手动移动工业机器人

1、工业机器人技术及应用 手动操纵工业机器人 主 编：兰 虎 课前回顾 所 处 位 置 工业机器人常用的坐标系？【 课 前 回 顾 】 章节目录 3.1 机器人运动轴与坐标系 3.1.1 机器人运动轴的名称 3.1.2 机器人坐标系的种类 3.2 认识和使用示教器 思考练习 学习目标 导入案例 扩展与提高 课堂认知 3.3 机器人安全操作规程 3.3.1 示教和手动机器人时 3.3.2 再现和生产运行时 3.4 手动移动机器人 3.4.1 移动方式 返回 3.4.2 典型坐标系下的手动操作 目录 本章小结 学习目标 所 处 位 置 【 学 习 目 标 】 返回 目录 认知目标认知目标了解工业机器人

2、的安全操作规程 熟悉示教器的按键及使用功能ABB FlexPendant ABB FlexPendant界面 KUKA smartPAD FANUC iPendant YASKAWA DX100 3.2 认识和使用示教器 所 处 位 置 【 课 堂 KUKA smartPAD ABB FlexPendant 认 知 】 YASKAWA DX100 FANUC iPendant 返回 目录 工业机器人行业四巨头的最新示教器产品 示教器主要由 显示屏 和各种操作 按键 组成，显示屏主要有 4 个显示区组成。 3.2 认识和使用示教器 可对作业程序、特性文件、各种设定进行显示和编辑人机对话显示区 菜

3、单显示区 通用显示区状态显示区 显示系统当前状态，如动作坐标系、机器人移动速度等3.2 认识和使用示教器 示教器按键设置主要包括：【急停键】【安全开关】【坐标选择键】【轴操作键】 / 【 Jog 键】【速度键】【光标键】【功能键】【模式旋钮】等。 所 处 位 置 【 课 堂 认 知 】 返回 目录 18/34 所 处 位 置 【 课 堂 KUKA smartPAD ABB FlexPendant 认 知 】 YASKAWA DX100 FANUC iPendant 返回 目录 急停键通过切断伺服电源立刻停止机器人和外部轴操作。一旦按下开关保持紧急停止状态；顺时针方向旋转解除紧急停止状，开态【急

4、停键】安全开关在操作时确保操作者的安全。只有安全开关被按到适中位置，伺服电源才能，机器人方可动作。一旦松开或按紧，切断伺服电源，机器人立即停止运动。 【安全开关】手动操作时，机器人的动作坐标选择键。可在关节、直角、工具和用户等常见坐标系中选择。此键每按一次，坐标系变化一次。 【坐标选择键】对机器人各轴进行操作的键。只有按住轴操作键，机器人才可动作，可以按住两个或更多的键，操作多个轴。 【轴操作键】 / 【 Jog 键】【速度键】手动操作时，用这些键来调整机器人的运动速度。 【功能键】使用这些键可根据屏幕显示执行指定的功能和操作。 【模式选择】选择机器人控制柜的模式（示教模式、再现 / 自动模式

5、 ）五轴桁架机器人外形一、五轴桁架机器人操作界面一、五轴桁架机器人操作界面二、示教点击添加动作会出现如图选择你想要添加的动作,并点击确定。1、添加动作可添加的动作类型有：（1）W轴单独行走（2）U轴单独行走（3）V轴单独行走（4）A轴单独行走（5）B轴单独行走（6）AB轴单独行走（7）UV轴单独行走（8）摆90度（9）摆0度（10）真空吸（11）真空放（12）主臂夹紧（13）主臂松开（14）副臂夹紧（15）副臂松开（16）开模信号（17）关模信号（18）延时（19）内部延时M28（20）内部延时M29（21）M代码（22）动作X（23）堆叠（24）循环1（25）循环2添加动作完成后有两种方法进

6、行确定动作位置：一、直接输入数值二、手动运动到具体位置记录位置。 注意：不管是手动输入数值还是记产生的数值都是相对目前原点的相对数值，如果一旦原点位置改变，所有示教的数值都会与实际的绝对位置发生变化。在编写好动作后,可以点击左图 处,弹出如右对话框,输入相应的值一、直接输入数值一、直接输入数值在编写好动作后点击记录位置按钮,会出现如下图界面，手动把机械手移动到你想要的位置,然后点击记录位置点击你想记录的那个动作即可。只有各个轴的运行坐标（W单独行走，UV轴同时行走等）需要记录，其余如摆0度，摆90度这种含有M代码的动作无需记录 二、手动运动到具体位置记录位置二、手动运动到具体位置记录位置2、标

7、准动作 软件内置4个标准动作可供用户选择,点击标准动作, 会出现如图界面:3、动作的修改、删除与插入 在编写动作的过程中,点击动作会出现如下图界面,点击修改可修改当前动作,点击删除可删除当前的动作,点击插入可在所选动作上方插入一个新的动作。4、特殊动作的说明a) 当动作选择延时或内部延时、会弹出如下图界面,输入你想要延时的时间(s)b) 建议用户编程时，可在真空吸（夹）下方添加一个延时动作，以减少机械手吸（夹）不到产品的情况发生。三、自动运行点击暂停后机械手会暂停运行,再次点击启动,机械手会继续运行.点击停止后,再点击重新运行,然后点击启动,机械手会重新运行.点击+/-可修改当前的修调值大小.

