工业机器人应用技术 第三篇 体验篇——让工业机器人动起来ppt课件.ppt

第三篇 体验篇让工业机器人动起来,汤晓华、蒋正炎、陈永平,2019年4月,任务一 工业机器人硬件安装调试,任务二 了解工业机器人结构与组成,任务三 认识ABB工业机器人,任务四 认识更多的工业机器人,第三篇 体验篇让工业机器人动起来,任务一、工业机器人硬件安装调试,任务一、工业机器人硬件安装调试,任务一、工业机器人硬件安装调试,表3-1 机器人一般安装调试步骤,子任务一、IRC5控制柜的安装,图3-1 地面安装,图3-2 垂直安装,本子任务主要介绍ABB机器人IRC5控制柜的基础安装和内部主要构造。下面以IRC5紧凑型控制柜的安装步骤进行介绍，此类紧凑型控制柜主要在IRB120机型上使用：,1、安装IRC5 Compact controller。,IRC5 Compact控制器前面板上的按钮和开关。用于IRB 120的制动闸释放按钮（位于盖子下）。由于机器人带有一个制动闸释放按钮，因此与其他机器人配套使用的IRC5 Compact 无制动闸释放按钮，只有一个堵塞器。,图3-3 IRC5 Compact 控制器前面板上的按钮和开关,A-制动闸释放按钮 B-电机开启 C-紧急停止 D-主电源开关 E-模式开关,2、将操纵器连接IRC5 Compact controller。,A-XS8附件轴 B-XS4 FlexPendant连接器 C-XS7I/O连接器 D-XS9安全连接器 E-XS1电源电缆连接器 F-XS0电源输入连接器 G-XS10电源连接器 H-XS11 DeviceNet连接器 I-XS41信号电缆连接器 J-XS2信号电缆连接器 K-XS13轴选择器连接器 L-XS12附加轴,图3-4 IRC5 Compact controller上的连接器,图3-5 IRC5 M2019控制柜和示教器外观图,机器人IRC5 M2019控制柜和示教器外观图（图3-5），此类控制柜在本书后续讲解的IRB1410机型上使用。,电源开关,急停,通电/复位按钮,手动/自动,RS端口,机器人编码器电缆,示教器,电源开关,急停,通电/复位按钮,手动/自动,RS端口,示教器端口,机器人伺服电缆,机器人编码器电缆,主机,电容,伺服驱动,轴计算机板,安全面板,DSQC 651 I/O板,继电器,端子排,图3-6 IRC5 M2019控制柜内部图,机器人IRC5 M2019控制柜内部图,表3-2 IRC5 M2019主要技术参数,子任务二、机器人本体安装,1、机器人本体的基本安装,装运姿态（图3-7）是最稳定的位置。将机器人固定到其基座之前，切勿改变其姿态，这也是推荐的运送姿态用圆形吊带吊升机器人，在机器人表面与圆形吊带直接接触的地方，需要垫放厚布。IRB 120机器人的重量为25kg，必须使用相应尺寸的起吊附件。,图3-7 装运姿态,图3-8 吊装姿态,A：连接螺钉M4*8优质钢8.8B：底座C：支架D：连接螺钉M5*12优质钢8.8-A2FE：上臂,图3-9 制动闸释放装置,确定机器人的方位并将其固定到基座或底板，以便安全运行机器人。在安装好机器人本体后要释放每个轴电机的制动闸，可通过以下三种方法释放制动闸,2、机器人本体的悬挂安装,（1）地面安装,（2）安装角度 45（倾斜）,（3）安装角度 90（墙壁）,（4）安装角度 180（悬挂）,图3-10 安装（4）安装角度 180（悬挂）方式示意图,3、本体限制工作范围,以机械方式限制工作范围，机械停止在机器人上的放置位置。各工作轴具有止动装置，图3-11是轴1止动装置，图3-12是轴2止动装置，图3-13是轴3止动装置。