工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)維技術(shù) 課件 7任務(wù)二 IRobotSIM典型功能應(yīng)用

任務(wù)二IRobotSIM典型功能應(yīng)用2024年1月公司簡(jiǎn)介CATALOGUE一學(xué)習(xí)目標(biāo)公司簡(jiǎn)介CATALOGUE目錄二工作任務(wù)三實(shí)踐操作四問(wèn)題探究五知識(shí)拓展六評(píng)價(jià)反饋七練習(xí)題1．學(xué)習(xí)IRobotSIM建立六軸機(jī)器人；2．學(xué)習(xí)IRobotSIM建立搬運(yùn)工作站；3．學(xué)習(xí)IRobotSIM軌跡再現(xiàn)；4．學(xué)習(xí)IRobotSIM軸承組裝。一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

二、工作任務(wù)1．IRobotSIM建立六軸機(jī)器人；2．IRobotSIM建立搬運(yùn)工作站；3．IRobotSIM軌跡再現(xiàn)；4．IRobotSIM軸承組裝。三、實(shí)踐操作-知識(shí)儲(chǔ)備

三、實(shí)踐操作-知識(shí)儲(chǔ)備

連桿連桿轉(zhuǎn)角連桿偏距連桿長(zhǎng)度連桿扭角nθi/raddi/mmai-1/mmαi-1/rad1θ10002θ20260π/23θ3068004θ467035π/25θ500-π/26θ600π/2三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人1.雙擊IRobotSIM軟件，進(jìn)入IRobotSIM工作界面。三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人2.“單擊文件”→“導(dǎo)入”→“網(wǎng)絡(luò)模型”，選中ER3B機(jī)器人本體，單擊打開(kāi)按鈕，根據(jù)需要調(diào)整Y向量朝上或者Z向量朝上，單擊“OK”完成導(dǎo)入。三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人3.單擊工具欄中“建?！边x項(xiàng)，建立機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Joint1、Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6。通過(guò)單擊“旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)”建立關(guān)節(jié)軸并重命名為Joint1，回車后完成重命名。雙擊Joint1前面關(guān)節(jié)圖標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)彈出關(guān)節(jié)模式設(shè)置界面，修改關(guān)節(jié)模式為逆解模式。選中Joint1并復(fù)制，按住<Ctrl+V>鍵5次完成Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6創(chuàng)建。建立機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)逆解三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人4.將旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Joint1、Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6放置在機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)軸上。選中Joint1單擊“平移”按鈕會(huì)出現(xiàn)位置輸入窗口，按表所示填寫Joint1相關(guān)位置與方向參數(shù)。按同樣的方法設(shè)置Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6的位姿。關(guān)節(jié)位姿修改關(guān)節(jié)位姿

