工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用（ABB） 課件 項(xiàng)目3工業(yè)機(jī)器人繪圖工作站虛擬仿真

工業(yè)機(jī)器人繪圖工作站虛擬仿真任務(wù)1創(chuàng)建繪圖筆工具1.導(dǎo)入繪圖筆工具模型2.設(shè)定繪圖筆工具位置3.創(chuàng)建工具坐標(biāo)系框架4.創(chuàng)建工具任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施雖然RobotStudio軟件提供了各式各樣的工業(yè)機(jī)器人工具，但在實(shí)際工程項(xiàng)目中，往往需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，使用專用的工具，如打磨工具、噴涂工具、碼垛工具等。這就需要將已繪制的工具模型導(dǎo)入RobotStudio軟件，再將其創(chuàng)建為工業(yè)機(jī)器人工具。此外，將工具模型導(dǎo)入RobotStudio軟件后，需要設(shè)置其位置和姿態(tài)等，以滿足工具的安裝和使用功能要求。1.導(dǎo)入繪圖筆工具模型（1）導(dǎo)入“實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”“底座”“ABBIRB120工業(yè)機(jī)器人”“繪圖模塊”模型，按照表3-1所示位置布局工作站。模塊位置實(shí)訓(xùn)平臺(tái)[0，0，0，0，0，0]底座[-729，777，960，90，0，90]ABBIRB120工業(yè)機(jī)器人[-729，777，972，0，0，0]繪圖模塊[-735.5，1172.5，674.5，0，0，0]表3-1繪圖工作站各模塊的坐標(biāo)位置1.導(dǎo)入繪圖筆工具模型（2）單擊“導(dǎo)入幾何體”，選擇“瀏覽幾何體”，導(dǎo)入“繪圖筆工具”，如圖3-1所示。為方便操作，隱藏除“繪圖筆工具”之外的所有機(jī)械裝置、組件等。2.設(shè)定繪圖筆工具位置（1）設(shè)定“繪圖筆工具”模型的本地原點(diǎn)。2.設(shè)定繪圖筆工具位置（2）設(shè)定“繪圖筆工具”模型的位置和姿態(tài)。3.創(chuàng)建工具坐標(biāo)系框架工具坐標(biāo)系框架應(yīng)設(shè)置在“繪圖筆工具”模型的尖端。在“基本”選項(xiàng)卡中，單擊“框架”，選擇“創(chuàng)建框架”，創(chuàng)建新的框架，將生成的新框架重命名為“工具框架”。4.創(chuàng)建工具（1）在“建?！边x項(xiàng)卡中，單擊“創(chuàng)建工具”，彈出“創(chuàng)建工具”對(duì)話框。（2）設(shè)置“創(chuàng)建工具”的“工具信息第1步”。4.創(chuàng)建工具（3）“創(chuàng)建工具”對(duì)話框“工具信息第2步”。4.創(chuàng)建工具（4）將新創(chuàng)建的“繪圖筆工具”安裝到機(jī)器人上。工業(yè)機(jī)器人繪圖工作站虛擬仿真任務(wù)2創(chuàng)建工件坐標(biāo)系任務(wù)分析工件坐標(biāo)系是針對(duì)加工工件創(chuàng)建的坐標(biāo)系，描述工業(yè)機(jī)器人TCP運(yùn)動(dòng)的虛擬笛卡爾坐標(biāo)系，多用于多工件作業(yè)系統(tǒng)，以及工具固定、機(jī)器人移動(dòng)工件的作業(yè)系統(tǒng)。機(jī)器人進(jìn)行多工位、多工件相同作業(yè)時(shí)，只需要改變工件坐標(biāo)系，就能保證機(jī)器人在不同的作業(yè)區(qū)域，按同一程序所設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，而無需對(duì)作業(yè)程序進(jìn)行其他修改。本任務(wù)采用三點(diǎn)法創(chuàng)建工件坐標(biāo)系。創(chuàng)建工件坐標(biāo)系（1）在“基本”選項(xiàng)卡中單擊“其它”，選擇“創(chuàng)建工件坐標(biāo)”，如圖3-10所示。創(chuàng)建工件坐標(biāo)系（2）在“創(chuàng)建工件坐標(biāo)”框中，設(shè)置“名稱”為“wobj1”，依次單擊“工件坐標(biāo)框架”“取點(diǎn)創(chuàng)建框架”，通過“三點(diǎn)法”創(chuàng)建工件坐標(biāo)，如圖3-11所示。工業(yè)機(jī)器人繪圖工作站虛擬仿真任務(wù)3創(chuàng)建方形路徑1.創(chuàng)建空路徑2.示教指令和目標(biāo)點(diǎn)3.沿路徑運(yùn)動(dòng)任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施利用RobotStudio軟件仿真可以實(shí)現(xiàn)跟實(shí)操設(shè)備類似的手動(dòng)示教效果，對(duì)于給定的工作任務(wù)，首先需要設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人完成任務(wù)的運(yùn)行路徑。本任務(wù)將在前面任務(wù)1和任務(wù)2的基礎(chǔ)上，使用繪圖筆工具繪制工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的方形路徑。1.創(chuàng)建空路徑（1）檢查/設(shè)置初始參數(shù)，如圖3-12所示。1.創(chuàng)建空路徑（2）在“基本”選項(xiàng)卡中單擊“路徑”，選擇“空路徑”，在“路徑和目標(biāo)點(diǎn)”中出現(xiàn)“Path_10”，如圖3-13；2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（1）單擊“示教指令”，“Path_10”下出現(xiàn)第1條移動(dòng)指令，如圖3-14所示；2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（2）設(shè)置初始位置。使用“機(jī)械裝置手動(dòng)關(guān)節(jié)”，將機(jī)器人調(diào)整到初始位置，添加第2條移動(dòng)指令，如圖3-15所示。2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（3）示教目標(biāo)點(diǎn)。2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（3）示教目標(biāo)點(diǎn)。2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（3）示教目標(biāo)點(diǎn)。2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（3）示教目標(biāo)點(diǎn)。2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（3）示教目標(biāo)點(diǎn)。2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（3）示教目標(biāo)點(diǎn)。2.

