工業(yè)機(jī)器人編程與操作（ABB）課件 項(xiàng)目4 繪圖模塊的編程與操作

工業(yè)機(jī)器人編程與操作（ABB）項(xiàng)目分析

在焊接領(lǐng)域，采用自動(dòng)化焊接即工業(yè)焊接機(jī)器人，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量已是大勢(shì)所趨。采用機(jī)器人進(jìn)行焊接作業(yè)可以極大地提高生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效率，如圖所示。項(xiàng)目4繪圖模塊的編程與操作

工業(yè)焊接機(jī)器人項(xiàng)目4繪圖模塊的編程與操作

工業(yè)機(jī)器人在焊接過程中，需要對(duì)工具（焊槍）的特性進(jìn)行描述，即工具的位置和方向中心點(diǎn)（TCP）和負(fù)載等。這些我們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中，可以通過用繪圖工具在操作平臺(tái)上通過繪圖的方式來模擬工業(yè)機(jī)器人的焊接過程。工業(yè)機(jī)器人繪圖

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)1.理解工具坐標(biāo)系的概念和使用方法；2.理解工件坐標(biāo)系的概念和使用方法；3.理解有效載荷數(shù)據(jù)的概念和使用方法；4.熟練使用機(jī)器人指令完成程序的編輯及運(yùn)行。能力目標(biāo)1.學(xué)會(huì)使用示教器創(chuàng)建工具坐標(biāo)系；2.學(xué)會(huì)使用示教器創(chuàng)建工件坐標(biāo)系；3.學(xué)會(huì)使用示教器創(chuàng)建有效載荷數(shù)據(jù);4.熟練應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人指令編輯程序的能力。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)和安全生產(chǎn)意識(shí)；2.培養(yǎng)學(xué)生良好的溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神；3.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和精益求精的工匠精神。項(xiàng)目4繪圖模塊的編程與操作

什么是程序數(shù)據(jù)？程序數(shù)據(jù)是在程序模塊或系統(tǒng)模塊中設(shè)定值和定義一些環(huán)境數(shù)據(jù)。創(chuàng)建的程序數(shù)據(jù)由同一個(gè)模塊或其它模塊中的指令進(jìn)行引用。如圖所示，虛線框中是一條常用的機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的指令（MoveJ)，并調(diào)用了4個(gè)程序數(shù)據(jù)。4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置工具數(shù)據(jù)tooldata工具數(shù)據(jù)TOOLDATA是用于描述安裝在機(jī)器人第六軸上的工具的TCP，重量，重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。執(zhí)行程序時(shí)，機(jī)器人就是將TCP移至編程位置，程序中所描述的速度與位置就是TCP點(diǎn)在對(duì)應(yīng)工件坐標(biāo)中的速度與位置。所有機(jī)器人在手腕處都有一個(gè)預(yù)定義工具坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系被稱為tool0。這樣就能將一個(gè)或多個(gè)新工具坐標(biāo)系定義為tool0的偏移值。默認(rèn)的TCP點(diǎn)不同工具的TCP點(diǎn)4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置TCP的幾種設(shè)定方法：N（3≤N≤9）點(diǎn)法機(jī)器人的TCP通過N種不同的姿態(tài)同參考點(diǎn)接觸，得出多組解，通過計(jì)算得出當(dāng)前TCP與機(jī)器人安裝法蘭中心點(diǎn)（Tool0）相應(yīng)位置，其坐標(biāo)系方向與Tool0一致。TCP和Z法在N點(diǎn)法基礎(chǔ)上，增加Z點(diǎn)與參考點(diǎn)的連線為坐標(biāo)系Z軸的方向，改變了tool0的Z方向。TCP和Z，X法在N點(diǎn)法基礎(chǔ)上，增加X點(diǎn)與參考點(diǎn)的連線為坐標(biāo)系X軸的方向，Z點(diǎn)與參考點(diǎn)的連線為坐標(biāo)系Z軸的方向，改變了tool0的X和Z方向。4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置TCP和Z，X法（N=4）設(shè)定原理：●首先在機(jī)器人工作范圍內(nèi)找一個(gè)非常精確的固定點(diǎn)作為參考點(diǎn)；●然后在工具上確定一個(gè)參考點(diǎn)（最好是工具的中心點(diǎn)）；●用手動(dòng)操縱機(jī)器人的方法，去移動(dòng)工具上的參考點(diǎn)，以四種以上不同的機(jī)器人姿態(tài)盡可能與固定點(diǎn)剛好碰上。前三個(gè)點(diǎn)的姿態(tài)相差盡量大些，這樣有利于TCP精度的提高。第四點(diǎn)是用工具的參考點(diǎn)垂直于固定點(diǎn)，第五點(diǎn)是工具參考點(diǎn)從固定點(diǎn)向?qū)⒁O(shè)定為TCP的X方向移動(dòng)，第六點(diǎn)是工具參考點(diǎn)從固定點(diǎn)向?qū)⒁O(shè)定為TCP的Z方向移動(dòng)；●機(jī)器人通過這四個(gè)位置點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)計(jì)算求得TCP的數(shù)據(jù)，然后TCP的數(shù)據(jù)就保存在tooldata這個(gè)程序數(shù)據(jù)中被程序進(jìn)行調(diào)用。

