（推薦）華中數(shù)控二型示教器操作與編程

1、,HSR-JR612六軸機(jī)器人示教與編程,一、概述,1.1 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)簡介,HSR-JR612工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)主要由 控制器(HPC-102)與 示教器(HSpad)以及運(yùn)行在這兩種設(shè)備上的軟件所組成。 機(jī)器人控制器一般安裝于機(jī)器人電柜內(nèi)部，用來控制機(jī)器人的伺服驅(qū)動(dòng)器、輸入輸出等主要執(zhí)行設(shè)備；機(jī)器人示教器一般通過電纜連接到機(jī)器人電柜上，作為上位機(jī)通過以太網(wǎng)與控制器進(jìn)行通訊。,借助HSpad示教器，用戶可以實(shí)現(xiàn)HSR-JR612工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要控制功能： 手動(dòng)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng) 機(jī)器人程序示教編程 機(jī)器人程序自動(dòng)運(yùn)行 機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視 機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)查看,1.2 工業(yè)機(jī)器人的典型

2、結(jié)構(gòu),A1、A2、A3為定位關(guān)節(jié),圖1-1 六軸機(jī)器人關(guān)節(jié),A4、A5、A6為定向關(guān)節(jié),A2、A3、A5 “抬起/后仰”為負(fù)，“降下/前傾”為正,A1、A4、A6滿足右手法則,HSR工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)D-H法則定義機(jī)器人坐標(biāo)系，即A1與A2關(guān)節(jié)軸線的公垂線在A1軸線上的交點(diǎn)為基坐標(biāo)系原點(diǎn)，坐標(biāo)系方向如圖 12所示：A4、A5、A6關(guān)節(jié)軸線共同的交點(diǎn)為手腕中心點(diǎn)，0號(hào)工具坐標(biāo)系位于該點(diǎn)，坐標(biāo)系方向如圖 12所示。,圖1-2 六軸機(jī)器人參考坐標(biāo)系,機(jī)器人默認(rèn)坐標(biāo)系：機(jī)器人默認(rèn)坐標(biāo)系是一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系，固定位于機(jī)器人底部(如圖)。它可以根據(jù)世界坐標(biāo)系說明機(jī)器人的位置。 世界坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系

3、是一個(gè)固定的笛卡爾坐標(biāo)系， 是用于機(jī)器人默認(rèn)坐標(biāo)系和基坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)系。 在默認(rèn)配置中，世界坐標(biāo)系與機(jī)器人默認(rèn)坐標(biāo)系是一致的。,圖1-3 六軸機(jī)器人參考坐標(biāo)系,基坐標(biāo)系：基坐標(biāo)系是一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系，用來說明工件的位置。默認(rèn)配置中，基礎(chǔ)坐標(biāo)系與機(jī)器人默認(rèn)坐標(biāo)系是一致的。 修改基坐標(biāo)系后，機(jī)器人即按照設(shè)置的坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)。 工具坐標(biāo)系：工具坐標(biāo)系是一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系，位于工具的工作點(diǎn)中。在默認(rèn)配置中，工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)在法蘭中心點(diǎn)上。工具坐標(biāo)系由用戶移入工具的工作點(diǎn)。,圖1-3 六軸機(jī)器人參考坐標(biāo)系,機(jī)器人坐標(biāo)系的姿態(tài)角： HSpad 使用姿態(tài)角來描述工具點(diǎn)的姿態(tài)。,圖1-4 姿態(tài)角示意,其實(shí)就A,B,

4、C就是機(jī)器人分別關(guān)于X,Y,Z軸的旋轉(zhuǎn)角度。,二、HSpad操作界面,圖2-1 HSpad操作界面,圖2-2 HSpad狀態(tài)欄,三、手動(dòng)操作,手動(dòng)運(yùn)行機(jī)器人分為 2 種方式：1. 笛卡爾式運(yùn)行TCP 沿著一個(gè)坐標(biāo)系的正向或反向運(yùn)行。2. 與軸相關(guān)的運(yùn)行每個(gè)軸均可以獨(dú)立地正向或反向運(yùn)行?？捎糜谶\(yùn)行機(jī)器人的原件是：軸運(yùn)行按鍵。,圖3-1 機(jī)器人軸方向,3.1 軸操作,手動(dòng) T1 模式速度為 125mm/s， 手動(dòng) T2 模式速度為250mm/s。 選定需要移動(dòng)的軸，通過“+/-”按鈕控制各軸單獨(dú)正/反方向移動(dòng)。,正負(fù)鍵：可以以 100%、 75%、 50%、 30%、 10%、 3%、 1% 步距