X（mm）Y(mm)Z(mm)Rx(°)Ry(°)Rz(°)Joint175-75197.5000Joint20-254650900Joint30-247640900Joint40-828019000Joint5-3-3218030900Joint6-6-320720000三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人5.先依次選中各關(guān)節(jié)，單擊關(guān)節(jié)前面的圖標(biāo)，去除“無(wú)限行程”√，設(shè)置Joint1、Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6所有關(guān)節(jié)最小行程和行程范圍和當(dāng)前位置。再將Joint1關(guān)節(jié)拖曳至機(jī)器人底座A0幾何體節(jié)點(diǎn)下，并將A1幾何體拖曳至Joint1關(guān)節(jié)根節(jié)點(diǎn)下，依次完成Joint2、Joint3、Joint4、Joint5和Joint6。設(shè)置機(jī)器人關(guān)節(jié)位置關(guān)節(jié)最小行程行程范圍當(dāng)前位置Joint1-1703400Joint2-135220-90Joint3-6526590Joint4-1803600Joint5-1302600Joint6-3607200三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人6.新建輔助坐標(biāo)新建一個(gè)輔助坐標(biāo)點(diǎn)，并命名為“ER3B_C30”。將機(jī)器人基座幾何體及節(jié)點(diǎn)樹(shù)下的所有物件放置在此輔助坐標(biāo)系下。再次新建兩個(gè)輔助坐標(biāo)點(diǎn)，命名為ER3B_C30_target和ER3B_C30_tool。設(shè)置機(jī)器人關(guān)節(jié)位置三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人7.按住<Ctrl>鍵選擇ER3B_C30_target和ER3B_C30_tool,再選Joint6,單擊重合按鈕，使ER3B_C30_target和ER3B_C30_tool坐標(biāo)位置和方向與Joint6重合，將ER3B_C30_target拖曳到ER3B_C30根節(jié)點(diǎn)下，將ER3B_C30_tool拖曳到Joint6節(jié)點(diǎn)下。選中ER3B_C30_tool，單擊組件屬性，建立與ER3B_C30_target的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，關(guān)聯(lián)類型：“IK,末端-目標(biāo)”。建立與ER3B_C30_target的關(guān)聯(lián)三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人8.設(shè)置機(jī)器人逆解算法單擊“運(yùn)動(dòng)逆解”→“新建IK”，選中IK_Group[containing1ikelement(s)]，使變藍(lán)，IK算法選DLS，阻尼調(diào)整為1，最大迭代數(shù)為99。單擊“編輯運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)點(diǎn)，在右側(cè)選擇“ER3B_C30_tool”，單擊“新建運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)點(diǎn)”，選中ER3B_C30_tool→勾選Rx和Rz。設(shè)置機(jī)器人逆解算法三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人9.仿真運(yùn)動(dòng)及測(cè)試單擊“仿真”按鈕→選中ER3B_C30_target→單擊“移”平→選中Y軸(X、Z軸)，即可按住鼠標(biāo)左鍵在靠近地板處拖動(dòng)鼠標(biāo)，機(jī)器人進(jìn)行Y軸運(yùn)動(dòng)仿真或打開(kāi)仿真按鈕→選中ER3B_C30_target→單擊“旋轉(zhuǎn)”→選中RY(RX、RZ)，即可按住鼠標(biāo)左鍵在靠近地板處拖動(dòng)鼠標(biāo)，機(jī)器人進(jìn)行繞Y軸運(yùn)動(dòng)仿真。仿真運(yùn)動(dòng)及測(cè)試三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人10.選擇ER3B_C30根節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)，在屬性窗口“通用屬性”中勾選“設(shè)置為模型”.設(shè)置模型為組件三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人11.將A0、A1、A2、A3、A4和A5各軸調(diào)整成白色，A6調(diào)整成黑色，單擊“組件屬性”→“調(diào)整顏色”→“色彩值調(diào)整”。修改機(jī)器人參數(shù)三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人12.建立P0（-98，-660，720），P1（-140，-900，500），P2（-500，-900，500）坐標(biāo)點(diǎn)，并將P0，P1和P2放在ER3B_C30根坐標(biāo)下，添加線程腳本，單擊腳本圖標(biāo)，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復(fù)制新的腳本即可。