焊接機(jī)器人示教器解讀.ppt

機(jī)器人末端執(zhí)行器,2.機(jī)器人末端執(zhí)行器機(jī)器人末端執(zhí)行器裝在操作機(jī)手腕的前端(稱機(jī)械接口)，用以直接執(zhí)行工作任務(wù)。根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，它可以是夾持器或?qū)Ｓ霉ぞ叩?。夾持器是具有夾持功能的裝置，如吸盤、機(jī)械手爪、托持器等；專用工具是用以完成某項(xiàng)作業(yè)所需要的裝置，如用于完成焊接作業(yè)的氣焊槍、點(diǎn)焊鉗等。并由此，將焊接機(jī)器人又可細(xì)分為：C02焊機(jī)器人、TIG焊機(jī)器人、MAG/MIG焊機(jī)器人、氣焊機(jī)器人、釬焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、激光焊機(jī)器人等。3傳感器系統(tǒng)機(jī)器人所用傳感器又分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器二類。前者用來檢測自身狀態(tài)的信息，主要是位置、速度、加速度等傳感器，并且作為反饋信號構(gòu)成伺服控制；后者是用來檢測機(jī)器人作業(yè)對象和作業(yè)環(huán)境信息的傳感器，如測量夾持器夾緊力的壓力傳感器，對外界進(jìn)行識別的視覺、觸覺、聽覺等傳感器。機(jī)器人常用傳感器及其功能見表75。,4控制器,控制器是個專用計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于機(jī)器人的大腦，它以計(jì)算機(jī)程序方式來完成給定任務(wù)。目前，大部分工業(yè)機(jī)器人都采用二級計(jì)算機(jī)控制：第一級為主CPU，完成系統(tǒng)的監(jiān)控、作業(yè)管理、自診斷等；第二級為子CPU，完成各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的控制等。,圖7.5中主CPU為總控制器，主要進(jìn)行系統(tǒng)控制和坐標(biāo)計(jì)算與變換，包括坐標(biāo)變換、插補(bǔ)計(jì)算、自動加減速計(jì)算、加速度驗(yàn)算、橫擺計(jì)算、自診斷等。子CPU主要作動作控制，包括脈沖分配、機(jī)器人零點(diǎn)復(fù)位、零點(diǎn)減速和開關(guān)位置檢測等。主CPU對子CPU的控制是以命令的形式通過FIFO棧來傳遞的；而子CPU的狀態(tài)與請求是通過并行I0接口來進(jìn)行的。,機(jī)器人控制器的控制功能大致有三類：第一類是點(diǎn)位控制，簡稱為PTP控制，它只要求機(jī)器人手臂末端能快速準(zhǔn)確地從一點(diǎn)到相鄰點(diǎn)運(yùn)動，而對其運(yùn)動路徑不作具體規(guī)定。這種控制功能用于搬運(yùn)、點(diǎn)焊、裝配等作業(yè)中。第二類是連續(xù)路徑控制，又稱連續(xù)軌跡控制，簡稱CP控制。它不但要求機(jī)器人手臂末端從一點(diǎn)到相鄰點(diǎn)運(yùn)動，而且要求所走過的路徑是連續(xù)平滑的，這就需要插補(bǔ)運(yùn)算，所以這種控制功能多用于噴涂、弧焊、去飛邊等作業(yè)中。第三類是移動控制，它包括對移動的路徑、速度、目標(biāo)跟蹤、機(jī)器人操作機(jī)的穩(wěn)定平衡、越過障礙物及回避障礙物等的控制，這種控制功能多用于作業(yè)距離較長或野外作業(yè)等需要機(jī)器人移動甚至行走的場合。此外，機(jī)器人還有一類附加裝置，如手動操作器、編程器、示教器等。用這些附加裝置可以進(jìn)行手動調(diào)整機(jī)器人狀態(tài)、編制機(jī)器人作業(yè)程序、示教作業(yè)參數(shù)或輸入修改系統(tǒng)參數(shù)等工作。三、機(jī)器人的示教、編程及語言1示教再現(xiàn)為使機(jī)器人完成規(guī)定的任務(wù)，在工作前由操作者把作業(yè)要求的內(nèi)容(如機(jī)器人的運(yùn)行軌跡、作業(yè)順序、工藝條件等)預(yù)先教給機(jī)器人，進(jìn)行這種操作稱為示教。把示教的內(nèi)容保存下來稱為記憶。使機(jī)器人按示教的內(nèi)容動作稱為再現(xiàn)。