rèn)。 出于生產(chǎn)現(xiàn)場的復(fù)雜性、作業(yè)的可靠性等方面的考慮，工業(yè) 提示 機器人的作業(yè)示教在短期內(nèi)仍將無法脫離在線示教的現(xiàn)狀。 返回 目錄 30/38 第30頁/共40頁4.3 工業(yè)機器人的離線編程技術(shù) 無論在線示教還是離線編程，其主要目的是完成機器人運動軌跡、作業(yè)條件和 所 作業(yè)順序的示教。 處 位 置 離線編程 運動軌跡 【 操 計 課 作 算 PC 仿真 作業(yè)條件 堂 者 機 認(rèn) 作業(yè)順序 知 】 在線示教 周 操 傳 邊 作 感 操縱桿 設(shè) 操 機 器 備 作 者 示教器 作業(yè)對象 期望效果

31、 機器人示教的主要內(nèi)容 返回 目錄 31/38 機器人控制裝置動作控制I/O控制第31頁/共40頁機器人作業(yè)程序的編輯 常見的操作有程序點的追加、變更和刪除，機器人移動速度的修改以及機 所 器人指令的添加。 處 位 1 程序點的追加、變更和刪除 置 程序點編輯方法 編輯類別 操作要領(lǐng) 動作圖示 【 擴 展 與 使用跟蹤功能將機器人移動到程序點 1 位置。 提 示教點的 程序點 2 程序點 1 高 手動操作機器人移動到新的目標(biāo)點位置（程序點 3 ）。 追加 】 點按示教器按鍵登錄程序點 3 。 程序點 3 使用跟蹤功能將機器人移動到程序點 2 位置。 示教點的 程序點 3 程序點 1 手動操作機

32、器人移動到新的目標(biāo)點位置。 變更 點按示教器按鍵登錄程序點 2 。 使用跟蹤功能將機器人移動到程序點 2 位置。 程序點 2 示教點的 程序點 3 程序點 1 點按示教器按鍵刪除程序點 2 。 刪除 返回 程序點 2 目錄 32/38 第32頁/共40頁機器人作業(yè)程序的編輯 2 機器人移動速度的修改 所 處 示教再現(xiàn)操作過程中，涉及 3 類動作速度：手動操作機器人移動時的 示教速度 位 置 、運動軌跡確認(rèn)時的 跟蹤速度 、程序自動運轉(zhuǎn)時的 再現(xiàn)速度 。 示教速度 使用示教器手動操作機器人移動的速度，分點動速度和連續(xù)移動 【 速度。 擴 展 與 跟蹤速度 使用示教器進(jìn)行運行軌跡確認(rèn)，或者程序編輯

33、中跟蹤機器人到某 提 高 一程序點位置時的移動速度。跟蹤操作時，一般有作業(yè)條件速度、移動命令 】 速度以及高低檔速度切換三種選擇。 再現(xiàn)速度 運行示教程序的機器人移動速度。同跟蹤速度類似，在作業(yè)區(qū)間 內(nèi)按照作業(yè)命令中的速度運行，而空走區(qū)間按照移動命令中的速度運行。 返回 目錄 33/38 第33頁/共40頁機器人作業(yè)程序的編輯 3 機器人指令的添加 所 處 機器人指令分為以下幾類：動作指令、作業(yè)指令、寄存器指令、 I/O 指令、跳轉(zhuǎn) 位 置 指令和其他指令。 動作指令 指以指定的移動速度和插補方式使機器人向作業(yè)空間內(nèi)的指定位置移 動的指令。 【 擴 展 作業(yè)指令 依據(jù)機器人具體應(yīng)用領(lǐng)域而編制的

34、一類指令，如碼垛指令、焊接指令 與 搬運指令等。 提 高 】 寄存器指令 進(jìn)行寄存器的算術(shù)運算的指令。 I/O 指令 改變向外圍設(shè)備的輸出信號，或讀取輸入信號狀態(tài)的指令。 跳轉(zhuǎn)指令 使程序的執(zhí)行從程序某一行轉(zhuǎn)移到其他（程序的）行，如標(biāo)簽指令、 程序結(jié)束指令、條件轉(zhuǎn)移指令及無條件轉(zhuǎn)移指令等。 其他指令 如計時器指令、注釋指令等。 返回 目錄 34/38 第34頁/共40頁本章小結(jié) 所 處 位 目前國際上商品化、實用化的工業(yè)機器人基本都屬屬于第 置 一代工業(yè)機器人，它的基本工作原理是“示教 - 再現(xiàn)”?！笆?教”就是機器人學(xué)習(xí)的過程，“再現(xiàn)”是機器人按照示教時 【 記錄下來的程序展現(xiàn)這些動工業(yè)機器人工作前，通常是通過 本 章 “示教”的方法為機器人作業(yè)程序生成運動命令，目前主要 小 結(jié) 采用兩種方式進(jìn)行：一是在線示教；二是離線編程。 】 對工業(yè)機器人的作業(yè)任務(wù)進(jìn)行編程，不論是在線示教還是 離線編程，其主要涉及運動軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序三方 面的示教。 返回 目錄 35/38 第35頁/共40頁思考練習(xí) 1 、填空 所 (1) _ 也稱導(dǎo)引，即由操作者直接或間接導(dǎo)引機器人，一步步按實際作 處 位 業(yè)要求告知機器人應(yīng)該完成的動作和作業(yè)的具體內(nèi)容，機器人在導(dǎo)引過程中以 置 _ 的形式將其記憶下來，并存儲在機器人控制裝