示教指令和目標(biāo)點(diǎn)（3）示教目標(biāo)點(diǎn)。3.沿路徑運(yùn)動(dòng)在“路徑和目標(biāo)點(diǎn)”中，右擊“Path_10”，依次選擇“自動(dòng)配置”“所有移動(dòng)指令”；右擊“Path_10”，選擇“沿著路徑運(yùn)動(dòng)”，觀察機(jī)器人運(yùn)行。工業(yè)機(jī)器人繪圖工作站虛擬仿真任務(wù)4仿真運(yùn)行與錄制視頻1.工業(yè)機(jī)器人仿真運(yùn)行2.錄制視頻任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施在任務(wù)3中，工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了在工作站中沿設(shè)定的路徑自動(dòng)運(yùn)動(dòng)，還需要將指令、示教目標(biāo)點(diǎn)、工具數(shù)據(jù)、工件坐標(biāo)等數(shù)據(jù)和信息同步到Rapid編程環(huán)境中，才能進(jìn)行機(jī)器人仿真運(yùn)行、錄制視頻、TCP跟蹤等相關(guān)操作。本任務(wù)將錄制機(jī)器人仿真運(yùn)行視頻。1.工業(yè)機(jī)器人仿真運(yùn)行（1）右擊“Path_10”，選擇“設(shè)置為仿真進(jìn)入點(diǎn)”，如圖3-35所示。1.工業(yè)機(jī)器人仿真運(yùn)行（2）右擊“Path_10”，選擇“同步到Rapid”，如圖3-38所示；也可以在“基本”功能選項(xiàng)卡的上部中間位置單擊“同步”下拉箭頭，然后在下拉菜單中選擇“同步到Rapid”。1.工業(yè)機(jī)器人仿真運(yùn)行（3）在彈出的“同步到Rapid”對(duì)話框中勾選所有復(fù)選框，點(diǎn)擊“確定”。1.工業(yè)機(jī)器人仿真運(yùn)行（4）在“仿真”功能選項(xiàng)卡下的“仿真控制”功能欄中，單擊“播放”“停止”“暫停”和“重置”按鈕觀察和控制仿真，如圖3-41所示。2.

錄制視頻（1）點(diǎn)擊“播放”下拉選擇“錄制視圖”，如圖3-42所示，機(jī)器人系統(tǒng)開始運(yùn)行；錄制視圖2.

錄制視頻（2）仿真結(jié)束后，跳出保存文件名和保存類型窗口，保存類型選擇“可執(zhí)行文件

(*.exe)”；（3）打開生成的文件，點(diǎn)擊工具欄中的“Play”，播放機(jī)器人運(yùn)行視圖。2.

