工业机器人应用编程职业技能等级考核试题 项目二 工业机器人离线编程

项目二

工业机器人离线编程工业机器人应用编程实训考核装置项目目录项项相项项项项目目关目目目目目描知实评反拓标述识施价馈展项目目标知识目标

了解工业机器人离线编程与虚拟仿真的概念。

掌握离线编程软件ROBOGUI

DE界面和基本操作。

掌握工业机器人离线编程方法。

掌握ROBOGUI

DE软件的常用功能。

掌握工业机器人程序的调试方法。技能目标

能够正确搭建工业机器人切割仿真工作站。

能够正确标定切割工具坐标系。

能够正确标定切割工件坐标系。

能够正确完成工业机器人切割应用离线编程并仿真。

能够正确导出离线程序。

能够正确运行离线程序，并根据切割效果调试离线程序。思政目标

认真探究机器人离线编程方法和离线验证效果，培养学生严谨细致的敬业精神；

培养学生热爱劳动，总结归纳，使复杂的程序简单化；机器人离线编程需要严谨细致，有勇于探索的精神，并能利用虚拟仿真技术数字赋能，具有数字化设计能力。项目目标1+X证书技能映射1.

1.

3能够根据工作任务要求设置工业机器人工作空间1.

2.

1能够根据操作手册使用示教盒配置亮度、校准等参数1.

2.

2能够根据用户需求配置示教盒预定义键3.

1.

1能够根据工作任务要求进行模型创建和导入3.

1.

2能够根据工作任务要求完成工作站系统布局3.

2.

1能够根据工作任务要求配置模型布局、颜色、透明度等参数3.

2.

2能够根据工作任务要求配置工具参数并生成对应工具等的库文件3.

3.

1能够根据工作任务要求实现搬运、码垛、焊接、抛光、喷涂等典型工业机器人应用系统的仿真3.

3.

2能够根据工作任务要求实现搬运、码垛、焊接、抛光、喷涂等典型应用的工业机器人系统进行离线编程和应用调试3.

4.

1能够根据工业机器人性能参数要求配置测试环境，搭建测试系统项目描述现有一台工业机器人电机装配与入库工作站，工作站由FANUC业机器人、电机搬运模块、变位机模块、快换装置、立体库、切割模块、RFI

D模块等组成，电机装配与入库工作站各模块布局如图

2-1所示。关节坐标系下工业机器人工作原点位置为[0°，0°，

0°，0°，-90°，0°]。项目描述工业机器人切割工具工业机器人手抓放置位置项目描述本项目主要步骤：（1）打开工业机器人配套仿真软件，创建工业机器人系统，导入机器人工作桌、机器人安装板、切割工具、切割模块-龙，搭建如图所示工业机器人切割工作站。工业机器人切割工作站切割模型项目任务根据上图所示模块布局，手动设定切割模块面向工业机器人一侧

30°(第一个安装孔)左右状态，自动安装切割工具，创建并标定切割工具坐标系，创建并标定切割模块工件坐标系。将仿真软件中离线程序直接导入示教盒中，调用新建的切割工具坐标系和切割模块工件坐标系，操作示教盒运行导入程序，利用工业机器人将切割模型图案在切割模块上绘出，验证离线编程程序功能。相关知识知识2.1工业机器人离线编程与虚拟仿真概述知识2.2ROBOGUI

DE界面介绍和基本操作知识2.3常用功能介绍知识2.1工业机器人离线编程与虚拟仿真概述ROBOGUI

DE是发那科机器人公司提供的一个离线编程与仿真软件，它是围绕一个离线的三维世界进行模拟，在这个三维世界中模拟现实中的机器人和周边设备的布局，通过其中的TP示教，进一步来模拟它的运动轨迹。通过这样的模拟可以验证方案的可行性同时获得准确的周期时间。

ROBOGUI

DE是一款核心应用软件，具体的还包括搬运、弧焊、喷涂和点焊等其他模块。ROBOGUI

DE的仿真环境界面是传统的WI

NDOWS界面，由菜单栏，工具栏，状态栏等组成。1发那科工业机器人离线编程与仿真软件简介知识2.1工业机器人离线编程与虚拟仿真概述2

ROBOGUI

DE离线编程与仿真系统的软件安装图2-

6

r

obogui

de软件安装界面图2-

7选择安装路径知识2.1工业机器人离线编程与虚拟仿真概述2

ROBOGUI

DE离线编程与仿真系统的软件安装图2-

8工艺选择图2-

9

Fi

ni

s

h完成安装知识2.2

ROBOGUI

DE界面介绍和基本操作1

ROBOGUIDE对话框介绍知识2.2

ROBOGUI

DE界面介绍和基本操作对模型窗口的操作：鼠标可以对仿真模型窗口进行移动、旋转、放大缩小等操作。改变模型位置的操作：改变模型的位置，一种方法是直接修改其坐标参数，另一种方法是用鼠标直接拖曳。机器人运动的操作：用鼠标可以实现机器人TCP点快速运动到目标面、边、点或者圆中心。2

