1、工作站描述工作站描述工业机器人在涂胶、滚边、切割等作业时，通常需要实现长距离的不规则曲线轨迹运动。如果采用目标点示教，结合运动指令编写程序可实现此项功能，但存在费时、费力、精度低等问题。由于ABB公司开发的RobotStudio软件中有自动路径创建功能，可完满解决上述问题，可以使机器人高效地实现长距离不规则曲线轨迹运动。8.1 8.1 工具坐标系工具坐标系创建创建在轨迹应用中，常使用带有尖端的工具，一般情况下将工具坐标系原点及TCP设立在工具尖端，例如在本工作站中使用的工具如下图所示：接下来，我们来为此工作站创建工具坐标系Tool1，其原点位于当前工具尖端，其Z方向为工具末端延伸方向；8.1
2、8.1 工具坐标系创建工具坐标系创建接下来，我们需要在工作站中确定一个固定参考点作为标定参考，在本任务中可以直接使用耳朵上的尖点，如下图所示：8.1 8.1 工具坐标系创建工具坐标系创建 在手动操纵窗口中，创建一个工具坐标系数据，名称为Tool1，然后在定义界面中，将方法设定为TCP和Z，点数默认为4，然后利用上文中提及的固定参考点进行标记；TCP标定点的数量是可以自定义的，点击点数框中的下拉键，可以从3-9中进行选择，标定点数越多，越容易标定出较为准确的TCP。8.1 8.1 工具坐标系创建工具坐标系创建在标定过程中，为了便于后续标定工具坐标系方向，一般将最后一个TCP标定点调整至工具末端完
3、全竖直的姿态，所以在此任务中将第4个标定点设为如上图所示姿态；例如，参考固定参考点示教如下4个点位点1点2点3点4标定点的姿态选取应尽量差异大一些，这样才容易标定出较为准确的TCP点1点2点3点48.1 8.1 工具坐标系创建工具坐标系创建如图所示，此时标定出来的工具Z方向，即为工具末端的延伸方向，满足了之前提出的需求；注：工具坐标系方向的标定原理为：设置的延伸器点朝向固定参考点的方向即为当前所标定方向的正方向接下来，标定工具坐标系的方向，由于本任务中使用的TCP和Z方法，所以此处我们只需标定一个延伸器点Z，该点如下图所示：8.2 8.2 工件坐标系创建工件坐标系创建 轨迹应用一般我们都需要根
4、据实际工件位置设置工件坐标系，这样便于后续的操作和编程处理，在手动操作窗口中创建一个工件坐标系Wobj1，然后利用用户三点话进行标定，在本任务中可以利用耳朵上的尖点作为标定所需的X1、X2、Y1。注：在设置工件坐标系时，需要思考一下，根据当前选取的3个参考点进行标定，构成的坐标系XYZ的朝向是否便于后续的操作和编程处理，尤其是Z方向；8.3 8.3 自动路径创建自动路径创建自动路径可生成基于 CAD 几何体的准确路径（线性和环状）。几何体是指一个具有边、曲线或同时具备这两者的几何对象。自动路径功能可以根据曲线或者沿着某个表面的边缘创建路径。要沿着一个表面创建路径，可使用选择级别 表面；要沿着曲
5、线创建路径，则使用选择级别曲线；当使用选择级别表面时，最靠近所选区的边缘将会被选取加入到路径中。只有与上一个所选边缘连接的边缘才可以被选中。当使用选择级别 曲线时，所选的边缘将会被加入列表。如果曲线没有任何分支，则选择一个边缘时按住 SHIFT 键会把整根曲线的边缘都会加入列表。8.3 8.3 自动路径创建自动路径创建（1）点击软件菜单“基本”-“路径”-“自动路径”8.3 8.3 自动路径创建自动路径创建选择希望创建路径的几何物体的边缘或曲线。根据本工作站要求，在工具窗口选择“选择表面”和“捕捉边缘”。8.3 8.3 自动路径创建自动路径创建选中几何体表面上的第一个点，按住SHIFT键选择第
6、二个点，系统自动创建该几何体表面上所有边缘，创建的边缘点显示在左侧“自动路径”下。8.3 8.3 自动路径创建自动路径创建通过下方的“删除”去掉不需要的边缘点，“反转”可以更改创建的边缘点的次序，其余参数含义见下表。8.3 8.3 自动路径创建自动路径创建点击“创建”，创建后会自动生成路径Path_10。8.3 8.3 自动路径创建自动路径创建以上述同样的方法分别为眼睛、嘴创建路径Path_20、Path_30、Path_40、Path_50。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整在有多种方案时，机器人轴配置规定了机器人轴在机器人在目标点之间移动时的位置。如果用当前配置无法达到目标点
7、，而用规定配置以外的配置却可以达到，则在路径目标点浏览器中相应的移动指令图标显示为黄色警告图标。如果用任何配置都无法达到，那么会显示红色图标。使用基于移动指令的配置功能来改变配置。或者，您也可使用基于路径的自动路径功能来自动设置工作路径。注意：即使显示目标点可到达，移动指令也可能无法执行。当上一目标点的配置也会影响机器人从某一目标点移动到下一目标点的能力时，这在线性或圆周指令方面表现得尤为明显。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.1 8.4.1 机器人轴的配置机器人轴的配置（1 1）轴配置）轴配置目标点定义并存储为 WorkObject 坐标系内的坐标。控制器计算出当机器人
