《FANUC机器人》PPT课件.ppt

1、FANUC机器人机器人概况/安全结构TP菜单示教机器人I/O坐标系统机器人指令系统宏MACRO编程文件操作程序执行手动I/O控制概论概论机器人的定义机器人的定义一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的专门系统。 能代替人工作的可编程的运动机构。概论概论评价机器人的性能指标评价机器人的性能指标智能智能感知、感觉、记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习、逻辑推理等。机能机能变通性、通用性或空间占有性。物理能物理能力、速度、精度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等自我修复能力自我修复能力自我复制能力自我复制能力概论概论机器人的发

2、展史机器人的发展史第一代机器人（示教机器人）第一代机器人（示教机器人）目前大量使用的工业机器人、控制方式简单、示教编程、离线编程第二代机器人（有感觉机器人）第二代机器人（有感觉机器人）控制方式复杂、有视觉、触觉、力觉、平衡觉等第三代机器人（智能机器人）第三代机器人（智能机器人）可动自治装置，能理解指示命令，感觉环境，识别对象，选择方案，执行任务。 专家系统专家系统机器人机器人 对象对象 知识库知识库 辨识系统辨识系统 概论概论智能控制与自动控制的主要区别智能控制与自动控制的主要区别对象范围：对象范围：自动控制的对象主要是单机或某一生产过程；智能控制则包括控制对象及工作环境。控制目的：控制目的：

3、使控制对象稳定在某一状态下。只关心对象本身，设法消除环境对系统的影响；智能控制不但考虑对象的状态也关心环境对系统的影响，根据环境选择合适（最优）的控制方案。控制信息来源：控制信息来源：自动控制信息主要来源于状态反馈；智能控制信息不但有对象的状态反馈也有知识库的信息。控制方法：控制方法：自动控制注重算法；智能控制更注重经验。概论概论机器人分类（按用途）机器人分类（按用途）工业机器人工业机器人点焊、弧焊、螺柱焊、冲铆、等离子切割、激光焊、涂胶、搬运、装配、滚边压合家用机器人家用机器人护理机器人护理机器人航空航天机器人航空航天机器人军用机器人军用机器人防恐机器人防恐机器人潜水机器人潜水机器人攀壁机器

4、人攀壁机器人消防机器人消防机器人医疗机器人医疗机器人救援机器人救援机器人建筑、矿山机器人建筑、矿山机器人概论概论机器人分类（按坐标）机器人分类（按坐标）直角坐标机器人直角坐标机器人圆柱坐标机器人圆柱坐标机器人极坐标机器人极坐标机器人机器人分类（按执行机构）机器人分类（按执行机构）液压驱动机器人：液压驱动机器人：优点：功率密度大、精度高、控制简单缺点：液压油黏度变化大、泄露、需要单独的液压站。 气动驱动机器人气动驱动机器人优点：黏度小、速度快、无需单独气源缺点：出力低、精度低、易生锈有噪音电动驱动机器人电动驱动机器人优点：驱动简单、规格齐全、力/ 运动环节/精度居于上述二者之间缺点：一般只能实现

5、旋转运动概论概论机器人研究领域机器人研究领域机器人机构：机器人机构：机身（横梁式、立柱式、基座式、屈伸式），机械手，行走机构。 机器人机构运动学：机器人机构运动学：空间占有性能。自由度、运动范围、运动方式。构件坐标机构运动学方程坐标变换雅戈比矩阵机器人机构动力学：机器人机构动力学：速度、连续运行能力、力、可靠性等达郎伯原理和虚位移原理、拉格朗日方程、机器人动力学方程机器人控制：机器人控制：伺服系统控制、自由度控制、记忆修正控制、自适应控制等概论概论机器人研究领域机器人研究领域机器人视觉：机器人视觉：图像编码、图像分离、三位视觉图像机器人听觉：机器人听觉：语音识别、语义识别机器人触觉：机器人触觉

6、：接触觉、力觉、压觉、滑觉、接近觉，力自适应控制等机器人语言：机器人语言：编程对象：动作级、对象级、任务级语言：计算机语言、AL、VAL、AUTOPASS、RAPT、IML、AMLI/O配置安全安全注意事项在使用FANUC机器人时必须使用安全设备，必须遵守安全条款。2. FANUC机器人程序的设计者、机器人系统的设计和调试者、安装者必须熟悉FANUC机器人的编程方式和系统应用及安装。3. FANUC机器人和其他设备有很大的不同，不同点在于机器人可以以很高的速度移动很大的距离。I/O配置安全安全以下场合不可使用机器人 1,燃烧的环境2.有爆炸可能的环境3.无线电干扰的环境4.水中或其他液体中5.