例如，由操作者對焊接機(jī)器人按實(shí)際焊接操作一步步的進(jìn)行示教，機(jī)器人即將其每一步示教的空間位置、焊槍姿態(tài)以及焊接參數(shù)等，順序的、精確地存人控制器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)存儲區(qū)。,示教結(jié)束的同時，就會自動生成一個執(zhí)行上述示教參數(shù)的程序。當(dāng)實(shí)際待焊件到位時，只要給機(jī)器人一個起焊命令，機(jī)器人就會精確的、無需人介入的一步步重現(xiàn)示教的全部動作，自動完成該項(xiàng)焊接任務(wù)。如果需要機(jī)器人去完成一項(xiàng)新的焊接任務(wù)(如汽車車型改變)，無需對機(jī)器人作任何改裝，只需要按新任務(wù)操作重新對機(jī)器人示教就可以實(shí)現(xiàn)。如果在機(jī)器人控制器計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時存儲多種焊件的示教程序，在同一條生產(chǎn)線上就可以很容易地實(shí)現(xiàn)多種焊件同時生產(chǎn)；而僅需在一種焊件到來時，給機(jī)器人一個這種焊件的識別編碼即可，這就是所謂柔性。示教是目前工業(yè)機(jī)器人所采用的主要編程方法，它是真實(shí)作業(yè)環(huán)境中的在線編程，可用手把手和示教盒兩種方法。圖7.6給出一個用于點(diǎn)焊、弧焊的6自由度工業(yè)機(jī)器人的示教盒例子。,示教時可利用按鍵9、10、11和12的6套鍵，使機(jī)器人按關(guān)節(jié)坐標(biāo)、機(jī)座坐標(biāo)或工具坐標(biāo)運(yùn)動。鍵12中的10個鍵，還可作數(shù)字鍵輸入功能數(shù)據(jù)。用關(guān)節(jié)坐標(biāo)鍵18和笛卡爾坐標(biāo)鍵19設(shè)定各點(diǎn)位置的坐標(biāo)形式。利用鍵16和17選擇定位精度，其中鍵16為精確定位，鍵17為不精確定位，即所謂路徑點(diǎn)。,為了再現(xiàn)和驗(yàn)證程序，還有向前一步鍵8、向后一步鍵7以，及連續(xù)鍵6。此外，還可利用鍵24、26、27、28和3輸入速度、子程序、I0輸入和輸出以及工具開閉功能和功能數(shù)據(jù)。最后利用記錄鍵21記錄各步的位置和功能數(shù)據(jù)信息。如果必要，可利用修改鍵20修改某步的信息。,2離線編程,示教編程的缺點(diǎn)在于它是在線，示教過程中必須停工。離線編程則可克服這一缺點(diǎn)。所謂離線編程，即是在與機(jī)器人分離的裝置上編制任務(wù)程序(為定義機(jī)器人系統(tǒng)特定的任務(wù)所編制的運(yùn)動和輔助功能的指令集，稱任務(wù)程序)后，再輸入到機(jī)器人中的一種編程方法。離線編程的優(yōu)點(diǎn)：可減少機(jī)器人停機(jī)時間；讓程序員脫離潛在的危險環(huán)境；一套編程系統(tǒng)可以給多臺機(jī)器人編程。若機(jī)器人程序格式不同，只要采用不同的后置處理即可。另外，該編程能完成示教難以完成的復(fù)雜、精確的編程任務(wù)；通過圖形編程系統(tǒng)的動畫仿真可驗(yàn)證和優(yōu)化程序等。因此，離線編程系統(tǒng)已成為機(jī)器人編程的發(fā)展趨向。該系統(tǒng)目前已有多種供應(yīng)市場，例如OSMAP公司的ROBCAD等。,3編程語言,機(jī)器人語言是供用戶編寫機(jī)器人程序的專用計(jì)算機(jī)語言。編程語言的功能決定了機(jī)器人的適應(yīng)性和給用戶的方便性，但至今還沒有完全公認(rèn)的通用機(jī)器人編程語言，而每個機(jī)器人制造廠都有自己的語言。機(jī)器人編程語言主要有兩類：面向機(jī)器人的編程語言與面向任務(wù)的編程語言。(1)面向機(jī)器人的編程語言其主要特點(diǎn)是描述機(jī)器人的動作序列，每一條語句大約相當(dāng)于機(jī)器人的一個動作，整個程序控制機(jī)器人完成全部作業(yè)。該語言有如下三種：專用的機(jī)器人語言，例如用于PUMA機(jī)器人上的V+語言，它具有集成化、多任務(wù)、多處理器、良好的開發(fā)環(huán)境、較完備的語言功能，編程水平還可以進(jìn)一步提高，有高精度定位系統(tǒng)(選件)等特點(diǎn)；在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)語言的基礎(chǔ)上加機(jī)器人子程序庫，例如美國機(jī)器人公司開發(fā)的ARBasic語言；開發(fā)一種新的通用語言加上機(jī)器人子程序庫，例如IBM公司開發(fā)的AML機(jī)器人語言。