工业机器人离线编程(FANUC)-第二章、工作站环境的布景技术

工作站场景布置技术工作站场景布置是指如何在工作站仿真环境中添加机器人本体及所需要的仿真实体，包括各种各样的抓手、加工设备、流水线传输设备等，例如：机床、传输带、AGV小车、立库、安全栅栏、料筐、包装盒、待加工和已加工工件等。这些图库可以按照实际设计需要通过Roboguide的指令导入，也可以用Modeler工具创建。但是，当图库不能满足实际的需要时，还需要借助于Solidworks等其它画图软件创建，然后再导入到Roboguide环境中使用。本章分为三个部分，一、Roboguide环境图库的添加与使用技术；二、新加图库的创建技术；三、使用上述技术创建一个机器人搬运工作站。2.1Roboguide环境图库的添加与使用2.1.1添加Part在Roboguide仿真环境中，Part往往是被操作的对象，例如：待抓取、待放置的工件。添加Part的操作有如下方法：创建一个Workcell，进入到仿真环境中。（１）、点击工具条ProcessNavigator命令按钮，或者点击主菜单View下的子菜单Navigator，弹出窗口如图2.1所示：图2.1ProcessNavigator命令窗口图2.2创建Part选项选择3.AddaParttotheCell，给仿真环境添加一个Part。点击该选项，弹出图2.2所示窗口。该窗口中，创建Part的途径有5中，分别为：CADModel-ImportfromLibrarian，从仿真图库中导入；CADModelbrowseforFile，打开文件，从文件中导入；BoxPrimitiveModel，创建一个立方体Part；CylinderPrimitiveModel，创建一个圆柱体Part；SpherePrimitiveModel，创建一个球体Part；本例选择BoxPrimitiveModel，创建一个立方体Part，弹出图2.3窗口：图2.3Part属性选项图2.4仿真环境中的Part主要的属性有：Color颜色、Scale尺寸大小。输入图中属性，点击OK，就可以在环境中看到Part如图2.4所示。（2）、在树形菜单窗口，选中Parts，点击鼠标右键，在弹出的菜单中，选择AddPart，如图2.5所示：图2.5添加Part图2.5中，创建Part有6种选项，分别是从图库、CAD文件中导入，或者创建立方体Box、圆柱体Cylinder、球体Sphere。这里，仍然选择Box，剩余操作同（1）。2.1.2添加Fixture一般而言，Fixture往往是仿真环境中静止不动的实体，比如一个工作台、桌子等，Fixture上可以放置一些Part物品。添加Fixture的操作与添加Part的操作相似，有2种方法：（1）、在图2.1ProcessNavigator命令窗口中选择5.AddaFixturetothecell，弹出图2.6所示窗口：图2.6创建Fixture选项窗口中共有5种创建方法，其含义可参看图2.2的解释。本例中，选择从图库中导入，即：CADModel-ImportfromLibrarian，点击OK，弹出图2.7所示窗口。图2.7从图库中添加Fixture选中table03，点击OK，一个Fixture就添加到了仿真环境中了，效果如图2.8。图2.8添加Fixture后的环境（2）、在树形窗口中，其操作与添加Part的操作相似。选择Fixtures，点击鼠标右键选择AddFixture即可。若在Fixture上放置Part，其操作如下：（1）、选中Fixture，双击后弹出图2.9所示窗口：图2.9Fixture属性窗口图2.10在Fixture上调整Part1位置（2）、选择图2.9中的标签Parts，在窗口左侧Part1打√选中，然后在窗口右侧选中复选框EditPartOffset，再在仿真环境中，如图2.10所示调整Part1在Fixture上的位置，即：按照坐标X、Y、Z三个方向拖动Part１，放到合适的位置为止。2.1.3添加Obstacles一般而言，Obstacles是指一些安全设备，比如：安全栅栏。在环境中，它是静止不动的物体，但可以在程序的运行中具有碰撞检测的功能。添加Obstacles既可以通过在ProcessNavigator命令窗口中选择Addanobstacletothecell，也可以通过在树形窗口中选中Obstacles点击鼠标右键的方法进行添加。其操作过程与添加Part、Fixture的过程相同。本例中，选择从图库中导出，其操作窗口如图2.11所示：图2.11（1）：添加Obstacle图2.11（2）：添加Obstacle上述操作之后，就可以在弹出的窗口中设置Obstacle的属性，如图2.12所示：图2.12：Obstacle的属性设置2.1.4添加机器人抓手和TCP设置（1）、添加机器人抓手添加机器人抓手也有两种操作：（1）、在ProcessNavigator选择EditEndofArmTooling；（2）、如图２.13，通过用鼠标左键双击树形窗口的RobotControllers→C:1-RobotController1→GP:1-R-2000iB/165F→Tooling→UT:1(Eoat1)。