7、运送人或动物6.不可攀附I/O配置安全安全安全操作规程 1.示教和手动机器人1）请不要带者手套操作示教盘和操作盘。2）在点动操作机器人时要采用较低的倍率速度以增加对机器人的控制机会。3）在按下示教盘上的点动键之前要考虑到机器人的运动趋势。4）要预先考虑好避让机器人的运动轨迹，并确认该线路不受干涉。5）机器人周围区域必须清洁、无油，水及杂质等。 I/O配置安全安全生产运行 1）在开机运行前，须知道机器人根据所编程序将要执行的全部任务。2）须知道所有会左右机器人移动的开关、传感器和控制信号的位置和状态。3）必须知道机器人控制器和外围控制设备上的紧急停止按钮的位置，准备在紧急情况下按这些按钮。4）永

8、远不要认为机器人没有移动其程序就已经完成。因为这时机器人很有可能是在等待让它继续移动的输入信号。 I/O配置安全安全通电和关电 1,通电通电 1）将操作者面板上的断路器置于ON 2）接通电源前，检查工作区域包括机器人、控制器等。检查所有的安全设备是否正常。 3）将操作者面板上的电源开关置于ON2.关电关电1）通过操作者面板上的暂停按钮停止机器人 2）将操作者面板上的电源开关置于OFF 3）操作者面板上的断路器置于OFF FANUC机器人系统机器人系统 组1组2组3一个控制器最多驱动一个控制器最多驱动3个组个组每组最多每组最多9个轴个轴大众标准控制器:- 专用接口: XS 2 XS 3 XS 5

9、 - ( AUDI专用)- TP电缆- XS 4 (输入)FANUC控制器控制器底座FANUC 控制器控制器控制器无底座缆线FANUC 硬件控制器:控制器控制器CPU,直流电源，外围接口，直流电源，外围接口，I/O轴驱动轴驱动VW MoselVW Wolfsburg一汽大众大众集团使用了几种不同的标准大众集团使用了几种不同的标准应用于应用于TPTeach pendantenable switch教导盒使能开关教导盒使能开关这个开关决定了教导盒是否可用。当开关关闭时，手动进给、程序的生成或者测试模式都不能进行。deadman switch特殊手持特殊手持式开关式开关这个开关是一个使能装置。在教导

10、盒可操作时，只有deadman开关抱紧，机器人才可以动作，如果放开这个开关，机器人会立即停止。Emergency stopbutton紧急停机按钮紧急停机按钮按下这个按钮会立即停止机器人的运行。三个重要开关TP61个按键61个按键 程序生成 测试模式 实际工作的进行 状态的检查教导盒包括以下部分： 16行，每行40字符的液晶显示器 11个LED（发光管） 11个LED（包括为LR弧焊软件设计的LED) 61个按键（包括为LR弧焊软件设计的3个按键） TP功能TPLED灯灯功能功能FAULT灯亮表明警报发生HOLD灯亮表明HOLD键（保持键）被按下或者正在输入保持信号（HOLD）STEP灯亮表明

11、系统正运行在分步状态BUSY灯亮表明机器人正在工作。如果程序正在执行或者打印机、软驱单元正在运行，此灯也会点亮RUNNING灯亮表明程序正在执行WELD ENBL灯亮表明可以进行弧焊ARC ESTAB灯亮灯亮表明弧焊进行中DRY RUN灯亮表明在测试操作状态，预操作JOINT灯亮表明选择关节手动坐标（JOINT）作为手动进给坐标系（手动类型）XYZ灯亮表明选择笛卡儿坐标系（JGFRM World frame 或者 USER）作为手动进给坐标系（手动类型）TOOL灯亮表明选择工具坐标（TOOL）作为手动进给坐标系（手动类型）TP上的指示灯菜单菜单LED灯灯功能功能UTILITIES实用界面用来显

