《工业机器人虚拟仿真技术》教学课件05虚拟示教器的使用

项目五虚拟示教器的使用标题文字添加标题文字添加标题文字添加·了解示教器的相关知识·掌握虚拟示教器的常见功能·掌握虚拟示教器的使用技巧·学会工具坐标系TCP的标定方法教学目标标题文字添加标题文字添加任务一认识虚拟示教器及其常用功能工作任务实践操作（1）示教器的概念。（2）虚拟示教器的常用功能。一、示教器的概念示教器是一种手持装置，是机器人进行手动操纵、程序编写、参数配置及监控等操作的控制装置。图5-1所示为不同型号的示教器实物。任务一认识虚拟示教器及其常用功能标题文字添加标题文字添加图5-1不同型号的示教器实物标题文字添加标题文字添加而虚拟示教器是在仿真软件RobotStudio中使用的，它以现场编程所用的示教器为模型，使用方法与现场示教器基本相同，图5-2所示即为虚拟示教器。图5-2虚拟示教器通过对虚拟示教器的操作，可以帮助操作人员熟悉现场示教器的使用方法，安全简便，不会出现意外事故。标题文字添加标题文字添加二、虚拟示教器的常用功能1.更改虚拟示教器界面显示语言虚拟示教器的默认界面是英文的，为了方便操作，需要更改为中文界面。而在这之前，需要通过创建一个简单的机器人系统来配合完成操作。前面具体操作步骤请参考项目二中的内容，注意以下两点：（1）机器人模型选择“IRB1600”，使用默认参数设置。（2）工具选用“Binzelair22”。创建机器人系统并修改中文界面的过程如图5-3~图5-19所示。图5-3标题文字添加标题文字添加图5-4图5-5标题文字添加标题文字添加图5-6图5-7标题文字添加标题文字添加图5-8图5-9标题文字添加图5-10标题文字添加标题文字添加机器人系统建立完毕后，开始更改示教器的界面语言。图5-11标题文字添加标题文字添加打开的示教器初始界面语言为英文，主界面如图5-12所示。图5-12标题文字添加标题文字添加图5-13图5-14标题文字添加标题文字添加图5-15图5-16标题文字添加标题文字添加此后，虚拟示教器将自动关闭。重新打开虚拟示教器，界面语言就发生变化了。图5-17标题文字添加标题文字添加图5-18图5-19标题文字添加标题文字添加通过虚拟示教器的状态栏，可以查看机器人的常用信息。A：机器人的状态（手动、全速手动和自动）。B：机器人的系统信息。C：机器人的电机状态（电机开启、电机关闭、防护装置停止）。D：机器人的程序运行状态。E：当前机器人或外轴的使用状态。2.机器人的手动操纵机器人的手动操纵模式分为三种：单轴运动、线性运动、重定位运动。1）单轴运动模式一般ABB机器人由六个关节组成，每个关节都由一个伺服电机驱动，如图5-20所示。标题文字添加标题文字添加图5-20标题文字添加标题文字添加如果每次只操纵一个关节轴运动，就称为单轴运动。在介绍如何进行手动操纵之前，首先需要认识虚拟示教器右侧各个按键的名称和功能，如图5-21所示。图5-21标题文字添加标题文字添加按照图5-21中标示，各个按键的功能说明如下。A：急停按钮。B：使能按钮。C：操纵杆。D：通电/复位。E：限速手动。F：全速手动。G：自动。H：可编程按键。I：机器人/外轴的切换按钮。J：线性运动/重定位运动的切换按钮。K：关节运动轴2-3/轴4-6的切换按钮。L：增量开关。M：运行/前进/后退/停止按钮。单轴运动操纵过程如图5-22~图5-30所示。标题文字添加标题文字添加图5-22图5-23标题文字添加标题文字添加图5-24图5-25标题文字添加标题文字添加图5-26图5-27标题文字添加标题文字添加注意：手动操纵时，不要超过关节轴的运动范围，否则虚拟示教器上会有报警信息提示。这时只要反方向操纵关节轴，回到工作范围之内即可。