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1、項(xiàng)目六 工業(yè)機(jī)器人的離線編程 【學(xué)習(xí)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) 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(jiǎn) 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)

2、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(jiǎn) 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(guò) 相 應(yīng) 的 程 序 完 成 各 種 工 作， 并 具 有 較 好 的 通 用 性 ?！?工 作 任 務(wù) 】 一 、 機(jī) 器 人 編 程 方 法 目 前 ， 應(yīng) 用 于 機(jī) 器 人 的 編 程 方 法 主 要 有 三 種 。 1 .示 教 編 程 示 教 編 程 是 一 項(xiàng) 成 熟 的

3、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(chǎng) 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(yǔ) 言 編 程 機(jī) 器 人 語(yǔ) 言 編 程 是 指 采 用 專 用 的 機(jī) 器 人 語(yǔ) 言 來(lái)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(yǔ) 言 是 動(dòng) 作 級(jí) 和 對(duì)象 級(jí) 語(yǔ) 言 。 3 、 離 線 編 程 離 線 編 程 是 在 專 門 的 軟 件 環(huán) 境 下 ， 用

4、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(guò) 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 ， 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

5、 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(guò) 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 6-1 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

6、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 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(yǔ) 言 對(duì) 復(fù) 雜 任 務(wù) 進(jìn) 行 編 程 。 6） 便 于 修 改 機(jī)

7、 器 人 程 序 。 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(kāi)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 6-1 機(jī) 器 人 離 線 編 程 系 統(tǒng) 組 成 1

8、 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 一 個(gè) 用 于 語(yǔ) 言 編 程 。 示 教 編 程 可 以 用 示 教 器 直 接 編 制 機(jī) 器 人 程 序 。 語(yǔ)言 編 程 則 是 用 機(jī) 器 人 語(yǔ) 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 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

9、 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 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

10、 在 離 線 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 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(guò) 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 在 離 線 編 程 系 統(tǒng) 中 ， 通 信 接 口 起 著 連 接

11、軟 件 系 統(tǒng)和 機(jī) 器 人 控 制 柜 的 橋 梁 作 用 。 7 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 、 ABB離 線 變 成 系 統(tǒng) 1.安 裝 License RobotStudio5.09是 ABB公 司 開(kāi) 發(fā) 的 機(jī) 器 人 離 線 編

12、程 軟 件 。 該 軟件 是 網(wǎng) 絡(luò) 版 ， 有 一 定 的 使 用 期 限 ， 超 過(guò) 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 ， 安 裝 之 后 才 能 從 新 運(yùn) 行 。 安 裝 License的 步 驟 如 下 ： 1） 單 擊 “ 開(kāi) 始 /所 有 程 序 /ABB Industrial IT/Robotics IT/Licensing/Software Product Administrator”， 打 開(kāi) “ ABB Software Product Administrator”界 面 ， 如 圖 6-2所 示 。

13、 圖 6-2 “ABB Software Product Administrator”界 面 2） 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(kāi) 的 界 面 。 圖 6-3 “Specify License Server”窗 口 5）

14、 單 擊 “ 開(kāi) 始 /所 有 程 序 /ABB Industrial IT/Robotics IT/Licensing/License Key Installation Wizard”， 打 開(kāi) “ License Key Installation Wizard”界 面 ， 如 圖 6-4所 示 。 圖 6-4 “License Key Installation Wizard”界 面 6） 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 6-5 License文 件 選 擇

15、 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 首 先 將 仿 真 工 作 站 文 件 “ A4322-1390=Beijing Mech_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_

16、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(kāi)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 6-6

17、打 開(kāi) 工 作 站 文 件 ） 打 開(kāi) 工 作 站 后 ， 首 先 單 擊 工 具 欄 中 的 “ 保 存 ” 按 鈕 ， 如 圖6-7所 示 。 圖 6-7 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(kāi) 虛 擬 示 教 器 的 系 統(tǒng) ， 相 應(yīng) 的 虛 擬示 教 器 即 可 打 開(kāi) 。 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

18、“ 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 6-8 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 來(lái) 恢 復(fù) 系 統(tǒng) ， 如 圖 6 -9 所 示 。 圖 6-9 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(guò) 程 中 ， 虛擬 示 教 器 會(huì) 自 動(dòng)

19、關(guān) 閉 ， 直 至 RobotStudio軟 件 右 下 角 “ 控 制 器 狀態(tài) ” 變 為 綠 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 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 （ ） RobotStudio基 本

20、操 作 見(jiàn) 表 6-1。表 6-1 RobotStudio基 本 操 作 （ ） 虛 擬 示 教 器 的 基 本 操 作 ） 打 開(kāi) E:ABB RS Station A4 3 2 2 -1 3 9 0 =Beijing Mech_ver0 2 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(kāi) 的 機(jī) 器 人 示 教 器 ， 單 擊“ 運(yùn) 行 VFP”按 鈕 ， 則 打 開(kāi) 虛 擬 示 教 器 ， 如 圖 6 -1 0 。 圖 6 -1 0 虛 擬

21、 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(jiǎn) 述 建 立 機(jī) 器 人 新 工 作 站 的 步 驟 。