1、项目六项目六 ABB 工业机器工业机器人人 知识链接知识链接6.1 工业机器人的手动运行工业机器人的手动运行6.2 工业机器人的工业机器人的I/O通信通信6.3 基本运动指令基本运动指令6.4 程序数据的定义程序数据的定义6.5 条件逻辑判断指令条件逻辑判断指令 6.1 工业机器人的手动运行工业机器人的手动运行 6.1.1 ABB工业机器人系统组成工业机器人系统组成ABB工业机器人主要是由工业机器人本体、控制柜、连接线缆和示教工业机器人主要是由工业机器人本体、控制柜、连接线缆和示教器组成，示教器通过示教器线缆和机器人控制柜连接，工业机器人本体器组成，示教器通过示教器线缆和机器人控制柜连接，工业
2、机器人本体通过动力线缆与机器人控制柜相连，机器人控制柜通过电源线缆和外部通过动力线缆与机器人控制柜相连，机器人控制柜通过电源线缆和外部电源连接获取供电。电源连接获取供电。ABB工业机器人示教器的结构如图工业机器人示教器的结构如图6-1所示，下面介所示，下面介绍示教器各组成部分的基本功能。绍示教器各组成部分的基本功能。图图6-1 示教器的结构示教器的结构 A示教器线缆示教器线缆：与机器人控制柜连接，实现机器人动作控制。：与机器人控制柜连接，实现机器人动作控制。B触摸屏触摸屏：示教器的操作界面显示屏。：示教器的操作界面显示屏。C紧急停止按钮紧急停止按钮：此按钮功能与控制柜的紧急停止按钮功能相同。：
3、此按钮功能与控制柜的紧急停止按钮功能相同。D 手动操纵杆手动操纵杆：在机器人手动运行模式下，拨动操纵杆可操纵机器：在机器人手动运行模式下，拨动操纵杆可操纵机器人运动。人运动。E 数据备份用数据备份用USB接口接口：用于外接：用于外接U盘等存储设备传输机器人备份盘等存储设备传输机器人备份数据（在没有连接数据（在没有连接USB存储设备时，需要盖上存储设备时，需要盖上USB接口的保护盖，如接口的保护盖，如果接口暴露在灰尘里，机器人可能会发生中断或者是故障）。果接口暴露在灰尘里，机器人可能会发生中断或者是故障）。F使能器按钮使能器按钮：手动示教时需要机器人动作时要一直按住的，有三：手动示教时需要机器人
4、动作时要一直按住的，有三个档位：不握住，适当力度握住，大力握住。只有在适当力度握住时个档位：不握住，适当力度握住，大力握住。只有在适当力度握住时才会起作用。此时电气柜上的上电指示灯会常亮，否则闪烁。才会起作用。此时电气柜上的上电指示灯会常亮，否则闪烁。G 触摸屏用笔触摸屏用笔：操作触摸屏的工具。：操作触摸屏的工具。H示教器复位按钮示教器复位按钮：使用此按钮可解决示教器四级或是示教器本身：使用此按钮可解决示教器四级或是示教器本身硬件引起的异常情况。硬件引起的异常情况。提示：触摸屏只可以用触摸笔或指尖进行操作，其它工具（如写提示：触摸屏只可以用触摸笔或指尖进行操作，其它工具（如写字笔的笔尖、螺丝刀
5、的尖部等）都不能操作触摸屏，否则会使触摸屏字笔的笔尖、螺丝刀的尖部等）都不能操作触摸屏，否则会使触摸屏损损坏。坏。机器人开机后的示教器默认界面如图机器人开机后的示教器默认界面如图6-2所示，所示，单击左上角的单击左上角的ABB主菜单按键，示教器界面切主菜单按键，示教器界面切换为主菜单操作界面，如图换为主菜单操作界面，如图6-3所示。所示。图图6-2 开机后示教器的默认界面开机后示教器的默认界面图图6-3 主菜单操作界面主菜单操作界面 主菜单操作界面包括输入输出、手动操纵、自动主菜单操作界面包括输入输出、手动操纵、自动生产线窗口、程序编辑器、程序数据、备份和回生产线窗口、程序编辑器、程序数据、备
6、份和回复等，每一项都对应一定的功能，具体如表复等，每一项都对应一定的功能，具体如表6-1所所示。示。选项名称说明HotEdit程序模块下轨迹点位置的补偿设置窗口。输入输出设置及查看I/O视图窗口。手动操纵动作模式设置、坐标系选择、操纵杆锁定及载荷属性的更改窗口。也可显示实际位置自动生产窗口在自动模式下，可直接调试程序并运行。程序编辑器建立程序模块及例行程序的窗口。程序数据选择编程时所需程序数据的窗口。备份与恢复可备份和恢复系统。校准进行转数计数器和电机校准的窗口。控制面板进行示教器的相关设定。事件日志查看系统出现的各种提示信息。资源管理器查看当前系统的系统文件。6.1.2 工业机器人的运行模式