图5-28标题文字添加标题文字添加图5-29标题文字添加标题文字添加机器人的轴4-6的操纵方法与轴1-3相同，这里不做过多介绍，仿照前面的步骤进行操作即可。图5-30标题文字添加标题文字添加2）线性运动模式机器人的线性运动指的是安装在机器人第六轴法兰盘上的工具中心点（TCP）在空间中做线性运动。在机器人的线性运动中，要为工具选择指定的工具坐标系，而本机器人系统中还没有为新的工具进行标定。注意：为了简单直观地认识机器人线性运动的相关操作，这里直接采用任务5-2对工具数据tooldata的标定结果，关于工具数据的标定方法详见任务5-2。线性运动过程如图5-31~图5-37所示。图5-31标题文字添加标题文字添加图5-32图5-33标题文字添加标题文字添加图5-34图5-35标题文字添加标题文字添加图5-36图5-37标题文字添加标题文字添加3）重定位运动模式机器人的重定位运动指的是机器人第六轴法兰盘上的TCP在空间中绕着坐标轴旋转的运动。重定位运动过程如图5-38~图5-45所示。图5-38标题文字添加标题文字添加图5-39图5-40标题文字添加标题文字添加图5-41图5-42标题文字添加标题文字添加图5-43图5-44标题文字添加标题文字添加图5-45标题文字添加标题文字添加3.机器人操纵的快捷菜单在快捷菜单中包含各种各样的机器人参数和设置，通过快捷菜单可以快速地进行参数的配置，以适应现场操纵机器人的需要。下面简单介绍快捷菜单的组成和功能参数。1）手动操纵快捷菜单手动操纵快捷菜单的操作过程如图5-46~图5-49所示。图5-46标题文字添加标题文字添加图5-47标题文字添加标题文字添加按照图5-47中的字母索引对相关功能进行简单的介绍。A：选择当前使用的工具数据。B：选择当前使用的工件坐标。图5-48标题文字添加标题文字添加图5-49标题文字添加标题文字添加C：操纵杆的速率设置，步长是10%，按“+”速率递增，按“-”速率递减。D：增量开/关。E：坐标系选择：大地坐标、基坐标、工具坐标、工件坐标。F：动作模式选择：轴1-3、轴4-6、线性运动、重定位运动。2）增量快捷菜单增量快捷菜单用于调整机器人在不同的动作模式时运动步长的大小，分为小、中、大、开/关和自定义等模式。增量设置过程如图5-50~图5-56所示。图5-50标题文字添加标题文字添加图5-51图5-52标题文字添加标题文字添加图5-53图5-54标题文字添加标题文字添加图5-55图5-56标题文字添加标题文字添加3）运行模式快捷菜单运行模式包括两种：单周和连续，即程序运行循环一次或者连续多次。运行模式用于调试程序，确认运行效果是否达到目标要求。运行模式设置过程如图5-57所示。图5-57运行模式设置过程标题文字添加标题文字添加4）步进模式快捷菜单步进模式用于调试控制程序中的各条运行指令，过程如图5-58所示。图5-58步进模式设置过程标题文字添加标题文字添加5）速度快捷菜单速度快捷菜单用于设置机器人的运行速度，过程如图5-59所示。图5-59速度设置过程最后保存该工作站文件至指定位置。标题文字添加标题文字添加教学视频标题文字添加标题文字添加教学视频标题文字添加标题文字添加实践操作任务二认识及标定工具数据tooldata工作任务（1）认识工具数据tooldata。（2）标定工具数据tooldata。一、认识工具数据tooldata工具数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴法兰盘上工具的TCP、质量、重心等参数数据。tooldata会影响机器人的控制算法（如计算加速度）、速度与加速度监控、力矩监控、碰撞监控和能量监控等，因此，工具数据tooldata需要正确设置。