安川机器人教程1.docx

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安川机器人教程1

中控机器人

安川NX100MMH6机器人教程

浙江中控研究院有限公司

前言

安川机器人教程分为四章。

第一章为安川NX100MH6机器人结构及工作原理。

重点讲解该机器人的主要构成模块、内部结构及其作用以及机器人的工作原理，使大家在理论上对机器人有深入的了解。

第二章为机器人的操作及编程，重点讲解示教编程器的菜单及使用，以及通过示教编程器对机器人进行编程，在此基础上简单介绍机器人的功能扩展，使大家能熟练的操作机器人以及对机器人进行编程。

第三章为机器人下棋教程，详细讲解机器人下棋的整体工作原理、流程及操作，使大家对机器人的具体使用有深入的了解。

第四章为维护和注意事项，重点讲解机器人的维护以及在操作中需要注意的事项，确保使用的安全性和合理性。

第一章安川NX100MH6机器人结构及工作原理

一、安川机器人NX100MH6简介

安川NX100MH6机器人是由日本安川公司（YASKAWA）开发的用于工业使用的机器人，它广泛应用于浇铸、焊接、涂胶、取放、水刀切割、灌注、堆叠等工业领域。

它拥有6个自由度，使用高精度伺服电机，在一定工作范围中可以像人的手臂一样灵活、准确的运动。

它拥有40个通用I/O接口，单个机器人可同时与多个外部设备配套，同时也可以多个机器人共同协作运动，高效而准确的完成各种复杂的工序，极大的提高工业生产的效率和精度。

安川NX100MH6机器人整体图如下：

安川NX100MH6机器人在工业中应用如下图所示：

涂胶

浇注取放

水刀切割堆叠

安川NX100MH6机器人的技术参数如下表：

二、安川机器人NX100MH6的结构

安川NX100MH6机器人系统由5部分组成，分别是控制箱、电源箱、本机、示教编程器和配套设备组成。

1、电源箱

电源箱的作用是为主控箱和本机提供稳定的电源，输入电源要求220V三相

交流电源，电压为220VAC（-15%至+10%），频率为50Hz或60Hz（±2%）。

输出为220VAC，最大输出电流为7A。

2、控制箱

控制箱连接示教编程器和本体，所有在示教编程器上对本体及配套设备的操作都通过控制箱进行指令解读并转化为相应的输出信号。

控制箱外观图如下：

控制箱内部结构图如下：

2.1断路器

断路器既有手动开关作用，又能对控制箱自动进行失压、欠压、过载和短路保护，对电源线路及电动机等实行保护。

2.2电源接通单元

电源接通单元是由电源接通顺序基板（JANCD-NTU）和伺服电源接触器（1KM、2KM）以及线路滤波器（1Z）组成。

电源接通单元根据来自电源接通顺序基板的伺服电源控制信号的状态，打开或关闭伺服电源接触器，供给伺服单元电源（三相交流200至220V）。

电源接通单元经过线路滤波器对控制电源供给电源（单相交流200至220V）。

电源接通顺序基板是由基本轴控制基板（SGDR-AXA01A）控制，其主要功能如下：

●伺服电源接通输入/输出回路（安全双回路）

●制动电源输出回路

●超程信号（OT）输入，防碰撞传感器信号（SHOCK）输入，给机器人的灯用电源输出回路

●外部超程信号（EXOT）输入回路（安全双回路）

●伺服接通可能信号（ONEN）输入回路（安全双回路）

●风扇报警（选项）输入回路

●风扇控制信号输出回路

●接触器控制信号输出回路（安全双回路）

电源接通单元配置图如下：

2.3电源转换器

电源转换器将电源箱输入的220V交流电源转换为控制箱所需要的24V和5V直流稳压电源。

2.4伺服模组

伺服模组用于驱动及控制本体的6个精密伺服电机，它是由整流器PWM放大器组成。

工作原理：

整流器将交流电源（3相:

