实验八-工业机器人作业空间测定实验教案课件

PAGE实验八工业机器人作业空间测定实验机器人工作空间：根据机器人的构型、连杆及腕关节的大小，机器人能到达的点的集合称为工作空间，简单机器人的工作空间可以通过列写方程通过数学表达式确定，工作空间也可以通过经验确定，通过实验使机器人每一个关节在其运动范围内运动，然后将其可以到达的所有区域连接起来，再除去机器人无法到达的区域就可以得到机器人的工作空间。本实验将在对机器人进行深入操作研究前，先通过各个运动关节的单轴运动测定作业范围，熟悉6自由度机器人的作业空间，为后续实验做好准备，同时可以掌握机器人的正确操作方法。一、实验设备REBot6自由度工业机器人二、实验目的学习机器人控制软件的使用，掌握机器人示教重演的基本方法，通过单轴全范围运动，深入了解REBot6自由度机器人的作业空间。三、实验步骤在机器人动作时，所有人员不得进入机器人的运动范围内。使用控制软件操作机器人时，应该确保机器人紧急停止操作盒放置在操作者面前，确保在发生紧急情况时能够快速通过急停按钮切断机器人关节电机电源。在机器人正常运转过程中不能随意按下紧急停止按钮或者拔下机器人控制柜电源，只有在紧急情况发生时才可以在机器人运行过程中通过按下急停按钮切断机器人伺服电机强电。运行机器人图形示教程序，依次执行“打开控制器”，“伺服上电”和“自动回零”操作，使机器人处于运动待命状态。1、检查机器人本体到控制柜间连接电缆正确连接，检查控制柜到控制计算机间的网络电缆和串口电缆连接正确，检查控制柜前面板上的急停按钮和操作盒上的急停按钮能够正常按下和通过顺时针旋转解除急停状态。2、检查机器人是否处于如下图1所式停机位位姿。每次机器人正常运行结束后通过“回到停机位”操作指令机器人回到停机位置然后再退出控制程序，按下紧急停止按钮关闭机器人伺服电源。如果机器人初始位置与图示停机位位姿差别较大（主要比较L，U两个关节），说明上一次机器人操作异常停止（需要先查明异常停止原因并且排除故障后在关闭控制柜电源情况下手动缓慢推动机器人L，U两个关节到停机位硬件挡块位置）或者机器人在停止后位置被人为移动。图1机器人正常的停机位置（L，U轴停靠在硬件挡块上）3、接通控制柜220V输入电源，此时控制柜前面板上的红色电源指示灯亮表明控制柜中已经有电源输入；4、确认机器人运动范围内没有人和障碍物，此时可以通过按下手持操作盒上的中间按钮给机器人伺服电机上电，此时可以听到控制柜中断路器吸合声，控制柜前面板上中间伺服上电指示灯点亮，操作盒上第一个灯点亮，此时机器人伺服电机已经处于伺服上电状态准备接受控制命令。注意：如果机器人在运动过程中动作异常，请立即按下操作盒或者控制柜前面板上的紧急停止按钮！5、运行机器人控制程序REBot6V.exe，显示如图2所式控制程序界面：图2机器人控制界面6、点击系统操作区中的“连接控制器”，如果控制器连接成功，则“通讯故障”图标改变为“联机待命”，表明机器人运动控制器已经正确连接。“回零点标定”按钮变为可以点击。7、点击系统操作区中的“回零点标定”，弹出提示对话框提示机器人将依次运动各个轴到零点位置，如果确认点击“是”机器人将依次运动到零点标定位置。执行完成回零点标定后就可以操作机器人各个运动轴，开始示教作业。8、下面我们尝试通过示教作业测试机器人“T”轴（手爪连接末端轴）的运动范围：8-1点击“示教作业文件”区中的“新建”按钮新建一个示教文件，此时原有的示教记录列表中内容被清空，剩余两条空格式语句“0000NOP”，“0001END”，示教文件名显示：New1.jbi;8-2选择示教速度为“Low”，点选“腕部旋转轴”区中的“T-”，鼠标左键一直按住着机器人末端T轴将缓慢向反方向旋转运动，松开鼠标左键则运动停止；选择示教速度为“Middle”，继续点选“腕部旋转轴”区中的“T-”则T轴将中速向反方向旋转运动，按住鼠标直到机器人末端运动到软件限位位置停止运动，此时机器人T关节已经运动到工作范围的反方向最远端。