7、工业机器人的运行模式 工业机器人的运行模式有两种，分别是工业机器人的运行模式有两种，分别是手动模式手动模式和和自自动模式动模式，部分工业机器人的手动模式还可以分为，部分工业机器人的手动模式还可以分为手动全手动全速模式速模式和和手动限速模式手动限速模式。机器人在。机器人在手动手动限速限速模式模式下的下的最最高运行速度为高运行速度为250mm/s，在手动模式下，即可以单步运，在手动模式下，即可以单步运行例行程序又可以连续运行例行程序，运行程序时，需行例行程序又可以连续运行例行程序，运行程序时，需要一直按下使能器按钮。在手动运行模式下，可以进行要一直按下使能器按钮。在手动运行模式下，可以进行机器人程
8、序的编写、调试，示教点的重新设置等。机器机器人程序的编写、调试，示教点的重新设置等。机器人在示教编程的过程中，只能采用手动模式。在手动模人在示教编程的过程中，只能采用手动模式。在手动模式下，可以有效的控制机器人的运行速度和范围。机器式下，可以有效的控制机器人的运行速度和范围。机器人程序编写完成之后，在手动模式下例行程序调试正确人程序编写完成之后，在手动模式下例行程序调试正确后，方可选择使用自动模式，在生产过程中，大多是采后，方可选择使用自动模式，在生产过程中，大多是采用自动模式。用自动模式。6.1.3 工业机器人的坐标系工业机器人的坐标系 坐标系是从一个被称为原点的固定点通过轴定义的平坐标系是
9、从一个被称为原点的固定点通过轴定义的平面或空间。机器人目标和位置是通过沿坐标系轴的测量面或空间。机器人目标和位置是通过沿坐标系轴的测量来定位。在机器人系统中可使用若干坐标系来定位。在机器人系统中可使用若干坐标系,每一坐标每一坐标系都适用于特定类型的控制或编程。机器人系统常用的系都适用于特定类型的控制或编程。机器人系统常用的坐标系有坐标系有大地坐标系、基坐标系、工具坐标系和工件坐大地坐标系、基坐标系、工具坐标系和工件坐标系标系,它们均属于笛卡尔坐标系它们均属于笛卡尔坐标系。1.大地坐标系大地坐标系 大地坐标系在机器人的固定位置有其相应的零点，是大地坐标系在机器人的固定位置有其相应的零点，是机器人
10、出厂默认的，一般情况下，位于机器人底座上。机器人出厂默认的，一般情况下，位于机器人底座上。大地坐标系有助于处理多个机器人或由外轴移动的机器大地坐标系有助于处理多个机器人或由外轴移动的机器人。人。2.基坐标系基坐标系 基坐标系一般位于机器人基座，是便于机器人本体从基坐标系一般位于机器人基座，是便于机器人本体从一个位置移动到另一个位置的坐标系（常应用于机器人一个位置移动到另一个位置的坐标系（常应用于机器人扩展轴）。在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一扩展轴）。在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一致的，如图致的，如图6-4所示。一般地，当操作人员正向面对机所示。一般地，当操作人员正向面对机器人并
11、在基坐标系下进行线性运动时，操纵杆向前和向器人并在基坐标系下进行线性运动时，操纵杆向前和向后使机器人沿后使机器人沿X轴移动；操纵杆向两侧使机器人沿轴移动；操纵杆向两侧使机器人沿Y轴轴移动；旋转操纵杆使机器人沿移动；旋转操纵杆使机器人沿Z轴移动。轴移动。图图6-4 基坐标系基坐标系3.工具坐标系工具坐标系（Tool Center Point Frame,缩写为缩写为TCPF）将机器人第六）将机器人第六轴法兰盘上携带工具的参照中心点设为坐标系原点轴法兰盘上携带工具的参照中心点设为坐标系原点,创创建一个坐标系建一个坐标系,该参照点称为该参照点称为TCP（Tool Center Point）,即工具中