默认工具tool0为机器人在手腕处预定义的一个工具坐标系，一个或多个新的工具坐标系可定义为tool0的偏移值。tool0的TCP就位于该坐标系的原点。根据工具坐标系的具体情况可以使用4点法、6点法、9点法等进行标定。形状不规则的工具可使用4个点来标定新工具坐标系的工具中心点。图5-60所示就是采用4点法进行标定的示意图。图5-60采用4点法进行标定的示意图标题文字添加标题文字添加若需改变坐标系方向，再加两个方向延伸点标定坐标系方向，即6点标定法。若对TCP精度要求较高，标定坐标系原点时可以采用更多的点位（最多9个点）。6点标定法设定过程如下。（1）在空间中建立一个固定的参考点，然后移动机器人，使其工具尖点接近参考点，记录为点1。（2）变换工具姿态，再次接近参考点，记录为点2。依次记录点3、点4，完成工具原点的标定。（3）移动机器人，依次记录延伸器点X、延伸器点Z，标定新的工具坐标系方向，最终完成整个工具坐标系的标定。二、标定工具数据tooldata下面就开始新的工具坐标系的标定，过程如图5-61~图5-93所示。打开本项目任务一中建立的机器人工作站。下面开始调整这三个对象的空间位置，将每个对象在Z轴方向上均下调130mm。标题文字添加标题文字添加图5-61图5-62标题文字添加标题文字添加图5-63图5-64标题文字添加标题文字添加图5-65图5-66标题文字添加标题文字添加图5-67图5-68标题文字添加标题文字添加图5-69图5-70标题文字添加标题文字添加图5-71图5-72标题文字添加标题文字添加图5-73图5-74标题文字添加标题文字添加图5-75图5-76标题文字添加标题文字添加图5-77图5-78标题文字添加标题文字添加图5-79图5-80标题文字添加标题文字添加图5-81图5-82标题文字添加标题文字添加图5-83图5-84标题文字添加标题文字添加图5-85图5-86标题文字添加图5-87标题文字添加标题文字添加

在工具参数表中，根据实际情况设定工具的质量mass（单位：kg）和重心位置数据（该重心是基于tool0的偏移值，单位：mm）。图5-88标题文字添加标题文字添加图5-89图5-90标题文字添加标题文字添加图5-91图5-92标题文字添加标题文字添加图5-93至此，工具数据tooldata的标定全部完成。回到“手动操纵”界面后，可继续进行其他操作。最后，保存机器人工作站文件至指定位置即可。标题文字添加标题文字添加手动模式移动机器人的四种运动模式是什么？知识拓展通常可将机器人运动轴分为本体轴和外部轴两类。本体轴属于机器人本身，外部轴包括基座轴和工装轴。目前在大部分商用工业机器人系统中，存在四类可以使用的坐标系，关节坐标系、直角坐标系、工具坐标系和用户坐标系。其中，关节坐标系和直角坐标系在机器人手动操作和作业示教中运用最多。手动操纵工业机器人是通过手动操纵示教器上的机器人运动轴按键将机器人在某一或某几个坐标系下移动到某个位置的方法。一般采用点动和连续移动两种方式来实现。点动机器人主要用在离目标位置较近的场合，而连续移动机器人则用在离目标位置较远的场合。标题文字添加标题文字添加在示教和手动操作机器人时的注意事项有哪些?知识拓展1、打开机器人总开关后，必须先检查机器人在不在原点位置，如果不在，请手动跟踪机器人返到原点，严禁打开机器人总开关后，机器人不在原点时按启动按钮启动机器人。2、打开机器人总开关后，检查外部控制盒外部急停按钮有没有按下去，如果按下去了就先打上来，然后点亮示教盒上的伺服灯，再去按启动按钮启动机器人，严禁打开机器人总开关后，外部急停按钮按下去生效时，按启动按钮启动机器人。如果当外部急停按钮按下去生效时，按启动