8、到达目标点时轴的位置，它一般会找到多个配置机器人轴的解决方案，如下图所示。为了区分不同配置，所有目标点都有一个配置值，用于指定每个轴所在的四元数。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.1 8.4.1 机器人轴的配置机器人轴的配置（2 2）在目标点中存储轴配置）在目标点中存储轴配置 对于那些将机器人微动调整到所需位置之后示教的目标点，所使用的配置值将存储在目标中。凡是通过指定或计算位置和方位创建的目标，都会获得一个默认的配置值(0,0,0.0)，该值可能对机器人到达目标点无效。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.1 8.4.1 机器人轴的配置机器人轴的配置（
9、3 3）轴配置的表示）轴配置的表示机器人的轴配置使用四个整数系列表示，用来指定整转式有效轴所在的象限。象限的编号从 0 开始为正旋转（逆时针），从-1 开始为负旋转（顺时针）。对于线性轴，整数可以指定距轴所在的中心位置的范围（以米为单位）。六轴工业机器人的配置（如 IRB 140）如下所示：第一个整数(0)指定轴 1 的位置：位于第一个正象限内（介于 0 到 90 度的旋转）。第二个整数(-1)指定轴 4 的位置：位于第一个负象限内（介于 0 到-90 度的旋转）。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.1 8.4.1 机器人轴的配置机器人轴的配置（3 3）轴配置的表示）轴配置
10、的表示第三个整数(2)指定轴6的位置：位于第三个正象限内（介于180到270度的旋转）。第四个整数(1)指定轴 x 的位置，这是用于指定与其它轴关联的手腕中心的虚拟轴。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.1 8.4.1 机器人轴的配置机器人轴的配置（4 4）配置控制）配置控制在执行机器人程序时，可选择是否控制配置值。如果关闭配置控制，将忽略使用目标点存储的配置值，机器人将使用最接近其当前配置的配置移动到目标点。如果打开配置控制，则机器人只使用指定的配置达到目标点。轴配置控制可分别关闭和开启关节移动配置控制和线性移动配置控制，两者分别由ConfJ和ConfL动作指令控制。8.
11、4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.1 8.4.1 机器人轴的配置机器人轴的配置（5 5）关闭轴）关闭轴配置配置在不使用配置控制的情况下运行程序，可能会导致每执行一个周期，就产生不同的配置。也就是说，机器人在完成一个周期后返回起始位置时，可选择与原始配置不同的配置。对于使用线性移动指令的程序，可能会出现这种情况：机器人逐步接近关节限值，但是最终无法伸展到目标点。对于使用关节移动指令的程序，可能会导致完全无法预测的移动。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.1 8.4.1 机器人轴的配置机器人轴的配置（6 6）开启）开启轴配置轴配置在使用配置控制的情况下运行程序
12、，会迫使机器人使用通过目标点存储的配置。这样一来，就可以预测周期和运动。但是，在某些情况下，比如机器人从未知位置移动到目标点时，使用配置控制就可能会限制机器人的可达性。在离线编程时，如果要使用配置控制执行程序，则必须为每个目标点指定一个配置。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.2 8.4.2 为路径内所有的目标点设置轴配置为路径内所有的目标点设置轴配置自动配置功能贯穿整个路径，并相对于其前面的目标优化配置。如果选择了所有移动指令选项，则会影响联合移动指令。如果选择了线性/圆形移动指令选项，则会影响线性和圆形移动，但不会影响关节移动指令。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人
13、轴配置调整8.4.2 8.4.2 为路径内所有的目标点设置轴配置为路径内所有的目标点设置轴配置（1 1）自动配置）自动配置在“路径和目标浏”览器中，右键单击某个路径，选择“自动配置”，然后选择“线性/圆周移动指令”或“所有移动指令”。此时，机器人将逐步执行路径中的各个目标并设置配置文件。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.2 8.4.2 为路径内所有的目标点设置轴配置为路径内所有的目标点设置轴配置（2 2）验证配置文件）验证配置文件验证配置功能沿路径运行，检查运用指定配置可否达到目标点。使用如下程序来验证现有配置：在“路径和目标”浏览器中，右键单击某个路径，选择“沿着路径运
