AR机器人介绍与应用(上)课件

AR机器人介绍及应用（上）繪圖：

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2016年10月16日AR机器人介绍及应用（上）繪圖：核對：核准：編號：1目錄第一章AR机器人基本知识第二章机器人本体介绍第三章机器人示教器操作介绍目錄第一章AR机器人基本知识2第一章机器人基本知识第一章机器人基本知识31.1机器人基本知识“Robot”的来源1920年，捷克作家KarelCapek的科幻剧《Rossum‘sUniversalRobots》（罗萨姆的万能机器人），剧中描写了一批能从事各项劳动、听命于人的机器，取名为“Robota”（捷克语），含义为：forcedworker（奴隶）。英语：Robot

德语：Robot

日语：ロボツト俄语：робот汉字：机器人1.1机器人基本知识“Robot”的来源41.2FOXBOT機器人的型號介绍1.2FOXBOT機器人的型號介绍51.3工业机器人常用术语自由度（degreeoffreedom，DOF）,物体能够对坐标系进行独立运动的数目称为自由度，对于自由刚体，具有6个自由度。通常作为机器人的技术指标，反映机器人灵活性，对于焊接机器人一般具有5－6个自由度位姿（Pose），指工具的位置和姿态。末端操作器（EndEffector），

位于机器人腕部末端，直接执行工作要求的装置，如夹持器、焊枪、焊钳等额定负载（Payload），也称为持重弧焊机器人：5～20kg点焊机器人：50～200kg1.3工业机器人常用术语自由度（degreeoffree61.3工业机器人常用术语工作空间（WorkingSpace），机器人工作时，其腕轴交点能在空间活动的范围。重复位姿精度（PoseRepeatability），在同一条件下，重复N次所测得的位姿一致程度。轨迹重复精度（PathRepeatability），沿同一轨迹跟随N次，所测得的轨迹之间的一致程度1.3工业机器人常用术语工作空间（WorkingSpace71.4工业机器人常用术语奇异点（singularity）机器人在运动过程中，若第五轴角度为零，第四周与第六轴共线，在做逆向运动学计算时，第四轴和第六轴的角度会产生无限多组解。这种位置在机器人学上称之为奇异点（singularity）1.4工业机器人常用术语奇异点（singularity）机器8第二章机器人本体介绍第二章机器人本体介绍92.1机器人基本构成由伺服馬達電機驅動的機械機構組成的﹐各環節每一個結合處是一個關節點或坐標系。機器人系統的構成﹕1.機械單元﹔2.控制軟件﹔3.控制器﹔4.示教器﹔5.外圍設備。机器人本体机器人示敎器体机器人电控箱2.1机器人基本构成由伺服馬達電機驅動的機械機構組成的﹐102.2机器人控制器基本构成控制器包含伺服驅動器﹑運動控制板﹑主機﹑遠程IO板﹑轉換板等。使用者必須透過示教器或是利用周邊的控制界面來通過IO或通訊口的連線﹐將控制的需求傳遞給控制器﹐再由控制器的主機CPU處理后﹐控制機器手臂。2.2机器人控制器基本构成控制器包含伺服驅動器﹑運動控112.3机器人控制控制系统功能示教-再現是使用示教器根據作業的需要把機器人的手爪送到作業所需要的位置上去﹐并處于所需要的姿態﹐然后把這一位置﹑姿態存儲起來﹐對作業空間的各軌跡點重復上述操作﹐機器人把整個作業程序記憶下來。工作時﹐再現上述操作就能使機器人完成預定的作業﹐同時可以反復同樣的作業流程。机器人控制器的主要功能有示教再现功能和运动控制功能两部分。