上述两种操作之后，弹出的抓手设置窗口如图2.14：图2.13：添加机器人抓手图2.14：机器人抓手设置在图2.14中，抓手图形可以通过CADFile来设置，有两种方法：从文件中导入或者从图库中导入。本例从图库中导入，点击图2.14的按钮，弹出图2.15窗口，在该窗口中选取抓手Vacuum01。图2.15：选取机器人抓手点击OK，然后再在图2.14的窗口上点击Apply后，抓手就出现在机器人首部末端，通过调整抓手位置（X、Y、Z、A、B、C坐标）之后，就完成了机器人抓手的安装过程。本例抓手位置：Ｘ轴方向Ａ旋转180度，坐标X、Y、Z的调整用鼠标拖动来实现，设置效果如图2.16所示：图2.16：机器人抓手的位置设置与安装效果（2）、TCP设置TCP设置是指机器人抓手工具坐标原点的设置，也是机器人抓手控制点的设置，设置方法如图2.17：选择工具属性UTOOL，勾选EditUTOOL开始设置TCP位置操作。图2.16：机器人抓手TCP设置方法一：使用鼠标，直接拖动画面中绿色工具坐标系，调整至合适位置。按UseCurrentTriadLocation，软件会自动算出TCP的X，Y，Z值，按Apply确认。方法二：直接输入工具坐标系偏移数据。X=0，Y=0，Z=208.992，W=0，P=0，R=0，按Apply确认。设置效果如图2.17所示：图2.17：机器人抓手TCP设置效果2.1.5添加Robot如果环境中需要多台机器人，就需要执行AddRobot的操作，如图2.18（a）所示选择主菜单Cell→AddRobot，然后配置该台机器人，其操作与创建机器人工作环境过程中的配置相同，这里有7个配置步骤,如图2.18（b）所示。图2.18（a）：添加Robot图2.18（b）：Robot的属性设置Robot的添加完毕，调整位置之后，画面如图2.19所示：图2.19：添加Robot到仿真环境2.2新加图库的操作2.2.1使用Modeler软件新建图库创建Modeler的步骤如下：（1）、如图2.20所示打开Modeler软件图2.20（a）：打开Modeler软件图2.20（b）：选择文件保存夹Modeler软件操作界面如图2.21所示：图2.21Modeler软件操作界面（2）、创建第一个Component（组建）：如图2.22，从主菜单开始选择：Component（组件）Cube（立方体）图2.22：创建Modeler图库（1）如图2.23，输入模型的长、宽、高；图2.23（a）：创建Modeler图库（2）图2.23（b）：创建Modeler图库（3）如图2.23（b）,在General选项中，修改组件的名称和在空间中的位置。（2）、创建第二个Component（组建）：如图2.24，从主菜单开始选择：Component（组件）Cylinder（圆柱体），输入模型的高、直径。图2.24（a）：创建Modeler图库（４）图2.24（b）：创建Modeler图库（５）(３)、建立四个同样尺寸的圆柱体，并分别修改它们空间中的位置图2.24（c）：创建Modeler图库（６）（4）、组合组件方法一：打开一个母件，选择Ope.，将需要粘合的组件一一添加组合（注：使用该方法，一旦组件粘合，就不可拆分）。如图2.25所示：图2.25：创建Modeler图库（7）方法二：打开一个母件，选择Children，将需要粘合到母件上的组件添加至ChildComponents。使用该方法，日后如有需要，可拆除部分组件。图2.26（a）：创建Modeler图库（8）图2.26（b）：创建Modeler图库（9）最后，在Roboguide环境中，进行图库的添加操作（例如：添加Part、Fixture等），完成组合图2.26（b）所示。2.2.2使用Solidworks软件新建图库当所需图库比较复杂时，可以借助于Solidworks软件创建图库，操作步骤为：（1）、使用Solidworks软件创建所需的图库，假设创建的三维图库如图2.27所示：图2.27：使用Solidworks创建图库（2）、把该三维图库导入到Roboguide环境中去①、把图2.27所示的三维图形另存为IGES格式的文件，操作过程如图2.28：图2.28：保存Solidworks图库文件为igs格式②、关闭Solidworks，打开Roboguide环境③、如图2.29所示：在创建Part、Fixture等操作过程中，找到上述保存的IGS格式文件，打开该文件，即可进行相应的添加操作。图2.29：保存Solidworks图库文件为igs格式本例中把它作为一个Part添加到了Roboguide仿真环境中，操作结果如图2.30所示：图2.30：Roboguide中使用该图库创建了Part22.3项目二――机器人搬运工作站2.3.1目标与任务描述教学目标：学会使用场景布置技术，学会机器人抓取物件、放置物件的仿真编程技术，巩固与提高创建机器人工作站的相关知识。知识技能点：与场景布置相关的主菜单、工具条、树形窗口指令的使用；使用机器人抓手抓取与放置物件的仿真技术和对应的示教编程技术等。任务：布置一个场景：机器人从一个物料台上抓取物料，放置到另一个物料筐内。编制程序，使该动作循环执行。2.3.2任务实施一、创建机器人工作站（Workcell设置按照默认值），并按照上述步骤，添加一个机器人抓手、一个Part、两个Fixture、八个Obstacles；其中，Part１为一模拟工件，使用一个立方体Box来创建，设置的尺寸为250×250×250mm；添加机器人抓手及抓手和TCP设置按照本章2.1.4节的操作执行。