工业机器人应用基础 教案（教学设计）模块四　工业机器人的典型应用实训

典型工作站应用基础课时计划（首页）专业及班级：课次授课时间年月日教学课题典型工作站应用基础学时目的要求1、了解CHL-DS-1工作站的组成；2、会操作工作站的开启与关闭；3、掌握空压机及气路系统的使用方法；4、掌握螺丝供料单元的使用。重点难点：重点：CHL-DS-1工作站的组成及各部分的主要实训功能难点：螺丝供料单元的使用教学方法理实一体化教学，讲授、演示、实训教学内容及教学方法的运用时间分配模块四工业机器人的典型应用实训任务一典型工作站应用基础具体教学设计见续页巩固课堂知识

内容与方法现场观察CHL-DS-1实训平台，认知各组成单元及其主要实训功能，实操相关设备，训练相关技能。作业后附课堂小结续页任务一典型工作站应用基础CHL-DS-1是北京华航唯实公司开发的一款以ABB工业机器人为本体的综合实训平台。其主要构成如下图所示。一、CHL-DS-1实训平台的组成1、在CHL-DS-1实训台的左侧是PLC及电气控制接线区。其主要实现与电气控制接线相关的实训功能。2、在CHL-DS-1实训台的左前侧是检测料盘工装单元。其主要通过气动控制，实现安装板的存放与检测，与其他智能制造实训平台中的原料库相似，实现对不同工序产品的存放与检测判断。3、在CHL-DS-1实训台的左后侧是视觉检测单元。其主要通过光学识别，实现电子元件形状、颜色的检测识别，实现对不同电子元器件的检测判断，为安装板的智能安装做准备。4、在CHL-DS-1实训台的正前方是工业机器人本体。本实训平台选用的机器人本体是ABBIRB120机器人，是ABB系列机器人中最具代表性、最小臂长的工业机器人。5、在CHL-DS-1实训台的右前方是涂胶单元，主要用以实现轨迹规划实训。6、在CHL-DS-1实训台的右侧，在涂胶单元的两边是码垛实训单元，有两组码垛平台，主要用以实现平面、斜面码垛实训。7、在CHL-DS-1实训台的右后侧，是一个弧形综合操作平台，承担机器人的主要操作，如异形芯片安装、安装板安装、料盘操作等。在他的前方还有快换工具快换点，在此实现快换工具的更换。8、在CHL-DS-1实训台的正面，是一个斜面安装的操作面板。启动、停止、急停按钮，外接线接线孔、HMI面板都安装在这里，是实训平台的重要操作平台。在他的操作面板的两侧有两个红外发射与接收柱，以实现工作区域隔离，确保实训安全。9、在CHL-DS-1实训台的右下角，是一个摄像头和CCD操作屏。摄像头可实现云监控，可接大屏，以方便操作实训信息分享。CCD操作屏是光学识别的重要界面，以实现编程、控制、交互操作。二、工作站的开启与关闭1、工作站的开启第一步：负荷开关的合闸第二步：将机器人控制柜上的旋转钥匙开关置于“手动模式”第三步：旋转开关置“ON”，控制柜上电2、工作站的关闭第一步：在关闭ABB机器人前，首先确认系统“防护装置停止”第二步：选择“重新启动”第三步：点击“高级”第四步：选择“关闭主计算机”点击“关闭主计算机”第五步：旋转开关至“OFF”，控制柜断电第六步：负荷开关的关闭三、空压机及气路系统的使用1、空压机开启第一步：旋转空压机球阀手柄第二步：向D方向移动滑阀2、空压机关闭第一步：旋转空压机球阀手柄第二步：向C方向移动滑阀3、气压调节通过气阀上部的调节旋钮可调节气源压力，压力的正常工作范围应为0.4～0.6Mpa。四、螺丝供料单元的使用1、锁螺丝机单元的组成外部内部电动扭力扳手2、锁螺丝机的工作原理通过送料系统、分配系统、锁付系统三部分完成螺丝锁付，所有动作完成均由设备本身程控。内部螺旋形选料机构首先在送料系统中采用涡轮方式上料将螺丝排序到振动导轨上，并输送到螺丝分配系统，通过分配系统分配螺丝并通过气管压力将螺丝送到锁嘴，由电动扭力扳手将螺丝锁入产品。选料后的螺丝下图中“A”为扭矩数值显示区，“B”为可调整扭矩值部分，通过向左向右旋钮旋转来调节。1、将扭力扳手电机旋转方向调整至“F”2、将扭矩值调整至0-1N∙M，如上图3、确保锁螺丝机的电源、气路处于开启状态练习：1、简述CHL-DS-1实训平台的主要组成单元及其主要实训功能。2、在实训平台上训练涂胶工艺，注意操作安全。3、在实训平台上训练码垛操作，利用夹具实现一块垛块在两个码垛平台间的搬运。搬运机器人的操作应用教学设计（首页）专业及班级：课次授课时间年月日教学课题搬运机器人的操作应用学时4目的要求1、了解工业机器人搬运工作站的安装和配置；2、掌握工业机器人搬运任务的参数设置、软件设定；3、掌握工业机器人搬运任务程序编写与调试重点难点：重点：搬运任务程序编写、调试与手动示教；难点：搬运任务程序编写教学方法理实一体化教学，讲授、演示、实训教学内容及教学方法的运用时间分配模块二工业机器人的典型应用实训任务二搬运机器人的应用具体教学设计见续页巩固课堂知识