動控制功能是對工業機器人末端執行器的位姿﹑速度﹑加速度等項目的控制。2.3机器人控制控制系统功能示教-再現是使用示教器根122.4電控箱示意圖伺服驱动器快关电源机器人电控箱IO板保护板制动电阻2.4電控箱示意圖伺服驱动器快关电源机器人电控箱IO板保护板132.5工控机示意圖2.5工控机示意圖142.6示敎器機器人的示教器采用8.4英寸TFT彩色液晶觸摸屏機器人示教器的作用﹕示敎器的作用包括點動機器人、编写机器人程序、示教试运行机器人程序以及查看机器人的基本状态等功能。操作界面急停按钮使能按钮模式选择2.6示敎器機器人的示教器采用8.4英寸TFT彩色液晶觸摸152.7机器人本体参数2.7机器人本体参数162.8AR机器人运动范围机器人的工作范围为手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合。因为末端操作器的尺寸和形状是多种多样的，为了真实反映机器人的特征，这里是不安装末端操作器时的工作区域机器人規格特性表12.8AR机器人运动范围机器人的工作范围为手臂末端或手腕中172.8AR机器人运动范围机器人規格特性表22.8AR机器人运动范围机器人規格特性表2182.9控制系统主要功能1).示教再現功能示教-再現是使用示教器根據作業的需要把機器人的手爪送到作業所需要的位置上去﹐并處于所需要的姿態﹐然后把這一位置﹑姿態存儲起來﹐對作業空間的各軌跡點重復上述操作﹐機器人把整個作業程序記憶下來。工作時﹐再現上述操作就能使機器人完成預定的作業﹐同時可以反復同樣的作業流程。2).運動控制功能運動控制功能是對工業機器人末端執行器的位姿﹑速度﹑加速度等項目的控制。2.9控制系统主要功能1).示教再現功能192.10手動操作機器人1.示教器上的操作模式必須切換到手動狀態。2.手動操作機器人的速度不能超過30%﹐否則會自動設置為10%。3.手動操作機器人時必須同時按住示教器底部的使能開關。具體操作步驟﹕1.打開程序﹐開啟伺服﹐將操作模式切換到手動模式。2.選擇合適的運行速度(手動狀態必須小于30%)。3.選擇所需的坐標類型﹕直角坐標系﹑關節坐標系﹐在直角坐標系下還可以選擇工具坐標系或者是工件坐標系。4.選擇運動模式﹐一般為自動模式﹐如果需要微調﹐可以選擇點動模式﹐以及點動距離。2.10手動操作機器人1.示教器上的操作模式必須切換到手20◆基礎坐標系—WORK0﹕(基礎坐標系的坐標原點位于底坐安裝面上﹐第一軸軸向為在Z方向,機器人正面的方向是X軸方向,用右手定則確定Y方向)◆用戶坐標系—WORK1~WORK10﹕(用戶相對于基礎坐標系自定義的坐標系)◆工具坐標系及TCP—TOOL0﹕(利用工具的空間姿態來設定的坐標系。工具坐標系的原點位置叫工具中心點TCP(ToolCenterPoint),缺省的TCP位于六軸法蘭的中心,Y軸﹕從法蘭的中心到方向針孔方向為Y軸方向,Z軸﹕法蘭的中心線方向)◆用戶自定義工具坐標系—TOOL1~TOOL10(自定義Tool坐標系几乎總是可以通過工具的几何尺寸計算得到)2.11FOXBOT直角坐標系的分類◆基礎坐標系—WORK0﹕(基礎坐標系的坐標原點位于底坐安裝21机器人坐标系介绍直角坐标系介绍使用P(X,Y,Z,RX,RY,RZ)来表示机器人法兰(flange)位置(position)与方位(orientation)：其中X、Y、Z表示法兰中心的直角坐标位置，而RX：RY：RZ为法兰相对于机器人本体的方位。此外另有一个参数FIG可表示机器人关节姿态(figure)。图右为直角坐标系及各坐标分量示意图。