第2篇 起步 项目一 示教器基础操作讲解

职业教育“工程实践创新项目”应用课程系列教材“全国职业院校技能大赛”教学资源转化成果机器人技术应用项目教程第2篇——起步项目一

示教器基础操作【项目描述】在工业现场中，使用ABB工业机器人，必须熟练使用工业机器人示教器。示教器操作包括参数设置、手动操作、程序编写和维护等。本项目主要让学生认识示教器及界面操作、转速计数器更新和关键数据的设定。A-连接器、B-触摸屏、C-紧急停止按钮、D-使动装置、E-控制杆A-ABB菜单、B-操作员窗口、C-状态栏、D-关闭按钮、E-任务栏、F-快速设置菜单目录CONTENTS任务一、认识示教器任务二、转速计数器的更新任务三、关键数据的设定任务一认识示教器目录CONTENTS【任务准备】一、工业机器人的安装连接以一台刚出厂的ABB工业机器人裸机的安装与调试作介绍，按下列步骤逐一进行，最后通过手动方式让机器人能动起来。步骤序号安装调试内容1将机器人本体和控制柜吊装到位2机器人本体和控制柜之间的电缆连接3示教器与控制柜连接4接入主电源5检查主电源正常后，上电开机6机器人六个轴机械点的校准操作7I/O信号的设定8安装工具与周边设备9编程调试10投入自动运行1．能设定示教器的显示语言。2．能操作示教器按键。3．能熟练进行工业机器人手动操作。4．能对数据进行备份和恢复。【任务目标】在将机器人和控制器固定到底座上之后，将其彼此连接。这些列表指定针对其各自的每项应用使用的电缆。按照标准，机器人出厂时应提供机器人电缆。它们完全是预制造的，并且随时可以插入，主要的两根电缆描述如表。电缆子类别描述连接点，机柜连接点，机器人机器人电缆，电源将驱动电力从控制机柜中的驱动装置传送到机器人电机XS1R1.MP机器人电缆，信号将编码器数据从电源传输到编码器接口板。XS2R1.SMB左图是客户连接底座的接口，A处（R1.CP/CS）客户电力/信号，编号10，参数等级49V/500mA；B处（气动）最大5bar，编号4，內壳直径4mm。右图是客户连接上臂壳的接口，A处（R3.CP/CS）客户电力/信号，编号10，参数等级49V/500mA；B处（气动）最大5bar，编号4，內壳直径4mm。手动操纵机器人运动包括：单轴运动、线性运动和重定位运动。本实训平台使用的是ABBIRB120小型工业机器人，该工业机器人有六个伺服电机，分别是驱动机器人的六个关节轴，通过图找一找六个关节轴的位置。每次操纵一个关节轴的运动，称为单轴运动。1.单轴运动二、工业机器人的手动操纵工业机器人的线性运动是指安装在机器人第六轴法兰盘上工具的TCP在空间中做线性运动。坐标线性运动时要指定坐标系，工具坐标指定了TCP点的位置。工业机器人的重定位运动是指机器人第六轴法兰盘上的工具TCP点在空间中绕着坐标轴旋转的运动。同时也可以理解成机器人绕着工具TCP点做姿态调整的运动。3.重定位运动2.线性运动【任务实施】示教器操作中，需要对语言进行设置，设定示教器的显示语言具体步骤如下。将机器人的手动自动旋钮拨到手动挡一、设定示教器的显示语言单击左上角的图标，进入主菜单界面，如图所示。单击“ControlPanel”选项，弹出如图所示界面。单击“Language”选项，弹出所示界面。单击“Chinese”选项，弹出所示界面单击“Yes”按钮，重新启动示教器，系统的语言变为中文。二、示教器按键的认识操作机器人必须使用示教器。示教器是进行机器人操作的手持装置，也是最经常使用的控制装置。示教器按键功能如图所示。采用增量移动对机器人进行微幅调整，可非常精确地进行定位操作，操作界面如图所示。控制杆偏转一次，机器人就移动一步（增量）。如果控制杆偏转持续一秒钟或数秒钟，机器人就会持续移动（速率为每秒10步）。其中，默认模式不是增量移动，此时当控制杆偏转时，机器人将会持续移动。各个增量的具体值如表所示。1.增量按钮增量动作模式小中大轴0.00573°0.02292°0.14324°线性0.05mm1mm5mm重定位0.2865°0.22918°0.51566°在机器人技术应用赛项中，手动操纵机器人是必不可少的基础操作。手动操纵机器人运动包括：单轴运动、线性运动和重定位运动。学习过程中，如何手动熟练操纵机器人进行这三种运动。机器人操作中，单轴运动的具体步骤如下：接通电源，把机器人状态调整至中间的手动转台。在主菜单中选择“手动操作”。三、工业机器人的手动操作1.单轴运动选择“动作模式”。若需要动“1-3”轴，选中“轴1-3”，单击确定。若需要动“4-6”轴，选中“轴4-6”，单击确定。按下使能器，进入“电机开启”状态，操纵杆的操作幅度越大，机器人的动作速度越快。其中“操纵杆方向”栏中的箭头和数字代表各个轴运动时的正方向。线性运动的手动操作步骤如下。在主菜单中选择“手动操作”。2.线性运动选择“动作模式”。选中“线性”，单击确定。选择工具坐标“tool0”（该坐标系是系统自带的工具坐标），电机上电。操作示教器的操纵杆，工具坐标TCP点在空间做线性运动，“操作杆方向”中X、Y、Z的箭头方向代表各个坐标轴运动的正方向。3.重定位运动重定位运动的操作步骤如下所示。在主菜单中选择“手动操作”。选择“动作模式”。选中“线性”，单击确定。选择工具坐标，单击确定用左手按下使能按钮，进入电机开启状态，并在状态栏中单击确定。操作示教器上的操纵杆，使机器人绕着工具TCP做姿态调整的运动。1.数据备份具体操作如下所示。在主菜单中选择“备份与恢复”。