内容与方法通过老师讲授、演示，学生在工作站上实际操作，熟练掌握机器人搬运功能、参数配置、程序编写、示教调试等。作业后附课堂小结一、任务准备准备本次实训教学所需的实训设备和具材料。如内六角扳手、内六角螺钉，水平搬运单元、单吸盘夹具等。二、工业机器人搬运工作站1、认识工业机器人水平搬运单元工作站工业机器人水平搬运单元工作站通过单吸盘吸取不同形状的图块，依次将图块从a物料托盘搬运到另一个图块搬运物料托盘；其主要由机器人本体、机器人控制器、水平搬运单元、单吸盘夹具、操作控制柜、模块承载平台、透明安全护栏、光幕安全门、零件箱和工具墙、编程电脑桌等组成。2、认识水平搬运单元水平搬运单元主要由图块搬运物料托盘和图块组成。如图三、水平搬运单元的安装

在水平搬运单元的每个凹糟板中间有两个用于安装固定的螺纹孔，把水平搬运单元放置到模块承载平台上，用M4内六角螺钉将其固定锁紧，保证模型紧固牢靠，整体布局与固定位置如图所示。

四、单吸盘夹具的安装

本单元训练采用单吸盘夹具，该夹具在与机器人6轴连接法兰上有四个螺纹安装孔，把夹具调整到合适位置，然后用螺钉将其紧固到机器人6轴上，如图所示五、气路检查

水平搬运单元吸盘使用气动控制，实现水平搬运作业需要检查机器人背面底座的气源处理装置，确认气路有气压，保证实现机器人气动驱动，建议气压为0.4MPa。气源处理装置如图所示六、机器人程序的设计与编写1、设计机器人程序流程根据控制功能，设计机器人程序流程。2、机器人运动工件坐标与示教点机器人运动轨迹示教点序号点名称功能备注1Home机器人初始位置示教2P1吸取物料块的第一列第一个点示教3P5放置物料块的第一列第一个点示教4P2吸取物料块的第二列第二个点示教5P6放置物料块的第二列第二个点示教6P3吸取物料块的第三列第三个点示教7P7放置物料块的第三列第三个点示教8P4吸取物料块的第四列第四个点示教9P8放置物料块的第四列第四个点示教3、机器人系统I/O与PLC地址配置机器人系统I/O与PLC地址配置见下表序号机器人I/OPLCI/O功能描述备注1DI01Q2.0机器人伺服上电备注2DI02Q2.1启动main程序配置系统motor-on3DI03Q2.2机器人停止配置系统startstmain4DO06I2.5机器人完成信号配置系统要Stop5DO07I2.6机器人运行信号6DO09I3.0第一列搬运信号7DO10I3.1第二列搬运信号8DO11I3.2第三列搬运信号9DO12I3.3第四列搬运信号10DO16I3.7机器人伺服上电信号4、机器人程序编写（1）程序组成根据分析，需要建立1个主程序及5个子程序，这5个子程序分别为1个复位程序“fuwei”，4个工件搬运程序“banyun1”“banyun2”“banyun3”“banyun4”（2）主程序的编写在主程序“main”中只需要调用各个子程序即可水平搬运主程序

