華中數控二型示教器操作與編程

1、華中數控二型示教器操作與編程華中數控二型示教器操作與編程一、概述一、概述1.1 1.1 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)簡介工業(yè)機器人控制系統(tǒng)簡介 HSR-JR612工業(yè)機器人控制系統(tǒng)主要由 控制器控制器( (HPC-102) )與 示教器示教器( (HSpad) )以及運行在這兩種設備上的軟件所組成。 機器人控制器一般安裝于機器人電柜內部，用來控制機器人的伺服驅動器、輸入輸出等主要執(zhí)行設備；機器人示教器一般通過電纜連接到機器人電柜上，作為上位機通過以太網與控制器進行通訊。 借助HSpad示教器，用戶可以實現HSR-JR612工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要控制功能： 手動控制機器人運動 機器人程序示教編程 機器人

2、程序自動運行 機器人運行狀態(tài)監(jiān)視 機器人系統(tǒng)參數查看1.2 1.2 工業(yè)機器人的典型結構工業(yè)機器人的典型結構 A1、A2、A3為定位關節(jié)圖1-1 六軸機器人關節(jié) A4、A5、A6為定向關節(jié) A2、A3、A5 “抬起/后仰”為負，“降下/前傾”為正 A1、A4、A6滿足右手法則 HSR工業(yè)機器人控制系統(tǒng)采用標準D-H法則定義機器人坐標系，即A1與A2關節(jié)軸線的公垂線在A1軸線上的交點為基坐標系原點，坐標系方向如圖 1 2所示：A4、A5、A6關節(jié)軸線共同的交點為手腕中心點，0號工具坐標系位于該點，坐標系方向如圖 1 2所示。圖1-2 六軸機器人參考坐標系l機器人默認坐標系：機器人默認坐標系：機器

3、人默認坐標系是一個笛卡爾坐標系，固定位于機器人底部(如圖)。它可以根據世界坐標系說明機器人的位置。l世界坐標系：世界坐標系：世界坐標系是一個固定的笛卡爾坐標系， 是用于機器人默認坐標系和基坐標系的原點坐標系。 在默認配置中，世界坐標系與機器人默認坐標系是一致的。圖1-3 六軸機器人參考坐標系l基坐標系：基坐標系：基坐標系是一個笛卡爾坐標系，用來說明工件工件的位置。默認配置中，基礎坐標系與機器人默認坐標系是一致的。 修改基坐標系后，機器人即按照設置的坐標系運動。l工具坐標系：工具坐標系：工具坐標系是一個笛卡爾坐標系，位于工具工具的工作點中。在默認配置中，工具坐標系的原點在法蘭中心點上。工具坐標系

4、由用戶移入工具的工作點。 圖1-3 六軸機器人參考坐標系機器人坐標系的姿態(tài)角：機器人坐標系的姿態(tài)角： HSpad 使用姿態(tài)角來描述工具點的姿態(tài)。 圖1-4 姿態(tài)角示意轉角 含義A(Y) Yaw 偏航角B(P) Pitch 俯仰角C(R) Roll 滾轉角其實就A,B,C就是機器人分別關于X,Y,Z軸的旋轉角度。 二、二、HSpadHSpad操作界面操作界面圖2-1 HSpad操作界面標簽項標簽項 說明說明1 信息提示計數器。信息提示計數器顯示，提示每種信息類型各有多少條等待處理。觸摸信息提示計數器可放大顯示。2 狀態(tài)欄。3 信息窗口。根據默認設置將只顯示最后一個信息提示。 觸摸信息窗口可顯示信

5、息列表。列表中會顯示所有待處理的信息。可以被確認的信息可用確認鍵確認。信息確認鍵確認所有除錯誤信息以外的信息。報警確認鍵確認所有錯誤信息。？按鍵可顯示當前信息的詳細信息。4 坐標系狀態(tài)。觸摸該圖標就可以顯示所有坐標系，并進行選擇。5 點動運行指示。如果選擇了與軸相關的運行，這里將顯示軸號 （ A1、 A2 等）。如果選擇了笛卡爾式運行，這里將顯示坐標系的方向 （ X、 Y、Z、 A、 B、 C）。觸摸圖標會顯示運動系統(tǒng)組選擇窗口。選擇組后，將顯示為相應組中所對應的名稱。標簽項標簽項 說明說明6 自動倍率修調圖標。7 手動倍率修調圖標。8 操作菜單欄。用于程序文件的相關操作。9 網絡狀態(tài)。紅色為