直角坐标系机器人坐标系介绍直角坐标系介绍使用P(X,Y,Z,RX22基础坐标系介绍基础坐標系的坐標原點位于底坐安裝面上﹐第一軸軸向為Z方向﹐機器人正面的方向是X軸方向﹐用右手定則確定Y方向﹐基礎坐標系的建立方法如右圖12所示﹐圖13為右手定則的使用方法。基础坐标系介绍基础坐標系的坐標原點位于底坐安裝面上﹐第一軸23右手法则图13右手定則右手法则图13右手定則24工件坐标系介绍件坐標系固定在工件上﹐是由相對于基礎坐標系的數值(X,Y,Z,RX,RY,RZ)來設定。工件坐標系的建立有三種方法﹕1.直接輸入各個軸的偏移量,圖14為自定義工件坐標系的界面﹔2.通過三點示教法來建立工件坐標系﹔3.通過四點示教法建立工件坐標系。工件坐标系介绍件坐標系固定在工件上﹐是由相對于基礎坐標系的25工具坐標系(ToolCoordinate)介绍工具坐標系是利用工具的空間姿態來設定的﹐如果該工具坐標系的設定發生變化或者工具發生變化﹐則機器人的運動位置和姿態也將發生變化﹐默認的工具坐標系在六軸的法蘭面建立﹐如右图所示工具坐标系图工具坐標系(ToolCoordinate)介绍工具坐標26原點校正步驟﹕將fXMotion要作校正的軸以手動方式移至校正之角度(見表)(若為二、三和五軸可能需鬆剎車)﹐各軸需用定位銷確保准確定位。在系統准備後﹐進入菜單選項→圓點校正界面選擇要作校正的軸﹐然後按校正﹐校正完畢機器人程序會自動關閉﹐需要手動進行重新啟動﹐將本體以手動方式進行原點回歸﹐原點默認為變量J(J1=0J2=0J3=0J4=0J5=0J6=0)位置﹐若為直立向上﹐則顯示校正正確。注意﹕絕對編碼器的值記錄在Parameters.mdb中﹐請勿隨意改動﹗原點校正步驟﹕27第三章机器人示敎器操作介绍第三章机器人示敎器操作介绍283.1控制器启动步骤当程序不需要继续执行，或需要修改程序，或手动操作机器人时，要在手动状态下启动系统。步驟﹕1.將工作模式選擇為手動模式﹔2.打開主電源﹔3.啟動工控機﹔4.點擊桌面機器人圖標﹔5.啟動后﹐將速度設定為25%以下﹐系統處于安全待機狀態。3.1控制器启动步骤293.2控制器关机步骤1.如果程序正在運行﹐按機器人示敎器上的程序停止按钮,程序停止運行﹔2.电机退出按钮關閉系統﹔3.關閉計算機﹔4.將工作模式選擇開關置于手動模式﹔5.關閉控制器電源。3.2控制器关机步骤1.如果程序正在運行﹐按機器人30示敎器示敎器31示敎器启动界面示敎器启动后有fxMotionv4软件、系统选项和退出系统三个选项。示敎器启动界面示敎器启动后有fxMotionv4软件、系统32主面板功能菜单工具菜单速度控制系统按钮小键盘程序窗口状态栏主面板功能菜单工具菜单速度控制系统按钮小键盘程序窗口状态栏33工具菜单栏位于主面板左侧，会依照运行模式的不同而有所变化。工具菜单栏位于主面板左侧，会依照运行模式的不同而有所变化。34点位列表点位列表35点位示教点位示教有直角坐标示教和轴坐标示教两种示教模式点位示教点位示教有直角坐标示教和轴坐标示教两种示教模式36點位列表点位列表包括直角坐标、轴坐标和向量點位列表点位列表包括直角坐标、轴坐标和向量37直角坐标点位列表有直角坐标和轴坐标及向量三种选择模式直角点位列表直角坐标点位列表有直角坐标和轴坐标及向量三种选择38坐标系定义坐标系定义有work坐标系、Tool坐标系坐标系定义坐标系定义有work坐标系、Tool坐标系39手动刹车示教點位或校正時可能需要手動推動機械手臂到所需位置﹐此時需要松剎車。选择要松开刹车的轴，即可松开所选择的轴的刹车。