AC200/220V）转换为直流电源，并提供此电源给每个轴所用的PWM放大器。

放大器把整流器供给的直流电源转换成一个3相电机所需的电源，并输送给每台伺服电机。

2.5CPS单元

CPS单元提供控制用（系统、输入/输出、制动器）直流电源（DC5V，DC24V，DC3.3V，DC±12V）。

也备有控制电源的ON/OFF输入。

详细信息如下表：

2.6通用I/O口

控制箱内共有40个通用I/O口供扩展使用，通过它与配套设备连接并进行信息通讯。

2.7I/O模组

I/O模组包括专用I/O模块和通用I/O模块，专用I/O模组中电焊、弧焊和搬运3组专用I/O信号分配口。

2.8I/F基板

机器人I/F单元（JZNC-NIF01）是由机器人I/F基板（JANCD-NIF01）和输入/输出基板（JANCD-NIO01）组成。

●机器人I/F基板（JANCD-NIF01）

机器人I/F基板控制整个机器人系统，它是使用一个在后板上的PCI总线接口与控制基板（JANCD-NCP01）连接，使用高速串行通信（接口在NIO10基板）与轴控制基板（SGDR-AXA01A）连接。

并且内置有安全信号的安全双回路。

●输入/输出基板（JANCD-NIO01）

数字输入输出（通用输入输出）用的插座有4个。

输入输出的点数为输入40点、输出40点。

输入/输出分为两种类型：

即通用输入/输出和专用输入/输出。

输入/输出的信号分配随其用途不同而有所不同。

专用输入/输出是一个预先决定了用途的信号。

当外部操作设备如系统固定夹具控制柜和集中控制柜将机器人和相应的设备作为一个系统来控制时，要使用专用输入/输出。

通用输入/输出主要在程序中使用，可以用作机器人和外部设备的定时信号。

2.9CPU模组

CPU模组是由基板架和控制基板组成。

控制基板用于控制整个系统、示教编程器上的屏幕显示、操作键的管理、操作控制、插补运算

等。

它具有RS-232C串行接口、视频输出、PS2连接器和LAN接口（100BASE-TX/10BASE-T）然而不能使用视频输出和PS2连接器。

3、本体

本体由6个高精密伺服电机（参数）按特定关系组合而成，外观如下图：

本体的6个伺服电机分别控制机器人的S、L、U、R、B、T各轴运动，按轴操作键时各轴的动作情况请参照下表。

各轴运动方向如下图所示：

为了避免各轴运转过度导致设备损坏，各轴均有限位设置，控制箱本身程序中已设置软限位，该限位略小于硬限位。

实际工作中，当设备将要运行至硬限位时，电机将会减速，到软限位时停止并提示“超出运动范围”。

本体与控制箱通过两个专用线缆连接，两线缆分别给传输编码器数据和伺服马达供电。

本体上有气通、液压等相关接口，方便工装装配组合。

4、示教编程器

示教编程器可对本机和主控箱进行控制和编程，使机器人及配套设备能够按

照实际工作需要准时、到位的工作。

示教编程器上设有用于对机器人进行示教和编程所需的操作键和按钮。

关于示教编程器的详细说明参见下一章。

示教编程器如下图所示：

5、配套设备

为了实现机器人下五子棋工作，需要的配套设备包括：

空压机、真空发

生器、气阀（2路5通）、棋盘及棋子、真空吸盘、气管等设备，体如下图所示。

5.1空气压缩机

选用易路安公司的空气压缩机，型号为JYK35，功率800W，最大承压0.8MPa，容积35L，排气量150L/min。

5.2真空发生器及真空吸盘

选用台湾气立可公司的二路五通气阀，型号为PN-8102。

5.3真空发生器及真空吸盘

选用台湾气立可公司的真空发生器及配套真空吸盘，型号分别为：

EV-10-S-K和PAT-10，真空发生器直径1.0mm，真空测流量40L/min（ANR），使用压力范围100-600kPa，带开关，可调整。