6、網絡連接錯誤，檢查網絡線路問題。黃色為網絡連接成功，但初始化控制器未完成，無法控制機器人運動。綠色為網絡初始化成功， HSpad 正常連接控制器，可控制機器人運動。10 時鐘。時鐘可顯示系統(tǒng)時間。 點擊時鐘圖標就會以數碼形式顯示系統(tǒng)時間和當前系統(tǒng)的運行時間。圖2-2 HSpad狀態(tài)欄標簽項 說明1 菜單鍵。功能同菜單按鍵功能。2 機器人名。顯示當前機器人的名稱。3 加載程序名稱。在加載程序之后，會顯示當前加載的程序名。4 使能狀態(tài)。綠色并且顯示“開”，表示當前使能打開。紅色并且顯示“關”，表示當前使能關閉。點擊可打開使能設置窗口，在自動模式下點擊開/關可設置使能開關狀態(tài)。窗口中可顯示安全開關的

7、按下狀態(tài)。5 程序運行狀態(tài)。自動運行時，顯示當前程序的運行狀態(tài)。標簽項 說明6 模式狀態(tài)顯示。模式可以通過鑰匙開關設置，模式可設置為手動模式、自動模式、外部模式。7 倍率修調顯示。切換模式時會顯示當前模式的倍率修調值。觸摸會打開設置窗口，可通過加/減鍵以 1%的單位進行加減設置，也可通過滑塊左右拖動設置。8 程序運行方式狀態(tài)。在自動運行模式下只能是連續(xù)運行，手動 T1 和手動 T2 模式下可設置為單步或連續(xù)運行。觸摸會打開設置窗口，在手動 T1 和手動 T2 模式下可點擊連續(xù)/單步按鈕進行運行方式切換。9 激活基坐標/工具顯示。觸摸會打開窗口，點擊工具和基坐標選擇相應的工具和基坐標進行設置。1

8、0 增量模式顯示。在手動 T1 或者手動 T2 模式下觸摸可打開窗口，點擊相應的選項設置增量模式。三、手動操作三、手動操作手動運行機器人分為 2 種方式：1. 笛卡爾式運行笛卡爾式運行TCP 沿著一個坐標系的正向或反向運行。2. 與軸相關的運行與軸相關的運行每個軸均可以獨立地正向或反向運行?？捎糜谶\行機器人的原件是：軸運行按鍵。 圖3-1 機器人軸方向3.1 3.1 軸操作軸操作手動 T1 模式速度為 125mm/s，手動 T2 模式速度為250mm/s。選定需要移動的軸，通過“+/-”按鈕控制各軸單獨正/反方向移動。 正負鍵：正負鍵：可以以 100%、 75%、 50%、 30%、 10%、

9、 3%、 1% 步距為單位進行設定。調節(jié)器：調節(jié)器：倍率可以以 1% 步距為單位進行更改。 圖3-2 軸選操作3.2 3.2 工具坐標系工具坐標系最多可在機器人控制系統(tǒng)中儲存 16 個工具坐標系和 16 個基礎坐標系。圖3-3 工具坐標系設置窗口3.3 3.3 坐標模式坐標模式 機器人控制系統(tǒng)有四種坐標模式，分別為軸坐標系、基坐標系、工具坐標系、世界坐標系。 點擊“軸坐標系”可選擇坐標類型，如下圖。圖 3 4 坐標模式選擇3.4 3.4 校準校準圖 3 5 校準界面 在手動模式下控制機器人各關節(jié)軸移動至標準零點姿態(tài)；然后，在下圖的校準界面中輸入各關節(jié)軸的零點值（如軸一到軸六分別為 0，-90，

10、180，0，90，0或者0，-90，180，0，0，0）；最后，按下確認鍵，完成校準，并重啟系統(tǒng)生效。3.5 3.5 工具坐標系標定工具坐標系標定 機器人控制系統(tǒng)支持16個工具坐標系設定。點擊“工具坐標設定”，可設置相應工具坐標系或工件坐標系的各個坐標值，如下圖所示。圖 3 6 工具坐標系設定界面3.5.1 3.5.1 四四點點法法標定標定 通過標定空間中機器人末端在坐標系中的四個不同位置來計算工具坐標系。 圖 3 7 4點標定圖示工具坐標系四點標定操作步驟如下： 圖 3 8 工具號輸入 （1）在菜單中選擇投入運行-測量-工具-4 點法 ，為待測量的工具輸入工具號和名稱。 點擊“繼續(xù)”鍵確認。