12、心点。即工具中心点。TCP与机器人所携带的工具有关与机器人所携带的工具有关,机器人机器人出厂时末端未携带工具出厂时末端未携带工具,此时机器人默认的此时机器人默认的TCP为第六轴为第六轴法兰盘中心点。工具坐标系的方向也与机器人所携带的法兰盘中心点。工具坐标系的方向也与机器人所携带的工具有关工具有关,一般定义为坐标系的一般定义为坐标系的X轴与工具的工作方向一轴与工具的工作方向一致。致。工具数据（工具数据（tooldata）用于描述安装在机器人第六轴）用于描述安装在机器人第六轴上的工具的上的工具的TCP、质量、重心等参数数据。一般不同的、质量、重心等参数数据。一般不同的机器人应用配置不同的工具，在执
13、行机器人程序时，就机器人应用配置不同的工具，在执行机器人程序时，就是机器人将工具的中心点是机器人将工具的中心点TCP移至编程位置。移至编程位置。图图6-5 工具坐标系工具坐标系 为了让机器人以用户所需要的坐标系原点和方向为了让机器人以用户所需要的坐标系原点和方向为基准进行运动，用户可以自由定义工具的坐标系。为基准进行运动，用户可以自由定义工具的坐标系。工具坐标系定义即定义工具坐标系的中心工具坐标系定义即定义工具坐标系的中心TCP及坐标及坐标系各轴方向，其设定方法包括系各轴方向，其设定方法包括N（3-N9）点法、）点法、TCP和和Z法，法，TCP和和Z，X法。法。N（3=Nnum2 DO num
14、1:=num1-1;ENDWHILE 当当num1num2的条件满足的情况下，就一直执行的条件满足的情况下，就一直执行num1:=num1-1的操作。的操作。（5）其他的常用指令）其他的常用指令 1）ProcCall调用例行程序指令调用例行程序指令 通过使用此指令在指定的位置调用例行程序。如表通过使用此指令在指定的位置调用例行程序。如表6-30所示。所示。2）RETURN返回例行程序指令返回例行程序指令 RETURN返回例行程序指令，当此指令被执行时，则马上结束本返回例行程序指令，当此指令被执行时，则马上结束本例行程序的执行，返回程序指针到调用此例行程序的位置。例行程序的执行，返回程序指针到调
15、用此例行程序的位置。PROC Routine1()MoveL p10，v1000,fine,tool1wobj:=wobj1;Routine2;Set do1;ENDPROC PROC Routine2()IF di1=1 THEN RETURN;ELSE STOP;ENDIF ENDPROC ENDMODULE 当当di1=1时，执行时，执行RETURN指令，程序指针返回到调用指令，程序指针返回到调用Routine2的的位置并继续向下执行位置并继续向下执行Set do1这个指令。这个指令。3）WaitTime时间等待指令时间等待指令WaitTime时间等待指令，用于程序在等时间等待指令，用于
16、程序在等待一个指定的时间以后，再继续向下执行待一个指定的时间以后，再继续向下执行WaitTime 4;Reset do1;等待等待4s以后，程序向下执行以后，程序向下执行Reset do1指指令。令。任务实训任务实训任务任务1 涂胶机器人的轨迹规划与编程涂胶机器人的轨迹规划与编程任务任务2 码垛机器人的程序的设计及编程码垛机器人的程序的设计及编程 任务任务6.1 涂胶涂胶机器人机器人的轨迹规划与编程的轨迹规划与编程一一、任务目标任务目标1.工件坐标系和工具坐标系的标定。工件坐标系和工具坐标系的标定。2.完成轨迹的规划。完成轨迹的规划。3.能选取合适的指令完成编程并调试运行。能选取合适的指令完成
17、编程并调试运行。任务任务6.1涂胶涂胶机器人机器人的轨迹规划与编的轨迹规划与编程程二、任务准备二、任务准备1.工具工具ABB机器人的工具配置机器人的工具配置4个不同的工具，机器人手臂末个不同的工具，机器人手臂末端安装快换模块，如图端安装快换模块，如图6-18所示，可以实现不同工具之间所示，可以实现不同工具之间的自动切换，无需人的干涉，本次任务需要的工具为涂的自动切换，无需人的干涉，本次任务需要的工具为涂胶笔。胶笔。图图 6-18 快换模块快换模块 2.工具坐标系的标定工具坐标系的标定 工具工具TCP标定主要分以下四步，：标定主要分以下四步，：（1）首先在机器人工作范围内找一个非常精确的固）首先
