ER系列机器人技术基础

南京埃斯顿机器人工程研发中心电气工程部1内容埃斯顿机器人介绍二机器人根底知识机器人控制系统平安与维护事项2

一埃斯顿机器人介绍3埃斯顿机器人介绍按手臂机构结构型式直角坐标型工业机器人分类：方式一垂直多关节型圆柱坐标型极坐标型水平多关节型4埃斯顿机器人介绍工业机器人分类：方式二按驱动形式气压驱动

液压驱动

电驱动

交流伺服驱动

直流伺服驱动

5埃斯顿机器人介绍按用途划分弧焊机器人点焊机器人搬运机器人装配机器人喷涂机器人抛光机器人工业机器人分类：方式三……6埃斯顿机器人介绍1〕垂直多关节坐标型机构紧凑，动作灵活360º立体空间能绕过基座周围的一些障碍物；相邻关节轴线垂直或水平埃斯顿机器人类型7埃斯顿机器人介绍手腕局部ER170机器人〔垂直多关节〕底座局部大臂局部小臂局部J6轴J5轴J2轴J1轴J3轴J4轴本体管线包平衡缸结构介绍8埃斯顿机器人介绍2〕水平多关节机器人〔SCARA〕作业空间与占地面积比很大，使用起来方便；沿升降方向刚性好，尤其适合平面装配作业。SCARA-SelectiveComplianceAssemblyRobotArm—选择顺应性装配机器手臂9埃斯顿机器人介绍J2、J3、J4轴电机电机线缆、I/O、气管1轴电机及电机线缆、I/O、气管前臂后臂底座J1轴J2轴J4轴J3轴〔上、下〕结构介绍ER5-4B-800〔SCARA〕机器人〔水平多关节机器人〕10埃斯顿机器人介绍3〕并联机器人〔Delta〕作业空间相对较小，速度快、使用起来方便；适合平面快速分拣和堆垛作业。11埃斯顿机器人介绍ER3-4C-1130〔Delta〕机器人(并联机器人)基座主动摆杆被动摆杆J4轴J1、J2、J3轴结构介绍12埃斯顿机器人介绍4〕平行四边形〔Palletizer〕码垛作业空间大速度快大负载13埃斯顿机器人介绍

ER180ER300(码垛机器人)平行四连杆结构J4轴J3轴J2轴J1轴平行四连杆结构平衡缸底座局部大臂局部小臂局部手腕局部结构介绍14二机器人基础知识15机器人根底知识1.机器人的系统组成

示教器控制柜机械本体

外围设备16机器人根底知识机器人核心部件高精密减速机控制器伺服驱动器机械本体交流伺服电机17机器人根底知识2.机器人坐标系TCP关节坐标系(Joint)直角坐标系(World)工具坐标系(Tool)用户坐标系(USER)

18机器人根底知识2.1TCPTCP即工具坐标系的原点，一般定义在工具中心点。19机器人根底知识2.2关节坐标系(Joint)机器人各轴进行单独动作，称关节坐标系。设定关节坐标系时，机器人的A1、A2、A3、A4、A5、A6各轴分别运动，关节坐标系下各轴运动方向如以下图所示：轴名称动

作A1腰部左右旋转A2大臂前后运动A3小臂上下旋转A4手腕左右旋转A5手腕上下运动A6法兰左右回转20机器人根底知识2.3直角坐标系〔World〕设定为直角坐标系时，机器人控制点沿X、Y、Z轴平行移动，直角坐标系下各轴运动方向如以下图所示：轴名称

动作X沿直角坐标系X方向运动Y沿直角坐标系Y方向运动Z沿直角坐标系Z方向运动A绕直角坐标系X方向旋转B绕直角坐标系Y方向旋转C绕直角坐标系Z方向旋转21机器人根底知识

2.4工具坐标系(TOOL)