錄制視頻（1）“仿真”選項(xiàng)卡下的“錄制短片”工具欄包含3種視頻錄制方法：仿真錄像、錄制應(yīng)用程序和錄制圖形，單擊任何一個(gè)圖標(biāo)都可以開始錄制視頻，單擊“停止錄像”圖標(biāo)可以停止視頻錄制，單擊“查看錄像”可以直接觀看剛錄制的視頻；錄制視頻2.

錄制視頻（2）單擊圖3-44右下角的箭頭，進(jìn)入“選項(xiàng)”，選擇“屏幕錄像機(jī)”，設(shè)設(shè)置視頻保存路徑、視頻參數(shù)等。錄制視頻工業(yè)機(jī)器人繪圖工作站虛擬仿真任務(wù)5創(chuàng)建圓弧路徑1.設(shè)置初始參數(shù)2.生成自動(dòng)路徑3.調(diào)整目標(biāo)點(diǎn)工具位姿4.軸配置參數(shù)5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施工業(yè)機(jī)器人手動(dòng)示教適用于加工簡(jiǎn)單的工件，工件外形簡(jiǎn)單，示教點(diǎn)少；而對(duì)于加工外形復(fù)雜且精度要求高的工件，則需要利用RobotStudio軟件自動(dòng)生成路徑，再進(jìn)行路徑的完善和優(yōu)化，針對(duì)示教點(diǎn)多、路徑復(fù)雜的情況，這種方式可以大大提高路徑規(guī)劃的效率。1.設(shè)置初始參數(shù)將工作站系統(tǒng)恢復(fù)到“繪圖模塊”未被調(diào)整狀態(tài)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，如圖3-53所示。2.生成自動(dòng)路徑（1）在彈出的“自動(dòng)路徑”輸入框中設(shè)置自動(dòng)路徑參數(shù)，如圖3-55所示；“自動(dòng)路徑”輸入框的參數(shù)說明，參閱表3-52.生成自動(dòng)路徑（2）參數(shù)設(shè)置完成后，單擊“創(chuàng)建”“關(guān)閉”，生成路徑“Path_20”。項(xiàng)目參數(shù)功能自動(dòng)路徑軌跡框顯示用戶選擇的軌跡，可由一條或多條曲線組成；當(dāng)軌跡為閉合曲線時(shí)，可在視圖窗口中的紅色軌跡上看到一個(gè)圓盤狀標(biāo)識(shí)，為軌跡的起點(diǎn)，亦是終點(diǎn)；當(dāng)軌跡非閉合曲線時(shí)，可在視圖窗口中的紅色軌跡上看到兩個(gè)圓盤狀標(biāo)識(shí)，分別為軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)反轉(zhuǎn)將軌跡方向置反，其默認(rèn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，反轉(zhuǎn)后變?yōu)槟鏁r(shí)針刪除點(diǎn)擊“刪除”按鈕可刪除“軌跡框”的第一條或最后一條軌跡參照面在目標(biāo)模型上選定參照面后，生成的目標(biāo)點(diǎn)的Z軸方向會(huì)垂直于參照面近似值參數(shù)線性以線性指令到達(dá)每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，以線性方式分段處理軌跡圓弧運(yùn)動(dòng)在具有圓弧特征的軌跡處以圓弧指令到達(dá)相應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)，而在具有線性特征的軌跡處以線性指令到達(dá)相應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)常量生成具有恒定間隔距離的目標(biāo)點(diǎn)最小距離設(shè)置兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)之間的最小距離，小于該距離的目標(biāo)點(diǎn)將會(huì)被忽略最大半徑當(dāng)圓弧半徑超過指定值時(shí)將被視為直線公差生成目標(biāo)點(diǎn)時(shí)所允許的最大幾何偏差，設(shè)定值越小，精度越高，生成的目標(biāo)點(diǎn)越多；反之則生成的目標(biāo)點(diǎn)越少3.調(diào)整目標(biāo)點(diǎn)工具位姿（1）在“路徑和目標(biāo)點(diǎn)”下依次展開T_ROB1、工件坐標(biāo)&目標(biāo)點(diǎn)、wobj1和wobj1