18、在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点；定点作为参考点；（2）然后在工具上确定一个参考点（最好是工具中）然后在工具上确定一个参考点（最好是工具中心点）；心点）；（3）用手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参）用手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点刚考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上。为了获得更准确的好碰上。为了获得更准确的TCP，可以使用六点法进行，可以使用六点法进行操作，第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点操作，第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点是工具参考点从固定点向将要设定为是工具参考点从固定点向
19、将要设定为TCP的的X方向移动方向移动，第六点是工具参考点从固定点向将要设定为，第六点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的的Z方方向移动。向移动。（4）机器人通过这几个位置点的位置数据计算求得）机器人通过这几个位置点的位置数据计算求得TCP的数据，然后的数据，然后TCP的数据就保存在的数据就保存在tooldata这个程序数据这个程序数据中被程序进行调用。中被程序进行调用。任务任务6.1涂胶涂胶机器人机器人的轨迹规划与编程的轨迹规划与编程三、三、任务任务实施实施 要完成下图所示的涂胶轨迹，要经过要完成下图所示的涂胶轨迹，要经过5步：步：1.定义涂定义涂胶笔的工具坐标胶笔的工具坐标tool1；
20、2.定义工作台的工件坐标系定义工作台的工件坐标系wobj1；3.规划示教点；规划示教点；4.规划工作路径；规划工作路径；5.编程调试。编程调试。1.定义工具坐标定义工具坐标具体过程如表具体过程如表6-2所示。所示。2.定义工作台的工件坐标系定义工作台的工件坐标系具体操作步骤见表具体操作步骤见表6-5所示。所示。3.规划示教点及工作路径规划示教点及工作路径 机器人的涂胶轨迹如图机器人的涂胶轨迹如图6-19所示。所示。图图6-19 涂胶轨迹涂胶轨迹 假设完成部分的轨迹，如下图假设完成部分的轨迹，如下图6-20所示：所示：图图6-20 涂胶轨迹及示教点规划涂胶轨迹及示教点规划 在本任务操作中，要实现
21、圆形轨迹和三角型轨迹，需要示教的在本任务操作中，要实现圆形轨迹和三角型轨迹，需要示教的点数分别有点数分别有P10、P20、P30、P40、P50、P60、P70共共7个，加上个，加上HOME原点，合计原点，合计8个点。编程操作工业机器人先从个点。编程操作工业机器人先从HOME点去完成点去完成圆形涂胶轨迹，然后在完成三角形涂胶轨迹。圆形涂胶轨迹，然后在完成三角形涂胶轨迹。4.编程调试编程调试具体程序如下所示：具体程序如下所示：MoveabsJ HOME,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveJ P10,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveC P2
22、0,P30,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveC P40,P10,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveabsJ HOME,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveJ P70,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveL P60,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveL P50,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveJ P70,v200,fine,tool1wobj:=wobj1;MoveabsJ HOME,v200,fine,tool1wobj:=wo