5、為單位進(jìn)行設(shè)定。調(diào)節(jié)器：倍率可以以 1% 步距為單位進(jìn)行更改。,圖3-2 軸選操作,3.2 工具坐標(biāo)系,最多可在機(jī)器人控制系統(tǒng)中儲(chǔ)存 16 個(gè)工具坐標(biāo)系和 16 個(gè)基礎(chǔ)坐標(biāo)系。,圖3-3 工具坐標(biāo)系設(shè)置窗口,3.3 坐標(biāo)模式,機(jī)器人控制系統(tǒng)有四種坐標(biāo)模式，分別為軸坐標(biāo)系、基坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系。,點(diǎn)擊“軸坐標(biāo)系”可選擇坐標(biāo)類型，如下圖。,圖 34 坐標(biāo)模式選擇,3.4 校準(zhǔn),圖 35 校準(zhǔn)界面,在手動(dòng)模式下控制機(jī)器人各關(guān)節(jié)軸移動(dòng)至標(biāo)準(zhǔn)零點(diǎn)姿態(tài)；然后，在下圖的校準(zhǔn)界面中輸入各關(guān)節(jié)軸的零點(diǎn)值（如軸一到軸六分別為 0，-90，180，0，90，0或者0，-90，180，0，0，0）；最后，

6、按下確認(rèn)鍵，完成校準(zhǔn)，并重啟系統(tǒng)生效。,3.5 工具坐標(biāo)系標(biāo)定,機(jī)器人控制系統(tǒng)支持16個(gè)工具坐標(biāo)系設(shè)定。點(diǎn)擊“工具坐標(biāo)設(shè)定”，可設(shè)置相應(yīng)工具坐標(biāo)系或工件坐標(biāo)系的各個(gè)坐標(biāo)值，如下圖所示。,圖 36 工具坐標(biāo)系設(shè)定界面,3.5.1 四點(diǎn)法標(biāo)定,通過標(biāo)定空間中機(jī)器人末端在坐標(biāo)系中的四個(gè)不同位置來計(jì)算工具坐標(biāo)系。,圖 37 4點(diǎn)標(biāo)定圖示,工具坐標(biāo)系四點(diǎn)標(biāo)定操作步驟如下：,圖 38 工具號(hào)輸入,（1）在菜單中選擇投入運(yùn)行-測量-工具-4 點(diǎn)法 ，為待測量的工具輸入工具號(hào)和名稱。 點(diǎn)擊“繼續(xù)”鍵確認(rèn)。,（2）用 TCP 移至任意一個(gè)參照點(diǎn)，點(diǎn)擊記錄。點(diǎn)擊“確定”鍵確認(rèn)。 （3）將步驟 2重復(fù)3次。,圖 3

7、9 記錄第一個(gè)位置,（3）點(diǎn)擊保存，數(shù)據(jù)被保存，窗口關(guān)閉。,圖 310 接近點(diǎn)1指定完成,3.6 工件坐標(biāo)系設(shè)定(基坐標(biāo)系),工件坐標(biāo)系是由用戶在工件空間定義的一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)包括:（X,Y,Z）用來表示距原點(diǎn)的位置，（A,B,C）用來表示繞X-，Y-，Z-軸旋轉(zhuǎn)的角度。,圖 311 工件三點(diǎn)法標(biāo)定,圖 312 工件四點(diǎn)法標(biāo)定,四、示教,本章介紹一些示教界面中指令的基本操作方法，詳細(xì)的編程過程請(qǐng)參照HSpad使用說明書的指令編程章節(jié)。,程序的基本信息包括：程序名、程序類型、程序指令。,（1）程序名：用以識(shí)別存入控制器內(nèi)存中的程序，在同一個(gè)目錄下不能包含兩個(gè)或更多擁有相同程序名的程序。