下面以典型的焊槍工具為例，創(chuàng)建工業(yè)機(jī)器人的工具坐標(biāo)系，操作步驟如表所示。第1步：ABB主菜單中，選擇“手動(dòng)操縱”，單擊；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第2步：在手動(dòng)操縱界面內(nèi)，選擇“工具坐標(biāo)”；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第3步：?jiǎn)螕糇笙陆恰靶陆ā卑粹o；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第4步：對(duì)工具數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行設(shè)定后，單擊“確定”；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第5步：選中新建的tool1后（或者操作者新建的其他tooldata名稱），單擊“編輯”菜單中的“定義”選項(xiàng)；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第6步：選擇“TCP和Z，X”，使用6點(diǎn)法設(shè)定TCP（其中TCP默認(rèn)方向?yàn)?點(diǎn)法、TCP和Z為5點(diǎn)法）；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第7步：選擇合適的手動(dòng)操縱模式。用搖桿使工業(yè)機(jī)器人工具參考點(diǎn)靠上固定點(diǎn)，作為第一個(gè)點(diǎn)；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第8步：選擇“點(diǎn)1”，單擊“修改位置”，將點(diǎn)1位置記錄為當(dāng)前點(diǎn)位置；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第9步：改變工具參考點(diǎn)姿態(tài)靠近固定點(diǎn)；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第10步：工具點(diǎn)位置確定好后，切換到工具坐標(biāo)秒定義界面，單擊“修改位置”，將點(diǎn)2位置記錄下來；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第11步：工具參考點(diǎn)變換姿態(tài)靠上固定點(diǎn)；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第12步：?jiǎn)螕簟靶薷奈恢谩保瑢Ⅻc(diǎn)3位置記錄下來；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第13步：工具參考點(diǎn)變換姿態(tài)靠上固定點(diǎn)。這是第4個(gè)點(diǎn)，工具參考點(diǎn)垂直于固定點(diǎn)；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第14步：?jiǎn)螕簟靶薷奈恢谩?，將點(diǎn)4位置記錄下來；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第15步：工具參考點(diǎn)以點(diǎn)4的姿態(tài)從固定點(diǎn)移動(dòng)到工具TCP的+X方向；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第16步：?jiǎn)螕簟靶薷奈恢谩?，將延伸器點(diǎn)X位置記錄下來；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第17步：工具參考點(diǎn)以此姿態(tài)從固定點(diǎn)移動(dòng)到工具TCP的Z方向；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第18步：?jiǎn)螕簟靶薷奈恢谩?，將延伸器點(diǎn)Z位置記錄下來。單擊“確定”完成設(shè)定；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第19步：對(duì)誤差進(jìn)行確認(rèn)，越小越好，但也要以實(shí)際驗(yàn)證效果為準(zhǔn)；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第20步：選中tool1，然后打開編輯菜單選擇“更改值”；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第21步：根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定工具的質(zhì)量mass（單位kg）和重心位置數(shù)據(jù)（工具重心基于tool0的偏移值，單位mm），然后單擊“確定”；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第22步：選中tool1，單擊“確定”；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第23步：動(dòng)作模式選定為“重定位”。坐標(biāo)系統(tǒng)選定為“工具”。工具坐標(biāo)選定為“tool1”；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第24步：使用搖桿將工具參考點(diǎn)靠上固定點(diǎn)，然后在重定位模式下手動(dòng)操縱機(jī)器人，如果TCP設(shè)定精確的話，可以看到工具參考點(diǎn)與固定點(diǎn)始終保持接觸，而工業(yè)機(jī)器人工具會(huì)根據(jù)重定位操作改變姿態(tài)。4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置