單擊仿真，機(jī)器人自動(dòng)從P0→P1→P2→P0運(yùn)行起來(lái)建立運(yùn)動(dòng)軌跡三、實(shí)踐操作-IRobotSIM建立六軸機(jī)器人13.將新建的機(jī)器人保存為模型庫(kù)文件在“建?！敝羞x中ER3B_C30，單擊文件→保存模型為→選擇想要的模型，將機(jī)器人模型保存在Effort模型庫(kù)下.建立機(jī)器人模型1三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立1.雙擊打開(kāi)IRobotSIM工作界面，單擊文件→加載模型，選中ER3B機(jī)器人本體，單擊打開(kāi)按鈕，完成ER3B機(jī)器人的導(dǎo)入；按同樣的方法依次完成搬運(yùn)工作站、電氣柜、工作臺(tái)、寫字臺(tái)和軸承組裝工作臺(tái)導(dǎo)入。加載模型三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立2.新建一個(gè)輔助坐標(biāo)base（0，0，0）和work_station（1248，-283，941），將work_station、“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標(biāo)base下面。將“banyunjia”拖拽到輔助坐標(biāo)work_station下面新建輔助坐標(biāo)三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立2.新建一個(gè)輔助坐標(biāo)base（0，0，0）和work_station（1248，-283，941），將work_station、“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標(biāo)base下面。將“banyunjia”拖拽到輔助坐標(biāo)work_station下面新建輔助坐標(biāo)三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立2.單擊“文件”→“加載模型”，選中ER3B機(jī)器人，單擊”打開(kāi)按鈕”，完成ER3B機(jī)器人的導(dǎo)入；按同樣的方法依次完成搬運(yùn)工作站、電氣柜、工作臺(tái)、寫字臺(tái)和軸承組裝工作臺(tái)的導(dǎo)入。加載模型三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立3.新建一個(gè)輔助坐標(biāo)base（0，0，0）和work_station（1248，-283，941），將work_station，“banyunjia”，“kongzhigui”，“shiyantai”，“xieziban”，“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標(biāo)base下面。將“banyunjia”拖拽到輔助坐標(biāo)work_station下面。新建輔助坐標(biāo)三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立4.選中“banyunjia”并單擊“解除特征編組”，完成對(duì)“banyunjia”的分組，生成“F”、“L”、“S”和“Y”模塊。新建輔助坐標(biāo)點(diǎn)，完成坐標(biāo)點(diǎn)的位置重合。模塊位置重合輔助坐標(biāo)設(shè)置三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立5.新建place1、place2、place3和place4輔助坐標(biāo)，將place1、place2、place3和place4的坐標(biāo)分別設(shè)置為（1211，-374，976）、（1211，-309，976）、（1201，-255，976）和（1211，-189，976），并將place1、place2、place3和place4輔助坐標(biāo)拖拽到work_station輔助坐標(biāo)下面。新建輔助坐標(biāo)三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立6.雙擊rot_joint5，調(diào)整機(jī)器人5軸的當(dāng)前位置為40度，使得吸盤垂直向下。選中TCP，單擊“旋轉(zhuǎn)”按鈕，將α、β和γ設(shè)置為0度。按下<Ctrl>鍵，先選中新建的12個(gè)輔助坐標(biāo)，最后選中TCP，單擊”旋轉(zhuǎn)”按鈕，再?gòu)棾龅膶?duì)話框單擊”應(yīng)用修改”。選中place3單擊”旋轉(zhuǎn)”按鈕，將γ修改為60。再將“F”、“L”、“S”和“Y”模塊分別拖拽到Pick1、Pick2、Pick3、和Pick4輔助坐標(biāo)下面，設(shè)置機(jī)器人旋轉(zhuǎn)位置三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立7.先選中ER3B_C30_target，再選中TCP，單擊”位置重合”；然后選中“ER3B_C30”，添加線程腳本。雙擊腳本圖標(biāo)，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復(fù)制新的腳本即可，添加線程腳本TCP點(diǎn)重合三、實(shí)踐操作-搬運(yùn)工作站的建立8.