ROBOGUIDE基本操作知识2.3常用功能介绍选中一台机器人，点击面板上的

示教器按钮，可显示出与该机器人对应的TP示教盒，ROBOGUI

DE中的TP与现场的TP几乎完全一样，而且操作方式也一致。1

ROBOGUI

DE中TP的使用图2-14示教器界面知识2.3常用功能介绍可以用ROBOGUI

DE做离线编程，然后将程序导入到机器人，或将现场的程序导入到

ROBOGUI

DE。可以直接保存TP程序到某个文件夹，也可将TP程序存为t

xt格式，在电脑中查看。若要导入程序则选择读入

TP程序（L）。2

TP程序的导入与导出图2-15程序的保存方式知识2.3常用功能介绍将导出的程序复制到U盘，导入到实体机器人：

插入移动介质，将U盘插入Ma

t

e控制柜USB接口后，TP示教器显示显示“FI

LE-

066UD1插入Ge

ner

al

UDi

s

k”表示识别出该U盘；

切换设备：依次单击“MENU”键→“7文件”→“1文件”→“F5工具”→“1切换设备”→选择“6USB盘（UD1:）”切换至U盘目录下。

导入程序：在上述页面下选择所要导入的文件类型，然后选择所要导入的文件名，按下

“F3加载”并选择“F4是”或“覆盖”即可将程序导入到实体机器人中。将导出的程序通过以太网，导入到实体机器人。煉根据工业机器人功能配置的不同，Ma

te控制柜主板上有1—2个RJ

45以太网接口用于以太网通信，须设置工业机器人Ma

t

e控制柜I

P地址与计算机在同一网段内。2

TP程序的导入与导出知识2.3常用功能介绍（3）工业机器人以太网通信的配置方法如下：

1）进入主机通信设置；

2）选择通信协议；

3）设置TCP/I

P地址；

4）设置FTP登录用户名；

5）登录FTP服务器，登录成功后默认打开实体机器人MD：文件存储区，将本地文件直接拖到存储区，即可实现程序的下载。或者可以通过在ROBOGUI

DE中使用仿真器（Si

mul

at

i

on）功能不仅可监控工业机器人的运行状态，还可实现程序的上传下载。2

TP程序的导入与导出知识2.3常用功能介绍（1）多窗口显示

选择窗口→3D面板：3其他功能介绍多窗口显示工业机器人四屏幕显示知识2.3常用功能介绍（2）导出图片和模型选择文件→导出3其他功能介绍导出模型输出图片项目实施任务2.1构建切割工业机器人工作站任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真任务2.3工业机器人离线编程验证调试任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建创建新的工作单元，单击“文件”下的“新建单元”或单击图2-

20

中的新建单元，

弹出

“

Wor

kcel

l

Cr

eat

i

on

Wi

zar

d”单元格创建向导对话框，根据

此向导则轻松创建工作单元。图2-

20新建工作单元任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建1）选择Ha

ndi

ngPRO，确定后单击Ne

xt进入下一个选择步骤，此时可以输入工作单元名称，如图2-

21所示，工作单元名称不能与现有工作单元名称相同。图2-

21工作单元名称任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建2）选择创建虚拟机器人的方法。选择“新建”（使用默认

Ha

ngl

i

ng

PRO配置创建新机器人），然后单击“Ne

xt”按钮，如图2-22所示。图2-

22机器人创建方法任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建3）选择一个版本的虚拟机器人，然后单击“下一步”按钮，如

图2-23所示。图2-

23虚拟机器人的版本任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建4

）根据需要选择应用程序/工具（

Robot

Appl

i

cat

i

on/Tool

），然后单击“Ne

xt”按钮，如图2-24所示。图2-

24选择应用程序/工具任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建5）从包含所有机器人的列表中，选择机器人型号选择H754,然后单击Ne

xt进入下一个选择界面，如图2-25所示。图2-

25机器人型号任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建6）为其他运动组建选择机器人和定位器，选择默认，点击

“下一步”，在“语言”中设置语言环境，默认是英语，需要改为中文，然后单击“下一步”进入下一个选择界面，如图2-26所示。图2-

26机器人语言选择任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建7）这个界面列出了之前所有选择的内容，是一个总的目录。如果确定之前没有错误，就单击“结束”；如果需要修改可以单击“上一步”退回之前的步骤去做进一步修改。这里单击“结束”完成工作环境的建立，如图2-27所示。图2-