8、程序名長度不超過8個(gè)字符，由字母、數(shù)字、下劃線(_)組成。 （2）程序類型：用于設(shè)置程序文件的類型。目前本系統(tǒng)支持的機(jī)器人程序類型有.PRG格式和.LIB格式。 （3）程序指令：包括運(yùn)動(dòng)指令、程序指令等示教中涉及的所有指令。,4.1 新建程序,點(diǎn)擊示教界面下方左側(cè)的“新建程序”按鈕，在彈出的對(duì)話框中輸入程序名，可新建一個(gè)空的程序文件，如下圖所示。,圖 41 新建程序的示教窗口,4.2 打開程序,打開程序?qū)υ捒蚩刹榭聪到y(tǒng)中所有的程序文件及其屬性，點(diǎn)擊“打開程序”，可顯示圖4-2所示程序文件列表，選擇一個(gè)現(xiàn)有的程序文件并點(diǎn)擊“確認(rèn)”后可加載該選中的程序文件。,圖 42 打開程序的示教窗口,4.3

9、程序修改,打開程序后，選定需要修改的程序行， 點(diǎn)擊屏幕左下角的“更改”按鈕進(jìn)行修改。,圖 43 程序編輯頁面,4.4 編程指令類型說明,4.4.1 運(yùn)動(dòng)指令,運(yùn)動(dòng)指令類型包括三種：關(guān)節(jié)定位（MOVE）、直線定位（MOVES）、圓弧定位（CIRCLE）。,圖 44 運(yùn)動(dòng)指令,4.4.2 動(dòng)作類型,（1） 關(guān)節(jié)定位MOVE:是移動(dòng)機(jī)器人各關(guān)節(jié)到達(dá)指定位置的基本動(dòng)作模式。工具的運(yùn)動(dòng)路徑通常是非線性的，在兩個(gè)指定的點(diǎn)之間任意運(yùn)動(dòng)。,P1點(diǎn)采用關(guān)節(jié)定位方式移動(dòng)至P2點(diǎn)。,1:MOVE ROBOT P1 2:MOVE ROBOT P2,（2）直線定位指令MOVES:控制TCP（工具中心點(diǎn)）沿直線軌跡運(yùn)動(dòng)到

10、目標(biāo)位置，通過區(qū)別起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)的姿態(tài)，來控制被驅(qū)動(dòng)的工具的姿態(tài)。,P1點(diǎn)采用直線運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)至P2點(diǎn)。,1:MOVE ROBOT P1 2:MOVES ROBOT P2,（3）圓弧定位指令CIRCLE：控制TCP（工具中心點(diǎn)）沿圓弧軌跡從起始點(diǎn)經(jīng)過中間點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)位置，中間點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)在指令中一并給出。其速度由程序指令直接指定，單位可為mm/sec、cm/min、inch/min。通過區(qū)別起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)的姿態(tài)，來控制被驅(qū)動(dòng)的工具的姿態(tài)。,P1點(diǎn)開始沿著過P2點(diǎn)的圓弧運(yùn)動(dòng)至P3點(diǎn),1:MOVE ROBOT P1 2:CIRCLE ROBOT CIRCLEPOINT=P2 TARGETPOINT=P3

11、,操作步驟,1.標(biāo)定需要輸入程序行的上一行 2.選擇指令運(yùn)動(dòng)指令MOVE/MOVES/CIRCLE 3.選擇機(jī)器人軸或者附加軸 4.記錄點(diǎn)位并配置好參數(shù) 5.手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人到需要的位置或姿態(tài) 6.選中輸入框后，點(diǎn)擊記錄關(guān)節(jié)或笛卡爾坐標(biāo) 7.點(diǎn)擊確認(rèn)，完成指令添加,運(yùn)動(dòng)參數(shù),練一練：,機(jī)器人以關(guān)節(jié)定位移動(dòng)到P1,然后畫圓弧經(jīng)過P2和P3點(diǎn)，再以直線定位移動(dòng)到P4,接著同樣以直線定位移動(dòng)到P5,然后繼續(xù)畫圓弧，經(jīng)過P6,最后到達(dá)P1。,4.4.3 條件指令,條件指令由IF開頭，用于比較判斷是否滿足條件，若滿足則執(zhí)行下一行指令。支持的比較運(yùn)算符有：、=、=、，還可以使用邏輯與（AND）和邏輯或（OR