選中Pick1_0，單擊“組件參數(shù)”的“通用屬性”中，去掉相機(jī)可見(jiàn)性設(shè)置內(nèi)部√。再將Pick1、Pick2、Pick2_0、Pick3、Pick3_0、Pick4、Pick4_0、place1、place2、place3和place4輔助坐標(biāo)相機(jī)可見(jiàn)性設(shè)置內(nèi)部的√去掉。最后仿真運(yùn)行。運(yùn)行示意圖設(shè)置相機(jī)可見(jiàn)性三、實(shí)踐操作-工業(yè)機(jī)器人軌跡模塊建立1.雙擊IRobotSIM軟件，進(jìn)入IRobotSIM工作界面。2.單擊“文件”→“加載模型”，選中ER3B機(jī)器人，單擊“打開(kāi)”按鈕，完成ER3B機(jī)器人的導(dǎo)入；按同樣的方法依次完成搬運(yùn)工作站、電氣柜、工作臺(tái)、寫字臺(tái)和軸承組裝工作臺(tái)導(dǎo)入。3.新建一個(gè)輔助坐標(biāo)base（0，0，0）和work_station，將“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標(biāo)base下面。三、實(shí)踐操作-工業(yè)機(jī)器人軌跡模塊建立4.將work_station與“banyunjia”進(jìn)行位置重合，將“banyunjia”與“xieziban”位置重合，將“xieziban”與work_station進(jìn)行位置重合，如圖7-47所示。將work_station拖拽到輔助坐標(biāo)base下面，將“xieziban”拖拽到輔助坐標(biāo)work_station下面。三、實(shí)踐操作-工業(yè)機(jī)器人軌跡模塊建立5.選中“xieziban”單擊“解除特征編組”，完成對(duì)“xieziban”的分組，生成“model”和“xieziban”模塊，選中“model”，單擊編輯組件→邊緣編輯，勾選“顯示隱藏邊緣”和“自動(dòng)連續(xù)拾取”，按住<Ctrl>鍵，依次選中Edge28、Edge25、Edge18、Edge6、Edge2、Edge16和Edge8，單擊“轉(zhuǎn)化為路徑”，關(guān)閉編輯組件窗口會(huì)彈出詢問(wèn)對(duì)話框，單擊“是”，完成路徑提取.路徑提取三、實(shí)踐操作-工業(yè)機(jī)器人軌跡模塊建立6.選中新建路徑ExtractedPath，單擊“編輯路徑”，勾選“路徑點(diǎn)Z軸向上”和“自動(dòng)路徑點(diǎn)方向”，選中路徑起點(diǎn)Pathpoint1，單擊鼠標(biāo)右鍵，從右鍵菜單中選擇“復(fù)制已選擇路徑點(diǎn)”，再選中Pathpoint1，單擊鼠標(biāo)右鍵，從右鍵菜單中選擇“在選擇之后粘貼路徑點(diǎn)”；選中Pathpoint1，單擊“平移”按鈕，選中“自身坐標(biāo)系”，并將TZ改為20，單擊“應(yīng)用修改”按鈕。選中Pathpoint5，單擊鼠標(biāo)右鍵，單擊“復(fù)制已選擇路徑點(diǎn)”，對(duì)Pathpoint1同樣操作。將新建路徑ExtractedPath放在base下面路徑提取三、實(shí)踐操作-工業(yè)機(jī)器人軌跡模塊建立7.選中“ER3B_C30”，添加線程腳本，單擊腳本圖標(biāo)，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復(fù)制新的腳本即可添加線程腳本三、實(shí)踐操作-工業(yè)機(jī)器人軌跡模塊建立8.選中ExtractedPath，單擊“組件參數(shù)”的“通用屬性”，將相機(jī)可見(jiàn)性設(shè)置為不可見(jiàn)（即將勾選去掉）。同樣方法把workstation相機(jī)可見(jiàn)性設(shè)置為不可見(jiàn).設(shè)置相機(jī)可見(jiàn)性三、實(shí)踐操作-工業(yè)機(jī)器人軌跡模塊建立9.仿真運(yùn)行，單擊“文件”→“保存場(chǎng)景為”，保存場(chǎng)景。仿真運(yùn)行示意圖保存場(chǎng)景三、實(shí)踐操作-軸承組裝模塊的建立1.雙擊IRobotSIM軟件，進(jìn)入IRobotSIM工作界面。2.單擊“文件”→“加載模型”，選中ER3B機(jī)器人，單擊“打開(kāi)”按鈕，完成ER3B機(jī)器人的導(dǎo)入；按同樣的方法依次完成搬運(yùn)工作站、電氣柜、工作臺(tái)、寫字臺(tái)和軸承組裝工作臺(tái)導(dǎo)入。3.新建一個(gè)輔助坐標(biāo)base（0，0，0）和work_station（1190，-283，941），將work_station、“banyunjia”、“kongzhigui”、“shiyantai”、“xieziban”、“zhoucheng”和“ER3B_C30”拖拽到輔助坐標(biāo)base下面。將“zhoucheng”拖拽到輔助坐標(biāo)work_station下面。三、實(shí)踐操作-軸承組裝模塊建立4.選中“zhoucheng”單擊“解除特征編組”，完成對(duì)“zhoucheng”的分組，生成“red”、“black”、“blue”和“yellow”模塊。新建P1、P1_0、P2、P2_0、P3、P3_0、P4、P4_0輔助坐標(biāo)點(diǎn)，并完成模塊位置重合。再將P1_0、P2_0、P3_0、P4_0的Z坐標(biāo)改成1100，將P1、P1_0、P2、P2_0、P3、P3_0、P4和P4_0拖拽到work_station輔助坐標(biāo)下面，將“blue”、“red”、“black”和“yellow”模塊分別拖拽到P1、P2、P3、P4、輔助坐標(biāo)點(diǎn)下面。三、實(shí)踐操作-軸承組裝模塊建立5.新建place0、place1和place2輔助坐標(biāo)，將place0、place1和place2的坐標(biāo)分別設(shè)置為（-1196.4，-283，1050）、（-1196.4，-283，970））和（-1196.4，-283，985），并將place0、place1和place2輔助坐標(biāo)拖拽到work_station輔助坐標(biāo)下面.三、實(shí)踐操作-軸承組裝模塊建立6.先選中ER3B_C30_target，再選中TCP，單擊“位置重合”；7.再選中“ER3B_C30”，添加線程腳本，雙擊腳本圖標(biāo)，彈出腳本輸入窗口，將之前的腳本刪除，直接粘貼復(fù)制新的腳本即可位置重合添加線程腳本三、實(shí)踐操作-軸承組裝模塊建立8.選中P1_0，在“組件參數(shù)”的“通用屬性”中，去掉“相機(jī)可見(jiàn)性設(shè)置”內(nèi)部的√。再將P1、P2、P2_0、P3、P3_0、P4、P4_0、place0、place1和place2輔助坐標(biāo)相機(jī)可見(jiàn)性設(shè)置內(nèi)部的√均去掉設(shè)置相機(jī)可見(jiàn)性三、實(shí)踐操作-軸承組裝模塊建立9.仿真運(yùn)行；單擊“文件”→“保存場(chǎng)景為”，即可保存場(chǎng)景。保存場(chǎng)景仿真運(yùn)行示意圖四、問(wèn)題探究IRobotSIM的場(chǎng)景對(duì)象一個(gè)仿真場(chǎng)景包含了一些場(chǎng)景對(duì)象和基本對(duì)象。這些對(duì)象由樹(shù)狀的層次結(jié)構(gòu)組合在一起，共同組成IRobotSIM中的仿真模型和工作環(huán)境。在IRobotSIM界面中，對(duì)象存在于場(chǎng)景層次結(jié)構(gòu)和可見(jiàn)的場(chǎng)景視圖中。IRobotSIM中支持的場(chǎng)景對(duì)象包括：形狀、關(guān)節(jié)、路徑、距離傳感器、力敏傳感器、視覺(jué)傳感器、虛點(diǎn)和相機(jī)等。五、知識(shí)拓展

