項(xiàng)目6工業(yè)機(jī)器人的離線編程

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1、【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1了解工業(yè)機(jī)器人的編程方法；2了解工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的組成；3了解ABB焊接仿真工作站的使用。技能目標(biāo)技能目標(biāo)1正確理解離線編程系統(tǒng)。2能夠使用ABB焊接仿真工作站軟件進(jìn)行簡單的離線編程。 任務(wù) 工業(yè)機(jī)器人的離線系統(tǒng)（ABB焊接機(jī)器人仿真工作站）中編程。機(jī)器人編程是指為了使機(jī)器人完成某項(xiàng)作業(yè)而進(jìn)行的程序設(shè)計(jì)。早期的機(jī)器人只具有簡單的動(dòng)作功能，采用固定的程序進(jìn)行控制，動(dòng)作適應(yīng)性較差。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展及對(duì)機(jī)器人功能要求的提高，需要一臺(tái)機(jī)器人通過相應(yīng)的程序完成各種工作，并具有較好的通用性?！竟ぷ魅蝿?wù)】一、機(jī)器人編程方法一、機(jī)器人編程方法目前，應(yīng)用于機(jī)器人的編程方法

2、主要有三種。1.示教編程示教編程示教編程是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它是目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人的編程方式。采用這種方法時(shí)，程序編制是在機(jī)器人現(xiàn)場進(jìn)行的。示教編程是目前廣泛使用的一種示教編程方式。 2、機(jī)器人語言編程、機(jī)器人語言編程機(jī)器人語言編程是指采用專用的機(jī)器人語言來描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。目前應(yīng)用于工業(yè)中的機(jī)器人語言是動(dòng)作級(jí)和對(duì)象級(jí)語言。3、離線編程、離線編程離線編程是在專門的軟件環(huán)境下，用專用或通用程序在離線情況下進(jìn)行機(jī)器人軌跡規(guī)劃編程的一種方法。 離線編程程序通過支持軟件的解釋或編譯產(chǎn)生目標(biāo)程序代碼，最后生成機(jī)器人路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)。一些離線編程系統(tǒng)帶有仿真功能，可以在不接觸實(shí)際機(jī)器人機(jī)器工作環(huán)境的情況下

3、，在三維軟件中提供一個(gè)和機(jī)器人進(jìn)行交互作用的虛擬環(huán)境。 示教編程離線編程需要實(shí)際機(jī)器人系統(tǒng)和工作環(huán)境編程時(shí)機(jī)器人停止工作在實(shí)際系統(tǒng)上試驗(yàn)程序編程的質(zhì)量取決于編程者的經(jīng)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器人運(yùn)行軌跡需要機(jī)器人系統(tǒng)和工作環(huán)境的圖形模型編程時(shí)不影響機(jī)器人工作通過仿真試驗(yàn)程序可用CAD方法進(jìn)行最佳軌跡規(guī)劃可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)行軌跡的編程表表6-1 示教編程與離線編程的比較示教編程與離線編程的比較與在線示教編程相比，離線編程具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）減少機(jī)器人不工作時(shí)間。當(dāng)對(duì)機(jī)器人下一個(gè)任務(wù)進(jìn)行編程時(shí)，機(jī)器人仍可在生產(chǎn)線上工作，變成不占用機(jī)器人的工作時(shí)間。2）使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的編程環(huán)境。3）使用范圍廣。 離線編程系統(tǒng)可

4、對(duì)機(jī)器人的各種工作對(duì)象進(jìn)行編程。4）便于和CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合，做CAD/CAM/Robotics一體化。5）可使用高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語言對(duì)復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行編程。6）便于修改機(jī)器人程序。二、機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的組成二、機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的組成離線編程系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)必要手段，也是開發(fā)和研究任務(wù)級(jí)規(guī)劃方式的有力工具。離線編程系統(tǒng)主要由用戶接口、機(jī)器人系統(tǒng)三維幾何構(gòu)型，運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃、三維圖形動(dòng)態(tài)仿真、通信接口和誤差校正等部分組成。其相互關(guān)系如圖6-1所示。 圖圖6-1 機(jī)器人離線編程系統(tǒng)組成機(jī)器人離線編程系統(tǒng)組成1用戶接口用戶接口工業(yè)機(jī)器人一般提供兩個(gè)用戶接口，一個(gè)用于示教編程，另

