(54)-第7章轨迹规划与编程2

第7章机器人轨迹规划与编程(2)通用计算机语言：汇编语言、C语言、Pasical语言、Fortran语言等。写起来麻烦，可读性差。机器人的基本操作并不多，如手爪的开闭等，是反复使用的。开发了各种机器人专用语言------机器人语言机器人语言-----人与机器人的交流---软件部分正朝着统一、标准化发展7.5工业机器人编程7.5.1工业机器人编程方式1.示教方式编程示教编成是一项成熟的技术，它是目前大多数工业机器人的编程方式。示教：操作者必须把机器人终端移动至目标位置，并把此位置对应的机器人关节角度信息记录进内存储器的过程。再现：当要求复现这些运动时，顺序控制器从内存读出相应位置，机器人就可重复示教时的轨迹和各种操作。这种方法编制程序是在机器人现场进行的直接示教（手把手示教）：用户使用安装在机器人手臂内的操纵杆（Joystick），按给定运动顺序示教动作内容。示教方式间接示教（示教盒示教）：利用装在示教盒上的按钮驱动机器人按需要的顺序进行操作。机器人每一个关节对应着示教盒上的一对按钮，以分别控制该关节正反方向的运动。是目前广泛使用的一种示教编程方式。关节坐标系(JointCoordinates)直角坐标系(RectangularCoordinates)工具坐标系(ToolCoordinates)用户（工作台）坐标系(UserCoordinates)操作者可以选择在不同坐标系下示教。例如：推荐：移动---直角坐标系；角度---工具坐标系？？？编程占用机器人的作业时间；很难规划复杂的运动轨迹以及准确的直线运动；难以与传感信息相配合；难以与其它操作同步。示教编程的优点只需要简单的设备和控制装置即可进行、操作简单，易于掌握；而且示教再现过程很快，示教之后马上即可应用。缺点：2．机器人语言编程用专用的机器人语言来描述机器人的动作轨迹。实现了计算机编程，并可以引入传感信息，从而提供一个更通用的方法来解决人一机器人通讯接口问题。3．离线编程离线编程是在专门的软件环境支持下用专用或通用程序在离线情况下进行机器人轨迹规划编程的一种方法。离线编程程序通过支持软件的解释或编译产生目标程序代码，最后生成机器人路径规划数据。.机器人语言具有结构简明、容易扩展、能够对话及简单易学的特点。从描述操作命令角度看，按照作业描述的功能水平，通常分三级：1、动作级：以机器人末端执行器来描述各种操作说明每一个动作，如：moveto（destination）。这种语言在工业界常用，如VAL语言。特点：语句比较简单，易于编程。不能够进行复杂的数学运算，不能接受复杂的传感器信息，仅能接传传感器的开关信号，并且和其它计算机的通信能力很差。7.5.2

机器人语言编程2、对象级：描述操作对象之间的关系和机器人与操作对象之间的关系，适于装配作业。3、任务级：只需给出操作内容，机器人一边思考一边工作。例如，当发出“抓住螺栓的指令时，任务级语言系统能规划一条运动的路径，并做到与周围任何一个障碍物不发生碰撞，然后自动地在螺栓上途择一个很好的抓着点，并且抓住它。功能水平最高，但还不够实用化，仍处于发展阶段。目前还没有真正的任务级编程系统，但它是一个有实用意义的研究课题。工业界使用的机器人语言多数是动作指示语言，研究单位研究开发的机器人语言多为作业指示语言。7.5.3机器人语言结构和基本功能机器人语言系统的组成7.5.3机器人语言编程的基本功能（1）运算功能（2）决策功能（3）通讯功能（4）机器人运动功能（5）工具指令功能（6）传感数据处理功能7.6.1VAL语言7.6工业机器人编程语言1979年美国Unimation公司推出的VAL语言，后来改进为VAL-2。VAL语言是在BASIC语言的基础上扩展的机器人语言，它具有BASIC式的结构，在此基础上添加了机器人编程指令和VAL监控操作系统。