真空吸盘为横向配管，直径1.0mm，材质为PU橡胶。

如下图所示：

真空发生器

真空吸盘

5.4棋盘和棋子

棋盘使用标准的五子棋棋盘，每个边有13格，每格边长为24mm，棋子直径为23mm，厚度为7mm，如下图所示：

第二章安川NX100MH6机器人的编程和操作

一、机器人的开启

机器人与其他机械设备的要求通常不同，如它的大运动范围、快速的操作、手臂的快速运动等，这些都会造成安全隐患。

所以要严格按照操作顺序和要求来执行。

1、开机前准备

●检查电源电压是否稳定；

●检查控制箱前门是否关好；

●检查控制箱主电源开关是否处于“OFF”状态；

●检查控制箱上急停开关和示教编程器的急停开关是否处在关闭状态。

2、开机操作

●打开变稳压器电源开关，按下电源“启动”按钮；

●把NX100前门上的主电源开关扳转到接通（ON）的位置，此时主电源接通，则进行初始化诊断和读入当前开始位置值；

●接通主电源时，NX100进行初始化诊断，在示教编程器的屏幕上显示启动画面。

二、示教编程器说明

1、示教编程器外观

2、示教编程器按键说明

3、示教编程器的画面显示

3.1显示区介绍

示教编程器的显示屏是6.5英寸的彩色显示屏。

能够显示数字、字母和符号。

显示屏分为5个显示区，其中的通用显示区、菜单区、人机接口显示区、和主菜单区可以通过按[区域]键从显示屏上移开，或用直接触摸屏幕的方法，选中对象。

如下图所示：

3.2通用显示区

在通用显示区，可对程序、特性文件、各种设定进行显示和编辑。

根据画面的不同，画面下方显示操作键。

●按[区域]+光标[下]键，光标从通用显示区移动到操作键。

●按[区域]+光标[上]键，或按[清除]键，光标从操作键移动到通用显示区。

●按光标[左]或光标[右]键，光标在操作键之间移动。

●要执行哪个操作键，则把光标移动到该操作键上，然后按[选择]键。

◆执行：

继续操作在通用显示区显示的内容。

◆清除：

清除通用显示区显示的内容，回到前一画面。

◆完成：

完成在通用显示区显示的设定的操作。

◆中断：

当用外部存储设备进行安装、存储、校验时，可以中断处理。

◆解除：

设定解除超程和碰撞传感功能。

◆消除：

消除报警（不能消除重大报警）

●进入指定页面：

跳转到指定画面。

◆在可以切换页面的画面，选择“进入指定页面”后，在对话框中直接输入页号，再按[回车]键。

◆在页面可以列表选择时，选择“进入指定页面”后，显示列表，通过上下移动光标，选定所需条目后，按[回车]键。

3.3主菜单区

每个菜单和子菜单都显示在主菜单区，通过按[主菜单]键或点画面左下部的{主菜单}，显示主菜单。

3.4状态显示区

显示状态区显示控制柜的状态，显示的信息根据控制柜的模式不同（再现/示教）而改变。

3.5人机接口显示区

3.6菜单区

用于编辑程序、管理程序，执行各种实用工具的功能。

4、示教编程器字符输入

在文字输入画面中，显示软键盘，把光标移动到准备输入的字符上，按[选择]键，字符进入对话框。

软键盘共有三种，大写字母，小写字母和符号软键盘，字母软键盘和符号软键盘的切换方法是：

点画面上的按钮或按示教编程器上的[翻页]键。

字母软键盘的大小写切换，点“CapsLockOFF”或“CapsLockON”。

4.1操作按键说明

4.2字符输入操作

按翻页键，使画面显示字符软键盘，把光标移到想选择的字符上，按[选择]键进行确认。

注意，程序的名称不能使用小数点和符号。

数字和大写字母数字和小写字母

符号

5、动作模式

5．1示教模式

在示教模式下可以进行：

●编制、示教程序

●修改已登录程序

●各种特性文件和参数的设定

5.2再现模式

在再现模式下可以进行：

●示教程序的再现