完成添加机器人抓手和TCP设置操作之后，需要对机器人抓手所抓取的物件进行设置：在仿真环境中，选中机器人抓手后用鼠标左键双击抓手（或者双击树形命令窗口中的UT：1Eoat1），打开机器人抓手的属性窗如图2.31所示。选中该窗口中的Parts标签，在Part1处打“√”，点击Apply，然后选中复选框：EditPartOffset，调整抓手上Part1的位置到期望位置（改变Z坐标值即可）。图2.31：机器人抓手Part的设置本例中，Fixture1和Fixture2均对Part1所代表的工件进行操作。Fixture1为一个桌子，用于机器人抓取工件的目标地，如图2.32所示，创建Fixture1时，在树形命令窗口中选中Fixtures，点击鼠标右键，Fixtures→AddFixture→CADLibrary，打开图2.32所示的窗口，选中库文件中的table02，点击OK；然后对Fixture１的属性进行设置，如图2.33所示。图2.32：添加Fixture1图2.33：Fixture1中Parts设置本例的Fixture2为一个物料筐，用于放置工件的目标地，创建时按照上述步骤，选取库文件中的Box_Pallet02，其属性设置如图2.35所示。图2.34：添加Fixture2图2.35：Fixture2中Parts设置场景布局之后的效果如图2.36所示：图2.36：场景布局之后的效果二、仿真设置本例中，Fixture1中的Part1允许被机器人抓取；而Fixture2中的Part1允许被机器人放置。故需要在Fixture1和Fixture2的属性Simulation中进行相应的设置。Fixture1的设置如图2.37所示，在Simulation属性窗口左侧选中Part1，然后在右侧在复选框Allowtobepickedup中打“√”，在CreateDelay中填写2，代表允许被抓取，且抓取之后2秒后在原来位置处重新产生一个Part1；Fixture2的设置如图2.38所示，在Simulation属性窗口左侧选中Part1，然后在右侧在复选框Allowtobeplaced中打“√”，在DestroyDelay中填写10，代表允许被放置，且放置之后10秒后在销毁Part1。图2.37：Fixture1仿真设置图2.38：Fixture2仿真设置三、示教编程（1）、首先，建立一个模拟抓取与放置工件的仿真子程序，分别命名为Pickup1和Pickup2。其操作如下：如图2.39，选择主菜单Teach→AddSimulationProgram；图2.39：子程序创建过程（1）点击弹出图2.40所示的仿真程序编辑窗口，程序命名为Pickup1，点击OK，开始编辑程序；图2.40：子程序创建过程（2）图2.41：子程序创建过程（3）在图2.41所示的编辑窗口中点击Inst按钮旁的三角，弹出如图2.41所示的指令子菜单，选择Pickup，就输入了机器人抓取指令如图2.42。图2.42：子程序创建过程（4）输入指令操作的目标，即：把指令更改为图2.43所示的指令行图2.43：子程序pickup1其含义是：从Fixture1上，使用抓手GP:1-UT:1(Eoat)抓取Part1。然后，关闭该编辑窗口，此时，已经创建了Pickup1子程序，树形窗口也已显示该程序，如图2.45（a）所示。按照同样操作，建立如图2.44所示的子程序Dropup1。图2.44：子程序pickup1其含义是：使用抓手GP:1-UT:1(Eoat)，把Part1放置到Fixture2上。关闭编辑窗口完成编辑，此时，树形窗口也显示了该程序，如图2.45（b）所示。图2.45（a）：树窗口中的子程序Pickup1图2.45（b）：树窗口中的子程序Dropup1（2）、用TP示教，建立主程序该例子中共示教5个点，分别为P[1]、P[2]、P[3]、P[4]、P[5]，其空间位置参看图2.46（可在主菜单上做如下操作来显示这些示教点：View→ProgramDetails→All）。编写名TEST1的程序，程序内容参看图2.47；P3点P1点P2点P3点P1点P2点P5点P4点图2.46：示教点与运动轨迹图2.47：TEST1程序清单四、仿真运行如图2.48所示，用鼠标左键点击TEST1，选中运行程序TEST1，然后，在主菜单上，点击Test-Run→RunOptions→CollectTCPTrace，显示示教轨迹。图2.48：显示示教轨迹设置点击工具条上的运行按钮，就开始了仿真运行，运行效果如图2.49。图2.49：仿真运行效果1.3.3知识学习所涉及到的主要知识点是场景的布置、图库的增添、设备图库的仿真运行等技术，核心是抓手与周边设备的使用技术。2.3.4知识拓展拓展知识一：机器人抓手的改变上述搬运项目中，若改变机器人的夹具为一个夹手，那么在抓取和放置两个环节中就存在着机器人夹手的“抓”与“放”的仿真。实际上，这需要两个不同状态的图库来表达，通过三维软件将一把夹手调成闭合状态，另一把夹手调成打开状态。其创建过程如下：（1）、机器人抓手开启状态设置双击机器人抓手（或者双击树形窗口机器人抓手UT:1(Eoat1)），