(2)面向任務(wù)的機(jī)器人編程語言其特點(diǎn)是允許用戶發(fā)出直接命令，以控制機(jī)器人去完成一個具體的任務(wù)，而不需要說明機(jī)器人需要采取的每一個動作的細(xì)節(jié)。如美國的RCCL，機(jī)器人編程語言，就是用C語言和一組C函數(shù)來控制機(jī)器人運(yùn)動的任務(wù)級機(jī)器人語言。焊接機(jī)器人的編程語言，目前都屬于面向機(jī)器人的語言；面向任務(wù)的機(jī)器人語言尚屬開發(fā)階段。,1機(jī)器人操作狀態(tài)圖,如圖7-7中的描述，機(jī)器人系統(tǒng)由一個有限狀態(tài)自動化裝置來建模。圖中轉(zhuǎn)移編號的說明：,1裝載，某些任務(wù)程序被裝入機(jī)器人系統(tǒng)控制器中。2清除，由機(jī)器人系統(tǒng)控制器中移去任務(wù)程序。3賦值，已準(zhǔn)備好一個已裝載的任務(wù)程序以供執(zhí)行。4去值，賦值的反面。5程序開始，機(jī)器人進(jìn)入ROBOT-EXECUTING狀態(tài)。6執(zhí)行結(jié)束，機(jī)器人運(yùn)動被停止，且機(jī)器人被返回到ROBOTLOADED狀態(tài)。7程序復(fù)位，一個已暫停的機(jī)器人被返回到ROBOT-READY狀態(tài)。8暫停，機(jī)器人已臨時停止運(yùn)動。9繼續(xù)，暫停的機(jī)器人返回到ROBOT-EXECUTING狀態(tài)。10清除(異常終止)，除任務(wù)程序未執(zhí)行完成外，其它與清除同。11清除(舍棄)，除任務(wù)程序未開始外，其它與清除同。12應(yīng)急動作，將機(jī)器人置入要求手動介入狀態(tài)。,2機(jī)器人操作狀態(tài)說明,(1)ROBOT-IDEI。(機(jī)器人空閑)該狀態(tài)對應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)機(jī)器人沒有任務(wù)程序可用時的機(jī)器人狀態(tài)。當(dāng)機(jī)器人剛開始供電時，或當(dāng)其完成一個任務(wù)程序執(zhí)行和任務(wù)程序由系統(tǒng)內(nèi)移去時，將發(fā)生此狀態(tài)。(2)ROBOT-LOADED(機(jī)器人已裝載)該狀態(tài)對應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)有一個或多個可用的任務(wù)程序時的機(jī)器人狀態(tài)。(3)ROBOT-READY(機(jī)器人準(zhǔn)備完畢)該狀態(tài)表示一個可供機(jī)器人執(zhí)行的任務(wù)程序已被賦值。(4)ROBOT-EXECUTING(機(jī)器人執(zhí)行)該狀態(tài)中，機(jī)器人在操作，其運(yùn)動是使能運(yùn)動。(5)ROBOT-MOTION-PAUSED(機(jī)器人運(yùn)動暫停)該狀態(tài)中運(yùn)動不是使能運(yùn)動。機(jī)器人的任務(wù)程序可能在運(yùn)行，也可能已停止。(6)MANUAL-INTERVENTION-REQUIRED(要求手動介入)在此狀態(tài)中，全部運(yùn)動已經(jīng)停止。此時，為了完成某些其它的必要活動，需要靠機(jī)器人的操作者執(zhí)行某些局部動作。在此局部動作后，機(jī)器人才可進(jìn)入某一其它狀態(tài)。,除機(jī)器人操作狀態(tài)外，機(jī)器人能夠被描述為處于“正在本地控制中”或“不在本地控制中”。前者意味著某些本地作用因素，如操作員正在控制儀表板、示教盒或其等同物上正在進(jìn)行控制操作，以確定機(jī)器人可作哪些運(yùn)動或機(jī)器人可運(yùn)行哪些任務(wù)程序；若機(jī)器人“不在本地控制中”，則機(jī)器人可照常運(yùn)行任務(wù)程序，此時，任何本地作用因素都沒有能力停止或修改在運(yùn)行的任務(wù)程序。帶遠(yuǎn)程控制器的機(jī)器人，可由這種遠(yuǎn)程控制器取得對該機(jī)器人的控制權(quán)。除正常操作外，大多數(shù)機(jī)器人都具有校準(zhǔn)機(jī)器人軸的輔助功能。此功能按類似于正常任務(wù)程序的方式操作，除由于校準(zhǔn)功能的存在使機(jī)器人不處于LOADED狀態(tài)外，服從圖7-7的狀態(tài)圖。,