14、动”。8.4 8.4 机器人轴配置调整机器人轴配置调整8.4.2 8.4.2 为路径内所有的目标点设置轴配置为路径内所有的目标点设置轴配置（3 3）为单独的目标点设置轴配置）为单独的目标点设置轴配置 在“路径和目标点”浏览器中，选择一个目标点然后右击“修改指令”-“参数配置”。8.5 8.5 方向方向 在RobotStudio中从曲线创建路径时，目标点取决于曲线特性和周围的表面。8.5.1 8.5.1 无序方向无序方向在下面的路径中，目标点方位没有进行排序。系统已经使用目标处的查看工具功能说明目标点指向不同的方向。8.5 8.5 方向方向8.5.2 8.5.2 将目标方向设置为垂直于表面将目标
15、方向设置为垂直于表面将目标方位设置为垂直于表面就是要使其与表面成直角。可通过两种方法将目标与表面垂直：（1）可将整个表面用作垂直参照。目标将定位为与表面上最近的点垂直。整个表面为默认表面参照。（2）表面上的特定点可以用作法线参照物。无论到表面上最近点的法线是否拥有其它方位，经过定位，目标都能与此点垂直。（3）详细操作过程8.5 8.5 方向方向8.5.2 8.5.2 将目标方向设置为垂直于表面将目标方向设置为垂直于表面1 在“路径和目标点”-“路径与步骤”-右击目标点，从菜单上选择“定位目标”。8.5 8.5 方向方向8.5.2 8.5.2 将目标方向设置为垂直于表面将目标方向设置为垂直于表面
16、2 右键单击目标点，从菜单上选择“修改目标”-“设定表面法线方向”，以显示对话框。8.5 8.5 方向方向8.5.2 8.5.2 将目标方向设置为垂直于表面将目标方向设置为垂直于表面3 在“选择层级”工具栏上，设置选择层级。要将目标点与指定的表面对齐，请将选择层级设定为“表面”。要将目标点与在表面上特定点对齐，请将选择层级设定为“部件”。4 在图形窗口中，单击参照表面。此时会将表面的名称传送到对话框中的“表面”框中。5 在“接近方向”中，单以选择用作接近方向的轴.6 如要设置在接近方向上的表面和目标之间的距离，请输入“偏移”值。7 单击“应用”。8.5 8.5 方向方向8.5.3 8.5.3
17、对齐目标点方向对齐目标点方向可以使用对齐目标点方向命令，对齐选定目标点使之绕一个轴的旋转而无需更改绕其它轴的旋转。1 在“路径和目标点”-“路径与步骤”-右击目标点，从菜单上选择“定位目标”。2 右键单击目标点，从菜单上选择“修改目标”-“对准目标点方向”，以显示对话框。3 在“参考”框中，指定您要将其方向用作参考的目标，单击该框，然后从“布局”浏览器或图形窗口中选择目标。4 在“对准轴”框中，选择要将其方位从参照目标点复制到选定目标点的轴。8.5 8.5 方向方向8.5.3 8.5.3 对齐目标点方向对齐目标点方向5 在“锁定轴”框中，选择旋转目标点所围绕的轴。该轴的方位不会随目标点更改。例
18、如，如果所有目标点的Z轴都垂直于工件表面，而且您想保持该定位，则应当锁定Z轴。单击应用，更改目标点的方位。6 单击“应用”。8.6 8.6 测试位置和动作测试位置和动作RobotStudio提供了几项测试机器人如何到达或移动到目标点的功能，可以帮助在创建工作站和编程时找到最优化的布局。1）测试可达性移动指令的可达性状态显示在“路径目标点”浏览器中。有四种可达性状态，如下所示：未知（选中前）可达（无指示）用其他配置可达（浏览器中显示黄色图标）不可达（浏览器中显示红色图标，同时，图表视图中显示红色移动指令）要改变某一条路径上所有目标点和改变某一个目标点的配置。8.6 8.6 测试位置和动作测试位置
19、和动作即使移动指令未给出指示，目标点也可能不可达，这是因为配置不允许机器人按指定动作从上一目标点开始移动。通常，在需要机器人沿直线或圆弧移动时，线性或圆周移动指令会出现这种情况。目标点的可达性同样取决于移动指令的工具和工作对象，因此，可达状态显示仅与移动指令有关。2）查看目标点处机器人跳转到目标点可以测试机器人是否可以伸展到特定位置。此项功能在构建工作站时很有用的：通过在工件上的关键位置创建目标并将机器人跳转至这些目标，可以提前获知项目的定位是否正确。在“路径与目标点”浏览器中打开“路径与步骤”，选择目标点右击菜单栏选择“查看机器人目标”，然后在选择其他目标点，机器人会自动移动到目标点。8.6