27汇总界面任务2.1构建切割工业机器人工作站1切割机器人工作单元创建8）等待一段时间后，Wor

kcel

l建立完成，最小需求组成的工作单元创建完成，如图2-28所示。图2-

28工作单元创建完成任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局1

）导入机器人切割工具在

“单元格浏览器”对话框中找到“工具”，选择“工具”，选择“工具”子菜单“UT:1（Eoat

1）”，右击，在弹出的右键菜单中选择“Eoat

1属性”。在“常规”选项卡单击文件，在文件里选择“切割工具”，如图2-29所示。图2-

29导入切割工具任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局在位置中，输入相对应的数值x：32，Y:2.4,Z3.2,W:0,P0,R:-90，如图2-30所示;然后点击确定，这样切割工具就安装到机器人法兰盘末端。图2-

30工具安装位置设定任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局选择工具坐标，点击编辑工具坐标系，将Z设置为243，点击应用，这样工业机器人的切割坐标系就设置完成，如图2-31。图2-

31工具坐标编辑任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局2）导入机器人外围模块并布局首先鼠标右键点击“工装”，添加夹具，选择CAD文件，选择机器人工作桌。图2-

32导入工业机器人工作桌任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局右击工作桌输入数值想X:

0,

Y:

0,

Z:

-

2015,

W:

0,

P:

0

，

R：0，然后按照上述步骤再添加机器人安装板，并输入数值

X:0,Y:-220,Z:885,W:90,P:0，R：0，如图2-33所示这样机器人工作桌和安装板的位置就确定好了。图2-

33设置工作桌和安装板位置任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局其次，设置机器人位置，右击工业机器人

GP:1-LR

Ma

t

a

200I

d/4s,并输入输入数值，其中X:0，Y:-220,Z:900,W:0,P:0,R:90，如图2-34所示。图2-

34机器人位置设置任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局最后，鼠标右键点击工件，添加工件，CAD文件，选择切割模块导入，如图2-35。双击机器人工作桌，选择工件，勾选所需要的模块，点击应用，再勾选编辑工件偏移，并输入数值，其中

X:20,Y:200,Z:2685,W:0,P:0,R:90如图2-36所示,这样机器人工作单元布局完成。图2-

35导入切割模块任务2.1构建切割工业机器人工作站2工业机器人切割工作站模块导入及布局最后，鼠标右键点击工件，添加工件，CAD文件，选择切割模块导入，如图2-35。双击机器人工作桌，选择工件，勾选所需要的模块，点击应用，再勾选编辑工件偏移，并输入数值，其中

X:20,Y:200,Z:2685,W:0,P:0,R:90如图2-36所示,这样机器人工作单元布局完成。图2-

36切割模块的位置设置任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真1工具和工件坐标系设定首

先

，

双

击

GP:

1-

LR

Ma

t

a200I

d/4s,选择现有工具坐标系，确定机器人工具坐标系，如图2-37所示。图2-

37工具坐标系设定任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真1工具和工件坐标系设定2）双击用户坐标系下的UF：1，勾选编辑用户坐标系，并输入数值X:481.822,Y:-135.046,Z:-197.

960,

W:

180,

P:

35.

450,

R:

180，然后点击应用，如图2-38所示，这样工业机器人的用户坐标也设置好了。图2-

38工件坐标设定任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真2工作站轨迹规划及自动生成1）切割模块为一个“龙”字，其轨迹有直线也有曲线，比较复杂，不能直接示教完成，此处采用程序自动生成的方式。工作站轨迹鼠标右键点击工件下的模块，选择“程序自动生成。”图2-

39选择程序自动生成任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真2工作站轨迹规划及自动生成在“程序自动生成”框中，选择仅内循环，最小环长度为30，取消勾选生成TP，点击确定，如

图2-40所示。其次选择程序设置，段的定位和段的终点定位都更改为CNT0，如图2-41所示。图2-

40程序自动生成设置图2-

41段的定位和终点设置任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真2工作站轨迹规划及自动生成然后选择接近/离去，勾选添加接近点和离去点，并写入。最后选择示教位置偏移，更改旋转：沿着段的轴的数值，改为30，点击确定，如图2-43所示。图2-

42接近/离去设置图2-

43示教位置偏移任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真2工作站轨迹规划及自动生成如上述一样，把特征下的轨迹都弄完，最后形成切割模块“龙”的轨迹，如图2-44所示。图2-

44切割模块轨迹任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真切割机器人工作站的轨迹自动生成以后，接下来进行轨迹仿真。1）首先鼠标右击切割模块特征下面的轨迹，选择生成TP程序，如图2-45所示，完成所有特征下的程序。2）其次鼠标右键点击单元格浏览器“程序”，选择创建TP程序，如图2-46所示。图2-

