六自由度機器人控制研發(fā)實訓(xùn)

PAGEPAGE17《6自由度工業(yè)機器人開發(fā)實訓(xùn)》小組第二組指導(dǎo)老師日期2013/南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程學(xué)院目錄TOC\o"1-3"\u第一章緒論 31.1、機器人的用途 31.2、機器人的體系結(jié)構(gòu) 31.3機器人的機械結(jié)構(gòu) 31.4、機器人的主要技術(shù)參數(shù) 31.4.1、自由度 31.4.2、工作精度 41.4.3、工作范圍 41.4.4、工作速度 41.4.5、承載能力 41.5、機器人應(yīng)用的現(xiàn)狀 41.5.1、焊接 41.5.2、噴漆 41.5.3、磨削 41.5.4、零部件裝卸和傳送 41.6、機器人系統(tǒng)及環(huán)境（以MOTOMAN機器人為例） 51.6.1、必須遵守的安全守則 51.6.2、須嚴(yán)格遵守的條款 5第二章編寫程序 62.1、搬運程序舉例 62.2、示教 6第三章運行程序 133.1抓取運行程序 13第四章機器人保養(yǎng) 144.1、機器人本體保養(yǎng) 144.2、機器人控制柜 144.3、其他 14第五章項目總結(jié) 15致謝 16參考文獻 17第一章緒論1.1、機器人的用途機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機，這種操作機具有幾個軸，能夠借助可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)。1.2、機器人的體系結(jié)構(gòu)從體系結(jié)構(gòu)來看，機器人分為三大部分六個系統(tǒng)，分別是：

（1）三大部分：機械部分（用于實現(xiàn)各種動作）、傳感部分（用于感知內(nèi)部和外部的信息）、控制部分（控制機器人完成各種動作）。

（2）六個系統(tǒng)：

A．驅(qū)動系統(tǒng)：提供機器人各部位、各關(guān)節(jié)動作的原動力。

B．機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：完成各種動作。

C．感受系統(tǒng)：由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成。

D．機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)：實現(xiàn)機器人與外部設(shè)備的聯(lián)系和協(xié)調(diào)并構(gòu)成功能單元。

E．人機交互系統(tǒng)：是人與機器人聯(lián)系和協(xié)調(diào)的單元。

F．控制系統(tǒng)：是根據(jù)程序和反饋信息控制機器人動作的中心。分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。1.3機器人的機械結(jié)構(gòu)工業(yè)機器人一般有以下幾部分構(gòu)成：

（1）機身部分：如同機床的床身結(jié)構(gòu)一樣，機器人機身構(gòu)成機器人的基礎(chǔ)支撐。有的機身底部安裝有機器人行走機構(gòu)；有的機身可以繞軸線回轉(zhuǎn)，構(gòu)成機器人的腰。

（2）手臂部分：分為大臂、小臂和手腕，完成各種動作。

（3）末端操作器：可以是擬人的手掌和手指，也可以是各種作業(yè)工具，如焊槍、噴漆槍等。

（4）關(guān)節(jié)：分為滑動關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。實現(xiàn)機身、手臂各部分、末端操作器之間的相對運動。1.4、機器人的主要技術(shù)參數(shù)1.4.1、自由度指機器人所具有的獨立坐標(biāo)軸運動的數(shù)目。1.4.2、工作精度包括定位精度和重復(fù)定位精度?？梢杂镁芏?、正確度、和準(zhǔn)確度三個參數(shù)來衡量。

定位精度：指機器人實際到達的位置和設(shè)計的理想位置之間的差異。

重復(fù)定位精度：指機器人重復(fù)到達某一目標(biāo)位置的差異程度。1.4.3、工作范圍指機器人末端操作器所能到達的區(qū)域。

工作空間：機器人末端操作器所能到達的點的集合，可能是不連通的區(qū)域。1.4.4、工作速度指機器人末端執(zhí)行器各個方向的移動速度或轉(zhuǎn)動速度和各個關(guān)節(jié)的速度。這些速度可以相同，可以不同。1.4.5、承載能力指機器人在工作空間內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。1.5、機器人應(yīng)用的現(xiàn)狀1.5.1、焊接：主要是指利用機器人進行點焊和弧焊。