PROCmain（）

fuwei

！调用“fuwei子程序

banyun;！调用“banyun_1”子程序

banyun2;！调用“banyun_2”子程序

banyun3;！调用“banyun_3”子程序

banyun4;！调用“banyun_4”子程序

ENDPROC

（3）复位程序的编写在“fuwei”复位程序中，要使机器人回到home点(初始位置)，并且所有信号复位(仅供参考)

PROCfuwei（）

MoveJhome，v15，fine，tool0;！机器人回到原点

reg1=1;！reg1变量赋初值

Resetdo2

！吸盘关闭

Resetdo6;

！程序完成信号关闭

Resetdo7

！程序运行信号关闭

ENDPROC

（4）搬运程序参照前面的示教点可知，将整个搬运程序分成4列图块的搬，即“banyun1”子程序搬运第一列图，“banyun_2”子程序搬运第二列图，“banyun3”子程序搬运第三列图块,“banyun4”子程序搬运第四列图块。4个子程序的设计思路差不多以“

banyun_1”子程序为例详细说明。机器人先移动到P1点，吸取图块，再移动到P5，放置第一列图块；第二列图块的位置就是P1点向X正方向偏移70mm，利用机器人的偏移指令“Offs”，将机器人移到第二列图块位置吸取图，同理，放置的第二个点也是P5点向X正方向偏移70mm的位置。第一列搬运程序如下（仅供参考）：

PROCbanyun_1（）

FORreg1FROM1T04DO！有4列图块,所以要循环4次！吸取图块

MoveJOffs（p1，70*（reg1-1），0，50），v100，z50，tool0\WObj:=pmby_1;！根据变量reg1的值,偏移到对应图块吸取位置上方50mm处

MoveLOffs（p1，70*（reg1-1），0，0），v100，z50，tool0\WObj:=pmby

根据变量reg1的值，偏移到对应图块吸取位置处

Setdo2;！打开吸盘，吸取图块

WaitTime0.5;！等待0.5s

MoveLOffs（p1，70*（reg1-1），0，50），v100，z50，tool0\WObj:=pmby1；！根据变量cg1的值，偏移到对应图块吸取位置上方50mn处！放置图块

MoveLOffs（p5，70*（reg1-1），0，50），v100，z50，tool0\WObj:=pmby-2;！根据变量reg1的值，偏移到对应图块放置位置上方50m处

MoveLOffs（p5，70*（reg1-1），0，0)，v100，z50，tool0\Wobj:pmby-2:

！根据变量reg1的值，偏移到对应图块放置位置处

Resetdo2;！关闭吸盘，放置图块

WaitTime0.5;！等待0.5s

MoveLOffs（p5，70*（reg1－1），0，50），v100，z50，tool0\WObj:=pmby_2！根据变量regl的值，偏移到对应图块放置位置上方50mm处

ENDFOR

(5)水平搬运最终程序综上所述,剩下的三列搬运，程序设计思路一样，只需要改变吸取第一列图块示教点和放置第一列图块示教点的位置。整个程序如下(仅供参考)

MODULEMainModule

PROCmain（）

fuwei

banyun_1;！第一列搬运程序

banyun_2;！第二列搬运程序

banyun3;！第三列搬运程序

banyun4;！第四列搬运程序

ENDPROC

PROCfuwei（）

MoveJhome，v100，z50，tool0

reg1:=1;！变量初始值

Resetdo2;！吸盘信号复位

Resetdo6;！机器人完成信号复位

Resetdo7;！机器人运行信号复位

Resetdo9;！第一列搬运信号复位

Resetdo10;！第二列搬运信号复位

Resetdo11;！第三列搬运信号复位

Resetdo12;！第四列搬运信号复位

ENDPROC

！第一列搬运程序

PROCbanyun_1()

Setdo9;！第一列搬运信号

FORreg1FROM1TO4DO！搬运4个图块,所以for循环4次

！吸取图块

MoveJOffs（p1，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_1;

