《工業(yè)機器人虛擬仿真技術(shù)》教學(xué)課件05虛擬示教器的使用

項目五虛擬示教器的使用標題文字添加標題文字添加標題文字添加·了解示教器的相關(guān)知識·掌握虛擬示教器的常見功能·掌握虛擬示教器的使用技巧·學(xué)會工具坐標系TCP的標定方法教學(xué)目標標題文字添加標題文字添加任務(wù)一認識虛擬示教器及其常用功能工作任務(wù)實踐操作（1）示教器的概念。（2）虛擬示教器的常用功能。一、示教器的概念示教器是一種手持裝置，是機器人進行手動操縱、程序編寫、參數(shù)配置及監(jiān)控等操作的控制裝置。圖5-1所示為不同型號的示教器實物。任務(wù)一認識虛擬示教器及其常用功能標題文字添加標題文字添加圖5-1不同型號的示教器實物標題文字添加標題文字添加而虛擬示教器是在仿真軟件RobotStudio中使用的，它以現(xiàn)場編程所用的示教器為模型，使用方法與現(xiàn)場示教器基本相同，圖5-2所示即為虛擬示教器。圖5-2虛擬示教器通過對虛擬示教器的操作，可以幫助操作人員熟悉現(xiàn)場示教器的使用方法，安全簡便，不會出現(xiàn)意外事故。標題文字添加標題文字添加二、虛擬示教器的常用功能1.更改虛擬示教器界面顯示語言虛擬示教器的默認界面是英文的，為了方便操作，需要更改為中文界面。而在這之前，需要通過創(chuàng)建一個簡單的機器人系統(tǒng)來配合完成操作。前面具體操作步驟請參考項目二中的內(nèi)容，注意以下兩點：（1）機器人模型選擇“IRB1600”，使用默認參數(shù)設(shè)置。（2）工具選用“Binzelair22”。創(chuàng)建機器人系統(tǒng)并修改中文界面的過程如圖5-3~圖5-19所示。圖5-3標題文字添加標題文字添加圖5-4圖5-5標題文字添加標題文字添加圖5-6圖5-7標題文字添加標題文字添加圖5-8圖5-9標題文字添加圖5-10標題文字添加標題文字添加機器人系統(tǒng)建立完畢后，開始更改示教器的界面語言。圖5-11標題文字添加標題文字添加打開的示教器初始界面語言為英文，主界面如圖5-12所示。圖5-12標題文字添加標題文字添加圖5-13圖5-14標題文字添加標題文字添加圖5-15圖5-16標題文字添加標題文字添加此后，虛擬示教器將自動關(guān)閉。重新打開虛擬示教器，界面語言就發(fā)生變化了。圖5-17標題文字添加標題文字添加圖5-18圖5-19標題文字添加標題文字添加通過虛擬示教器的狀態(tài)欄，可以查看機器人的常用信息。A：機器人的狀態(tài)（手動、全速手動和自動）。B：機器人的系統(tǒng)信息。C：機器人的電機狀態(tài)（電機開啟、電機關(guān)閉、防護裝置停止）。D：機器人的程序運行狀態(tài)。E：當前機器人或外軸的使用狀態(tài)。2.機器人的手動操縱機器人的手動操縱模式分為三種：單軸運動、線性運動、重定位運動。1）單軸運動模式一般ABB機器人由六個關(guān)節(jié)組成，每個關(guān)節(jié)都由一個伺服電機驅(qū)動，如圖5-20所示。標題文字添加標題文字添加圖5-20標題文字添加標題文字添加如果每次只操縱一個關(guān)節(jié)軸運動，就稱為單軸運動。在介紹如何進行手動操縱之前，首先需要認識虛擬示教器右側(cè)各個按鍵的名稱和功能，如圖5-21所示。圖5-21標題文字添加標題文字添加按照圖5-21中標示，各個按鍵的功能說明如下。A：急停按鈕。B：使能按鈕。C：操縱桿。D：通電/復(fù)位。E：限速手動。F：全速手動。G：自動。H：可編程按鍵。I：機器人/外軸的切換按鈕。J：線性運動/重定位運動的切換按鈕。K：關(guān)節(jié)運動軸2-3/軸4-6的切換按鈕。L：增量開關(guān)。M：運行/前進/后退/停止按鈕。單軸運動操縱過程如圖5-22~圖5-30所示。標題文字添加標題文字添加圖5-22圖5-23標題文字添加標題文字添加圖5-24圖5-25標題文字添加標題文字添加圖5-26圖5-27標題文字添加標題文字添加注意：手動操縱時，不要超過關(guān)節(jié)軸的運動范圍，否則虛擬示教器上會有報警信息提示。