工学工业机器人实验指导书.docx

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工学工业机器人实验指导书

前言

6-DOF工业机器人系统是专门为普通工业需要设计，同时也满足大中专院校、职业培训技术机构教学与研究目的而设计开发的开放式、高精度、工业化多自由度机器人系统。

它适合低载荷低速度要求的工业抓取工艺，其开放的设计形式也满足机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计与理论、自动控制等相关专业的教学、研究和培训。

系统特点,结构紧凑，可靠性高,控制系统软件平台采用专用的工业机器人平台软件，机器人语言编程系统全面开放，用户可根据需要进行机器人专用系统的开发,工业化标准设计，平台关键零部件全部选用工业级部件，可同时兼顾教学和实训。

实验一工业机器人认识

一、实验目的

了解6自由度工业机器人的机械结构，工作原理，并初步掌握操作。

二、基础知识学习

工业机器人是工业制造及物流自动化中的重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。

工业机器人是一种典型的机电一体化产品，它大体上分解为四个部分：

机器人本体、末端执行器、传感器和控制器。

2.1工业机器人的工作原理

工业机器人是一种生产装备。

机器人的基本功能是提供其作业所须的运动和动力。

基本工作原理是通过操作机上的各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求，因此在基本功能及基本工作原理上的工业机器人与机床有相同之处：

（1）两者的末端执行器都有位姿变化要求，如机床在加工过程中，刀具相对工件有位姿变化要求，机器人的手部在作业过程中相对机座也有位姿变化的要求。

（2）二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。

二者的主要不同之处在于：

机床以按直角坐标形式运动为主，而机器人以按关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对要低。

2.2工业机器人的构成

工业机器人由执行机构、驱动单元、控制装置、智能系统四部分组成。

2.2.1、执行机构

操作机是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由杆件相关节组成。

从功能的角度，执行机构可分为：

手部、腕部、臂部、腰部和基座等。

（1）手部

手部又称末端执行器，是工业机器人直接进行工作的部分和各种夹持器。

有时人们也常把诸如电焊枪、油漆喷头等划作机器人的手部。

（2）腕部

腕部与手部相连，通常有3个自由度，多为轮系结构，主要功用是带动手部完成预定姿态，是操作机中结构较为复杂的部分。

（3）臂部

臂部用以连接腰部和腕部，通常由两个臂杆（小臂和大臂）组成，用以带动胸部作平面运动。

（4）腰部

腰部是连接管和基座的部件，通常是回转部件，腰部的回转运动再加上臀部的平面运动，就能使腰部作空间运动。

腰部是执行机构的关键部件，它的制造误差、运动精度和平稳性，对机器人的定位精度有决定性的影响。

（5）基座

基座是整个机器人的支持部分，有固定式和移动式两种。

该部件必须具有足够的刚度和稳定性

2.2.2、驱动单元  

由驱动装置（如电动机、液压或气压装置）、减速器和内部检测元件等组成，为操作机各运动部件提供动力和运动。

2.2.3、控制装置  

由检测和控制两部分组成，用来控制驱动单元，检测其运动参数并进行反馈。

2.2.4、智能系统是目前机器人系统中一个不够完善但发展很快的子系统。

它可分为两个部分感知系统和分析—决策智能系统。

前者主要靠硬件（各类传感器）实现；后者主要靠软件。

三、实验操作步骤

1、示教前的准备

1）、把控制柜右侧的断路器打开，打开控制柜正面的急停开关，按启伺服启动按钮，进入机器人控制软件界面。

2）、进入软件界面后，在单机模式下，首先让机器人做回零动作，保证它在安全位置。

3）、创建程序名。

（1）点击文件中带txt后缀的地方，在弹出的对话框中，把原来的名称更改成自己想创建的名称（但名称只能用数字或英文字母），后缀请不要改变。

（2）按对话框中的[确定]键，程序名已经创建，但此时如果想要在此文件名下编辑程序，请点击旁边的打开文件。

（3）打开文件后，系统会自动生成一个空的编辑表格，此时就可以在创建的程序名下编辑新的程序。

4）、编程介绍

（1）、在新程序的第一步要用关节坐标，最好就用零点位置做为第一点。

（2）、接下来可以移动机器人到另一个位置（移动机器人是速度可以更改），选择界面上的【记录】，这时第二点的位置就已经记录好了。

（3）、每移动一个想要的位置后，请做一次【记录】，在移动位置时可以在关节模式和直角模式下做切换。

（4）、如果在某一个位置想要输出一个夹具夹紧或松开的信号，可以在示教列表操作处点击夹紧或松开的按钮，系统会自动记住刚点击的夹紧或松开信号。

（5）、编程中在某一个位置需要做延时处理时，先把示教列表操作处延时后面的时间数值更改成您需要的时间，再点击延时按钮，这时在此位置已经记录了一个延时时间。

（6）、在编程中某一个位置输出一个夹紧或松开的信号，在输出信号前和后都可以插入一个延时时间。

插入动作之前的话就是先有延时再有动作，插入动作之后的话就是先有动作再有延时。

（7）、编辑机器人动作时，动作中的最后一点位置要能安全的回到程序的第一位置。

（8）、完成一个动作编程后，可以点击示教列表操作处的回放，此时机器人就按照刚编辑的程序来运动。

程序是把机器人的作业内容用机器人语言加以描述的作业程序。

现在我们在机器人的正前方放一个水晶块（高度和机器人手臂的高度差不多，且把放水晶块的地方做一个标记），请把水晶块放在一个平面上，机器人从安全位置走到水晶块上方，再下降到能用夹具夹紧水晶块的位置，再抬起来一定的高度，延时10秒后再放回原位，机器人抬起来后安全的回到零点位置。

此动作大概需要1-10个点的动作。

程序点1

就为机器人的零点位置，点击控制软件上的回零按钮让机器人回到零点位置（点击回零前请确保机器人能安全回到零点），并点击【记录】。

程序点2

在关节模式下（速度设为5.0），转动机器人的第6轴（J6+或J6-）使机器人的夹具张开位置朝水晶块的方向，再把速度设置为（10）并点击【记录】.