這些工具一般會(huì)直接安裝在工業(yè)機(jī)器人法蘭盤上，以真空吸盤為例，工具tooldata設(shè)定只需要設(shè)定工具質(zhì)量，重心在默認(rèn)tool0的Z的正方向偏移值，TCP點(diǎn)設(shè)定在吸盤的接觸面上，從默認(rèn)tool0上的Z方向偏移值（工具質(zhì)量20kg、重心位置tool0的Z的正方向200mm，TCP點(diǎn)從tool0上的Z正方向350mm）。工業(yè)機(jī)器人真空吸盤工具對(duì)于搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人的工具，一般有真空吸盤、抓手等。4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置在示教器上設(shè)定tooldata步驟第1步：在“手動(dòng)操縱”界面，選擇“工具坐標(biāo)”；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第2步：?jiǎn)螕糇笙陆恰靶陆ā保?.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第3步：根據(jù)需要設(shè)定數(shù)據(jù)的屬性，單擊“初始值”設(shè)置新建坐標(biāo)數(shù)據(jù)；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第4步：TCP點(diǎn)設(shè)定在吸盤的接觸面上，從默認(rèn)tool0上的Z正方向偏移了350mm，在此畫面中設(shè)定對(duì)應(yīng)的數(shù)值；4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置第5步：此工具質(zhì)量是20kg，重心在默認(rèn)tool0的Z的正方向偏移200mm，在畫面中設(shè)定對(duì)應(yīng)的數(shù)值，然后單擊“確定”，設(shè)定完成。4.1工具坐標(biāo)系設(shè)置4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置

工件坐標(biāo)對(duì)應(yīng)工件，它定義工件相對(duì)于大地坐標(biāo)的位置。

機(jī)器人可以有若干工件坐標(biāo)系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)wobjdata4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置優(yōu)點(diǎn)：重新定位工作站中的工件時(shí)，只需更改工件坐標(biāo)的位置，所有路徑將即刻隨之更新。允許操作以外部軸或傳送導(dǎo)軌移動(dòng)的工件，因?yàn)檎麄€(gè)工件可連同其路徑一起移動(dòng)。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程時(shí)就是在工件坐標(biāo)中創(chuàng)建目標(biāo)和路徑，這帶來很多優(yōu)點(diǎn)：4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置實(shí)例：如圖所示，A是機(jī)器人的大地坐標(biāo)系，為了方便編程，給第一個(gè)工件建立了一個(gè)工件坐標(biāo)B，并在這個(gè)工件坐標(biāo)B中進(jìn)行軌跡編程。如果臺(tái)子上還有一個(gè)一樣的工件需要走一樣的軌跡，那只需建立一個(gè)工件坐標(biāo)C，將工件坐標(biāo)B中的軌跡復(fù)制一份，然后將工件坐標(biāo)從B更新為C，則無需對(duì)一樣的工件進(jìn)行重復(fù)軌跡編程了。如圖所示，如果在工件坐標(biāo)B中對(duì)A對(duì)象進(jìn)行了軌跡編程，當(dāng)工件坐標(biāo)位置變化成工件坐標(biāo)D后，只需在機(jī)器人系統(tǒng)重新定義工件坐標(biāo)D，則機(jī)器人的軌跡就自動(dòng)更新到C，不需要再次軌跡編程。因A相對(duì)于B，C相對(duì)于D的關(guān)系是一樣的，并沒有因?yàn)檎w偏移而發(fā)生變化。4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置設(shè)定方法：