這時只要反方向操縱關(guān)節(jié)軸，回到工作范圍之內(nèi)即可。圖5-28標題文字添加標題文字添加圖5-29標題文字添加標題文字添加機器人的軸4-6的操縱方法與軸1-3相同，這里不做過多介紹，仿照前面的步驟進行操作即可。圖5-30標題文字添加標題文字添加2）線性運動模式機器人的線性運動指的是安裝在機器人第六軸法蘭盤上的工具中心點（TCP）在空間中做線性運動。在機器人的線性運動中，要為工具選擇指定的工具坐標系，而本機器人系統(tǒng)中還沒有為新的工具進行標定。注意：為了簡單直觀地認識機器人線性運動的相關(guān)操作，這里直接采用任務(wù)5-2對工具數(shù)據(jù)tooldata的標定結(jié)果，關(guān)于工具數(shù)據(jù)的標定方法詳見任務(wù)5-2。線性運動過程如圖5-31~圖5-37所示。圖5-31標題文字添加標題文字添加圖5-32圖5-33標題文字添加標題文字添加圖5-34圖5-35標題文字添加標題文字添加圖5-36圖5-37標題文字添加標題文字添加3）重定位運動模式機器人的重定位運動指的是機器人第六軸法蘭盤上的TCP在空間中繞著坐標軸旋轉(zhuǎn)的運動。重定位運動過程如圖5-38~圖5-45所示。圖5-38標題文字添加標題文字添加圖5-39圖5-40標題文字添加標題文字添加圖5-41圖5-42標題文字添加標題文字添加圖5-43圖5-44標題文字添加標題文字添加圖5-45標題文字添加標題文字添加3.機器人操縱的快捷菜單在快捷菜單中包含各種各樣的機器人參數(shù)和設(shè)置，通過快捷菜單可以快速地進行參數(shù)的配置，以適應(yīng)現(xiàn)場操縱機器人的需要。下面簡單介紹快捷菜單的組成和功能參數(shù)。1）手動操縱快捷菜單手動操縱快捷菜單的操作過程如圖5-46~圖5-49所示。圖5-46標題文字添加標題文字添加圖5-47標題文字添加標題文字添加按照圖5-47中的字母索引對相關(guān)功能進行簡單的介紹。A：選擇當前使用的工具數(shù)據(jù)。B：選擇當前使用的工件坐標。圖5-48標題文字添加標題文字添加圖5-49標題文字添加標題文字添加C：操縱桿的速率設(shè)置，步長是10%，按“+”速率遞增，按“-”速率遞減。D：增量開/關(guān)。E：坐標系選擇：大地坐標、基坐標、工具坐標、工件坐標。F：動作模式選擇：軸1-3、軸4-6、線性運動、重定位運動。2）增量快捷菜單增量快捷菜單用于調(diào)整機器人在不同的動作模式時運動步長的大小，分為小、中、大、開/關(guān)和自定義等模式。增量設(shè)置過程如圖5-50~圖5-56所示。圖5-50標題文字添加標題文字添加圖5-51圖5-52標題文字添加標題文字添加圖5-53圖5-54標題文字添加標題文字添加圖5-55圖5-56標題文字添加標題文字添加3）運行模式快捷菜單運行模式包括兩種：單周和連續(xù)，即程序運行循環(huán)一次或者連續(xù)多次。運行模式用于調(diào)試程序，確認運行效果是否達到目標要求。運行模式設(shè)置過程如圖5-57所示。圖5-57運行模式設(shè)置過程標題文字添加標題文字添加4）步進模式快捷菜單步進模式用于調(diào)試控制程序中的各條運行指令，過程如圖5-58所示。圖5-58步進模式設(shè)置過程標題文字添加標題文字添加5）速度快捷菜單速度快捷菜單用于設(shè)置機器人的運行速度，過程如圖5-59所示。圖5-59速度設(shè)置過程最后保存該工作站文件至指定位置。標題文字添加標題文字添加教學(xué)視頻標題文字添加標題文字添加教學(xué)視頻標題文字添加標題文字添加實踐操作任務(wù)二認識及標定工具數(shù)據(jù)tooldata工作任務(wù)（1）認識工具數(shù)據(jù)tooldata。（2）標定工具數(shù)據(jù)tooldata。一、認識工具數(shù)據(jù)tooldata工具數(shù)據(jù)tooldata用于描述安裝在機器人第六軸法蘭盤上工具的TCP、質(zhì)量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。