MoveLOffs（p1，70*（reg1-1，0，0），v100，fine，tool0\WObj:=spby_1;

Setdo2;！吸盘打开

WaitTime0.5

MoveLOffs(p1,70*（reg1-1），0，50)，v100，z0，tool0\WObj:=spby_1！放置图块

MoveJOffs（p5，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_2;

MoveLOffs（p5，70*（reg1-1），0，0)，v100，fine，tool0\WObj:=spby-_2

Resetdo2;！吸盘关闭

WaitTime0.5

MoveLOffs（p5，70*（reg1-1），0，50），v100，20，tool0\WObj:=spby_2

ENDFOR

Resetdo9;！第一列信号复位

ENDPROC

！第二列搬运程序

PROCbanyun_2()

Setdo10;！第二列搬运信号

FORreg1FROM1T04D0！搬运4个图块,所以for循环4次

！吸取图块

MoveJOffs（p2，70*（reg1-1），0，50），v100，20，toololWObj:-spby_1

MoveLOffs（p2，70*（reg1-1），0，0），v100，fine，tool0\WObj:=spby_1

Setdo2;！吸盘打开

WaitTime0.5

MoveLOffs（p2，70*（regl-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_1;

！放置图块

MoveJOffs（p6，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\wObj:=spby_2

MoveLOffs（p6，70*（reg1-1），0，0），v100，fine，tool0\WObj:=spby_2

Resetdo2;！吸盘关闭

WaitTime0.5

MoveLOffs（p6，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby-_2;

ENDFOR

Resetdo10;！第二列信号复位

ENDPROC

！第三列搬运程序

PROCbanyun_3（）

Setdo11;！第三列搬运信号

FORreg1FROM1TO4DO

！吸取图块

MoveJOffs（p3，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_1

MoveLOffs（p3，70*（reg1-1），0，0），v100，fine，tool0\WObj:=spby_1:

Setdo2

WaitTime0.5:

MoveLOffs（p3，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_1放置图块MoveJOffs（p7，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_2

MoveLOffs（p7，70*（reg1-1），0，0），v100，fine，tool0\wObj:-spby_2,

Resetdo2

WaitTime0.5

MoveLOffs（p7，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool\WObj:-spby_2

ENDFOR

Resetdo11;！第三列信号复位

ENDPROC

！第四列搬运程序

PROCbanyun_4()

Setdo12;！第四列搬运信号

FORreg1FROM1TO4DO

！吸取图块

MoveJOffs（p4，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby

MoveLOffs（p4，70*（reg1-1），0，0），v100，fine，tool0\WObj:=spby_

setdo2

WaitTime0.5

MoveLOffs（p4，70*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_1

！放置图块

MoveJOffs（p8，70*（reg1-1）0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_2

MoveLOffs（p8，70*（reg1-1），0，0），v100，fine，tool0\WObj:=spby_2

Resetdo2

WaitTime0.5

MoveLOffs（p8，70

*（reg1-1），0，50），v100，z0，tool0\WObj:=spby_2

ENDFOR

Resetdo12

！第四列信号复位

setdo16水平搬运完成信号

ENDPROC

ENDMODULE

5.机器人程序的调试

参照绘图模块建立水平搬运操作单元的主程序“main”和子程序,并确保所有指令的速度值不能超过150mm/s。程序编写完成,调试机器人程序。单击“调试”按钮,单击“PP移至例行程序…”按钮,单击选择“fuwei”程序,单击“确定”按钮,程序指针指在程序的第一条语句。

用正确的方法手握示教器,按下电机使能键，示教器上显示电机开启”,然后按下“单步向前”按键,机器人程序按顺序执行。第一次运行程序务必单步运行程序,直至程序末尾,以确保机器人运行每一条语句都没有错误,与工件不会发生碰撞,然后才可以按下“连续运行”按键，需要停止时，先按下“停止”按键，再松开电机使能键。