●各种条件文件的设定、修改或删除

5.3远程模式

在远程模式下，可以通过外部输入信号指定进行以下操作：

接通伺服电源、启动、调出主程序、设定循环等与开始运行有关的操作。

在远程模式下，外部输入信号有效，示教编程器上的[START]按钮失效。

在远程模式下，数据传输功能（选项功能）有效。

注意：

出于安全方面的考虑，模式切换时，示教模式优先。

在示教模式下，从外部设备输入的信号无效，再现运行用的[START]按钮也无效。

三、机器人的轴与坐标系

1、机器人轴

NX100的外部轴采用基座/工装方式，所以构成机器人系统的各轴根据其功能分别称作机器人轴、基座轴和工装轴。

2、坐标系

2.1坐标系的种类

对机器人进行轴操作时，可以使用以下几种坐标系：

●关节坐标系

机器人各轴进行单独动作，称关节坐标系。

●直角坐标系

不管机器人处于什么位置，均可沿设定的X轴、Y轴、Z轴平行移动。

●圆柱坐标系

θ轴绕S轴运动，R轴沿L轴臂、U轴臂轴线的投影方向运动，Z轴运动方向与直角坐标完全相同。

●工具坐标系

工具坐标系把机器人腕部法兰盘所持工具的有效方向作为Z轴，并把坐标定义在工具的尖端点。

●用户坐标系

机器人沿所指定的用户坐标系各轴平行移动。

在关节坐标系以外的其他坐标系中，均可只改变工具姿态而不改变工具尖端点（控制点）位置，这叫做控制点不变动作。

2.2坐标系的选择

按[坐标]键，每按一次此键，坐标系按以下顺序（关节→直角→圆柱→工具→用户）变化，通过状态区的显示来确认。

2.3手动速度的选择

手动速度可选择高、中、低速或微动，此外，还可通过按[高速]键，采用高速移动。

所设定的手动速度，除了轴操作键以外，[前进]/[后退]键操作时也有效。

用示教编程器让机器人工作时，控制点的最高速度限制为250mm/秒。

按手动速度[高]或[低]键，每按一次，手动速度按顺序变化，通过状态区的显示来确认。

按住轴操作键的同时，按[高速]键，机器人进行高速移动，但手动速度设定为“微动”时，按[高速]键无效。

2.4关节坐标系

设定为关节坐标系时，机器人的S、L、U、R、B、T各轴分别运动，按轴操作键时各轴的动作情况请参照下表。

各轴运动方向如下图所示：

2.5直角坐标系

设定为直角坐标系时，机器人控制点沿X、Y、Z轴平行移动，按住轴操作键时，各轴的动作请参考下表。

直角坐标系的轴动作

腕部轴围绕控制点动作，控制点位置不变。

同时按下两个以上轴操作键时，机器人按合成动作运动。

但如象[X-]+[X+]这样，同轴反方向两键同时按下，全轴不动。

具体动作参照下图

2.6圆柱坐标系

设定为圆柱坐标系时，机器人控制点以本体轴S轴为中心回旋运动，或与Z轴成直角平行移动。

按住轴操作键时，各轴的动作请参考下表。

腕部轴围绕控制点动作，控制点位置不变。

同时按下两个以上轴操作键时，机器人按合成动作运动。

但如象[X-]+[X+]这样，同轴反方向两键同时按下，全轴不动。

具体动作参照下图

四、简单程序示教及再现

1、示教前准备

开始示教前，应做以下准备：

把动作模式设定为示教模式、输入程序名。

1）确认示教编程器上的模式旋钮对准“TEACH”，设定为示教模式。

2）按[伺服准备]键。

伺服电源接通的灯开始闪烁。

如果不按[伺服准备]键，即使按住安全开关，伺服电源也不会接通。

3）在主菜单选择{程序}，然后在子菜单选择{新建程序}。

4）显示新建程序画面后，按[选择]键。

5）显示字符输入画面后，输入程序名。

现以“TEST”为程序名举例说明如下：

把光标移到字母“T”上，按[选择]键，选中“T”，用同样的方法再选择“E”、“S”、“T”。

也可以用手指直接在显示屏上点“T”、“E”、“S”、“T”，输入程序名。