8、1、加载g代码选择自动运转模式后.点击加载程序,会弹出当前所有的g代码程序，选择你想运行的那个程序后,点击启动,机械手则会开始自动运转.点击暂停后机械手会暂停运行,再次点击启动,机械手会继续运行.点击停止后,再点击重新运行,然后点击启动,机械手会重新运行.点击+/-可修改当前的修调值大小.2、界面信息界面上显示出当前各个轴的坐标值,速度值以及误差值,还显示出取料时间,合成速度以及报警信息四、I/O信号该界面显示部分输入与输出的信号当信号前的图标为灰色时,则表示当前位置无信号,当信号前的图标为绿色时,则表示当前位置有信号.五、参数管理该界面用于显示以及修改参数.六、生产管理 该 界 面 主要显示

9、生产相关的一些信 息 , 模 具编号、名称以及操作人员需求量和生 产数量,以及当前连接的网络状态 , 报 警 历史和操作记录3.3 机器人安全操作规程 3.3.1 示教和手动机器人时示教和手动机器人时 所 处 位 1 ）禁止用力摇晃机械臂及在机械臂上悬挂重物禁止用力摇晃机械臂及在机械臂上悬挂重物。2 ）示教时请勿戴手套。示教时请勿戴手套。穿戴和使用规定的工作服、安全鞋、安全帽、保护用具等3 ）未经许可不能擅自进入机器人工作区域。调试人员进入机器人工作区域时， 需随身携带示教器，以防他人误操作。4 ）示教前，需仔细确认示教器的安全保护装置是否能够正确工作，如【急停键】、【安全开关】等。5 ）在手

10、动操作机器人时要采用较低的倍率速度以增加对机器人的控制机会。6 ）在按下示教器上的【轴操作键】之前要考虑到机器人的运动趋势。 7 ）要预先考虑好避让机器人的运动轨迹，并确认该路径不受干涉。 8 ）在察觉到有危险时，立即按下【急停键】，停止机器人运转。 置 【 课 堂 认 知 】 3.3 机器人安全操作规程 3.3.2 再现和生产运行时 所 处 1 ）机器人处于自动模式时，严禁进入机器人本体动作范围内。2 ）在运行作业程序前，须知道机器人根据所编程序将要执行的全部任务。3 ）使用由其他系统编制的作业程序时，要先跟踪一遍确认动作，之后再使用该程序。 4 ）须知道所有会左右机器人移动的开关、传感器和

11、控制信号的位置和状态。 5 ）必须知道机器人控制器和外围控制设备上的【急停键】的位置，准备在紧急情况下按下这些按钮。 6 ）永远不要认为机器人没有移动，其程序就已经完成，此时机器人很可能是在等待让它继续移动的输入信号。 位 置 【 课 堂 认 知 】 返回 目录 3.4 手动移动机器人 3.4.1 移动方式 所 处 位 (1) 点动 置 点动机器人就是点按 / 微动【轴操作键】来移动机器人手臂的方式。每 点按或微动【轴操作键】一次机器人移动一段距离。 点动机器人主要用在 示教时离目标位置较近的场合。 【 课 堂 认 知 】 返回 目录 点动机器人 21/34 3.4 手动移动机器人 3.4.1

12、 移动方式 所 处 位 (2) 连续移动 置 连续移动机器人则是长按 / 拨动【轴操作键】来移动机器人手臂的方式。 连续 移动机器人主要用在示教时离目标位置较远的场合 。 【 课 堂 认 知 】 返回 连续移动机器人 目录 22/34 3.4 手动移动机器人 3.4.2 典型坐标系下的手动操作 所 处 ( 1 ) 关节坐标系 位 置 关键步骤：系统上电开机 A 工位机器人手动示教 选择关节坐标系 移动 机器人到 B 工位 / 旋转回转机 B 工位机器人手动示教。 【 课 堂 认 知 】 工位工位 B 工位工位 B 工位工位 A 工位工位 A 双工位操作 双工位 + 变位机操作 机器人外部轴的运

13、动控制，只能在关节坐标系下进行。 返回 提示 目录 23/34 3.4 手动移动机器人 3.4.2 典型坐标系下的手动操作 所 处 ( 2 ) 直角坐标系 位 置 关键步骤：系统上电开机 选择关节坐标系 变换末端工具姿态至作业姿态 选择直角坐标系 移动机器人至直线轨迹的开始点 选择直角坐标系的 Y 轴 移动 机器人至直线轨迹的结束点。 【 课 堂 认 运动轨迹 知 】 z y x 机器人直线运动轨迹 返回 目录 24/34 3.4 手动移动机器人 3.4.2 典型坐标系下的手动操作 所 处 ( 3 ) 工具坐标系 位 置 关键步骤： 选择直角坐标系 移动机器人到作业轨迹的结束点 选择工 具坐标