七PLC程序设计1、PLC的I/O地址分配见下表PLC输入信号PLC输出信号地址变量名功能说明地址变量名功能说明I0.6start系统启动信号Q0.5Start_sta控制“启动”按钮的绿灯和三色灯的绿灯I0.7stop系统停止信号Q0.6Stop_sta控制“停止”按钮的红灯I1.0All_emg总急停信号Q2.1RB_start控制机器人启动程序I2.1RB_DO2机器人电磁阀气路1Q2.2RB_stop控制机器人停止运动I3.0RB_DO9第一列搬运I3.1RB_DO10第二列搬运I3.2RBDO_11第三列搬运I3.3RBDO_12第四列搬运

2、PLC程序设计思考题：1、试结合实例分析Offs偏移指令在实际应用中的优点。2、结合实例比较z0和fine在应用上的区别。码垛机器人的操作应用教学设计（首页）专业及班级：课次授课时间年月日教学课题码垛机器人的操作应用学时4目的要求1、了解PQArt离线编程软件的安装和使用；2、掌握应用三维球进行场景搭建的方法；3、掌握三点法进行工件校准的方法；4、掌握码垛轨迹设计的流程、方法和步骤重点难点：重点：码垛轨迹设计难点：工件校准教学方法理实一体化教学，讲授、演示、实训教学内容及教学方法的运用时间分配模块二工业机器人的典型应用实训任务二码垛机器人的应用具体教学设计见续页巩固课堂知识

内容与方法通过老师讲授、演示，学生在软件和工作站上实际操作，熟练掌握机器人三维球运用、工件校准、场景搭建、码垛和拆垛轨迹设计。作业后附课堂小结思考题：1、工件校准时对取样点有什么要求？2、试述工件校准的步骤。3、试述码垛轨迹设计中抓取物料的步骤。涂胶机器人的操作应用教学设计（首页）专业及班级：课次授课时间年月日教学课题涂胶机器人的操作应用学时4目的要求1、了解PQArt离线编程软件的安装和使用；2、掌握应用三维球进行场景搭建的方法；3、掌握三点法进行工件校准的方法；4、掌握涂胶轨迹设计的流程、方法和步骤重点难点：重点：涂胶轨迹设计难点：工件校准教学方法理实一体化教学，讲授、演示、实训教学内容及教学方法的运用时间分配模块二工业机器人的典型应用实训任务二涂胶机器人的应用具体教学设计见续页巩固课堂知识

内容与方法通过老师讲授、演示，学生在工作站上实际操作，熟练掌握机器人搬运功能、参数配置、程序编写、示教调试等。作业后附课堂小结涂胶流程：涂胶流程验证的是：通过机器人离线编程软件，机器人借助加工零件上一些特征的边、线、面，自动生成加工路径的能力。涂胶步骤如下：①插入工作原点Home点②安装胶笔工具③生成涂胶轨迹④卸载胶笔工具⑤插入Home点涂胶工艺过程需要注意的地方：①涂胶时，工具涂胶笔要将胶涂满凹槽。②涂胶工艺在开始和结束时，分别要填有起始点和结束点（可以看到开始和结束的动作，确保环形涂胶线路的闭合）；③涂胶工具的尖点始终位于涂胶单元轨迹线槽的中心线，偏离涂胶单元上方一定距离；④完成涂胶轨迹后，机器人自动完成涂胶工具的卸载；⑤涂胶轨迹不能出现不可达、轴超限等情况，涂胶过程中不能发生干涉碰撞。1.插入工作原点Home点首先为机器人设置工作的起始点。右击机器人，选择下拉菜单中的【回到机械零点】，确保机器人回到了机械零点状态。

图示：ABB-IRB120的机械零点状态插入工作原点Home点：右击机器人加工管理面板上的法兰工具，选择下拉菜单中的【插入POS点（Move-AbsJoint）点，为机器人设置工作原点，即Home点。或者选中绘图区中的法兰工具，执行同样的操作步骤。ABB机器人插入的第一个POS点必须是Move-AbsJoint点。

图示：插入POS点插入点之后，在轨迹树上将其重命名为“Home”。

2.安装工具胶笔涂胶工艺使用的工具为涂胶笔，接下来要安装工具胶笔。步骤：①选择工具胶笔右键菜单中的【安装（生成轨迹）】②在“偏移”对话框中设定出入刀偏移量。图示：安装工具胶笔步骤至此，胶笔已经安装到机器人的法兰工具上了。3.涂胶轨迹涂胶单元上需涂胶的轨迹