of，可見自動(dòng)生成的目標(biāo)點(diǎn)，“Path_20”下可見路徑，如圖3-56所示。3.調(diào)整目標(biāo)點(diǎn)工具位姿（2）右擊“Target_120”，選擇“查看目標(biāo)處工具”“DrawingTool”，在視圖窗口的模塊上可見目標(biāo)點(diǎn)處的工具，如圖3-57和3-58所示。4.軸配置參數(shù)（1）右擊“Target_120”，選擇“參數(shù)配置”，在彈出的“配置參數(shù)”窗口中，選擇第一種軸配置參數(shù)：Cfg1（0，0，0，0），設(shè)置完成后，依次單擊“應(yīng)用”“關(guān)閉”。4.軸配置參數(shù)（2）其余目標(biāo)點(diǎn)的軸配置參數(shù)也可以統(tǒng)一調(diào)整：在“路徑和目標(biāo)點(diǎn)”下展開“路徑與步驟”，右擊自動(dòng)路徑“Path_20”，依次選擇“自動(dòng)配置”“所有移動(dòng)指令”，如圖3-67所示。5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)（1）調(diào)整移動(dòng)指令1）展開“Path_20”，右擊圓周移動(dòng)指令“MoveCTarget_130,Target_140”，選擇“刪除”，將這條指令刪除；2）依次展開wobj0、wobj0_of，右擊“Target_130”，依次選擇“添加到路徑”“Path_20”“Target_120”，如圖3-68所示，將目標(biāo)點(diǎn)“Target_130”的指令添加到了指令“MoveLTarget_120”之后；5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)3）采用同樣方式，將目標(biāo)點(diǎn)“Target_140”添加到路徑“MoveLTarget_130”之后，從而替換圓周移動(dòng)指令“MoveCTarget_130,Target_140”；4）同樣，替換圓周移動(dòng)指令“MoveCTarget_230,Target_240”，如圖3-69所示；5）右擊“Path_20”，依次選擇“自動(dòng)配置”“所有移動(dòng)指令”；再次右擊“Path_20”，選擇“沿著路徑運(yùn)動(dòng)”，觀察機(jī)器人運(yùn)行情況。5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)（2）添加進(jìn)入點(diǎn)相對(duì)“Path_20”第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)而言，進(jìn)入點(diǎn)只是相對(duì)其沿Z軸負(fù)方向偏移一定距離，所以，可以復(fù)制第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)并將其偏移；“Path_20”為閉合路徑，進(jìn)入點(diǎn)和離開點(diǎn)可為同一點(diǎn)。5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)1）右擊第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)“Target_120”，選擇“復(fù)制”；再右擊“wobj1”，選擇“粘貼”，如圖3-70、圖3-71所示；5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)2）右擊新生成的目標(biāo)點(diǎn)“Target_120_2”，選擇“重命名”，如圖3-72所示，將目標(biāo)點(diǎn)名稱修改為“pGetin”；5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)3）右擊目標(biāo)點(diǎn)“pGetin”，依次選擇“修改目標(biāo)”“偏移位置”，在彈出的“偏移位置”窗口中，從“參考”下拉菜單中選擇“本地”坐標(biāo)系，將“Translation（偏移）”Z軸值設(shè)為-100，“旋轉(zhuǎn)”默認(rèn)，如圖3-73、圖3-74所示；5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)4）設(shè)置完成，點(diǎn)擊“應(yīng)用”“關(guān)閉”，再右擊目標(biāo)點(diǎn)“pGetin”，依次選擇“添加到路徑”“Path_20”“第一”，如圖3-75所示；5）同樣，將目標(biāo)點(diǎn)“pGetin”添加到“Path_20”的“最后”。5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)（3）添加初始點(diǎn)和過渡點(diǎn)各步驟的相關(guān)操作跟前面的步驟類似，簡(jiǎn)述如下：1）右擊機(jī)器人，單擊“回到機(jī)械原點(diǎn)”，使機(jī)器人回到機(jī)械原點(diǎn)；2）在“基本”選項(xiàng)卡下的“設(shè)置”功能欄中，將工件坐標(biāo)改為wobj0；3）在“路徑編程”功能欄中單擊“示教目標(biāo)點(diǎn)”；4）依次展開wobj0、wobj0_of，將新生成的目標(biāo)點(diǎn)“Target_310”重命名為“pHome”；5）將目標(biāo)點(diǎn)“pHome”分別添加到“Path_20”的“第一”和“最后”；5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)6）右擊機(jī)器人，選擇“機(jī)械裝置手動(dòng)關(guān)節(jié)”，通過滑塊將第1軸和第5軸的旋轉(zhuǎn)角度均設(shè)為90°，單擊“示教目標(biāo)點(diǎn)”；7）將新生成的目標(biāo)點(diǎn)重命名為“pTrans”；8）將“pTrans”拖至指令“MoveL