1.VAL语言的指令VAL语言的指令可分为两类：程序指令和监控指令。（1）程序指令①运动指令包括GO，MOVE，MOVEI，MOVES，DRAW，APPRO，PPROS，DEPART，DRIVE，READY，OPEN，OPENI，RELAX，GRASP，DELAY。②机器人位姿控制指令包括RIGHTY，LEFTY，ABOVE，BELOW，FLIP，NOFLIP。。。。4？WAIT1等待供给的部件。5？SPEED200标准速度的两倍。6？APPROPART，50移动到距部件PART位置50mm处。7？MOVESPART直线移动到部件PART处。8？CLOSEI立即抓住部件。。。。【例7-4】编制一个作业程序，要求机器人抓起送料器送来的部件，并送到检查站，检查站判断部件是A类还是B类，然后根据判断结果转入相应的处理程序7.7MOTOMAN机器人基本编程与操作正面有主电源开关、再现操作盒和示教编程器。再现操作盒再现机器人时所必须的操作键和按钮7.7.1

XRC（NX100）控制器NX100控制柜有以下三种动作模式

•示教模式

•再现模式

•远程模式三种安全模式

•操作模式

•编辑模式

•管理模式作用：1）点动机器人2）编写机器人程序3）试运行程序4）生产运行5）查阅机器人的状态（I/O设置，位置，焊接电流）示教编程器(TeachPendant，TP)

XRC控制器的功能模块：电源模块、CPU模块、I/O模块和伺服驱动模块。XRC控制器的外部轴控制：除了控制本体的6个轴外，还提供15外部轴。外部轴的作用是与机器人本体相配合，是工件变位或移位，达到机器人的最佳作业位置。例如：在焊接应用中可以增加二自由度的变位机使工件侧面处于最佳焊接位置；增加x-y工作台使机器人手部的行程范围加大等；如果增加6个外部轴驱动另一台机器人的本体，还可实现两合机器人的双机协调控制。7.7.2

示教-再现操作（1）打开控制柜上的【电源开关】示教盒上部的液晶显示屏显示控制器内初始化诊断后的初始画；开始显示系统控制软件菜单界面。（2）左手握示教盒上的【伺服安全开关】接通伺服电源，此时控制柜上的服电源指示灯亮。(3)按下示教盒上的示教锁定操作键此时控制柜正面再现操作盒上【

REMOTE

】指示灯处于熄灭状态。(4)按再现盒上的【

TEACH】键此时机器人即处于示教状态。（一）开启电源（二）手动操作通常用多种坐标系来操作机械手:

关节坐标系直角坐标系圆柱坐标系工具坐标系用户（工作台）坐标系在关节坐标模式下，对机器人的S，L，U，R，B，T轴进行单轴运动。关节坐标下单轴控制1.关节坐标系在直角坐标模式下，可使机器人TCP沿x、y、z方向移动和绕x、y、z

轴旋转。2.直角坐标系3.圆柱坐标系在工具坐标系模式下，把机器人腕部法兰盘所握工具的有效方向定为Z轴，把坐标定义在工具尖端点，所以工具坐标的方向随腕部的移动而发生变化。在工具坐标模式下各轴的动作4.工具直角坐标系工具坐标的移动，以工具的有效方向为基准，与机器人的位置、姿势无关，所以进行相对于工件不改变工具姿势的平行移动操作时最为适宜。建立工具坐标系的主要目的把控制点转移到工具的尖端点上。工具尺寸的设定（相对于腕部）:工具文件的登录工具文件的个数输入坐标值（例：x=0；y=0;z=5.0）工具校验是可以简单和正确的进行尺寸信息输入的功能。使用此功能可自动算出工具控制点的位置，输入到工具文件。通过示教，进行工具校验，需以控制点为基准示教5个不同的姿态(TC1至5)。工具校验安川机器人最多可登录24个用户坐标系5.用户坐标系为何使用用户坐标系？有多个夹具台时当进行排列或码垛作业时传送同步运行时用户坐标的定义：