20、 8.6 测试位置和动作测试位置和动作3）改善可达性如果机器人不能到达目标点或您对机器人动作不满意，请尝试执行下列操作以改善可达性：1 请将 ConfL 或 ConfJ 设置为off，以便使机器人可使用新配置达到目标。2 改变目标方向。3 更改机器人或工件的位置。4 使用带有跟踪外轴的系统增加机器人的范围。5 使用带有定位器外轴的系统，使不同的目标处于不同的工件位置。8.7 8.7 同步同步同步即确保在虚拟控制器上运行的系统的RAPID程序与RobotStudio内的程序相符。可从 RobotStudio 同步至虚拟控制器或从虚拟控制器同步至 RobotStudio。在RobotStudio工
21、作站中，机器人的位置和运动通过目标和路径中的移动指令定义。它们与 RAPID 程序模块中的数据声明和 RAPID 指令相对应。通过使工作站与虚拟控制器同步，可在工作站中使用数据创建 RAPID 代码。通过使虚拟控制器与工作站同步，可在虚拟控制器上运行的系统中使用 RAPID 程序创建路径和目标点。8.7 8.7 同步同步1）将工作站同步至VC使工作站与虚拟控制器同步可通过工作站内的最新更改来更新虚拟控制器的RAPID程序。在执行下列操作之前，执行此步骤非常有用：执行仿真。将程序保存至PC上的文件。复制或加载RobotWare系统。1 在RAPID选项卡的访问权限组中，单击同步图标旁边的箭头，然
22、后单击“同步”。2 从列表中选择要进行同步的路径.3 单击“确定”。8.7 8.7 同步同步8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试主程序开始部分先让机器人运动至工作原位即HOME点，HOME点一般需要根据工作站布局来进行设置，机器人运行时，从HOME点开始运动，完成工件轨迹处理之后，再返回至HOME点，等待下一个工件的加工处理；一般使用关节运动MoveJ运动至HOME点，并且使用转角路径fine。在Main中添加指令，关节运动MoveJ，新建一个目标点，命名为pHome，速度设置为v1000，转角路径设置为fine，点击确定。8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试点击添加指
23、令，点击ProcCall，调用例行程序。8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试点击触摸屏右下角的快捷键，选择第三个控件，选择单周，然后再点击一次快捷键即可关闭此弹出菜单；完成编辑之后，进行整体调试，程序运行有两种模式，单周和连续，单周即为程序运行完一次之后程序自动停止运行，连续即为程序运行完一次之后自动从头开始运行，即循环运行；需要根据当前工作站实际工艺需要来选择运行模式，在本任务中，机器人运行完一次程序之后即完成了当前工件的轨迹处理，机器人需要停止运行，等待更换工件后再次启动，所以在本任务中可以使用单周模式；在真实应用中也可使用连续模式，但是需要利用外围检测在程序添加逻辑判断，确定
24、更换工件之后再自动开始下一次轨迹处理，在本任务里暂时不涉及逻辑判断指令；在下一个应用任务中再展开讲解；8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试点击调试，点击PP移至Main；之后点击启动开始，进行程序整体调试，观察机器人运动是否满足要求；8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试 若是在真实工作站中，需要在控制柜面板上通过钥匙将机器人切换至左侧的自动模式；若是在虚拟工作站中，则在虚拟示教器摇杆旁的按钮弹出框中鼠标点击左侧的自动模式；之后在弹出的提示框中点击确定；接下来切换至自动模式来运行程序；8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试示教器屏幕会自动切换至自动生产窗口，点击
25、PP移至Main，从主程序开始运行；8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试 若是在真实工作站中，需要单击一下控制器面板上面的白色马达上电按钮；若是在虚拟工作站中需要点击一下虚拟示教器摇杆旁按钮弹出窗口中的白色上电按钮；之后控制马达上电8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试 首次自动运行，建议先将程序运行速度降低，运行没问题后再恢复至100%速度运行；点击触摸屏右下角快捷键，在弹出窗口中点击第5个图标，然后修改运行速度百分比，例如修为为25%；之后，启动程序，观察机器人运动是否满足要求，如果没有问题的话即可将速度修改为100%，再次启动查看最终运行效果；8.8 8.8 主程序编辑与调试主程序编辑与调试在备份与恢复菜单中点击备份当前系统，设置备份文件夹的名称以及存放路径，进行备份；若运行结果没有问题，即可执行备份操作；