12、）指令對(duì)這些條件語句進(jìn)行運(yùn)算，條件結(jié)束指令END IF。,圖 45 條件指令,4.4.3 條件指令,注意：IF和END IF必須聯(lián)合使用，將條件運(yùn)行程序塊置于兩條指令之間。,用于在主程序中添加子程序，關(guān)系到程序執(zhí)行流程。 子程序相關(guān)指令： SUB、 PUBLIC SUB、 END SUB、 FUNCTION、PUBLIC FUNCTION、 END FUCTION。 子程序跳轉(zhuǎn)調(diào)用相關(guān)指令： CALL、 GOTO、 LABEL。,4.4.4 流程指令,1.選定需要添加指令的前一行 2.在指令流程指令中選擇相應(yīng)的寫子程序相關(guān)指令 3.點(diǎn)擊操作欄中的確定按鈕，添加寫子程序完成,操作步驟,圖 46

13、流程控制指令,指令說明,注意：SUB、PUBLIC SUB和END SUB必須聯(lián)合使用，子程序位于兩條指令之間；FUNCTION、PUBLIC FUNCTION和END FUNCTION必須聯(lián)合使用，子程序位于兩條指令之間。,主要用于程序跳轉(zhuǎn) 例如： GOTO LABEL 1,必須聯(lián)合使用才能實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn),GOTO指令和LABEL指令,CALL指令,用于調(diào)用子程序 例如： CALL PICK,程序指令新建程序時(shí)自動(dòng)添加到程序文件中，通常情況下，用戶無需修改。,4.4.5 程序指令,程序指令,4.4.6 延時(shí)指令,機(jī)器人控制系統(tǒng)的延時(shí)指令包括兩種：DELAY指令和SLEEP指令。,指令DELAY是針

14、對(duì)指定的運(yùn)動(dòng)對(duì)象在運(yùn)動(dòng)完成后的延時(shí)時(shí)間，單位為毫秒。（若當(dāng)前指定運(yùn)動(dòng)對(duì)象無運(yùn)動(dòng)，則DELAY指令無效）,指令SLEEP是針對(duì)非運(yùn)動(dòng)指令的延時(shí)指令，單位為毫秒。（SLEEP指令只對(duì)非運(yùn)動(dòng)指令生效，對(duì)運(yùn)動(dòng)指令，SLEEP指令無效）,4.4.6 延時(shí)指令,DELAY指令和SLEEP指令的用法,在華數(shù)型控制系統(tǒng)中，存在運(yùn)動(dòng)指令和非運(yùn)動(dòng)指令這兩種類型的指令。這兩種指令是并行執(zhí)行的，并非執(zhí)行完一條再執(zhí)行下一條。如下例： MOVE ROBOT P1 D_OUT30=ON,在這個(gè)例子中，第一條為運(yùn)動(dòng)指令，第二條為非運(yùn)動(dòng)指令，在系統(tǒng)中是并行執(zhí)行的。也就是說機(jī)器人還未運(yùn)動(dòng)到P1，D_OUT30就有信號(hào)輸出了。如何

15、解決這個(gè)問題呢？,辦法：加入延時(shí)指令 該加入DELAY還是SLEEP？,上述例子應(yīng)該改為：,MOVE ROBOT P1 DELAY ROBOT 200 D_OUT30=ON,SLEEP指令的兩種應(yīng)用場合,1.在循環(huán)中使用 WHILE D_IN30ON SLEEP 100 END WHILE,例中等待D_IN30的信號(hào)，若無信號(hào)則持續(xù)循環(huán)，等到信號(hào)后向下執(zhí)行。由于循環(huán)中要一直掃描D_IN30的值，為了避免控制器CPU因過載出現(xiàn)異常報(bào)警，須加入SLEEP指令。,SLEEP指令的兩種應(yīng)用場合,2.輸出脈沖信號(hào) D_OUT30=ON SLEEP 100 D_OUT30=OFF,上述例子中，D_OUT3