工件坐標(biāo)系設(shè)定時(shí)，通常采用三點(diǎn)法。只需在對(duì)象表面位置或工件邊緣角位置上，定義三個(gè)點(diǎn)位置，來創(chuàng)建一個(gè)工件坐標(biāo)系。其設(shè)定原理如下：（1）手動(dòng)操縱機(jī)器人，在工件表面或邊緣角的位置找到一點(diǎn)X1，作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)；（2）手動(dòng)操縱機(jī)器人，沿著工件表面或邊緣找到一點(diǎn)X2，X1、X2確定工件坐標(biāo)系的X軸的正方向，（X1和X2距離越遠(yuǎn)，定義的坐標(biāo)系軸向越精準(zhǔn)）；（3）手動(dòng)操縱機(jī)器人，在XY平面上并且Y值為正的方向找到一點(diǎn)Y1，確定坐標(biāo)系的Y軸的正方向；創(chuàng)建工件坐標(biāo)系步驟第1步：在手動(dòng)操縱畫面中，選擇“工件坐標(biāo)”（工具坐標(biāo)需要選擇當(dāng)前使用的工具坐標(biāo)）；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第2步：?jiǎn)螕糇笙陆恰靶陆ā卑粹o；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第3步：對(duì)工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行設(shè)定后，單擊“確定”；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第4步：打開編輯菜單，選擇“定義”；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第5步：將用戶方法設(shè)定為“3點(diǎn)”；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第6步：手動(dòng)操縱機(jī)器人的工具參考點(diǎn)靠近定義工件坐標(biāo)的X1點(diǎn)；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第7步：?jiǎn)螕簟靶薷奈恢谩?，將X1點(diǎn)記錄下來；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第8步：手動(dòng)操縱機(jī)器人的工具參考點(diǎn)靠近定義工件坐標(biāo)的X2點(diǎn)；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第9步：?jiǎn)螕簟靶薷奈恢谩?，將X2點(diǎn)記錄下來；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第10步：手動(dòng)操作機(jī)器人的工具參考點(diǎn)靠近定義工件坐標(biāo)的Y1點(diǎn)；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第11步：?jiǎn)螕簟靶薷奈恢谩?，將Y1點(diǎn)記錄下來，單擊“確定”；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第12步：對(duì)自動(dòng)生成的工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后，單擊“確定”；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第13步：選中wobj1后，單擊確定；4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置第14步：設(shè)定手動(dòng)操縱畫面項(xiàng)目，使用線性動(dòng)作模式，測(cè)試新建立的工件坐標(biāo)。4.2工件坐標(biāo)系設(shè)置4.3有效載荷數(shù)據(jù)設(shè)置

對(duì)于搬運(yùn)應(yīng)用的機(jī)器人，應(yīng)該正確設(shè)定夾具的重量、重心TOOLDATA以及搬運(yùn)對(duì)象的重量和重心數(shù)據(jù)LOADDATA。夾具夾緊。指定當(dāng)前搬運(yùn)對(duì)象的重量和重心load1。夾具松開。將搬運(yùn)對(duì)象清除為load0有效載荷loaddata4.3有效載荷數(shù)據(jù)設(shè)置

在手動(dòng)操縱窗口中選擇【有效載荷】4.3有效載荷數(shù)據(jù)設(shè)置

選擇【新建】4.3有效載荷數(shù)據(jù)設(shè)置

單擊【初始值】4.3有效載荷數(shù)據(jù)設(shè)置

對(duì)有效載荷進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)設(shè)置繪圖模塊由基座、框架和白紙構(gòu)成，主要通過編制機(jī)器人程序讓其在白紙上繪畫出圖形。將繪圖模塊安裝到多功能擴(kuò)展模塊基座上，在框內(nèi)放置A3大小白紙，如圖所示。4.4繪圖模塊的編程與操作

工具坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的創(chuàng)建與測(cè)試要求在繪圖模塊A3紙上畫如圖所示的兩個(gè)三角形圖形，需要建立繪圖筆的工具坐標(biāo)huitu_tool和工件坐標(biāo)系huitu_wobj1及工件坐標(biāo)系huitu_wobj2。繪制圖形4.4繪圖模塊的編程與操作

1.工具坐標(biāo)系的創(chuàng)建和測(cè)試在手動(dòng)操作界面選擇“工具坐標(biāo)系”，新建名“huitu_tool”工具坐標(biāo)，完成繪圖夾具TCP的創(chuàng)建，如圖所示。4.4繪圖模塊的編程與操作