23、bj1;任务任务6.2码垛机器人程序设计及码垛机器人程序设计及编程编程一一、任务目标任务目标1.工件坐标系和工具坐标系的标定；工件坐标系和工具坐标系的标定；2.完成轨迹的规划；完成轨迹的规划；3.I/0信号的配置方法；信号的配置方法；4.能选取合适的指令完成编程并调试运行。能选取合适的指令完成编程并调试运行。任务任务6.2码垛机器人程序设计及码垛机器人程序设计及编程编程二、二、任务任务准备准备1.Offs位置偏移函数的调用方法位置偏移函数的调用方法位置偏移函数是指机器人以目标点位置为基准，在其位置偏移函数是指机器人以目标点位置为基准，在其X、Y、Z方向方向上进行偏移的命令。上进行偏移的命令。O
24、ffs指令常用于安全点和入刀点的设置，指令图指令常用于安全点和入刀点的设置，指令图6-21所示，参数及含义如表所示，参数及含义如表6-31所示。所示。图图6-21 位置偏移函数位置偏移函数 函数是有返回值的，即调用此函数的结果是得到某函数是有返回值的，即调用此函数的结果是得到某一数据类型的值，在使用时不能单独作为一行语句，需一数据类型的值，在使用时不能单独作为一行语句，需要通过赋值或者作为其他函数的变量来调用。在图要通过赋值或者作为其他函数的变量来调用。在图6-21所示的语句中，所示的语句中，Offs函数即是作为函数即是作为moveL指令的变量来指令的变量来调用，在图调用，在图6-21所示的语
25、句中，所示的语句中，Offs函数即是通过赋值函数即是通过赋值进行调用的。进行调用的。表表6-31 Offs参数变量的解析参数变量的解析参数定义操作说明P10目标点位置数据定义机器人TCP的运动目标0X方向上的偏移量定义X方向上的偏移量0Y方向上的偏移量定义Y方向上的偏移量100Z方向上的偏移量定义Z方向上的偏移量 2.RelTool工具位置及姿态偏移函数的用法工具位置及姿态偏移函数的用法 RelTool用于将通过有效工具坐标系表达的位移和用于将通过有效工具坐标系表达的位移和/或旋转增加至机或旋转增加至机械臂位置，指令图械臂位置，指令图6-22所示，参数及含义如表所示，参数及含义如表6-32所示
26、，其用法上与所示，其用法上与前文介绍的前文介绍的Offs函数相同。函数相同。例如：例如：MoveL RelTool(p10,0,0,0Rz:=25),v100,fine,tool1;图图6-22 工具位置及姿态偏移函数工具位置及姿态偏移函数表表6-32 RelTool参数变量解析参数变量解析参数定义操作说明P1目标位置数据定义机器人TCP的运动目标0X方向上的偏移量定义X方向上的偏移量0Y方向上的偏移量定义Y方向上的偏移量100Z方向上的偏移量定义Z方向上的偏移量Rx绕X轴旋转的角度定义X方向上的旋转量Ry绕Y轴旋转的角度定义Y方向上的旋转量Rz:=25绕Z轴旋转的角度定义Z方向上的旋转量任务
27、任务6.2码垛机器人程序设计及码垛机器人程序设计及编程编程三、三、任务任务实施实施 在本任务中，码垛的过程依次从物料架上吸取物料块，搬运至码垛区的在本任务中，码垛的过程依次从物料架上吸取物料块，搬运至码垛区的相应位置。物料块（尺寸为相应位置。物料块（尺寸为2000*1000*50mm）从物料架到码垛区过程中的）从物料架到码垛区过程中的对应位置。对应位置。图图6-23 码垛机器人码垛机器人 以带料码垛为例，如图以带料码垛为例，如图6-23所示，末端执行器为抓取式，采用所示，末端执行器为抓取式，采用示教方式为机器人输入码垛作业程序，物料从传送带位置移动至示教方式为机器人输入码垛作业程序，物料从传送带位置移动至码垛位置，参考例行程序如图码垛位置，参考例行程序如图6-24所示。所示。图图 6-24 码垛程序码垛程序【拓展训练】【拓展训练】材料搬运作业材料搬运作业 做一做材料搬运作业从做一做材料搬运作业从P1启动，将共建从启动，将共建从P10搬运至搬运至P12后返回至后返回至P1（通过通过MDI将将Z数据输入到数据输入到P2）。如图）。如图6-25所示。所示。图图6-25 材料搬运作业路径材料搬运作业路径