pHome”,在該指令后生成新指令“MoveL

pTrans”，如圖3-76所示；9）同樣，將“pTrans”拖至指令“MoveLpGetin”,這樣，形成了一條完整的路徑。5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)（4）優(yōu)化移動(dòng)指令參數(shù)1）在“Path_20”中，使用Ctrl鍵和鼠標(biāo)左鍵選取前3條指令和倒數(shù)前2條指令，右擊選擇“編輯指令”，如圖3-77所示；在彈出窗口中，“動(dòng)作類型”選擇“Joint”，“Zone”選擇“z0”，如圖3-78所示；5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)2）設(shè)置完成后，依次單擊“應(yīng)用”“關(guān)閉”；3）在“Path_20”中，右擊下方第二條“MoveLpGetin”指令，依次選擇“修改指令”“區(qū)域”“z10”，修改這條指令的區(qū)域半徑，如圖3-79所示；5.完善路徑和優(yōu)化參數(shù)6）右擊自動(dòng)路徑“Path_20”，依次選擇“自動(dòng)配置”“所有移動(dòng)指令”；再次右擊“Path_20”，在彈出的菜單中選擇“沿著路徑運(yùn)動(dòng)”，觀察機(jī)器人運(yùn)行情況。工業(yè)機(jī)器人繪圖工作站虛擬仿真任務(wù)6創(chuàng)建鏡像路徑1.創(chuàng)建鏡像框架2.創(chuàng)建和移動(dòng)路徑3.鏡像路徑4.調(diào)用路徑與仿真運(yùn)行任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施繪圖模塊中包含兩條S形圖形，兩者不是平移關(guān)系，而是鏡像關(guān)系。本任務(wù)將利用RobotStudio中的“鏡像路徑”功能，從當(dāng)前路徑實(shí)現(xiàn)鏡像路徑。“鏡像路徑”的本質(zhì)是借助鏡像平面（對(duì)稱面）形成對(duì)稱的路徑，因此，本任務(wù)首先要根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)稱面，即創(chuàng)建鏡像框架；再創(chuàng)建路徑和鏡面路徑，仿真運(yùn)行觀察效果。1.創(chuàng)建鏡像框架（1）創(chuàng)建直線1）在“建模”功能選項(xiàng)卡下，單擊“曲線”下拉列表中選擇“直線”，如圖3-81所示；1.創(chuàng)建鏡像框架2）在彈出的“創(chuàng)建直線”窗口中設(shè)置參數(shù)，如圖3-82所示。1.創(chuàng)建鏡像框架（2）創(chuàng)建框架1）在“基本”功能選項(xiàng)卡中，單擊“框架”下拉列表中選擇“創(chuàng)建框架”；設(shè)置框架參數(shù)，并將框架重命名為“鏡像框架”，如圖3-83、圖3-84所示。1.創(chuàng)建鏡像框架2.創(chuàng)建和移動(dòng)路徑（1）在“基本”中單擊“路徑”，選擇“空路徑”，生成空路徑“Path_30”。（2）展開路徑“Path_20”，使用Shift鍵和鼠標(biāo)左鍵選擇圖3-85所示的移動(dòng)指令（除到達(dá)初始點(diǎn)和過渡點(diǎn)的移動(dòng)指令），右擊，依次選擇“移動(dòng)到路徑”“DrawingSys/T_ROB1/Path_30”，將需要鏡像操作的移動(dòng)指令都移動(dòng)至路徑“Path_30”。3.鏡像路徑（1）右擊“Path_30”，在彈出的菜單中依次選擇“路徑”“鏡像路徑”，如圖3-86所示。3.鏡像路徑（2）設(shè)置“鏡像路徑”參數(shù)。1）在彈出的“鏡像路徑”窗口中設(shè)置參數(shù)，如圖3-87所示，各參數(shù)說明見表3-6；3.鏡像路徑2）在“鏡像路徑”窗口下部單擊“更多”，設(shè)置其它參數(shù)，如圖3-88所示；3.鏡像路徑3）設(shè)置完成后，單擊“應(yīng)用”“關(guān)閉”，生成“Path_30”的鏡像路徑“mPath_30”的鏡像路徑，視圖窗口出現(xiàn)相應(yīng)軌跡，如圖3-89所示。3.鏡像路徑4）自動(dòng)配置參數(shù)，仿真運(yùn)行，觀察機(jī)器人沿路徑運(yùn)行情況。項(xiàng)目參數(shù)功能