5、一個(gè)用于語言編程。示教編程可以用示教器直接編制機(jī)器人程序。語言編程則是用機(jī)器人語言編制程序，使機(jī)器人完成給定的任務(wù)。2.機(jī)器人系統(tǒng)的三維幾何構(gòu)型機(jī)器人系統(tǒng)的三維幾何構(gòu)型離線編程系統(tǒng)中的一個(gè)基本功能是利用圖形描述對(duì)機(jī)器人和工作單元進(jìn)行仿真，這就要求對(duì)工作單元中的機(jī)器人所有的卡具、零件和刀具等進(jìn)行三維實(shí)體幾何構(gòu)型。目前用于機(jī)器人系統(tǒng)三維幾何構(gòu)型的主要有以下三種方法：結(jié)構(gòu)的立體幾何表示、掃描變換表示、邊界表示。3運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算就是利用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法在給出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)和關(guān)節(jié)變量的情況下，計(jì)算出機(jī)器人的末端位姿；或者是在給定末端位姿的情況下計(jì)算出機(jī)器人的關(guān)節(jié)變量值。4軌跡規(guī)劃軌跡規(guī)劃在離線

6、編程系統(tǒng)中，除需要對(duì)機(jī)器人的靜態(tài)位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算之外，還需要對(duì)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真。5三維圖形動(dòng)態(tài)仿真三維圖形動(dòng)態(tài)仿真機(jī)器人動(dòng)態(tài)仿真是離線編程系統(tǒng)的重要組成部分，它能逼真地模擬機(jī)器人的實(shí)際工作過程，為編程者提供直觀的可視圖形，進(jìn)而可以檢驗(yàn)編程的正確性和合理性。6通信接口通信接口在離線編程系統(tǒng)中，通信接口起著連接軟件系統(tǒng)和機(jī)器人控制柜的橋梁作用。7誤差校正誤差校正離線編程系統(tǒng)中的仿真模型和實(shí)際的機(jī)器人模型之間存在誤差。產(chǎn)生誤差的原因主要是由于機(jī)器人本身結(jié)構(gòu)上的誤差、工作空間內(nèi)難以準(zhǔn)確確定物體（機(jī)器人、工件等）的相對(duì)位置和離線編程系統(tǒng)的數(shù)字精度等。三、三、ABB離線變成系統(tǒng)離線變成系統(tǒng)1

7、.安裝安裝LicenseRobotStudio5.09是ABB公司開發(fā)的機(jī)器人離線編程軟件。該軟件是網(wǎng)絡(luò)版，有一定的使用期限，超過期限后軟件將不能運(yùn)行，用戶需要向ABB公司申請(qǐng)License文件，文件，安裝之后才能從新運(yùn)行。 安裝License的步驟如下：1）單）單擊“開始/所有程序/ABB Industrial IT/Robotics IT/Licensing/Software Product Administrator”，打開“ABB Software Product Administrator”界面，如圖6-2所示。 圖6-2 “ABB Software Product Administ

8、rator”界面2）單）單擊“操作”，在下拉菜單中選擇“Specify License Server”，界面如圖6-3所示。3）在“Specify License Server”界面中，確認(rèn)“Set Server”按鈕右邊的文本框內(nèi)為“LENOVO-BJMech02”，點(diǎn)擊“Set Server”按鈕。4）關(guān)閉所有打開的界面。圖圖6-3 “Specify License Server”窗口窗口5）單）單擊“開始/所有程序/ABB Industrial IT/Robotics IT/Licensing/License Key Installation Wizard”，打開“License Key

9、 Installation Wizard”界面，如圖6-4所示。圖6-4 “License Key Installation Wizard”界面6）單）單擊“Browse”按鈕，選擇License文件，單擊“下一步”按鈕則進(jìn)入下一界面，如圖6-5所示。圖圖6-5 License文件選擇文件選擇7）選中“Install the floating license keys on the License Server computer”前的復(fù)選框，點(diǎn)擊“Install”按鈕即可完成License安裝。2.導(dǎo)入仿真工作站導(dǎo)入仿真工作站首先將仿真工作站文件“A4322-1390=Beijing Mech