手动刹车示教點位或校正時可能需要手動推動機械手臂到所需位置﹐40原點校正通過機器人原點校正可以得到機器人的絕對零點位置﹐機器人記錄了編碼器零點位置時的轉數以及單轉數值﹐然后通過讀取絕對編碼器就可以計算出當前馬達的旋轉角度﹐從而得到機器臂的轉動角度。选择要校正的轴，然后选择开始校正即可校正所选择的轴原点。原點校正通過機器人原點校正可以得到機器人的絕對零點位置﹐41系统选项界面系统选项界面42IO控制面板IO类型切换系统占用有信号输入输入输出端口各有64个端口，其中输入端口有51个常用端口和13个系统占用端口。输出端口有53个常用端口和11个系统占用端口。IO控制面板IO类型切换系统占用有信号输入输入输出端口各有643管理员对某些特定的操作可以进行权限管理，通过添加用户可以赋予该用户设计以及切换面板的权限，对于机器人本体参数则只能由管理员本人进行查看修改，避免无关人员对参数进行改动。打开：文件---〉用戶登錄，首先弹出“密码验证”对话框，选择“Administrator”账户，正确输入密码后进入帐户管理对话框，如图5所示。只有以“Administrator”身份登录才能操作账户管理功能。管理员用户设置管理员对某些特定的操作可以进行权限管理，通过添加用户可以44THANKS謝謝觀看！多多指教！！THANKS謝謝觀看！多多指教！！45

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2016年10月16日AR机器人介绍及应用（上）繪圖：核對：核准：編號：46目錄第一章AR机器人基本知识第二章机器人本体介绍第三章机器人示教器操作介绍目錄第一章AR机器人基本知识47第一章机器人基本知识第一章机器人基本知识481.1机器人基本知识“Robot”的来源1920年，捷克作家KarelCapek的科幻剧《Rossum‘sUniversalRobots》（罗萨姆的万能机器人），剧中描写了一批能从事各项劳动、听命于人的机器，取名为“Robota”（捷克语），含义为：forcedworker（奴隶）。英语：Robot

德语：Robot

日语：ロボツト俄语：робот汉字：机器人1.1机器人基本知识“Robot”的来源491.2FOXBOT機器人的型號介绍1.2FOXBOT機器人的型號介绍501.3工业机器人常用术语自由度（degreeoffreedom，DOF）,物体能够对坐标系进行独立运动的数目称为自由度，对于自由刚体，具有6个自由度。通常作为机器人的技术指标，反映机器人灵活性，对于焊接机器人一般具有5－6个自由度位姿（Pose），指工具的位置和姿态。末端操作器（EndEffector），

位于机器人腕部末端，直接执行工作要求的装置，如夹持器、焊枪、焊钳等额定负载（Payload），也称为持重弧焊机器人：5～20kg点焊机器人：50～200kg1.3工业机器人常用术语自由度（degreeoffree511.3工业机器人常用术语工作空间（WorkingSpace），机器人工作时，其腕轴交点能在空间活动的范围。重复位姿精度（PoseRepeatability），在同一条件下，重复N次所测得的位姿一致程度。轨迹重复精度（PathRepeatability），沿同一轨迹跟随N次，所测得的轨迹之间的一致程度1.3工业机器人常用术语工作空间（WorkingSpace521.4工业机器人常用术语奇异点（singularity）机器人在运动过程中，若第五轴角度为零，第四周与第六轴共线，在做逆向运动学计算时，第四轴和第六轴的角度会产生无限多组解。