16、0輸出了一個(gè)寬度為100的脈沖信號(hào)。其中必須加入SLEEP指令，否則脈沖寬度太短，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際上沒有任何脈沖信號(hào)輸出。,4.4.7 循環(huán)指令,循環(huán)指令用于多次執(zhí)行WHILE指令與END WHILE指令之間的程序行，WHILE TRUE表示程序循環(huán)執(zhí)行。,注意：WHILE 指令和END WHILE 指令必須聯(lián)合使用才能完成一個(gè)循環(huán)體。,4.4.8 I/O指令,IO 指令包括了 D_IN 指令、 D_OUT 指令、WAIT指令、WAITUNTIL指令、以及PLUSE指令。 D_IN 指令、 D_OUT 指令：可用于給當(dāng)前 IO 賦值為 ON 或者OFF，也可 用于在 D_IN 和 D_OUT 之間傳

17、值。 WAIT指令：用于阻塞等待一個(gè)指定IO信號(hào) ,可選D_IN 和 D_OUT 。 WAITUNTIL指令：用于等待IO信號(hào)，超過設(shè)定時(shí)限后退出等待。 PLUSE指令：用于產(chǎn)生脈沖。,4.4.8 I/O指令,4.4.9 變量,變量可分為全局變量COMMON指令和局部變量DIM指令，變量可用于程序中作為程序中的數(shù)據(jù)運(yùn)算，若添加SHARED則為共享變量。,變量類型包括： LONG類型：長型 DOUBLE類型：浮點(diǎn)型 STRING類型：字符型 JOINT類型：關(guān)節(jié)型 LOCATION類型：位置型 ERROR類型：錯(cuò)誤型,操作步驟,對(duì)于JIONT和LOCATION類型的變量，可使用圖中最下方的三個(gè)按

18、鈕來設(shè)置變量的坐標(biāo)值。,4.4.10 坐標(biāo)系指令,坐標(biāo)系指令分為基坐標(biāo)系BASE和工具坐標(biāo)系TOOL。在程序中可選擇定義的坐標(biāo)系編號(hào)，在程序中切換坐標(biāo)系。,4.4.11 同步指令,4.4.12 寄存器指令,用于添加寄存器，以及使用寄存器進(jìn)行運(yùn)算操作。 寄存器設(shè)置格式為：目的寄存器=操作數(shù)1+操作數(shù)2+操作數(shù)N 注：其中操作數(shù)可以為寄存器，也可以為數(shù)值。 寄存器的類型： LR: 笛卡爾位置寄存器 JR： 關(guān)節(jié)位置寄存器 DR：浮點(diǎn)型數(shù)值寄存器 IR； 整型數(shù)值寄存器 SAVE：保存寄存器的值,4.4.13 事件指令,4.4.14 其他指令,其他指令包含一些擴(kuò)展指令，例如視覺指令、弧焊指令。這個(gè)要根據(jù)機(jī)器人外圍設(shè)備來使用，若無外圍設(shè)備，則指令無效。,VISION: 視覺指令，識(shí)別物件 ARC_ON: 起弧 SWITCH: 焊接 ARC_OFF: 收弧 CHANNEL: 切換焊機(jī)通道，這里需要填寫通道號(hào),五、記錄位置坐標(biāo),記錄坐標(biāo)位置可以分為兩類： 1.點(diǎn)位坐標(biāo)Pi 2.位置寄存器JR或者LR等。,記錄點(diǎn)位坐標(biāo)Pi可以在添加運(yùn)動(dòng)指令的界面通過下方按鈕進(jìn)行記錄及修改，如下圖所示：,五、記錄位置坐標(biāo),記錄寄存器坐標(biāo)如LR2不能在添加運(yùn)動(dòng)指令的界面通過下方按鈕進(jìn)行記錄及