12、示一些提示TEST CYCLE用来设定测试操作数据M A N U A L FCTNS这个手动操作界面用来执行宏指令ALARM警报历史记录界面显示了警报的历史记录和细节I/O输入输出界面用来显示和设定手动输出、仿真输入输出和信号的分配。SETUP设置界面用来设置系统FILE文件界面用来读取或者存储文件USER用户界面显示用户信息SELECT程序选择界面用来列举或者创建程序EDIT程序编辑界面用来校正和执行程序DATA程序数据界面用来显示位置寄存器和堆跺寄存器中的值。STATUS状态界面显示系统状态POSITION位置界面显示了机器人的当前位置SYSTEM系统界面用来设置系统参数和控制系统用户菜单

13、功能菜单LED灯灯功能功能ABORT (ALL)退出正在执行的程序或临时终止Disable FWD/BWD设置能否从教导盒启动程序CHANGE GROUP手动进给中，改变操作组。只有设置了多个组，才能显示此菜单。TOGGLE SUB GROUP切换机器人主轴和扩展轴TOGGLE WRIST JOG切换姿态控制进给和腕关节进给（不包括腕姿态线性进给）RELEASE WAIT跳过当前执行程序的等待指令。当等待状态解除时，程序的执行会临时停止在随后的等待指令QUICK/FULL MENUS普通界面和快捷界面切换的菜单SAVE把与当前界面相关的数据存贮在一张软盘或者存储卡上PRINT SCREEN打印

14、当前屏幕上的数据菜单菜单 ALARM / 警报发生和警报历史界面 UTILITIES / 提示界面 Setup / 设置界面 DATA / 寄存器界面 MANUAL FCTNS STATUS I/O / 数字I/O、组I/O和机器人I/O快捷菜单菜单菜单I/O配置示教机器人示教机器人示教模式关节坐标示教(Joint)通过TP上相应的键转动机器人的各个轴示教直角坐标示教(XYZ)沿着笛卡儿坐标系的轴直线移动机器人，分两种坐标系：1）通用坐标系(World)：机器人缺省的坐标系2）用户坐标系(User)：用户自定义的坐标系工具坐标示教(Tool)沿着当前工具坐标系直线移动机器人。工具坐标系是匹配在

15、工具方向上的笛卡儿坐标系I/O配置示教机器人示教机器人示教速度 按TP上的示教速度键进行设置。示教速度键VFINEFINE1%5%50%100%VFINE到5%之间，每按一下，改变1%5%到100%之间，每按一下，改变5%SHIFT键+示教速度键VFINEFINE1%5%50%100% 注意：开始的时候，示教速度尽可能的低一些，高速度示教，有可能带来危险。 示教机器人示教机器人示教速度1）按下Deadman 开关，将TP开关置于ON 2）按下SHIFT键的同时，按示教键开始机器人示教。 SHIFT键和示教键的任何 一个松开，机器人就会停 止运动。 注意：示教机器人前，请确认工作区域内没有人。

16、I/O多用多用I/O用户可以根据需要定义多用I/O本组包括以下信号 数字I/O：SDIi/SDOi 组I/O：GIi/GOi 模拟I/O: AIi/AOii 代表每个I/O信号和组信号的逻辑序号。专用专用I/O专用I/O的使用已经被定义。本组包括以下信号： 外围设备(UOP) I/O:UIi/UOi 操作面板(SOP) I/O: SIi/SOi 机器人I/O: RDIi/RDOi 焊接I/O:WIi/WOii 代表每个I/O信号和组信号的逻辑序号。 对于数字、组、模拟和外围设备I/O，逻辑端口被映射到物理端口。他们可以被重新定义。机器人I/O的物理号和逻辑号总是一样的。他们不能被重新定义。 多