14、系的 X 轴 移动机器人到一个安全位置。 【 课 堂 认 动作后 知 动作前 】 末端工具规避动作 若设定工具的有效方向为工具坐标系的 Z 轴，此时末端工具规避 返回 提示 目录 动作应选 Z 轴进行操作。 25/34 3.4 手动移动机器人 手动移动机器人运动，其基本操作流程可归纳：示教前的准备和手动移动机器人 所 。需要注意的是，手动操作机器人移动时，机器人运动数据将不被保存。 处 位 开 始 置 装夹工件 依次顺序闭合电源设备开关 示 【 打开机器人附属作业系统电源 系统上电开机 教 课 前 堂 打开机器人控制柜电源 的 认 准 登录系统 备 知 （输入用户 ID 与口令） 】 选择“示

15、教”模式 轻握【 安全开关 】接通 伺服电源 手 选择机器人动作模式 动 移 设定机器人手动速度 动 手动操纵机器人 机 选择合适的机器人坐标系 器 人 使用【 轴操作键 】选择运动轴 移动机器人到目标位置 返回 结 束 目录 手动移动机器人操作流程 26/34 点动/步进连续移动单轴运动多轴协调机器人 TCP （工具中心点）标定 工具坐标系的准确度直接影响机器人的轨迹精度。默认工具坐标系的原点 所 处 位于机器人安装法兰的中心，当接装不同的工具（如焊枪）时，工具需获得一 位 个用户定义的直角坐标系。 置 【 扩 展 与 提 高 】 b) TCP 标定 a) 未 TCP 标定 返回 机器人工具

16、坐标系的标定 目录 27/34 机器人 TCP （工具中心点）标定 所 目前，机器人工具坐标系的标定方法主要有 外部基准法 和 多点标定法 。 处 位 (1) 外部基准标定法 只需要使工具对准某一测定好的外部基准点，便可完成标定 置 ，标定过程快捷简便。但这类标定方法依赖于机器人外部基准。 (2) 多点标定法 这类标定包含工具中心点（ TCP ）位置多点标定和工具坐标系（ 【 TCF ）姿态多点标定。 TCP 位置标定是使几个标定点 TCP 位置重合，从而计算出 扩 展 TCP ，如四点法； TCF 姿态标定是使几个标定点之间具有特殊的方位关系，从而计 与 算出工具坐标系相对于末端关节坐标系的

17、姿态，如五点法、六点法。 提 高 TCP 六点法操作步骤： 】 1 ）在机器人动作范围内找一个精确的固定点作为参考点。 2 ）在工具上确定一个参考点（最好是工具中心点 TCP ）。 3 ）移动工具参考点，以四种不同的工具姿态尽可能与固定点刚好碰上。 4 ）机器人控制柜通过前 4 个点的位置数据即可计算出 TCP 的位置，通过后 2 个点 即可确定 TCP 的姿态。 5 ）根据实际情况设定工具的质量和重心位置数据。 返回 目录 28/34 机器人 TCP （工具中心点）标定 所 处 位 置 【 a) 位置点 1 b) 位置点 2 c) 位置点 3 扩 展 与 提 高 z x 】 d) 位置点 4

18、 e) 位置点 5 f) 位置点 6 TCP 标定过程 TCP 标定操作要以次轴（腕部轴）为主。 在参考点附近要降低速度，以免相撞。 TCP 标定后，可通过在关节坐标系以外的坐标系中进行控 提示 返回 目录 制点不变动作检验标定效果。 29/34 机器人 TCP （工具中心点）标定 如果使用搬运类的夹具，其 TCP 设定方法如下： 所 处 位 以搬运物料袋的夹紧爪为例，其结构对称，重心在默认工具坐标系的 Z 方向偏移 置 一定距离，可在设置页面直接手动输入偏移量数值、质量数据。 【 TCP 扩 展 与 提 高 】 夹紧爪 TCP 标定 返回 目录 30/34 本章小结 所 处 通常可将机器人运

19、动轴分为本体轴和外部轴两类。 位 置 本体轴属于机器人本身，外部轴包括基座轴和工装轴。 目前在大部分商用工业机器人系统中，存在四类可 以使用的坐标系：关节坐标系、直角坐标系、工具坐标 【 本 章 系和用户坐标系。其中，关节坐标系和直角坐标系在机 小 结 器人手动操作和作业示教中运用最多。 】 手动操纵工业机器人是通过手动操控示教器上的机 器人运动轴按键将机器人在某一或某几个坐标系下移动 到某个位置的方法。一般采用点动和连续移动两种方式 来实现。点动机器人主要用在离目标位置较近的场合， 而连续移动机器人则用在离目标位置较远的场合。 返回 目录 31/34 思考练习 1 、填空 所 (1) 一般来说，机器人运动轴按其功能可划分为 _ 、 _ 和工装轴， 处 位 _ 和工装轴统称 _ 。 置 (2) 在进行相对于工件不改变工具姿态的平移操作时选用 _ 坐标系最 为适宜 (3) 当机器人到达离目标作业位置较近位