工业机器人操作与应用.ppt

课程安排课程安排讲授内容讲授内容u工业机器人组成工业机器人组成u基本理论概述：运动学基本理论、运动规划、离线编基本理论概述：运动学基本理论、运动规划、离线编程及计算机控制；工业机器人传感器；程及计算机控制；工业机器人传感器； u工业机器人应用工业机器人应用uABBABB：基本操作和示教控制：基本操作和示教控制; ;灵巧机械手：图形化编程灵巧机械手：图形化编程实践环节实践环节u操作操作ABBABB机器人进行示教动作；机器人进行示教动作；u操作操作ABBABB机器人画图机器人画图u使用使用“灵巧机械手仿真软件灵巧机械手仿真软件”第一页，共53页。第一页，共53页。工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备在工业界广泛应用。国际：国内：第二页，共53页。第二页，共53页。（通用及专用）一般指用于机械制造业中代替人完（通用及专用）一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）、化工等行业自动化某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。运、包装、码垛等作业的机器人。工业机器人机械本体（执行机构及传动机构）驱动器控制器末端执行器第三页，共53页。第三页，共53页。齿轮传动齿轮传动同步带传动同步带传动机械本体机械本体驱动电机驱动电机控制装置控制装置末端执行器末端执行器（焊枪）（焊枪）第四页，共53页。第四页，共53页。示教盒示教盒用于输入控制命令用于输入控制命令或控制程序或控制程序控制系统控制系统用于控制操作机各关用于控制操作机各关节内伺服电机的运动节内伺服电机的运动机械本体机械本体在控制系统的控制下，实在控制系统的控制下，实现各种复杂运动。每个关现各种复杂运动。每个关节内有电动机和减速器节内有电动机和减速器第五页，共53页。第五页，共53页。驱动驱动-传传动机构动机构执行执行机构机构工作系统工作系统控制系统控制系统位行检测位行检测智能系统智能系统第六页，共53页。第六页，共53页。自由度：机器人所具有的独立坐标轴运动的数目工作精度：包括定位精度和重复定位精度定位精度：重复定位精度：工作范围：机器人末端操作器所能到达的区域工作速度：指机器人各个方向的移动速度或转动速度。这些速度可以相同，可以不同承载能力：机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量第七页，共53页。第七页，共53页。运动学、动力学基本理论运动规划在线示教、离线编程和计算机控制机器人传感器第八页，共53页。第八页，共53页。机构形式位姿描述、齐次变换运动学正逆解（D-H连杆坐标系）动力学问题工作空间、操作灵活性等问题坐标系第九页，共53页。第九页，共53页。直角坐标型（直角坐标型（PPPPPP型型) )圆柱坐标型（圆柱坐标型（PPRPPR型）型）球坐标型（球坐标型（RRPRRP型）型）关节型关节型 (RRR(RRR型）型）第十页，共53页。第十页，共53页。任务规划和动作规划 属机器人高级规划的范畴，先进行任务规划，再进行动作规划。路径规划和轨迹规划 商用的工业机器人已实现底层的轨迹规划，用户仅需要对手部的路径进行规划，机器人控制器会自动进行各关节轨迹的规划。第十一页，共53页。第十一页，共53页。倒一杯水倒一杯水取一个杯子取一个杯子找到水壶找到水壶打开水壶打开水壶把水倒入杯中把水倒入杯中提起水壶到杯口上方提起水壶到杯口上方把水壶倾斜把水壶倾斜把水壶竖直把水壶竖直把水壶放回原处把水壶放回原处手部从手部从A A点移到点移到B B点点关节从关节从A A点移到点移到B B点点任务规划层任务规划层动作规划层动作规划层路径规划层路径规划层轨迹规划层轨迹规划层第十二页，共53页。第十二页，共53页。在线示教 Teach-Play离线编程 各种机器人编程语言 图形化编程计算机控制 计算机与机器人控制器的通讯网络控制 第十三页，共53页。第十三页，共53页。内部传感器 内部传感器，控制自身的运动外部传感器 加装外部传感器，感知外部环境信息，如 视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。编码器编码器力传感器力传感器触觉传感器触觉传感器第十四页，共53页。第十四页，共53页。工作站 使用一台或多台机器人，配以相应的周边设备，用于完成某一特定工序作业的独立生产系统，也可称为机器人工作单元 生产线 机器人生产线是由两个或两个以上的机器人工作站、物流系统和必要的非机器人工作站组成，完成一系列以机器人作业为主的连续生产自动化系统 应用领域： 焊接、涂胶、搬运、码/拆垛、喷涂、切 割等第十五页，共53页。第十五页，共53页。车身焊接线第十六页，共53页。第十六页，共53页。车身焊接第十七页，共53页。第十七页，共53页。车灯涂胶第十八页，共53页。第十八页，共53页。 