45生成TP程序图2-

46创建TP程序任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真3）这样点击确定，输入程序名QI

EGE_1，进入示教器界面，如图2-47所示。图2-

47输入程序名称任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真4）打开示教器的页面后，接下来将这个程序在示教器中设定：其步骤如下：（1）创建一个点，点击第一个

“点”，如图2-48所示。图2-

48点击第一个“点”任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真（2

）机器人接近点的轨迹动作为

“

关

节

”

动

作 ，

选

择J

P[]100%FI

NE，如图2-49所示。图2-

49点击关节动作任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真（3）鼠标移动到P[1],然后选择位置，点击形式，再选关节，输入数值，点击完成，如图2-50，,图2-51,图2-52,图2-53所示。图2-

50选择位置图2-

51选择关节任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真（3）鼠标移动到P[1],然后选择位置，点击形式，再选关节，输入数值，点击完成，如图2-50，,图2-51,图2-52,图2-53所示。图2-

52设置关节角度图2-

53第一个“点”关节运动完成任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真（4

）接下来调用切割轨迹程序

FPRG1、FPRG2，并回到初始点

P[1]，如图2-54所示。图2-

54完成切割程序任务2.2工业机器人切割轨迹生成与仿真3切割机器人工作站轨迹仿真（5

）最后选择刚刚创建的程序，然后点击仿真运行，机器人进行

轨迹仿真，如图2-55所示。图2-

55机器人轨迹仿真任务2.3工业机器人离线编程验证调试1

Robogui

de软件与工业机器人连接在ROBOGUI

DE中使用仿真器（

Si

mul

at

i

on）功能不仅可监控工业机器人的运行状态，还可实现程序的上传下载，其使用步骤如下：1

）在ROBOGUI

DE软件的工具里面选择仿真器（Si

mul

at

i

on），打开Si

mul

at

i

on功能，如图2-57所示。图2-

57仿真器任务2.3工业机器人离线编程验证调试1

Robogui

de软件与工业机器人连接2）点击网络定义按钮进入控制器网络参数设置页面，改页面显示工程文件中所有的工业机器人控制器，如图所示。图2-

58控制器网络设置任务2.3工业机器人离线编程验证调试1

Robogui

de软件与工业机器人连接在控制器详细设置页面中选择连接类型：机器人，并在下方输入：机器人I

P地址（192.168.8.99），点击OK完成单台工业机器人的配置。图2-

59机器人I

P地址设置任务2.3工业机器人离线编程验证调试1

Robogui

de软件与工业机器人连接3）监控实体机器人状态，完成上述设置后，点击开始通信，若配置无误，则状态指示灯变成绿色的，表示通信成功，将试题工业机器人的运行状态显示在ROBOGUI

DE中。任务2.3工业机器人离线编程验证调试2程序的导出与导入1）状态指示灯为绿色后，点击传送文件，选择刚刚保存的程序（按住Ct

r

l同时选中）,传送到机器人里,如图2-60所示。图2-

60传送文件中选中传送文件任务2.3工业机器人离线编程验证调试2程序的导出与导入2）点击向左箭头传送，然后看到传送的程序如图2-61所示，这样程序由仿真软件传送到机器人控制系统中。图2-

61传送的程序图任务2.3工业机器人离线编程验证调试3切割程序运行与调试仿真环境下的坐标系和真实工作站中的坐标系数值是不一样的。因此在真实工作站中工业机器人切割前，须标定工具坐标系和工件坐标系，实操标定方法可以分别参考项目三中的工件坐标系三点法和工具坐标系六点法。在标定完工具坐标系和工件坐标系后，在示教器中调用虚拟仿真中一致的坐标系，并将示教器进入“程序编辑器”界面，找到传动的主程序QI

EGE_1将光标移至第一行,先手动单步运行程序，确保安全，观察工业机器人运动轨迹是否符合要求，手动单步运行程序没问题后，再次手动连续运行程序。项目评价考核点主要内容技术要求分值评分记录1认识工业机器人离线编程工业机器人离线编程与虚拟仿真概述ROBOGUI

DE界面介绍和基本操作仿真软件常用功能202构建切割工业机器人工作站切割机器人工作单元创建工业机器人切割工作站模块导入及布局203工业机器人切割轨迹生成与仿真工具和工件坐标系设定方法工作站轨迹规划及自动生成方法切割机器人工作站轨迹仿真的操作步骤304工业机器人离线编程验证调试Robogui

de软件与工业机器人连接程序的导出与导入切割程序运行与调试205综合职业素养工位保持清洁，物品整齐着装规范整洁，佩戴安全帽操作规范，爱护设备遵守6s管理规范10项目反馈项目学习情况：心得与反思：项目拓展1.根据以下任务要求，完成切割模型的绘制并进行离线仿真验证。打开工业机器人配套仿真软件，创建工业机