8-3鼠标选择示教列表中的“0000NOP”语句，选择示教列表下面的插补模式：点位运动，插补速度：100%，点选“插入示教点”，则将当前机器人6个关节点位置作为点位运动命令的目标插入到“0000NOP”语句之后，语句显示“0001MOVEJVJ=1.00”8-4选择示教速度为“Middle”，继续点选“腕部旋转轴”区中的“T+”则T轴将中速向正方向旋转运动，按住鼠标直到机器人末端运动到软件限位位置停止运动，此时机器人T关节已经运动到工作范围的正方向最远端，与8-3操作相同在语句“0001MOVEJVJ=1.00”之后插入示教点“0002MOVEJVJ=1.008-4通过“示教作业文件”区中的“保存…”，弹出提示保存对话框，输入文件名，后缀为“.jbi”，则将我们示教好的记录文件保存到计算机硬盘，可以供以后重新调入使用。8-5完成了作业的示教后，需要通过“示教作业确认”来验证记录的示教点是否满足要求，通过点选“示教作业确认”区中的“前进”，每点选一次机器人将从示教列表中的第一条语句开始依次向前执行一条示教记录，为了安全“示教作业确认”模式下的运动速度设定为示教速度的50%。点选“前进”直到验证完示教列表中的所有示教记录。确认无误后也可以通过点选“试运行”让机器人低速（50%示教速度）完整执行一遍示教记录文件。8-6如果“示教作业确认”通过，则可以通过“示教作业再现”来连续重演已经示教好的记录点。通过选择再现速度倍率可以改变重演的整体速度，比如选择再现速度倍率=200%将使机器人重演的整体速度倍率为示教速度的2倍，也可以通过在回放次数编辑框中输入数字设定连续重复回放的次数。点选“回放”根据再现速度倍率和回放次数设定开始回放作业，点选“暂停”可以暂停回放作业，“继续”继续暂停的回放作业，“停止”停止回放作业。注意：机器人示教和再现回放过程中，速度的设定都应该遵守先低速后高速的渐原则，在不确定的情况下一定要先设定为低速示教或者不要改变回放操作的再现速度倍率。9、我们也可以通过打开以前的示教记录文件来再次重演。我们通过打开提供的测试机器人作业空间的示教程序来测试机器人各个轴的作业空间。9-1点选示教作业文件区中的“打开…”，弹出打开文件对话框，选择“TestRBT_High.jbi”的示教记录文件，此示教文件记录了R，B，T三个轴作业空间的依次测试运动作业；9-2点选“试运行”，低速验证一遍示教记录文件；9-2设定再现速度倍率为150%，设定回放次数为3次，点选“回放”以150%的示教速度执行示教记录作业3次；9-3观察机器人回放过程中R，B，T三个轴的作业范围。10、实验结束后点选“系统操作”区中的“回到停机位”，机器人将依次移动各个运动轴到达安全停止位置，参考图1，到达停机位后可以点选“退出程序”退出机器人控制程序。注意：机器人实验结束后请将机器人运行到停机位再退出控制程序，便于延长机器人的使用寿命。11、到达停机位置后如果不再需要进行实验，可以通过按下操作盒上的紧急停止按钮切断机器人伺服电源，最后关闭机器人220V输入电源，结束机器人操作实验。四、实验报告1）画出6自由度机器人的机构见图；2）画出通过各个关节的操作测试的机器人6各关节软件限位内的作业范围；3）示教机器人R，B，T三个轴从角度“0，0，0”运动到“45，45，45”，然后运动到“-45，-30，-45”，然后再运动到“下课啦，咱们来听个小故事吧:活动目的：教育学生懂得“水”这一宝贵资源对于我们来说是极为珍贵的，每个人都要保护它，做到节约每一滴水，造福子孙万代。