tooldata會影響機器人的控制算法（如計算加速度）、速度與加速度監(jiān)控、力矩監(jiān)控、碰撞監(jiān)控和能量監(jiān)控等，因此，工具數(shù)據(jù)tooldata需要正確設(shè)置。默認工具tool0為機器人在手腕處預(yù)定義的一個工具坐標系，一個或多個新的工具坐標系可定義為tool0的偏移值。tool0的TCP就位于該坐標系的原點。根據(jù)工具坐標系的具體情況可以使用4點法、6點法、9點法等進行標定。形狀不規(guī)則的工具可使用4個點來標定新工具坐標系的工具中心點。圖5-60所示就是采用4點法進行標定的示意圖。圖5-60采用4點法進行標定的示意圖標題文字添加標題文字添加若需改變坐標系方向，再加兩個方向延伸點標定坐標系方向，即6點標定法。若對TCP精度要求較高，標定坐標系原點時可以采用更多的點位（最多9個點）。6點標定法設(shè)定過程如下。（1）在空間中建立一個固定的參考點，然后移動機器人，使其工具尖點接近參考點，記錄為點1。（2）變換工具姿態(tài)，再次接近參考點，記錄為點2。依次記錄點3、點4，完成工具原點的標定。（3）移動機器人，依次記錄延伸器點X、延伸器點Z，標定新的工具坐標系方向，最終完成整個工具坐標系的標定。二、標定工具數(shù)據(jù)tooldata下面就開始新的工具坐標系的標定，過程如圖5-61~圖5-93所示。打開本項目任務(wù)一中建立的機器人工作站。下面開始調(diào)整這三個對象的空間位置，將每個對象在Z軸方向上均下調(diào)130mm。標題文字添加標題文字添加圖5-61圖5-62標題文字添加標題文字添加圖5-63圖5-64標題文字添加標題文字添加圖5-65圖5-66標題文字添加標題文字添加圖5-67圖5-68標題文字添加標題文字添加圖5-69圖5-70標題文字添加標題文字添加圖5-71圖5-72標題文字添加標題文字添加圖5-73圖5-74標題文字添加標題文字添加圖5-75圖5-76標題文字添加標題文字添加圖5-77圖5-78標題文字添加標題文字添加圖5-79圖5-80標題文字添加標題文字添加圖5-81圖5-82標題文字添加標題文字添加圖5-83圖5-84標題文字添加標題文字添加圖5-85圖5-86標題文字添加圖5-87標題文字添加標題文字添加

在工具參數(shù)表中，根據(jù)實際情況設(shè)定工具的質(zhì)量mass（單位：kg）和重心位置數(shù)據(jù)（該重心是基于tool0的偏移值，單位：mm）。圖5-88標題文字添加標題文字添加圖5-89圖5-90標題文字添加標題文字添加圖5-91圖5-92標題文字添加標題文字添加圖5-93至此，工具數(shù)據(jù)tooldata的標定全部完成?；氐健笆謩硬倏v”界面后，可繼續(xù)進行其他操作。最后，保存機器人工作站文件至指定位置即可。標題文字添加標題文字添加手動模式移動機器人的四種運動模式是什么？知識拓展通?？蓪C器人運動軸分為本體軸和外部軸兩類。本體軸屬于機器人本身，外部軸包括基座軸和工裝軸。目前在大部分商用工業(yè)機器人系統(tǒng)中，存在四類可以使用的坐標系，關(guān)節(jié)坐標系、直角坐標系、工具坐標系和用戶坐標系。其中，關(guān)節(jié)坐標系和直角坐標系在機器人手動操作和作業(yè)示教中運用最多。手動操縱工業(yè)機器人是通過手動操縱示教器上的機器人運動軸按鍵將機器人在某一或某幾個坐標系下移動到某個位置的方法。一般采用點動和連續(xù)移動兩種方式來實現(xiàn)。點動機器人主要用在離目標位置較近的場合，而連續(xù)移動機器人則用在離目標位置較遠的場合。標題文字添加標題文字添加在示教和手動操作機器人時的注意事項有哪些?知識拓展1、打開機器人總開關(guān)后，必須先檢查機器人在不在原點位置，如果不在，請手動跟蹤機器人返到原點，嚴禁打開機器人總開關(guān)后，機器人不在原點時按啟動按鈕啟動機器人。2、打開機器人總開關(guān)后，檢查外部控制盒外部急停按鈕有沒有按下去，如果按下去了就先打上來，然后點亮示教盒上的伺服燈，再去按啟動按鈕啟動機器人，嚴禁打開機器人總開關(guān)后，外部急停按鈕按下去生效時，按啟動按鈕啟動機器人。如果當外部急停按鈕按下去生效時，按啟動