IRobotSIM有六種計(jì)算模塊，包括碰撞檢測(cè)模塊、最小距離計(jì)算模塊、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算模塊、幾何約束求解模塊、動(dòng)力學(xué)模塊和路徑規(guī)劃模塊。碰撞檢測(cè)對(duì)象（或碰撞對(duì)象）依靠可碰撞的場(chǎng)景對(duì)象。最小距離計(jì)算對(duì)象（或距離對(duì)象）的距離依賴可測(cè)量對(duì)象。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算對(duì)象（或IK分組）主要依靠虛點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)鏈，這種情形下，關(guān)節(jié)對(duì)象起著重要作用。幾何約束求解對(duì)象（或機(jī)構(gòu)）主要依靠虛點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)鏈，這種情形下，關(guān)節(jié)對(duì)象起著重要作用。五、知識(shí)拓展

1.物理引擎塊引擎模塊：物理引擎以IRobotSIM內(nèi)置的4個(gè)物理引擎作為支撐，允許處理剛體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算和交互（碰撞響應(yīng)、抓取等）。IRobotSIM的動(dòng)態(tài)模塊目前支持四種不同的物理引擎：Bullet引擎，ODE引擎，Vortex引擎，Newton引擎。2.路徑規(guī)劃模塊：IRobotSIM通過(guò)包括OMPL庫(kù)的插件提供路徑/運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能，在準(zhǔn)備路徑/運(yùn)動(dòng)規(guī)劃任務(wù)時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）確定開(kāi)始和目標(biāo)狀態(tài)（2）使用simExtOMPL_createTask創(chuàng)建路徑規(guī)劃任務(wù)。（3）使用simExtOMPL_setAlgorithm選擇算法。（4）創(chuàng)建所需的狀態(tài)空間，它可以指定一個(gè)復(fù)合對(duì)象：simExtOMPL_createStateSpace和simExtOMPL_setStateSpace（5）使用simExtOMPL_setStartState和simExtOMPL_setGoalState指定開(kāi)始和目標(biāo)狀態(tài)。六、評(píng)價(jià)反饋基本素養(yǎng)（30分）序號(hào)評(píng)估內(nèi)容自評(píng)互評(píng)師評(píng)1紀(jì)律（無(wú)遲到、早退、曠課）（10分）

2安全規(guī)范操作（10分）

3團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、溝通能力（10分）

理論知識(shí)（