四、工业机器人数据的备份与恢复单击“备份当前系统…”按钮。单击“ABC…”按钮，设定存放数据的目录单击“…”按钮，设定备份存放的位置（机器人硬盘或USB存储设备）；单击“备份”按进行备份操作。2.数据恢复的具体操作如下所示。

在主菜单中选择“备份与恢复”。单击“恢复系统…”按钮。单击“…”选择备份存放的目录；单击“恢复”。单击“是”。等待恢复的完成。【思考与练习】1．操作示教器完成数据的备份和恢复。2．操作示教器如何实现机器人的单轴运动。任务二转数计数器的更新目录CONTENTS【任务准备】

工业机器人六个关节都有一个机械原点。出现以下的情况时，需要对机械原点的位置进行转数计数器的更新操作：1.更换伺服电动机转数计数器的电池后。2.当转数计数器发生故障，修复后。3.转数计数器与测量板之前断开过。4.断电后，机器人关机轴发生了移动。5.当系统报警提示“10036转数计数器未更新”时。【任务目标】1.能说出转数计数器更新的目的。2.能操作示教器进行转数计数器更新。【任务实施】IRB120机器人转数计数器更新的具体步骤如下所示。使用手动操作让机器人各个关节轴运动到机械原点刻度位置的顺序：4-5-6-1-2-3。各关节轴定义如图所示。在手动操纵菜单中，选择“轴4-6”动作模式，将关节轴4运动到机械原点的刻度位置。在手动操纵菜单中，选择“轴4-6”动作模式，将关节轴5运动到机械原点的刻度位置。在手动操纵菜单中，选择“轴4-6”动作模式，将关节轴6运动到机械原点的刻度位置。在手动操纵菜单中，选择“轴1-3”动作模式，将关节轴1运动到机械原点的刻度位置。在手动操纵菜单中，选择“轴1-3”动作模式，将关节轴2运动到机械原点的刻度位置。在手动操纵菜单中，选择“轴1-3”动作模式，将关节轴3运动到机械原点的刻度位置。单击“ABB”，选择“校准”。单击“ROB_1”。选择“校准参数”，选择“编辑电动机校准偏移”单击“是”。将机器人的电机校准偏移记录下来，填入校准参数rob1_1-rob1_6的偏移值中。如果示教器中显示的数值与机器人本体上的标签值一致，则无须修改。要使参数生效，必须重新启动系统。重新启动系统后，继续选择主菜单中的“校准”。单击“ROB_1”单击“转数计数器”，选择“更新转数计数器”。系统提示是否更新转数计数器，单击“是”按钮。再单击“全选”，六个轴同时进行更新操作。若机器人由于安装位置关系，无法六个轴同时到达机械原点，则可以逐一进行转数计数器的更新。单击“更新”按钮。转数计数器更新完成。【思考与练习】1.操作示教器完成转数计数器的更新。任务三关键数据的设定目录CONTENTS【任务准备】