（1）點焊時要求機器人手腕握持焊接工具準(zhǔn)確地對準(zhǔn)所要求的焊點，焊槍不與部件的其它部位接觸。通常，這些機器人所夾持的焊接工具大而重，同時還要求機器人有一個比較大的活動范圍。

（2）弧焊是對材料進行連續(xù)焊接，焊接前首先要將復(fù)雜的運行軌跡示教給機器人，在需要處理較寬的焊縫時，可以編程使機器人作編織狀的橫擺運動。汽車工業(yè)運用這種類型的機器人最多。1.5.2、噴漆噴漆易引發(fā)火災(zāi)，同時有害于身體健康，因此，噴漆作業(yè)是機器人特有的用途。使用噴漆機器人的另一個優(yōu)點是涂層比人工噴涂的更加均勻。1.5.3、磨削利用工業(yè)機器人對焊縫或工作表面進行磨削。1.5.4、零部件裝卸和傳送常用于生產(chǎn)線上。將零件從一個位置移至工作區(qū)的另一個位置，有碼放和卸貨兩種操作，或在金屬加工中，將零件從一個工作區(qū)送至另一個工作區(qū)。圖1-11表示了用機器人傳送鍛造毛坯的工作流程：

進料器將工件送至A點→機器人R1將工件送至B點→涂膜并轉(zhuǎn)至C點→機器人R1將工件送至D點（干燥臺）并旋轉(zhuǎn)至E點正好干燥→大機器人將工件從E移至F點（加熱轉(zhuǎn)臺）旋轉(zhuǎn)一周至G點→從G點至H點鍛打→機器人R2將加工好的工件料箱或傳送帶上。1.6、機器人系統(tǒng)及環(huán)境（以MOTOMAN機器人為例）機器人系統(tǒng)復(fù)雜而且危險性大，在訓(xùn)練期間里，或者任何的操作過程都必須注意安全。無論任何時間進入機器人周圍的保護空間都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的傷害。只有經(jīng)過培訓(xùn)認證的人員才可以進入該區(qū)域，請嚴(yán)格注意。1.6.1、必須遵守的安全守則（1）整個機器人的動作范圍內(nèi)均有潛在的危險性。（2）為機器人工作的所有人員（安全管理員、安裝人員、操作人員和維修人員）必須時刻樹立安全第一的思想，以確保所有人員的安全。（3）機器人的安裝區(qū)域內(nèi)禁止進行任何的危險作業(yè)。（4）如任何觸動機器人及外圍設(shè)備，將會造成傷害的危險。（5）請采取嚴(yán)格的安全預(yù)防措施，在工廠的相關(guān)區(qū)域內(nèi)應(yīng)安放，如“易燃”、“高壓”、“止步”和“閑人免進”等相應(yīng)警示牌。忽視這些警示可能會引起火警、電擊或由于任何觸動機器人和其他設(shè)備會造成傷害。1.6.2、須嚴(yán)格遵守的條款（1）穿著工作服（不穿寬松的衣服）。（2）操作機器人是不許戴手套。（3）內(nèi)衣褲、襯衫和領(lǐng)帶不要從工作服內(nèi)露出。（4）不配戴大的首飾，如耳環(huán)、戒指或垂飾等。（5）必要時穿戴相應(yīng)的安全防護用品，如安全帽、安全鞋（帶防滑底的）、面罩、防護鏡和手套（6）不適合的衣服可能會造成人身傷害。（7）未經(jīng)許可的人員不得接近機器人和外圍的輔助設(shè)備。（8）不遵守此提示可能會由于觸動NX100控制柜、工件、定位裝置等造成傷害。（9）萬一發(fā)生火災(zāi)請使用一氧化碳滅火器。（10）急停開關(guān)（E-Stop）不允許被短接。（11）機器人處于自動模式時，不允許進入運動所及的區(qū)域。（12）意外或不正常情況下均可使用E-Stop鍵，停止運行。