核废料处理 搬运桶装水第十九页，共53页。第十九页，共53页。 车身喷涂系统 金属桶喷漆第二十页，共53页。第二十页，共53页。第二十一页，共53页。第二十一页，共53页。第二十二页，共53页。第二十二页，共53页。第二十三页，共53页。第二十三页，共53页。第二十四页，共53页。第二十四页，共53页。第二十五页，共53页。第二十五页，共53页。性能不断提高性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性，便于操作与维护），（高速度、高精度、高可靠性，便于操作与维护），而单机而单机价格不断下降价格不断下降向向模块化模块化、可重构化可重构化发展发展向基于向基于PC机的机的开放型控制器开放型控制器方向发展，便于标准化、网络方向发展，便于标准化、网络化化机器人中的机器人中的传感器传感器作用日益重要作用日益重要第二十六页，共53页。第二十六页，共53页。第二十七页，共53页。第二十七页，共53页。第二十八页，共53页。第二十八页，共53页。教学机器人第二十九页，共53页。第二十九页，共53页。灵巧机械手第三十页，共53页。第三十页，共53页。第三十一页，共53页。第三十一页，共53页。第三十二页，共53页。第三十二页，共53页。第三十三页，共53页。第三十三页，共53页。第三十四页，共53页。第三十四页，共53页。 安全问题：安全问题：注意不要在机器人的工作空间内注意不要在机器人的工作空间内操纵机器人。操纵机器人。第三十五页，共53页。第三十五页，共53页。第三十六页，共53页。第三十六页，共53页。ABB机器人操作面板功能第三十七页，共53页。第三十七页，共53页。ABB机器人示教器第三十八页，共53页。第三十八页，共53页。 运动单元切换 直线、姿态模式选择 1、2组单轴模式选择第三十九页，共53页。第三十九页，共53页。1 打开主电源开关 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 选择运动模式 /3 插入指令4 操纵摇杆 /4 示教动作 /5 重复/3、/4步骤 /6 测试test第四十页，共53页。第四十页，共53页。第四十一页，共53页。第四十一页，共53页。第四十二页，共53页。第四十二页，共53页。第四十三页，共53页。第四十三页，共53页。第四十四页，共53页。第四十四页，共53页。1 打开主电源开关 2 按下示教盒使能器 /2 新建例行程序3 选择运动模式 /3 插入指令4 操纵摇杆 /4 示教动作 /5 重复/3、/4步骤 /6 测试test第四十五页，共53页。第四十五页，共53页。 菜单键File 7 Check Program 菜单键View 5 Test t，进入测试窗口功能键功能键 Start 启动程序，机器人按程序连续运行。 FWD 机器人程序向前单步运行。 BWD 机器人程序向后单步运行。 ModPos 修正机器人运行位置。Instr- 切换至指令窗口 运行模式选择运行模式选择 Cont连续运行模式，程序自动循环执行。 Cycle单循环模式，程序运行完自动停止。 第四十六页，共53页。第四十六页，共53页。按S-Stop键 停止测试，尽量避免直接放开使能器（Enabling device）。 第四十七页，共53页。第四十七页，共53页。1、操作示教器完成进行直线、圆弧以及单轴运动2、编一段程序实现点到点的运动第四十八页，共53页。第四十八页，共53页。上机内容：操作软件画图“眼睛眼睛”人脸图像信息人脸图像信息漫画图像处理算法漫画图像处理算法 (或画图程序或画图程序)机器人路径规划算法机器人路径规划算法“大脑大脑”“手手”第四十九页，共53页。第四十九页，共53页。坐标系第五十页，共53页。第五十页，共53页。机械手特点v体积小、重量轻；体积小、重量轻；v5 51 1自由度，灵巧设计，手指由舵机驱动，通过手掌自由度，灵巧设计，手指由舵机驱动，通过手掌内四连杆机构带动手指做张合动作；内四连杆机构带动手指做张合动作；v工作空间半径：工作空间半径：390mm390mm 工作空间高度：工作空间高度：410mm410mmv各轴均由微型伺服马达（舵机）驱动，计算机控制，定位精各轴均由微型伺服马达（舵机）驱动，计算机控制，定位精确。确。第五十一页，共53页。第五十一页，共53页。上机内容：使用三维仿真软件编程软件功能v可对各关节独立控制，进可对各关节独立控制，进行作业关键点示教；行作业关键点示教；v机械手末端工作坐标显机械手末端工作坐标显示，有助于运动学分析示，有助于运动学分析及验证；及验证；v机械手动作编辑，组合动作序列机械手动作编辑，组合动作序列，完成作业任务；，完成作业任务；v动作或作业任务可以文动作或作业任务可以文件形式存储，节省示教件形式存储，节省示教时间。时间。第五十二页，共53页。第五十二页，共53页。愿同学们愿同学们 走进机器人的广阔天地！走进机器人的广阔天地！第五十三页，共53页。第五十三页，共53页。