机器人坐标系可以分为基坐标、大地坐标、工具坐标和工件坐标几大类。1.基坐标基坐标系在机器人基座总有相应的零点。这使固定安装的机器人的移动具有可预测性、因此它对于将机器人从一个位置移动到另一个位置有帮助。ABB机器人的基坐标原点在底座上，Z轴垂直于底座，具体方向如图所示一、机器人坐标系【任务目标】1.会熟练进行工具坐标的设定。2.能熟练进行工件坐标的设定。2.大地坐标大地坐标系在工作单元或工作站中的固定位置有其相应的零点。这有助于处理若干个机器人或由外轴移动的机器人。在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一致的。A—机器人1基坐标系B-大地坐标系C-机器人2基坐标系3.工具坐标工具坐标系将工具中心点设为零位。它会由此定义工具的位置和方向。工具坐标系经常被缩写为TCPF（ToolCentrePointFrame）。TCP是toolcentrepoint的缩写，TCP工具坐标系是机器人运动的基准。表示机器人手腕上工具的中心点，用来反映工具的坐标值。所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，该坐标系被称为tool0。这样就能将一个或多个新工具坐标系定义为tool0的偏移量。4.工件坐标工件坐标系对应工件：它定义工件相对于大地坐标系（或其它坐标系）的位置。工件坐标系必须定义于两个框架：用户框架（与大地基座相关）和工件框架（与用户框架相关）。机器人可以拥有若干工件坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。A-大地坐标系B-工件坐标系1C-工件坐标系2二、工具坐标的TCP的设定方法1.N（3≤N≤9）点法机器人的TCP通过N种不同的姿态同参考点接触，得出多组解，通过计算得出当前TCP与机器人安装法兰中心点（Tool0）相应位置，其坐标系方向与Tool0一致。2.TCP和Z法在N点法基础上，增加Z点与参考点的连线为坐标系Z轴的方向，改变了Tool0的Z方向。3.TCP和Z、X法在N点法基础上，增加X点与参考点的连线为坐标系X轴的方向，Z点与参考点的连线为坐标系Z轴的方向，改变了Tool0的X和Z方向。【任务实施】ABB机器人工具坐标设定的具体步骤如下所示。打开主界面，单击“手动操纵”。一、工具坐标的设定点击“工具坐标”。单击新建“tool1”。单击确定已经新建的“tool1”。点击“编辑”选择“定义…”。在定义方法中选择“TCP和Z，X”，采用6点法来设定TCP。（以第三种方法为例）按下示教器使能器，操控机器人使工具参考点接触圆锥的TCP参考点，把当前位置作为第一点。确认点击“修改位置”，点1状态为“已修改”。以此类推，操控机器人变换另一个姿态使工具参考点靠近并接触上轨迹路线模块上的TCP参考点，把当前位置最为第二点。以此类推，操控机器人变换另一个姿态使工具参考点靠近并接触上轨迹路线模块上的TCP参考点，把当前位置最为第三点。以此类推，把当前位置最为第四点。以点4为固定点，在线性模式下，操控机器人运动向前移动一定距离，作为-X方向。以点4为固定点，在线性模式下，操控机器人运动向上移动一定距离，作为-Z方向。TCP平均误差在0.5mm以内时，才可单击“确定”进入下一步，否则需要重新标定TCP。单击“tool1”，接着单击“编辑”，然后“更改值”进入下一步。将“mass”的值更改为“1”，单击“mass”，在弹出的键盘中输入1，单击“确定”。将z的值更改为“38”（可随意），然后单击“确定”。返回到工具坐标系界面。单击“确定”，完成了TCP标定，并返回手动操作界面。工件坐标系设定时，通常采用三点法。只需要在对象表面位置或工件边缘角位置上，定义三个点位置，来创建一个工件坐标系。其设定原理如下：1.手动操纵机器人，在工件表面或边缘角的位置找到一点x1，作为坐标系的原点；2.手动操纵机器人，沿着工件表面或边缘找到一点x2，x1、x2确定工件坐标系的x轴的正方向，（x1和x2距离越远，定义的坐标系轴向越精确）；