6）按[回车]键进行登录

7）光标移动到“执行”上，按[选择]键，程序“TEST”被登录，画面上显示该程序，“NOP”和“END”命令自动生成。

2、示教的基本步骤

为了使机器人能够进行再现，就必须把机器人运动命令编成程序。

控制机器人运动的命令就是移动命令。

在移动命令中，记录有移动到的位置、插补方式、再现速度等。

因为NX100所使用的INFORMIII语言主要的移动命令都以“MOV”开头，所以也把移动命令叫做“MOV命令”。

<例1>

MOVJVJ=50.00——————机器人采用关节运动方式以50%基准速度运动到

指定点

MOVLV=1122PL=1———机器人采用以直线运动方式以1122mm/s运动到

指定点，位置精度为1级

<例2>

当再现上图所示程序内容时，机器人按照程序点1的移动命令中输入的插补方式和再现速度移动到程序点1的位置。

然后，在程序点1和2之间，按照程序点2的移动命令中输入的插补方式和再现速度移动。

同样，在程序点2和3之间，按照程序点3的移动命令中输入的插补方式和再现速度移动。

当机器人到达程序点3的位置后，依次执行TIMER命令和DOUT命令，然后移向程序点4的位置。

3、示例程序

现在我们来为机器人输入以下从工件A点到B点的加工程序，此程序由1至6的6个程序点组成。

3.1程序点1——开始位置

把机器人移动到完全离开周边物体的位置，输入程序点1。

1）握住安全开关，接通伺服电源，机器人进入可动作状态。

2）用轴操作键把机器人移动到开始位置，开始位置请设置在安全并适合作业准备的位置。

3）按[插补方式]键，把插补方式定为关节插补。

输入缓冲显示行中显示关节插补命令“MOVJ...”。

界面显示为“MOVJVJ=0.78”

4）光标放在行号0000处，按[选择]键。

5）把光标移到右边的速度“VJ=*.**”上，按[转换]键的同时按光标键，设定再现速度。

试设定速度为50%。

6）按[回车]键，输入程序点1（行0001）

3.2程序点2——作业开始位置附近

1）用轴操作键，使机器人姿态成为作业姿态。

2）按[回车]键，输入程序点2（行0002）。

3.3程序点3——作业开始位置

保持程序点2的姿态不变，移向作业开始位置。

1）按手动速度[高]或[低]键，直到在状态显示区域显示中速

2）保持程序点2的姿态不变，按[坐标]键，设定机器人坐标系为直角坐

标系，用轴操作键把机器人移到作业开始位置。

3）光标在行号0002处，按[选择]键

4）把光标移到右边的速度“VJ=*.**”上，按[转换]键的同时按光标键上

下，设定再现速度。

直到设定速度为12.50%。

5）按[回车]键，输入程序点3（行0003）。

3.4程序点4——作业结束位置

1）用轴操作键把机器人移动到焊接作业结束位置。

从作业开始位置到结束位置，不必精确沿焊缝移动，为了不碰撞工件，移动轨迹可远离工件。

2）按[插补方式]键，插补方式设定为直线插补（MOVL）。

3）光标在行号0003处，按[选择]键。

4）把光标移到右边的速度“V=*.**”上，按[转换]键的同时按光标键上下，设定再现速度。

直到设定速度为138cm/分。

显示为MOVLV=138

5）按[回车]键，输入程序点4（行0004）。

3.5程序点5——不触碰工件、夹具的位置

1）按手动速度[高]键，设定为高速。

2）用轴操作键把机器人移动到不碰触夹具的位置。

3）按[插补方式]键，设定插补方式为关节插补（MOVJ）。

4）光标在行号0004上，按[选择]键。

5）把光标移到右边的速度VJ=12.50上，按[转换]键的同时按光标键上下，直到出现希望的速度。

把再现速度设定为50%。

界面显示为“MOVJVJ=50.00”