第二章編寫程序2.1、搬運程序舉例行命令內(nèi)容說明0000NOP0001MOVJVJ=25.00移到初始位置0002MOVJVJ=25.00移到抓取位置附近（抓取前）0003MOVLV=100.0移到抓取位置0004HAND1ON抓取工件0005TIMERT=0.50等待抓取工件結(jié)束0006MOVLV=100.0移到抓取位置附近（抓取后）0007MOVJVJ=25.00移到初始位置0008MOVJVJ=25.00移到放置位置附近（放置前）0009MOVLV=100.0移到放置輔助位置0010MOVLV=50.0移到放置位置0011HAND1OFF放置工件0012TIMERT=0.50等待放置工件結(jié)束0013MOVLV=100.0移到放置位置附近（放置后）0014MOVJVJ=25.00移動初始位置0015END2.2、示教在此對有關(guān)抓取動作的程序點2、3、4和放置動作的程序點6、7、8、9的示教方法進行說明。2.2.1、程序點1初始位置程序點1，設(shè)在與工件和夾具不干涉的位置。2.2.2、程序點2-抓取位置附近（抓取前）決定抓取姿態(tài)第三章運行程序3.1抓取運行程序行命令內(nèi)容說明0000NOP程序運行0001DOUTOT#(17)ON0002DOUTOT#(18)OFF氣抓初始0003001MOVJVJ=25.000004002MOVJVJ=25.000005003MOVJVJ=10.00PL=00006004MOVJVJ=5.00抓取點0007TIMRET=1.000008DOUTOT#(19)ON0009DOUTOT#(20)OFF氣抓閉合0010TIMRET=1.000011005MOVJVJ=5.000012006MOVJVJ=20.000013007MOVJVJ=20.000014008MOVJVJ=20.000015009MOVJVJ=20.00由抓取點到放置點0016010MOVJVJ=5.000017TIMRET=1.000018DOUTOT#(19)ON0019DOUTOT#(20)OFF氣抓松開0020TIMRET=3.000021011MOVJVJ=5.000022012MOVJVJ=20.000023013MOVJVJ=20.00回到初始位置0024014MOVJVJ=20.000025DOUTOT#(17)OFF0026DOUTOT#(18)ON氣抓恢復(fù)原位0027TIMREDT=5.000028END程序結(jié)束第四章機器人保養(yǎng)4.1、機器人本體保養(yǎng)⑴檢查動力電纜與通訊電纜。⑵檢查各軸運動情況。⑶檢查各軸密封。⑷檢查機器人零位。⑸檢查機器人標(biāo)定數(shù)據(jù)。⑹檢查串行測量板供電電池。⑺檢查機器人各軸馬達與剎車。⑻檢查機器人各軸電纜。⑼機器人各軸加潤滑油。4.2、機器人控制柜⑴檢測控制柜溫度。⑵檢查主機板、存儲板、計算板以及驅(qū)動板。⑶檢查變壓器以及保險絲。⑷檢查機器人三相電源。⑸檢查I/O板以及保險絲。⑹檢查安全鏈。⑺檢測試教板操作。⑻檢測電扇或空調(diào)。4.3、其他⑴清潔機器人。⑵機器人軟件備份。⑶檢查機器人工作位置。第五章項目總結(jié)時間過得真快，一轉(zhuǎn)眼，為期一周的《6自由度工業(yè)機器人開發(fā)實訓(xùn)》已經(jīng)結(jié)束了。在這一周里，我們對機器人有了更直觀的認識，尤其是對MOTOMAN機器人的認識。這周的實訓(xùn)與之前唯一不同是我們每個人都有動手操作機器人機會，這使我們對機器人產(chǎn)生了更深的興趣。在老師的帶領(lǐng)下，我們逐一對機器人進行操作，也因此我們對機器人工作過程有了更加深刻的了解和認識。經(jīng)過老師的講解和實際操作，加上我們自己的求知欲，我們查閱資料，認真學(xué)習(xí)研究機器人，我們深信：機器人作為新型的工業(yè)自動化設(shè)備必將廣泛應(yīng)用，這一周的學(xué)習(xí)必將為我們今后的工作奠定了基礎(chǔ)。但是，我們也知道要想在機器人專業(yè)發(fā)展，還需要我們源源不斷的努力。在這周的實訓(xùn)中我學(xué)到了很多東西，首先做事情要有條理化，只有有條理事情才會做好，才會有效率在最短的時間內(nèi)把事情做好，還有就是在團隊中一定要分工明確讓每個人都有事可做