在手動(dòng)操縱界面，點(diǎn)擊功能鍵區(qū)的線性/重定位切換按鈕將機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模式切換到重定位運(yùn)動(dòng)模式，工具坐標(biāo)系選擇新建的工具坐標(biāo)系“huitu_tool”，如圖所示。操作操縱桿，改變機(jī)器人不同的姿態(tài)，查看工具末端點(diǎn)位置是否基本不變。如果不變則創(chuàng)建工具坐標(biāo)系成功。測(cè)試工具坐標(biāo)系4.4繪圖模塊的編程與操作

2.工件坐標(biāo)系的創(chuàng)建和測(cè)試

在手動(dòng)操作界面選擇“工件坐標(biāo)系”，新建名為“huitu_wobj1”和“huitu_wobj2”兩個(gè)工件坐標(biāo)，完成繪圖的工件坐標(biāo)系的創(chuàng)建，如圖3-7所示。4.4繪圖模塊的編程與操作

在手動(dòng)操縱界面，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模式切換到線性運(yùn)動(dòng)模式，坐標(biāo)系選擇工具坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系選擇新建的工件坐標(biāo)系“huitu_wobj1”，如圖所示。操作操縱桿，改變機(jī)器人X軸、Y軸、Z軸的值，查看機(jī)器人在“huitu_wobj1”的運(yùn)動(dòng)軌跡，是否與設(shè)定方向保持一致。工件坐標(biāo)系測(cè)試4.4繪圖模塊的編程與操作

3.繪圖模塊編程（1）程序流程設(shè)計(jì)（2）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)示教點(diǎn)序號(hào)點(diǎn)序號(hào)注釋備注1ht_home機(jī)器人繪圖初始位置需示教2huitu_tool繪圖筆的

TCP需建立3huitu_wobj1工件坐標(biāo)

1需建立4huitu_wobj2工件坐標(biāo)

2需建立5Huitu_1～huitu_3三角形軌跡點(diǎn)需示教4.4繪圖模塊的編程與操作

（3）程序編寫程序組成根據(jù)工作任務(wù)的要求和程序流程圖，繪圖單元的程序由一個(gè)主程序（main）和若干子程序組成，分別為“ht_huitu”、“ht_zhengsanjiaoxing”、“ht_xiesanjiaoxing”，程序建立如圖所示（僅供參考）。4.4繪圖模塊的編程與操作

主程序編寫主程序編寫，在“main（）”程序中，我們只需調(diào)用“xj_xunji（）”子程序即可，如下面程序所示（僅供參考）。PROCmain()ht_huitu; //調(diào)用“ht_huitu”子程序;ENDPROC4.4繪圖模塊的編程與操作

繪圖程序編寫繪圖程序編寫，在“xj_xunji（）”程序中，考慮好機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程，調(diào)用各個(gè)子程序，如下面程序所示（僅供參考）：PROCht_huitu()ht_zhengsanjiaoxing; //調(diào)用“ht_zhengsanjiaoxing”子程序;ht_xiesanjiaoxing;//調(diào)用“ht_xiesanjiaoxing”子程序;ENDPROC4.4繪圖模塊的編程與操作

畫正的三角形程序編寫正三角形程序編寫，按照機(jī)器人運(yùn)動(dòng)示教點(diǎn)上的順序編寫程序，參考程序如下所示（僅供參考）：PROCht_zhengsanjiaoxing()MoveJhuitu_home,v150,z10,jiguangbi_tool;

//回到home點(diǎn);MoveJhuitu_1,v150,z0,jiguangbi_tool\WObj:=huitu_wobj1;//運(yùn)動(dòng)到正的三角形第1個(gè)點(diǎn);4.4繪圖模塊的編程與操作

MoveLhuitu_2,v150,z0,jiguangbi_tool\WObj:=huitu_wobj1;//運(yùn)動(dòng)到正的三角形第2個(gè)點(diǎn);MoveLhuitu_3,v150,z0,jiguangbi_tool\WObj:=huitu_wobj1//運(yùn)動(dòng)到正的三角形第3個(gè)點(diǎn);MoveJhuitu_1,v150,z0,jiguangbi_tool\WObj:=huitu_wobj1;//運(yùn)動(dòng)到正的三角形第1個(gè)點(diǎn)，正的三角形繪圖完成;MoveJhuitu_home,v150,z10,jiguangbi_tool;//回到home點(diǎn)ENDPROC4.4繪圖模塊的編程與操作

畫斜的三角形程序編