工具坐标系把机器人腕部法兰盘所持工具的有效方向作为Z轴，并把坐标定义在工具的尖端点。

设定为工具坐标系时，机器人控制点沿设定在工具尖端点的X，Y，Z轴做平行移动，按住轴操作键时，各轴的动作请参考下表。轴

名

称

动

作TX沿工具坐标系TX方向运动TY沿工具坐标系TY方向运动TZ沿工具坐标系TZ方向运动TA绕工具坐标系TX方向旋转TB绕工具坐标系TY方向旋转TC绕工具坐标系TZ方向旋转22机器人根底知识

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。23机器人根底知识

2.5用户坐标系(USER)

用户根据需要采用三点法自定义的坐标系即用户坐标系。24机器人根底知识3.DH参数

DH参数用于描述机器人杆件参数及关节角度，也称为机器人的数学模型。25机器人根底知识4.轨迹之间的过度Overlap26机器人根底知识5.奇异点

Singularities在运动学逆解的过程中出现多个解.操作机有多种不同形态可以满足同样的条件.27机器人根底知识6.机器人附加轴附加轴可参与机器人的插补运动，分为机器人轴、外部轴和简单轴。变位机：专用焊接辅助设备适，用于回转的工件焊接变位，以到达理想的加工位置和焊接速度。此类附加轴通常设定为外部轴。28轨道轴：用于扩展机器人的运动空间，最多可扩展三个轴。此类附加轴通常设定为机器人轴。机器人根底知识29机器人根底知识自由度数：衡量机器人适应性和灵活性的重要指标，一般等于机器人的关节数。负荷能力：机器人在满足其它性能要求的前提下，能够承载的负荷重量。运动范围：机器人在其工作区域内可以到达的最大距离。绝对精度：指机器人到达指定点的精确程度。重复精度：指机器人重复到达同样位置的精确程度。运动速度：单关节速度；TCP合成速度。30三机器人控制系统31机器人控制系统

机器人控制系统主要包括控制器和示教器。控制器主要完成机器人的运动学与动力学运算，示教器主要完成机器人的示教与程序编辑。

1.控制器

控制器作为机器人的运动控制中心，在机器人应用系统中，实现机器人的运动控制以及外围设备控制，接收示教器指令，发送终端控制信号等。CP242控制器32机器人控制系统2.输入输出单元控制器通过输入输出单元与外界进行信息交互，通过对数据信息、状态信息及控制信息的分析与判断，从而实现自动控制功能。模块型号说

明DM272/A数字量模块：8路输入；8路输出DI260/A数字量模块：16路输入DO272/A数字量模块：14路输出AM280/A模拟量模块：4路输入；4路输出AI240/A模拟量模块：4路输入AO240/A模拟量模块：4路输出FM260/AProfibus主站模块FM265/AProfibus从站模块SM210串行通讯模块：RS-232-A(两个端口)SM230串行通讯模块：RS-485-A、RS-422-A(两个端口)FM200/ACANOpen通讯模块BL210/B总线连接模块（耦合器）MM240/A编码器接口模块33机器人控制系统

输入输出扩展模块34机器人控制系统数字量输入信号接线图数字量输出信号接线图35机器人控制系统3.示教器

示教器是实现机器人控制和人机交互的重要工具。通过示教器可以完成机器人的轨迹示教、程序编辑及程序执行等操作。ER系列机器人有三种示教器可选：T20、T55、T70。示教器上设有用于对机器人进行示教和编程所需的操作键和按钮。T20示教器T70示教器T55示教器36机器人控制系统电气控制系统电气控制系统主要包括配电系统、控制系统、平安逻辑及驱动控制。电气控制系统框图37机器人控制系统4.1机器人控制及驱动单元机器人控制单元38机器人控制系统4.2伺服单元伺服驱动单元39机器人控制系统专用输入信号图4.3控制器专用输入输出信号图DM272A:0作为机器人专用输入输出信号模块。专用输入信号包括：示教器使能、急停信号、平安门信号、远程模式请求信号、远程启动信号、远程暂停信号及复位信号。40机器人控制系统专用输出信号图专用输出信号包括：系统报警、机器人使能状态、程序执行状态、示教器连接状态、急停信号状态等。41机器人控制系统驱动器控制器平安板电气回路航空插头电柜正面布局42机器人控制系统接触器滤波器风扇负荷开关操作按钮示教器接线盒电气元件43机器人控制系统开关电源电柜反面布局制动电阻44机器人控制系统5.示教器的使用说明示教编程器启动完成界面埃斯顿机器人配置了T20、T55、T70三种示教器，这三种示教器的功能和界面信息根本一致，只是操作方式有些差异。下面以T55为例介绍示教器的使用。45机器人控制系统5.1示教器的按键示教器的按钮分为菜单键、功能键和轴操作键。菜单键模块型号说