11、 （2）用 TCP 移至任意一個參照點，點擊記錄。點擊“確定”鍵確認。 （3）將步驟 2重復3次。 圖 3 9 記錄第一個位置 （3）點擊保存，數據被保存，窗口關閉。 圖 3 10 接近點1指定完成3.6 3.6 工件坐標系設定工件坐標系設定( (基坐標系基坐標系) ) 工件坐標系是由用戶在工件空間定義的一個笛卡爾坐標系。工件坐標包括:（X,Y,Z）用來表示距原點的位置，（A,B,C）用來表示繞X-，Y-，Z-軸旋轉的角度。圖 3 11 工件三點法標定圖 3 12 工件四點法標定四、示教四、示教 本章介紹一些示教界面中指令的基本操作方法，詳細的編程過程請參照HSpad使用說明書的指令編程章節(jié)。

12、 程序的基本信息包括：程序名、程序類型、程序指令。（1）程序名：用以識別存入控制器內存中的程序，在同一個目錄下不能包含兩個或更多擁有相同程序名的程序。程序名長度不超過8個字符，由字母、數字、下劃線(_)組成。（2）程序類型：用于設置程序文件的類型。目前本系統(tǒng)支持的機器人程序類型有.PRG格式和.LIB格式。（3）程序指令：包括運動指令、程序指令等示教中涉及的所有指令。4.1 4.1 新建程序新建程序 點擊示教界面下方左側的“新建程序 ”按鈕，在彈出的對話框中輸入程序名，可新建一個空的程序文件，如下圖所示。圖 4 1 新建程序的示教窗口4.2 4.2 打開程序打開程序 打開程序對話框可查看系統(tǒng)中

13、所有的程序文件及其屬性，點擊“打開程序”，可顯示圖4-2所示程序文件列表，選擇一個現有的程序文件并點擊“確認”后可加載該選中的程序文件。圖 4 2 打開程序的示教窗口4.3 4.3 程序修改程序修改打開程序后，選定需要修改的程序行，點擊屏幕左下角的“更改”按鈕進行修改。 圖 4 3 程序編輯頁面4.4 4.4 編程指令類型說明編程指令類型說明4.4.1 4.4.1 運動指令運動指令 運動指令類型包括三種：關節(jié)定位（MOVE）、直線定位（MOVES）、圓弧定位（CIRCLE）。圖 4 4 運動指令4.4.2 4.4.2 動作類型動作類型 （1） 關節(jié)定位MOVE:是移動機器人各關節(jié)到達指定位置的

14、基本動作模式。工具的運動路徑通常是非線性的，在兩個指定的點之間任意運動。 P1點采用關節(jié)定位方式移動至P2點。1:MOVE ROBOT P12:MOVE ROBOT P2 （2）直線定位指令MOVES:控制TCP（工具中心點）沿直線軌跡運動到目標位置，通過區(qū)別起點和終點時的姿態(tài)，來控制被驅動的工具的姿態(tài)。P1點采用直線運動方式移動至P2點。1:MOVE ROBOT P12:MOVES ROBOT P2 （3）圓弧定位指令CIRCLE：控制TCP（工具中心點）沿圓弧軌跡從起始點經過中間點移動到目標位置，中間點和目標點在指令中一并給出。其速度由程序指令直接指定，單位可為mm/sec、cm/min、

15、inch/min。通過區(qū)別起點和終點時的姿態(tài)，來控制被驅動的工具的姿態(tài)。P1點開始沿著過P2點的圓弧運動至P3點1:MOVE ROBOT P12:CIRCLE ROBOT CIRCLEPOINT=P2 TARGETPOINT=P3操作步驟操作步驟 1.標定需要輸入程序行的上一行 2.選擇指令運動指令MOVE/MOVES/CIRCLE 3.選擇機器人軸或者附加軸 4.記錄點位并配置好參數 5.手動移動機器人到需要的位置或姿態(tài) 6.選中輸入框后，點擊記錄關節(jié)或笛卡爾坐標 7.點擊確認，完成指令添加運動參數運動參數練一練：練一練： 機器人以關節(jié)定位移動到P1,然后畫圓弧經過P2和P3點，再以直線定位