17、用I/O专用I/OI/O 组1DI1DI1024DO1DO1024AI1-10AO1-10SI1-6SO1-6RDI1-20RDO1-20DIOAIOSOPRIOGIOUIOI/O1 按MENUS键。显示屏幕菜单。 2 选择5 I/O.3 按F1 TYPE. 显示屏幕转换菜单。 4 选择 “Digital.” 5 按F3键选择IN/OUT，切换输入界面到输出界面，反之亦然。 6 要分配I/O, 按F2,选择CONFIG。要回到选择界面, 按F2,选择 MONITOR.I/O配置I/OI/O配置操作I/O分配界面 “Status”中的缩写意思如下：ACTIV: 这个分配正在使用。PEND: 分配

18、正常。开关电源一次，使其在ACTIV状态中生效。INVAL: 指定无效。UNASG: 没有进行任何指定。 要设置I/O属性，按选择界面的NEXT键，并按F4, 选择DETAIL 座标系统座标系统关节坐标系关节坐标系笛卡儿坐标系笛卡儿坐标系 机械接口坐标系机械接口坐标系 ( 固定在工具上的坐标系固定在工具上的坐标系) 工具坐标系工具坐标系全局坐标系（固定在工作区的坐标系）全局坐标系（固定在工作区的坐标系）用户坐标系用户坐标系 2类5种座标系统座标系统座标系统关节坐标系统1 各轴均在零度时的状态座标系统座标系统直角坐标系统中W、P、R的含义1工作空间坐标系统：如WORLD或USERS2工具坐标系统

19、若当前工具坐标方向与当前工作空间坐标方向一致，则W、P、R均等于零；然后保持X轴不动且绕Xt 旋转形成了角度W、 保持Yt轴不动且绕Yt旋转形成了角度P、 保持Zt轴不动且绕Zt轴旋转形成了角度R. 座标系统座标系统工具和全局座标系统定义1 工具坐标系统2 全局坐标系统座标系统座标系统设置工具坐标系统1工具坐标值x 50. 0 mm w=180.0degy 0.0 mm p=90.0deg z 300.0 mm r =0.0deg3工具坐标2机械接口坐标4公举坐标的TCP工具TCP的设置中的W、P、R是工具坐标方向与机械接口方向的夹角选定一个手动进给坐标系选定一个手动进给坐标系 座标系统座标系

20、统屏幕显示LED状态JOINT LED开 XYZ LED 开-TOOL LED开XYZ LED 开JOINT LED 开无论何时，当教导盒上的COORD按钮被按下时，被选中的手动进给坐标系会周期性的变化。被选中的手动进给坐标系的周期性变化顺序在表中给出，和LED灯对应。 机器人移动操作座标系统座标系统JOINTJGFRMTOOLTOOLUSER座标系统座标系统设置工具坐标系的方法 六点法 三点法 直接数字输入法 设置工具坐标系三点法 座标系统座标系统设置工具坐标系6点法 座标系统座标系统1原点3Z方向2X方向4该坐标的方向与被设置的工具坐标方向平行设置工具坐标系6点法 座标系统座标系统步骤步骤

21、 1 按MENUS键，显示屏幕菜单。 2 选择F6 “ (SETUP).” 3 按F1 键，显示屏幕转换界面。 4 选择Frames. 5 按F3, OTHER 并选择Tool Frame. 显示工具参照 系设置界面6 按F2,METHOD 7 选择Three Point，显示六点法设置界面。 座标系统座标系统设置工具坐标系6点法 8 记录每个逼近点a 移动光标到每个逼近点b 手动进给机器人到你所要记录的点c 按下并保持SHIFT键，并按F5,RECORD 记录下当前位置的数据，作为被教导的参考点，会显示RECORDED。 座标系统座标系统d 教导了所有参考点后，显示USED。工具参照系设置完

22、成。9 要显示工具参照系目录界面，请按PREV键。您可以看到所有工具参照系的设置。10 要立即设置激活工具参照系，按F5,SETIND，然后输入参照系号。设置工具坐标系6点法 座标系统座标系统设置用户坐标系的方法 四点法 三点法 直接数字输入法 座标系统座标系统设置用户坐标系三点法 按照以下三点，教导三点：x轴原点；在x-轴正向的点；在x-y平面上的点。 座标系统座标系统设置用户坐标系四点法 教导如下四点：平行于参照系的x-轴原点；在x-轴正向的点；在x-y平面上的一点；参照系的原点。 座标系统座标系统设置JOG坐标 JOG坐标不改变位置参数，即位置参数中的任意元素均不受JOG的影响，它仅给用