明用户自定义界面配置管理界面变量管理界面项目管理界面程序编辑界面位置管理界面报警信息管理界面46机器人控制系统按键说

明预留功能键预留功能键伺服使能键机器人选择键坐标系选择键预留功能键运行方式选择键全局速度减功能键全局速度加功能键功能键47机器人控制系统功能键按键说

明程序启动按键程序暂停按键正向点动按键关节坐标系下，对应关节的正向运动；世界坐标系下，对应X、Y、Z、A、B、C的正方向；工具坐标系下，对应TX、TY、TZ、TA、TB、TC的正方向反向点动按键关节坐标系下，对应关节的反向运动；世界坐标系下，对应X、Y、Z、A、B、C的反方向；工具坐标系下，对应TX、TY、TZ、TA、TB、TC的反方向翻页键48机器人控制系统状态栏显示了机器人运行过程中的所有状态信息。49机器人控制系统5.3配置管理配置管理包括维护、输入输出监控及驱动监控。5.3.1维护维护功能包括设置、用户、管理、版本、信息、网络。(1)设置界面设置界面主要完成用户的登录与退出、和系统设置〔语言选择、时间与日期设置〕。50机器人控制系统(2)用户界面

用户界面显示了当前所登录的使用者，包括IP地址、等级及写入权限。51机器人控制系统(3)管理界面只有登录用户为管理员时才可以翻开管理界面，以管理用户组，可对所有用户进行创立、编辑、及删除等操作。52机器人控制系统(4)版本界面版本界面显示了控制器、示教器及开发工具的版本信息。53机器人控制系统(5)信息界面信息界面显示了系统运行信息，可通过“HMIrestart〞和“PLCrestart〞重启示教器和控制器，并可生成、导出控制器和示教器的状态报告。54机器人控制系统(6)网络界面网络界面显示了系统网络连接信息。55机器人控制系统5.3.2输入输出监控

输入输出监控界面显示了系统的硬件配置，可通过Detail按钮显示已勾选硬件的具体内容。56机器人控制系统数字量模块DM272A:0的具体信息如以下图所示，可通过Overview按钮返回。57机器人控制系统5.4变量管理变量管理界面分布着已经存在的系统变量、全局变量及已加载的工程变量。通过Variable按钮可对变量进行新建、删除、复制、剪切、粘贴、重命名等操作。58机器人控制系统5.5工程管理工程管理界面显示了所有的工程及程序。在该界面下可对工程和程序进行新建、删除、剪切、复制、粘贴、重命名等操作，并可导入、导出工程和程序。程序可通过Load和Open按钮翻开，程序在Load的条件下可以示教、编程和运行，而在Open的条件下只允许编程。59机器人控制系统程序执行管理界面显示正在执行过程中的工程和程序，具体内容为执行程序的类型、状态等。60机器人控制系统5.6程序管理程序管理界面显示了已加载或翻开的程序。在加载的条件下，编辑界面背景为白色，可对程序进行编辑、示教及运行；而在翻开的条件下，背景那么为灰色，只能对程序进行编辑。底部的菜单按钮用于程序指令的新建、编辑、示教等。61机器人控制系统点击指令新建按钮NEW，将弹出指令选择界面，如以下图所示。

