工业机器人操作及应用

/5 重复/3、/4步骤
/6 测试test
在线示教编程操作顺序
1 打开主电源开关
<手动操纵> 2 按下示教盒使能器 3 选择运动模式 4 操纵摇杆 <在线示教编程> /2 新建例行程序 /3 插入指令 /4 示教动作
/5 重复/3、/4步骤
/6 测试test
程序测试步骤 → 菜单键File → 7 Check Program → 菜单键View → 5 Test t，进入测试窗口 功能键
应用例：焊接
车身焊接线
应用例：焊接
车身焊接
应用例：涂胶
车灯涂胶
应用例：搬运、码/拆垛
核废料处理
搬运桶装水
应用例：喷涂
车身喷涂系统
金属桶喷漆
应用例：激光焊接
应用例：切割应用
应用例：其他
应用例：其他
应用例：其他
工业机器人技术发展趋势
性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性，便于操
作与维护），而单机价格不断下降 向模块化、可重构化发展 向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、 网络化 机器人中的传感器作用日益重要
取一个杯子
找到水壶
打开水壶
把水倒入杯中
任务规划层
提起水壶到杯口上方 把水壶倾斜 把水壶竖直 把水壶放回原处
动作规划层
手部从A点移到B点
路径规划层
关节从A点移到B点
轨迹规划层
在线示教、离线编程、计算机控制
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
• • • • Start FWD BWD ModPos 启动程序，机器人按程序连续运行。 机器人程序向前单步运行。 机器人程序向后单步运行。 修正机器人运行位置。
Instr-> 切换至指令窗口 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。
各组成部分的关系
位行检测
控制系统
驱动-传 动机构
执行 机构
工作系统
智能系统
工业机器人的主要技术参数
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
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
组成示例1：
驱动电机
末端执行器 （焊枪）
传动机构
机械本体
控制装置
齿轮传动 同步带传动
焊接机器人
组成示例2：
示教盒
用于输入控制命令 或控制程序
控制系统
用于控制操作机各关 节内伺服电机的运动
机械本体
在控制系统的控制下，实 现各种复杂运动。每个关 节内有电动机和减速器
Y 工具坐标系 Z Z Y 机器人基础坐标系 Z Z X Y 世界坐标系 X X 用户坐标系 Y Z 工件坐标系 X 工具中心点TCP
Y X
坐标系
实践内容2：灵巧机械手仿真软件
机械手特点

体积小、重量轻； 5 ＋ 1 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；

动作或作业任务可以
文件形式存储，节省 示教时间。
上机内容：使用三维仿真软件编程
愿同学们
走进机器人的广阔天地！
谢 谢！
实践环节

工业机器人国内外主要生产厂商
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：
工业机器人及其组成
工业机器人（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、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运、包装、码垛等作业 的机器人。
圆柱坐标型（PPR型）
球坐标型（RRP型）
关节型 (RRR型）
运动规划
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。
运动规划举例
倒一杯水
传感器
内部传感器 外部传感器
编码器
内部传感器，控制自身的运动
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。
力传感器
触觉传感器
应用
应用领域：
焊接、涂胶、搬运、码/拆垛、喷涂、切 割等
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
《工程技术探究》 系列项目之
工业机器人操作与应用
任课教师：张培艳
Email：py_zhang1976@sjtu.edu.cn Tel: 54742932-834 上海地点：工程训练中心 思源楼 综合实验室（101）
课程主要内容
课程安排 讲授内容



工业机器人组成 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； 工业机器人应用 ABB：基本操作和示教控制;灵巧机械手：图形化编程 操作ABB机器人进行示教动作； 操作ABB机器人画图 使用“灵巧机械手仿真软件”

工作空间半径：390mm 工作空间高度：410mm 各轴均由微型伺服马达（舵机）驱动，计 算机控制，定位精确。

实践内容3：灵巧机械手仿真软件
软件功能

可对各关节独立控制 ，进行作业关键点示
教；

机械手末端工作坐标 显示，有助于运动学 分析及验证；

机械手动作编辑，组 合动作序列，完成作 业任务；
技术拓展：家用服务机器人
技术拓展：移动机器人
自主研发
教学机器人
自主研发
灵巧机械手
类人机器人表演
类人机器人踢球
RoboCup 2003中型组比赛片断
RoboCup 2003 Sony Aibo 比赛片断
实践环节
安全问题：
注意不要在机器人的工作空间 内操纵机器人。
实践内容1：ABB基本操作和示教控制
示教器
操作 面板 磁盘 驱动器
主电源 开关 机械手
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制器
马达 上电按钮
操作模式 选择按钮
急停按钮
运行时间 计时器
ABB机器人操作面板功能
显示屏
使能器
操纵杆
急停开关
ABB机器人示教器
运动单元切换
直线、姿态模式选择
1、2组单轴模式选择
手动操纵顺序
1 打开主电源开关
<手动操纵> 2 按下示教盒使能器 3 选择运动模式 4 操纵摇杆 <在线示教编程> /2 新建例行程序 /3 插入指令 /4 示教动作
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
工业机器人所涉及的理论内容
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
运动学、动力学基本理论
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
……
直角坐标型（PPP型)
按S-Stop键
停止测试，尽量避免直接放开使能
器（Enabling device）。
上机内容：
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
实践内容2：机器人画图
“眼睛”
人脸图像信息
“大脑” 漫画图像处理算法 (或画图程序)
“手”
机器人路径规划算法
上机内容：操作软件画图