程序点3

把控制模式设置为直角模式，点击X+/X-使机器人向水晶块的方向运动，走到水晶块的正上方，并点击【记录】

程序点4

还是在直角坐标模式下，点击Z-使机器人向下走（此时请保证机器人下来时不会碰到水晶块），机器人向下走到水晶块的五分子二的位置，在此位置，点击【记录】

程序点5

把控制软件中的延时时间更改为T#2S，点击延时按钮。

程序点6

再点击夹紧按钮——再把延时时间更改为T#3S，再点击延时。

程序点7

在直角模式下，点击Z+使机器人抬高大概20CM的高度的位置，并点击【记录】，再把延时时间更改为T#10S，点击延时按钮。

程序点8

在直角模式下，点击Z-使机器人下降到水晶块离桌面很近的位置，并点击【记录】。

程序点9

在直角模式下，点击Z+使机器人抬高大概20CM的高度的位置，并做【记录】，再把延时时间更改为T#5S，点击延时按钮。

程序点10

切换到关节模式下，点击回零使机器人回到零点的位置（请确保机器人能安全回到零点），并点击【记录】。

四、实验报告要求

通过接触实际工业机器人，根据所学的知识请详细描述，该6自由度工业机器人的结构，工作原理，手部的设计，并说明自己在进行实际操作时的步骤及遇到的问题以及自己的想法。

实验二机器人示教编程与再现控制

一、实验目的

通过本次试验，掌握6自由度工业机器人的示教编程与再现控制。

二、实验内容

2.1示教的基本步骤

2.1.1示教前的准备工作

开始示教前，请做以下准备：

开启电源，进入机器人控制程序；

输入程序名。

1．进入机器人控制程序。

2．点击示教列表操作区的“文件”后面的编辑框，在屏幕软件盘上，输入一个未曾示教过的文件名称。

3．此时示教盒功能区会显示一个未曾被纪录的空文件命令列表。

2.1.2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。

上述命令解释如下：

2.1.2.1示教一个程序

在示教从上一程序点到下一个程序点的过程中，不能切换不同的坐标系进行。

否则记录会造成机器人运动异常。

程序是把机器人的作业内容用机器人语言加以描述的作业程序。

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。

确保自己和机器人之间的安全距离

在这里，没有进行抓取或者焊接等实际操作。

2.1.2.2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。

（一般情况下可以让机器人在此位置选择为机器人的“回零”操作位）。

也就是程序启动后，伺服准备好。

点击“手动操作”功能区的“回零按钮”。

1.点击“回零”按钮，确保机器人回零就绪，记录此位置。

2．设置机器人运行速度。

不论在关节坐标系还是在直角坐标系模式下面，均可以通过设置“关节参数”功能区的步长及速度指令进行运行步长和速度设置。

关节坐标系下的步长和速度设置

直角坐标系下的速度设置

3．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。

4．点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。

2.1.2.3程序点2--抓取位置附近（抓取前）

决定抓取姿态。

用轴操作键设置机器人可以抓取工件的姿态，必须选取机器人接近工件时不与工件发生干涉的方向、位置。

（通常在抓取位置的正上方。

）

1.点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。

2.1.2.4程序点3--抓取位置

保持程序点2的姿态，移到抓取位置，点击“夹紧”。

1.设置运行速度，接近抓取位置可以选择较低速度。

关节坐标系下的步长和速度设置

直角坐标系下的速度设置

2．用轴操作键，接近夹取点过程中，建议采用直角坐标模式。

3．在从程序2点到程序3点的过程中，为了保证空间直线运动，可以采用直角坐标系来示教该过程，

并在记录程序4点的时候采用直角坐标模式。

3．点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。

2.1.2.5程序点4--抓取位置附近（抓取后）

决定抓取后的退让等待位置。

1．设置运行速度，接近抓取位置可以选择较低速度。

关节坐标系下的步长和速度设置

直角坐标系下的速度设置

1．用轴操作键把机器人移到抓取位置附近。

移动时，选择与周边设备和工具不发生干涉的方向、位置。

（通常在抓取位置的正上方。

和程序点2在同一位置也没关系）。

3．在从程序3点到程序4点的过程中，为了保证空间直线运动，可以采用直角坐标系来示教该过程，并在记录程序4点的时候采用直角坐标模式。

4．点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。

2.1.2.6程序点5--同程序点1

按照程序点1进行操作。

点击“回零”按钮，并记录回零位置。

2.1.2.7程序点6--放置位置附近（放置前）

决定放置姿态。

1．在从程序4点到程序5点的过程中可以采用较高速度。

关节坐标系下的步长和速度设置

直角坐标系下的速度设置

2.用轴操作键设定机器人能够放置工件的姿态。

在机器人接近工作台时，要选择把持的工件和堆积的工件不干涉的场所，并决定位置（通常，在放置辅助位置的正上方）。

3．点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。

2.1.2.8程序点7--放置辅助位置

决定为了进行放置的辅助位置。

1.在从程序4点到程序5点的过程中采用较底速度。

关节坐标系下的步长和速度设置

直角