6）按[回车]键，输入程序点5（行0005）。

3.6程序点6——开始位置附近

1）用轴操作键把机器人移动到开始位置附近。

2）按[回车]键，输入程序点6（行0006）。

3.7程序点7——最初的程序点和最后的程序点重合

现在，机器人停在程序点1附近的程序点6处。

如果能从焊接结束位置的程序点5直接移动到程序点1的位置，就可以立刻开始下一个工件的焊接，从而提高工作效率。

下面，我们就试着把最终位置的程序点6与最初位置的程序点1设在同一个位置。

1）把光标移动到程序点1（行0001）。

2）按[前进]键，机器人移动到程序点1。

3）把光标移动到程序点6（行0006）。

4）按[修改]键。

5）按[回车]键，程序点6的位置被修改到与程序点1相同的位置。

3.8完整程序如下：

0000NOP

0001MOVJVJ=50.00

0002MOVJVJ=50.00

0003MOVJVJ=12.50

0004MOVLV=138

0005MOVJVJ=50.00

0006MOVJVJ=50.00

0007END

3.8轨迹的确认

在完成了机器人动作程序输入后，运行一下这个程序，以便检查一下各程序点是否有不妥之处。

1）把光标移到程序点1（行0001）.

2）按手动速度的[高]或[低]键，设定速度为中。

3）按[前进]键，通过机器人的动作确认各程序点。

每按一次[前进]键，机器人移动一个程序点。

4）程序点确认完成后，把光标移到程序起始处。

5）最后我们来试一试所有程序点的连续动作。

按下[联锁]键的同时，按[试运行]键，机器人连续再现所有程序点，一个循环后停止运行。

3.9程序再现

3.9.1程序再现前的准备

为了从程序头开始运行，请务必先进行以下操作。

●把光标移到程序开头。

●用轴操作键把机器人移到程序点1。

再现时，机器人从程序点1开始移动。

3.9.2再现步骤

1）把示教编程器上的模式旋钮设定在“PLAY”上。

成为再现模式。

2）按[伺服准备]键，接通伺服电源。

3）按[启动]键。

机器人把示教过的程序运行一个循环后停止。

第三章机器人下棋教程

一、前期准备

1、配套设备的连接

1.1管路连接

由空压机出气口处接气管（直径1cm），如下图所示：

气管另一头接气阀进气口1，封好进气口2和出气口2，出气口3半封，出

气口1接气管到真空发生器进口处。

如下图所示：

由真空发生器吸入口处接入气管，气管另一端接入机器人本体下部A口，如图所示：

在机器人本体上部操作端处安装固定好真空吸盘，在真空吸盘处接入气管，气管另一端连接上部A口。

如下图所示：

1.2电路连接

从控制箱本体通用I/O第九口引出通讯线，如下图所示：

将两根通讯线接入真空发生器电磁阀的接线端（正负极对准），则配套设备连接完成。

如下图所示：

2、设备工作原理

2.1空气压缩机

2.1.1空压机结构图如下所示：

2.1.2空气压缩机原理：

由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。

由于气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.8MPa时由压力开关控制而自动停机。

当储气罐压力降至0.5--0.6MPa时压力开关自动联接启动。

2.2真空发生设备：

2.2.1真空发生器原理：

真空发生器的工作原理是利用喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，产生卷吸流动。

在卷吸作用下，使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走，使吸附腔内的压力降至大气压以下，形成一定真空度。

如下图所示：

　　由流体力学可知，对于不可压缩空气气体（气体在低速进，可近似认为是不可压缩空气）的连