10、_ver02”復(fù)制到文件夾“E:ABB RS Station”中，將仿真機(jī)器人系統(tǒng)“IRB1410_5kg_1.44m_A4322-1390_ver02”、“IRB2400_16kg_1.5m_A4322-1390_ver02”及備份復(fù)制到文件夾“E:ABB Robotics”中。然后，按以下步驟完成工作站的導(dǎo)入操作。）雙擊工作站文件“A4322-1390=Beijing Mech_ver02”，打開RobotStudio5.09軟件。系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)提示“系統(tǒng)似乎被移動(dòng)或刪除。想要手動(dòng)查找此系統(tǒng)目錄嗎？”，選擇是，找到“E:ABB Robotics”中的仿真系統(tǒng)位置，如圖6-6所示。圖圖6-6

11、打開工作站文件打開工作站文件）打開工作站后，首先單擊工具欄中的“保存”按鈕，如圖6-7所示。 圖圖6-7 保存工作站窗口保存工作站窗口3）單擊“控制器”菜單中的“Virtual FlexPendant”選項(xiàng)，在“選擇系統(tǒng)”界面中選擇要打開虛擬示教器的系統(tǒng)，相應(yīng)的虛擬示教器即可打開。第一次啟動(dòng)虛擬示教器時(shí)，由于軟件設(shè)置的因素，示教器上的“自動(dòng)生產(chǎn)窗口”界面中會(huì)顯示“程序指針不可用”的信息。）點(diǎn)擊示教器左上角的“ABB”按鈕，將出現(xiàn)示教器的主界面，如圖6-8所示。圖圖6-8 虛擬示教器主界面虛擬示教器主界面）單擊“備份與恢復(fù)”菜單，選擇“恢復(fù)系統(tǒng)”，用保存在“E:ABB Robotics”中的備份

12、來恢復(fù)系統(tǒng)，如圖6-9所示。 圖圖6-9 系統(tǒng)備份窗口系統(tǒng)備份窗口）重復(fù)3）5），為第二個(gè)系統(tǒng)做恢復(fù)。在恢復(fù)過程中，虛擬示教器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，直至RobotStudio軟件右下角“控制器狀態(tài)”變?yōu)榫G色，表示控制系統(tǒng)重啟完成。）單擊工具欄中的“保存”按鈕。至此，仿真工作站已完成導(dǎo)入操作。 操作方式操作方式功能描述功能描述鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊選中被點(diǎn)擊的物體Ctrl+Shift+鼠標(biāo)左鍵旋轉(zhuǎn)工作站Ctrl+鼠標(biāo)左鍵整體移動(dòng)工作站Ctrl+鼠標(biāo)右鍵放大或縮小工作站.仿真工作站基本操作仿真工作站基本操作（）（）RobotStudio基本操作基本操作 見表見表6-1。表表6-1 RobotStudio基本操作基本操

13、作（）虛擬示教器的基本操作）打開E:ABB RS Station A4322-1390=Beijing Mech_ver02仿真工作站文件。）單擊“控制器”菜單中的“Virtual FlexPendant”選項(xiàng)。）在“運(yùn)行系統(tǒng)”界面選中想要打開的機(jī)器人示教器，單擊“運(yùn)行VFP”按鈕，則打開虛擬示教器，如圖6-10。圖圖6-10 虛擬示教器界面虛擬示教器界面）點(diǎn)擊示教器左上角的“ABB”按鈕，進(jìn)入示教器主界面。在主界面上可實(shí)現(xiàn)“手動(dòng)操縱”、“程序編輯器”、“程序數(shù)據(jù)”等界面的操作，這些操作同實(shí)際的示教器。）在虛擬示教器右側(cè)，可單擊選擇機(jī)器人運(yùn)行方式為“自動(dòng)”或“手動(dòng)”。另外，還可以單擊“使能按鈕”，作用同實(shí)際示教器上的使能按鈕，作用同示教器上的使能鍵。【思考與練習(xí)】1常用的工業(yè)機(jī)器人編程的方法有哪三種？2離線編程的優(yōu)點(diǎn)有哪些？3簡述建立機(jī)器人新工作站的步驟。