23、户提供一种操作上的方便。有两种设置JOG坐标的方法 ：三点法直接输入法参见B-81464EN-2 HandlingTool3.8.3座标系统座标系统参考位置机器人可以设置三个参考位置，当机器人进入时发出信号，以作为程序的连锁信号或手动时的提示信号。座标系统座标系统设置机器人参考位置1 按MENUS键。2 选择SETUP。3 按F1键，TYPE.4 选择“Ref Position”，显示参考位置设置界面。 5 按F2,DETAIL。显示参考位置详细界面。 机器人软限位1 按MENUS键。显示屏幕菜单。 2选择6 (SYSTEM). 3 按 F1 (TYPE). 显示屏幕转换菜单。 4 选择Axi

24、s Limits. 显示关节操作设置界面。 5 移动光标到目标轴限制区域，从教导盒输入新的值。 6 对所有的轴，重复以上步骤。 7 要使设置有效，在冷启动状态下，请重新开启控制器。 座标系统座标系统程序信息机器人指令系统机器人指令系统 一个操作应用程序由用户代码指令和其他辅助信息组成，用户代码指令用于执行操作。程序包含程序信息和程序详细信息，其中程序信息说明操作怎样执行，而程序详细信息定义程序属性。选择程序界面机器人指令系统机器人指令系统编辑程序界面机器人指令系统机器人指令系统program name:程序名line number:行号program statement:程序语句motion

25、instruction:运动指令macro instruction:宏指令abort instruction:异常终止指令program end symbol:程序结束标志 程序由下列信息组成机器人指令系统机器人指令系统 指向每个程序命令的行号 指定机器人如何运动以及运动到哪的运动指令。 程序指令包括一下内容： 搬运堆跺指令 控制电弧焊接的电弧焊接指令 将数据存入寄存器的指令（寄存器指令） 将机器人位置数据存入位置寄存器的指令（位置寄存器指令） 将信号从外围设备输入和将信号输出到外围设备的输入输出指令 当已定义的条件被满足时，改变程序控制流的分支指令（IF,JMP/LBL,CALL/END）

26、将执行程序挂起的等待指令 直到接收到信号才能操作机器人的跳转条件指令。如果没有接收到信号，那么一个指向特定命令的分支将被执行。如果接收到了信号，那么下一条指令将被执行，并且取消操作。 程序注释 其他指令 程序结束标志说明这个程序不再有其他指令了。关节(点到点）运动J(PTP)机器人指令系统机器人指令系统I/O配置机器人指令系统机器人指令系统直线运动LI/O配置机器人指令系统机器人指令系统圆弧运动C start point： 起始点 passing point： 辅助点 target point： 目标点 I/O配置机器人指令系统机器人指令系统位置数据位置数据包括位置和机器人的姿态。当教导动作指

27、令时，同时位置数据写入了程序。 位置数据被划分为两种类型。一种是包含在关节坐标系下的关节坐标。另一种类型包含表征工具在工作区域内的位置和工具的姿态笛卡尔坐标。标准的位置数据使用笛卡尔坐标。笛卡尔坐标笛卡尔坐标包含笛卡尔坐标的位置数据由四个元素来定义：在笛卡尔坐标系下工具中心点的位置（工具坐标系的原点），驱动工具时，所沿轴的倾角（工具坐标系），配置和使用的笛卡尔坐标。笛卡尔坐标系可能是全局坐标系。如何选择笛卡尔坐标系在这个分段的后面做了解释。图图4-10. 位置数据（笛卡尔坐标） user coordinate system number：用户坐标系序号tool coordinate syste