运动指令

程序流程控制指令62机器人控制系统

设置指令

系统功能指令63机器人控制系统

数字量IO指令

模拟量IO指令64机器人控制系统5.7位置管理

位置管理界面显示了机器人在伺服、关节及世界坐标系中的实时位置信息，切换点动操作时的参考坐标系等。65机器人控制系统5.8报警信息管理

在报警信息管理界面下，用户可以查看提示、警告、报警信息或日志。报警界面如以下图所示：66机器人控制系统报告界面如以下图所示：67四平安与维护事项68平安与维护事项操作注

意

事

项把机器人各关节转到图示关节位置，关闭整机电源，并将底座航插拔出。确保抱闸工作，各关节不能动叉车插入机器人底座的起装孔中在叉车装载和搬运时要小心机器人倾倒。机器人装载与搬运69平安与维护事项机器人维护序

号检查项目检

查

点1控制单元电缆检查示教器电缆是否存在不恰当扭曲、破损2控制单元的通风单元如果通风单元脏了，切断电源，清理通风单元3机械本体中的电缆检查机械本体插座是否损坏、弯曲，是否异常，检查电机航插是否连接可靠4电池更换机械单元中的电池5更换润滑脂按照润滑要求进行更换70平安与维护事项机器人与其他机械设备的要求通常不同,如它的大运动范围、快速的操作、手臂的快速运动等，这些都会造成平安隐患。操作机器人应遵循各种规程，以免造成人身伤害或备事故。为机器人工作的所有人员(平安管理员、安装人员、操作人员和维修人员)必须时刻树立平安第一的思想,以确保所有人员的平安。71平安与维护事项

注意

•机器人的安装区域内禁止进行任何的危险作业。如任意触动机器人及其外围设备，将会有造成伤害的危险。

•请采取严格的安全预防措施,在工厂的相关区域内应安放,如“易燃”、“高压”、“止步”或“闲人免进”等相应警示牌。忽视这些警示可能会引起火警、电击或由于任意触动机器人和其他设备会造成伤害。

严格遵守下列条款：-穿着工作服(不穿宽松的衣服)。-操作机器人时不许戴手套。-内衣裤、衬衫和领带不要从工作服内露出。-不佩戴大的首饰，如耳环、戒指或垂饰等。必要时穿戴相应的安全防护用品，如安全帽、安全鞋(带防滑底的)、面罩、防护镜和手套。不合适的衣服可能会造成人身伤害。

•未经许可的人员不得接近机器人和其外围的辅助设备。不遵守此提示可能会由于触动

控制柜、工件、定位装置等而造成伤害。

72平安与维护事项•绝不要强制地扳动机器人的轴。否则可能会造成人身伤害和设备损坏。•绝不要倚靠机器人电控柜在或其他控制柜上；不要随意地按动操作键。否则可能会造成机器人产生未预料的动作，从而引起人身伤害和设备损坏。

•在操作期间，绝不允许非工作人员触动

电控柜。否则可能会造成机器人产生未预料的动作，从而引起人身伤害和设备损坏。73平安与维护事项•为电控柜配线前须熟悉配线图，配线须按配线图进行。错误的配线或零、部件的不正确移位，将会产生设备损坏或人身伤害。•在进行电控柜与机器人、外围设备间的配线及配管时须采取防护措施，如将管、线或电缆从坑内穿过或加保护盖予以遮盖，以免被人踩坏或被叉车辗压而坏。操作者和其他人员可能会被明线、电缆或管路绊住而将其损坏，从而会造成机器人的非正常动作，以致引起人身伤害或设备损坏。

74平安与维护事项作业区平安在作业区内工作时粗心大意会造成严重的事故，因此强令执行以下防范措施：•在机器人周围设置安全围栏，以防造成与已通电的机器人发生意外的接触。在安全围栏的入口处要张贴一个“远离作业区”的警示牌。安全围栏的门必须加装可靠的安全联锁装置。忽视此警示会由于接触机器人而可能造成严重的事故。

•备用工具及类似的器材应放在安全围栏外的合适地区内。工具和散乱的器材不要遗留在机器人、电控柜或系统(如焊接夹具）等周围，