这种位置在机器人学上称之为奇异点（singularity）1.4工业机器人常用术语奇异点（singularity）机器53第二章机器人本体介绍第二章机器人本体介绍542.1机器人基本构成由伺服馬達電機驅動的機械機構組成的﹐各環節每一個結合處是一個關節點或坐標系。機器人系統的構成﹕1.機械單元﹔2.控制軟件﹔3.控制器﹔4.示教器﹔5.外圍設備。机器人本体机器人示敎器体机器人电控箱2.1机器人基本构成由伺服馬達電機驅動的機械機構組成的﹐552.2机器人控制器基本构成控制器包含伺服驅動器﹑運動控制板﹑主機﹑遠程IO板﹑轉換板等。使用者必須透過示教器或是利用周邊的控制界面來通過IO或通訊口的連線﹐將控制的需求傳遞給控制器﹐再由控制器的主機CPU處理后﹐控制機器手臂。2.2机器人控制器基本构成控制器包含伺服驅動器﹑運動控562.3机器人控制控制系统功能示教-再現是使用示教器根據作業的需要把機器人的手爪送到作業所需要的位置上去﹐并處于所需要的姿態﹐然后把這一位置﹑姿態存儲起來﹐對作業空間的各軌跡點重復上述操作﹐機器人把整個作業程序記憶下來。工作時﹐再現上述操作就能使機器人完成預定的作業﹐同時可以反復同樣的作業流程。机器人控制器的主要功能有示教再现功能和运动控制功能两部分。動控制功能是對工業機器人末端執行器的位姿﹑速度﹑加速度等項目的控制。2.3机器人控制控制系统功能示教-再現是使用示教器根572.4電控箱示意圖伺服驱动器快关电源机器人电控箱IO板保护板制动电阻2.4電控箱示意圖伺服驱动器快关电源机器人电控箱IO板保护板582.5工控机示意圖2.5工控机示意圖592.6示敎器機器人的示教器采用8.4英寸TFT彩色液晶觸摸屏機器人示教器的作用﹕示敎器的作用包括點動機器人、编写机器人程序、示教试运行机器人程序以及查看机器人的基本状态等功能。操作界面急停按钮使能按钮模式选择2.6示敎器機器人的示教器采用8.4英寸TFT彩色液晶觸摸602.7机器人本体参数2.7机器人本体参数612.8AR机器人运动范围机器人的工作范围为手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合。因为末端操作器的尺寸和形状是多种多样的，为了真实反映机器人的特征，这里是不安装末端操作器时的工作区域机器人規格特性表12.8AR机器人运动范围机器人的工作范围为手臂末端或手腕中622.8AR机器人运动范围机器人規格特性表22.8AR机器人运动范围机器人規格特性表2632.9控制系统主要功能1).示教再現功能示教-再現是使用示教器根據作業的需要把機器人的手爪送到作業所需要的位置上去﹐并處于所需要的姿態﹐然后把這一位置﹑姿態存儲起來﹐對作業空間的各軌跡點重復上述操作﹐機器人把整個作業程序記憶下來。工作時﹐再現上述操作就能使機器人完成預定的作業﹐同時可以反復同樣的作業流程。2).運動控制功能運動控制功能是對工業機器人末端執行器的位姿﹑速度﹑加速度等項目的控制。2.9控制系统主要功能1).示教再現功能642.10手動操作機器人1.示教器上的操作模式必須切換到手動狀態。2.手動操作機器人的速度不能超過30%﹐否則會自動設置為10%。3.手動操作機器人時必須同時按住示教器底部的使能開關。具體操作步驟﹕1.打開程序﹐開啟伺服﹐將操作模式切換到手動模式。2.選擇合適的運行速度(手動狀態必須小于30%)。3.選擇所需的坐標類型﹕直角坐標系﹑關節坐標系﹐在直角坐標系下還可以選擇工具坐標系或者是工件坐標系。4.選擇運動模式﹐一般為自動模式﹐如果需要微調﹐可以選擇點動模式﹐以及點動距離。2.10手動操作機器人1.