活动过程：

1.主持人上场，神秘地说：“我让大家猜个谜语，你们愿意吗？”大家回答：“愿意！”

主持人口述谜语：

“双手抓不起，一刀劈不开，

煮饭和洗衣，都要请它来。”

主持人问：“谁知道这是什么？”生答：“水！”

一生戴上水的头饰上场说：“我就是同学们猜到的水。听大家说，我的用处可大了，是真的吗？”

主持人：我宣布：“水”是万物之源主题班会现在开始。

水说：“同学们，你们知道我有多重要吗？”齐答：“知道。”

甲：如果没有水，我们人类就无法生存。

小熊说：我们动物可喜欢你了，没有水我们会死掉的。

花说：我们花草树木更喜欢和你做朋友，没有水，我们早就枯死了，就不能为美化环境做贡献了。

主持人：下面请听快板《水的用处真叫大》

竹板一敲来说话，水的用处真叫大；

洗衣服，洗碗筷，洗脸洗手又洗脚，

煮饭洗菜又沏茶，生活处处离不开它。

栽小树，种庄稼，农民伯伯把它夸；

鱼儿河马大对虾，日日夜夜不离它；

采煤发电要靠它，京城美化更要它。

主持人：同学们，听完了这个快板，你们说水的用处大不大？

甲说：看了他们的快板表演，我知道日常生活种离不了水。

乙说：看了表演后，我知道水对庄稼、植物是非常重要的。

丙说：我还知道水对美化城市起很大作用。

2.主持人：水有这么多用处，你们该怎样做呢？

（1）（生）：我要节约用水，保护水源。

（2）（生）：我以前把水壶剩的水随便就到掉很不对，以后我一定把喝剩下的水倒在盆里洗手用。

（3）（生）：前几天，我看到了学校电视里转播的“水日谈水”的节目，很受教育，同学们看得可认真了，知道了我们北京是个缺水城市，我们再不能浪费水了。

（4）（生）：我要用洗脚水冲厕所。

3.主持人：大家谈得都很好，下面谁想出题考考大家，答对了请给点掌声。

（1）（生）：小明让爸爸刷车时把水龙头开小点，请回答对不对。

（2）（生）：小兰告诉奶奶把洗菜水别到掉，留冲厕所用。

（3）一生跑上说：主持人请把手机借我用用好吗？我想现在就给姥姥打个电话，告诉她做饭时别把淘米水到掉了，用它冲厕所或浇花用。（电话内容略写）

（4）一生说：主持人我们想给大家表演一个小品行吗？

主持人：可以，大家欢迎！请看小品《这又不是我家的》

大概意思是：学校男厕所便池堵了，水龙头又大开，水流满地。学生甲乙丙三人分别上厕所，看见后又皱眉又骂，但都没有关水管，嘴里还念念有词，又说：“反正不是我家的。”

旁白：“那又是谁家的呢？”

主持人：看完这个小品，你们有什么想法吗？谁愿意给大家说说？

甲：刚才三个同学太自私了，公家的水也是大家的，流掉了多可惜，应该把水龙头关上。

乙：上次我去厕所看见水龙头没关就主动关上了。

主持人：我们给他鼓鼓掌，今后你们发现水龙头没关会怎样做呢？

齐：主动关好。

小记者：同学们，你们好！我想打扰一下，听说你们正在开班会，我想采访一下，行吗？

主持人：可以。

小记者：这位同学，你好！通过参加今天的班会你有什么想法，请谈谈好吗？

答：我要做节水的主人，不浪费一滴水。

小记者：请这位同学谈谈好吗？

答：今天参加班会我知道了节约每一滴水要从我们每个人做起。我想把每个厕所都贴上“节约用水”的字条，这样就可以提醒同学们节约用水了。

小记者：你们谈得很好，我的收获也很大。我还有新任务先走了，同学们再见！

水跑上来说：同学们，今天我很高兴，我“水伯伯”今天很开心，你们知道了有了我就有了生命的源泉，请你们今后一定节约用水呀！让人类和动物、植物共存，迎接美好的明天！

主持人：你们还有发言的吗？

答：有。

生：我代表人们谢谢你，水伯伯，节约用水就等于保护我们人类自己。

动物：小熊上场说：我代表动物家族谢谢你了，我们也会保护你的！

花草树木跑上场说：我们也不会忘记你的贡献！

水伯伯：（手舞足蹈地跳起了舞蹈）……同学们的笑声不断。

主持人：水伯伯，您这是干什么呢？

水伯伯：因为我太高兴了，今后还请你们多关照我呀！

主持人：水伯伯，请放心，今后我们一定会做得更好！再见！

4.主持人：大家欢迎老师讲话！

同学们，今天我们召开的班会非常生动，非常有意义。水是生命之源，无比珍贵，愿同学们能加倍珍惜它，做到节约一滴水，造福子孙后代。

5.主持人宣布：“水”是万物之源主题班会到此结束。

6.活动效果：

此次活动使学生明白了节约用水的道理，浪费水的现象减少了，宣传节约用水的人增多了，人人争做节水小标兵

活动目的：教育学生懂得“水”这一宝贵资源对于我们来说是极为珍贵的，每个人都要保护它，做到节约每一滴水，造福子孙万代。

活动过程：

1.主持人上场，神秘地说：“我让大家猜个谜语，你们愿意吗？”大家回答：“愿意！”

主持人口述谜语：

“双手抓不起，一刀劈不开，

煮饭和洗衣，都要请它来。”

主持人问：“谁知道这是什么？”生答：“水！”

一生戴上水的头饰上场说：“我就是同学们猜到的水。听大家说，我的用处可大了，是真的吗？”

主持人：我宣布：“水”是万物之源主题班会现在开始。

水说：“同学们，你们知道我有多重要吗？”齐答：“知道。”

甲：如果没有水，我们人类就无法生存。

小熊说：我们动物可喜欢你了，没有水我们会死掉的。

花说：我们花草树木更喜欢和你做朋友，没有水，我们早就枯死了，就不能为美化环境做贡献了。

主持人：下面请听快板《水的用处真叫大》

竹板一敲来说话，水的用处真叫大；

洗衣服，洗碗筷，洗脸洗手又洗脚，

煮饭洗菜又沏茶，生活处处离不开它。

栽小树，种庄稼，农民伯伯把它夸；

鱼儿河马大对虾，日日夜夜不离它；

采煤发电要靠它，京城美化更要它。

主持人：同学们，听完了这个快板，你们说水的用处大不