28、m number：工具坐标系序号position：位置attitude：姿态configuration：配置 位置和姿态位置和姿态 位置（x,y,z）代表在笛卡尔坐标系下工具中心点（工具坐标系的原点）的三维位置。 姿态（w,p,r）代表在笛卡尔坐标系下，绕 X轴，Y轴，Z轴的角位移。机器人指令系统机器人指令系统位置数据 configuration1约束J5轴位置6UP2约束J3轴位置7DOWN3约束J1轴位置8BACK4FLIP9FRONT5NO FLIP机器人指令系统机器人指令系统位置数据 configurationI/O配置机器人指令系统机器人指令系统位置数据$FRM_CHKTYP = -

29、1 正在被执行的程序中的位置数据中的UT/UF号，必须与当前系统UT/UF号相同。否则程序不能执行。$FRM_CHKTYP = -2 正在被执行的程序中的位置数据中的UT/UF号即使不与当前系统的UT/UF号相同，程序也可以执行。执行后，当前系统的UT/UF号不变。$FRM_CHKTYP = 2 正在被执行的程序中的位置数据中的UT/UF号即使不与当前系统的UT/UF号相同，程序也可以执行。执行后，当前系统的UT/UF号与刚被执行的程序中的UT/UF号相同。机器人指令系统机器人指令系统位置数据main axis：主轴线 wrist axis：机械腕轴线additional axis：附加轴线I

30、/O配置机器人指令系统机器人指令系统位置变量和位置寄存器I/O配置机器人指令系统机器人指令系统寄存器指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统寄存器指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统数字I/O指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统分支指令机器人指令系统机器人指令系统分支指令机器人指令系统机器人指令系统分支指令机器人指令系统机器人指令系统分支指令4 条件选择指令条件选择指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统等待指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统等待指令-例1 等待时间等待时间WAIT 5.0S2 条件等待条件等待WAIT DI1=ON TIMEOUT LBL1J P2 .

31、LBL1注：TIMEOUT时间在 MENU SETUP TYPECONFIG 中设定该条件满足执行下一行若条件不满足，等待TIMEOUT时间到后，跳到LBL1若忽略该项则无限期等待I/O配置机器人指令系统机器人指令系统等待指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统条件轨迹偏置指令轨迹偏置指令可在菜单：MENUSETUPGENARAL下ENABLEDISENABLEI/O配置机器人指令系统机器人指令系统无条件轨迹偏置指令J P5 100% FINE Offset PR1轨迹偏置指令可在菜单：MENUSETUPGENARAL下ENABLEDISENABLEI/O配置机器人指令系统机器人指令系统条件

32、工具偏置指令Tool_Offset CONDITION PR1J P5 100% FINE Tool_Offset 工具偏置指令可在菜单：MENUSETUPGENARAL下ENABLEDISENABLE机器人指令系统机器人指令系统无条件工具偏置指令J P5 100% FINE Tool_Offset，PR1 工具偏置指令可在菜单：MENUSETUPGENARAL下ENABLEDISENABLEI/O配置机器人指令系统机器人指令系统程序控制指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统其他指令I/O配置机器人指令系统机器人指令系统其他指令I/O配置宏宏MACRO概述I/O配置宏宏MACRO设置宏指令

33、宏宏MACRO设置宏指令I/O配置宏宏MACRO设置宏指令I/O配置宏宏MACRO设置宏指令I/O配置宏宏MACRO执行宏指令宏宏MACRO执行宏指令I/O配置编程编程创建程序I/O配置编程编程创建程序I/O配置编程编程创建程序I/O配置编程编程示教运动状态I/O配置编程编程示教运动状态编程编程示教运动状态I/O配置编程编程修正点示教修正编程编程修正点直接数据修正编程编程修正点直接数据修正编辑命令编辑命令I/O配置编辑命令编辑命令插入空白行编辑命令编辑命令删除程序行I/O配置编辑命令编辑命令插入空白行I/O配置文件操作文件操作删除程序文件文件操作文件操作复制程序文件执行程序执行程序程序的中断和恢复执行程序执行程序程序的中断和恢复执行程序执行程序操作模式执行程序执行程序在TP上执行单步操作执行程序执行程序在TP上执行连续操作手动手动I/O控制控制强制输出手动手动I/O控制控制模拟输入/输出