示教器上的操作模式必須切換到手65◆基礎坐標系—WORK0﹕(基礎坐標系的坐標原點位于底坐安裝面上﹐第一軸軸向為在Z方向,機器人正面的方向是X軸方向,用右手定則確定Y方向)◆用戶坐標系—WORK1~WORK10﹕(用戶相對于基礎坐標系自定義的坐標系)◆工具坐標系及TCP—TOOL0﹕(利用工具的空間姿態來設定的坐標系。工具坐標系的原點位置叫工具中心點TCP(ToolCenterPoint),缺省的TCP位于六軸法蘭的中心,Y軸﹕從法蘭的中心到方向針孔方向為Y軸方向,Z軸﹕法蘭的中心線方向)◆用戶自定義工具坐標系—TOOL1~TOOL10(自定義Tool坐標系几乎總是可以通過工具的几何尺寸計算得到)2.11FOXBOT直角坐標系的分類◆基礎坐標系—WORK0﹕(基礎坐標系的坐標原點位于底坐安裝66机器人坐标系介绍直角坐标系介绍使用P(X,Y,Z,RX,RY,RZ)来表示机器人法兰(flange)位置(position)与方位(orientation)：其中X、Y、Z表示法兰中心的直角坐标位置，而RX：RY：RZ为法兰相对于机器人本体的方位。此外另有一个参数FIG可表示机器人关节姿态(figure)。图右为直角坐标系及各坐标分量示意图。直角坐标系机器人坐标系介绍直角坐标系介绍使用P(X,Y,Z,RX67基础坐标系介绍基础坐標系的坐標原點位于底坐安裝面上﹐第一軸軸向為Z方向﹐機器人正面的方向是X軸方向﹐用右手定則確定Y方向﹐基礎坐標系的建立方法如右圖12所示﹐圖13為右手定則的使用方法。基础坐标系介绍基础坐標系的坐標原點位于底坐安裝面上﹐第一軸68右手法则图13右手定則右手法则图13右手定則69工件坐标系介绍件坐標系固定在工件上﹐是由相對于基礎坐標系的數值(X,Y,Z,RX,RY,RZ)來設定。工件坐標系的建立有三種方法﹕1.直接輸入各個軸的偏移量,圖14為自定義工件坐標系的界面﹔2.通過三點示教法來建立工件坐標系﹔3.通過四點示教法建立工件坐標系。工件坐标系介绍件坐標系固定在工件上﹐是由相對于基礎坐標系的70工具坐標系(ToolCoordinate)介绍工具坐標系是利用工具的空間姿態來設定的﹐如果該工具坐標系的設定發生變化或者工具發生變化﹐則機器人的運動位置和姿態也將發生變化﹐默認的工具坐標系在六軸的法蘭面建立﹐如右图所示工具坐标系图工具坐標系(ToolCoordinate)介绍工具坐標71原點校正步驟﹕將fXMotion要作校正的軸以手動方式移至校正之角度(見表)(若為二、三和五軸可能需鬆剎車)﹐各軸需用定位銷確保准確定位。在系統准備後﹐進入菜單選項→圓點校正界面選擇要作校正的軸﹐然後按校正﹐校正完畢機器人程序會自動關閉﹐需要手動進行重新啟動﹐將本體以手動方式進行原點回歸﹐原點默認為變量J(J1=0J2=0J3=0J4=0J5=0J6=0)位置﹐若為直立向上﹐則顯示校正正確。注意﹕絕對編碼器的值記錄在Parameters.mdb中﹐請勿隨意改動﹗原點校正步驟﹕72第三章机器人示敎器操作介绍第三章机器人示敎器操作介绍733.1控制器启动步骤当程序不需要继续执行，或需要修改程序，或手动操作机器人时，要在手动状态下启动系统。步驟﹕1.將工作模式選擇為手動模式﹔2.打開主電源﹔3.啟動工控機﹔4.點擊桌面機器人圖標﹔5.啟動后﹐將速度設定為25%以下﹐系統處于安全待機狀態。3.1控制器启动步骤743.2控制器关机步骤1.如果程序正在運行﹐按機器人示敎器上的程序停止按钮,程序停止運行﹔2.电机退出按钮關閉系統﹔3.關閉計算機﹔4.將工作模式選擇開關置于手動模式﹔5.關閉控制器電源。3.2控制器关机步骤1.如果程序正在運行﹐按機器人75示敎器示敎器7