16、移動到P4,接著同樣以直線定位移動到P5,然后繼續(xù)畫圓弧，經過P6,最后到達P1。4.4.3 4.4.3 條件指令條件指令 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。支持的比較運算符有：、=、=、=、，還可以使用邏輯與（AND）和邏輯或（OR）指令對這些條件語句進行運算，條件結束指令END IF。圖 4 5 條件指令4.4.3 4.4.3 條件指令條件指令注意：IF和END IF必須聯(lián)合使用，將條件運行程序塊置于兩條指令之間。用于在主程序中添加子程序，關系到程序執(zhí)行流程。子程序相關指令： SUB、 PUBLIC SUB、 END SUB、 FUNCTION、PUBL

17、IC FUNCTION、 END FUCTION。子程序跳轉調用相關指令： CALL、 GOTO、 LABEL。 4.4.4 4.4.4 流程指令流程指令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的寫子程序相關指令3.點擊操作欄中的確定按鈕，添加寫子程序完成 操作步驟操作步驟圖 4 6 流程控制指令指令說明指令說明注意：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。主要用于程序跳轉例如：GOTO LABEL 1,必須聯(lián)合使用才能實現跳

18、轉GOTO指令和LABEL指令CALL指令用于調用子程序例如：CALL PICK 程序指令新建程序時自動添加到程序文件中，通常情況下，用戶無需修改。 4.4.5 4.4.5 程序指令程序指令程序指令程序指令指令 說明PROGRAM 程序開始END PROGRAM 程序結束WITH 引用機器人名稱END WITH 結束引用機器人名稱ATTACH 綁定機器人DETACH 結束綁定4.4.6 4.4.6 延時指令延時指令機器人控制系統(tǒng)的延時指令包括兩種：DELAY指令和SLEEP指令。指令DELAY是針對指定的運動對象在運動完成后的延時時間，單位為毫秒。（若當前指定運動對象無運動，則DELAY指令無

19、效）指令SLEEP是針對非運動指令的延時指令，單位為毫秒。（SLEEP指令只對非運動指令生效，對運動指令，SLEEP指令無效）4.4.6 4.4.6 延時指令延時指令DELAY指令和指令和SLEEP指令的用法指令的用法在華數型控制系統(tǒng)中，存在運動指令和非運動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 P1D_OUT30=ON在這個例子中，第一條為運動指令，第二條為非運動指令，在系統(tǒng)中是并行執(zhí)行的。也就是說機器人還未運動到P1，D_OUT30就有信號輸出了。如何解決這個問題呢？辦法：加入延時指令 該加入DELAY還是SLEEP？上述例子

20、應該改為：上述例子應該改為：MOVE ROBOT P1DELAY ROBOT 200D_OUT30=ONSLEEP指令的兩種應用場合指令的兩種應用場合1.在循環(huán)中使用WHILE D_IN30ONSLEEP 100END WHILE例中等待D_IN30的信號，若無信號則持續(xù)循環(huán)，等到信號后向下執(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因過載出現異常報警，須加入SLEEP指令。SLEEP指令的兩種應用場合指令的兩種應用場合2.輸出脈沖信號D_OUT30=ONSLEEP 100D_OUT30=OFF上述例子中，D_OUT30輸出了一個寬度為100的脈沖信號。其中必須加入SLEE

21、P指令，否則脈沖寬度太短，會導致實際上沒有任何脈沖信號輸出。4.4.7 4.4.7 循環(huán)指令循環(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循環(huán)體。4.4.8 I/O4.4.8 I/O指令指令 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：可用于給當前 IO 賦值為 ON 或者OFF，也可 用于在 D_IN 和 D_OUT 之間傳值。 WAIT指令：用

22、于阻塞等待一個指定IO信號 ,可選D_IN 和 D_OUT 。WAITUNTIL指令：用于等待IO信號，超過設定時限后退出等待。PLUSE指令：用于產生脈沖。4.4.8 I/O4.4.8 I/O指令指令4.4.9 4.4.9 變量變量 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據運算，若添加SHARED則為共享變量。變量類型包括：LONG類型：長型DOUBLE類型：浮點型STRING類型：字符型JOINT類型：關節(jié)型LOCATION類型：位置型ERROR類型：錯誤型操作步驟操作步驟對于JIONT和LOCATION類型的變量，可使用圖中最下方的三個按鈕來設置變量的坐標值。4.4.10 4.4.10 坐標系指令坐標系指令 坐標