ORG、XX、XY为三个定义点。在示教过程中，通过运动指令将目的位置，插补方法，运行速度等等信息存储下来（告诉机器人）。（三）示教-再现主要插补指令：①MOVJ关节插补：在机器人未规定采取何种轨迹运动时，使用关节插补，以最高速度的百分比来表示再现速度，关节插补的效率最高；②

MOVL直线插补：机器人以直线轨迹运动，缺省单位为cm/min。直线插补常被用于焊接区间等的作业区间，且机器人在移动过程中自动改变手腕位置；③MOVC圆弧插补：机器人沿着用圆弧插补示教的三个程序点执行圆弧轨迹运动，再现速度的设定与直线插补相同；④MOVS自由曲线插补：对于有不规则形状的曲线，使用自由曲线插补，再现速度的设定与直线插补相同。如何示教？示教的所有操作都通过操作示教盒下部的按键进行；示教程序显示在屏幕上。示教编程步骤：（1）用轴控键把机器人移动到目标位置；（2）按插补方式键，选择插补方式，设定运动速度；重复上述步骤，完成整个作业示教程序编写。（告诉了机器人运动到该点的位姿、速度和插补方式信息）注：除运动指令外，对于不同作业的任务的机器人，程序中还应插入相应的操作指令。如：ARCON（引弧）和ARCOF（息弧）指令等。例：示教焊接工件程序行命令内容说明0000NOP程序开始0001MOVJVJ=25.00移到待机位置程序点10002MOVJVJ=25.00移到焊接开始位置附近程序点20003MOVJVJ=12.5移到焊接开始位置程序点30004ARCON焊接开始0005MOVLV=50移到焊接结束位置程序点40006ARCOF焊接结束0007MOVJVJ=25.00移到不碰触工件和夹具的位置程序点50008MOVJVJ=25.00移到待机位置程序点60009END程序结束如何再现？

再现前，先要释放示教锁定按钮。按【

TEACHLOCK】键，使【

TEACHLOCK】键灯灭。连续运行：按下【TEACHLOCK】键，在操作面板上按下【

PLAY】和【

SERVOONREADY】后，再按【SART】键，机器人连续再现所有程序点，一个循环后停止。单步运行：（1）把光标移到程序点1所在行；（2）手动速度设为中速；（3）按【前进】或【后退】键。机器人先前或后退移动一个程序点。（4）程序点完成确认后，机器人回到程序起始处。注：生成的程序还可以进行点位置的修改、程序点插入或删除等，方法请参阅相关资料。随着机器人学和计算机技术的不断发展，回前已形成了高度自动化的生产系统。这些系统和CAD／CAM技术的结合，其发展已形成了不可避兔的趋势，这就是所谓的CAD/CAM／ROBOTICS－体化。在这样的一体化的系统中，由于机器人工作环境的复杂性，对机器人及其工作环境乃至生产过程的计算机仿真是必不可少的。机器人仿真系统的住务，就是在不接触实际机器人及其工作环境的情况下，通过图形技求，提供一个和机器人进行交互作用的虚拟环境。7.7

工业机器人离线编程

与在变线示教编程相比，离线编程系统具有如下优点：（1）减少机器人不工作的时间，当对下一个任务进行编程时，机器人可仍在生产线上工作。（2）使编程者远离危险的工作环境。（3）使用范围广，离线编程系统可以对各种机器人进行编程。（4）便于和CAD／CAM系统结合，做到CAD/CAM／ROBOTICS一体化。（5）可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程。（6）便于修改机器人程序。完整的机器人离线编程系统包括用户接口机器人系统的三维几何建模运动学计算轨迹规划三维图形动态仿真通讯及后处理、误差的