,A-机械停止轴 1（底座） B-机械停止轴 1（摆动平板）,图3-11 轴1止动装置,A-机械止动装置，轴 2（摆动壳）B-机械止动装置，轴 2（下臂）,图3-12 轴2止动装置,A-机械停止轴 3（下臂）B-机械停止轴 2（下臂）,图3-13 轴3止动装置,子任务三、机器人本体和控制器连接,1、电气连接,按照标准，机器人出厂时应提供机器人电缆。它们完全是预制造的，并且随时可以插入，主要的两根电缆描述如表3-3。,客户电缆集成在机器人中，而连接器位于上臂壳和底座上。,表3-3 连接电缆描述,图3-14 连接底座,图3-15 连接上臂壳,图3-14是客户连接底座的接口，A处（R1.CP/CS）客户电力/信号，编号10，参数等级49V/500mA；B处（气动）最大5bar，编号4，內壳直径4mm。图3-15是客户连接上臂壳的接口，A处（R3.CP/CS）客户电力/信号，编号10，参数等级49V/500mA；B处（气动）最大5bar，编号4，內壳直径4mm。,2、清洁工作环境,Clean Room机器人专门设计用于在洁净室环境内工作。设计目标是防止机器人排放颗粒物。,3、安全保护机制,表3-4 安全保护机制,独立控制器有四个安全保护机制，分别为常规模式安全保护停止（GS），自动模式安全保护停止（AS）、上级安全保护停止（SS）和紧急停止（ES）,连接说明（图3-16）：将X1和X2端子的第3脚的短接片剪掉；ES1和ES2分别单独接入NC无源接点；,（1）机器人紧急停止ES安全保护机制应用示例,图3-16 ES急停下X1、X2连接保护示意,（2）机器人自动模式下AS安全保护机制应用示例,连接说明（图3-17）：将第5、第11脚的短接片剪掉；,图3-17 AS急停下X5连接保护示意,4、SMB电池的更换,BB机器人在关掉控制柜电源后，六个轴的位置数据是由电池提供电能并进行保存的，所以在电池即将耗尽之前，需要对其进行更换，否则每次主电源断电后再次通电，就要进行机器人转速计数器更新的操作。,A-电池组 B-电缆带 C-底座盖,图3-18 电池位置,图3-19 SMB内存校准,查看ABB菜单校准选择一个机械单元“ROB-1”SMB内存显示状态，这时SMB状态应该显示无效，选择ROB_1后确定（图3-19），则需要更新。,5、转数计数器的更新,各个型号的机器人机械原点刻度位置会有所不同，请参考ABB随机光盘说明书。下面图3-20是ABB机器人IRB6640机械原点刻度位置。,图3-20 IRB6640机械原点刻度位置,6、机器人开关机/重新启动的功能,图3-21 电源开关开启,表3-5是常用的重新启动功能的操作：,表3-5 常用重新启动功能操作,点击“ABB”进入主菜单界面，单击右下角的“重新启动”，跳出重启界面，单击“高级”，进入常见的5个重启类型选择界面（图3-22），有“热启动、关机、启动等”，你可以选择重启类型后单击“确定”，等待重新启动的完成。,图3-22 重启类型选择界面,任务二 手动控制工业机器人,任务二 手动控制工业机器人,任务二 手动控制工业机器人,子任务一 搭建简单工业机器人系统,图3-24 搭建最小系统示意图,图3-23 激光切割机器人,任务要求：搭建一台IRB120紧凑型工业机器人的最小系统，如图3-24所示，包含了一个简单工装和工件。,1、桌面双击,，打开RobotStudio软件，如图3-25所示。,图3-25 RobotStudio软件登入界面,2、选择创建空工作站选择“新建”中“空工作站”，点击右侧“创建”空工作站，进入图3-26界面。,图3-26 空工作站界面,3、导入ABB工业机器人到工作站单击“基本”菜单栏中的,，进入“ABB模型库”（图3-27），选中IRB120型工业机器人。则在工作站中出现了ABB IRB120机器人模型（图3-28）。,图3-27 ABB模型库 图3-28 添加后ABB IRB120机器人模型,4、为工业机器人添加工装和工件采用与导入工业机器人相同方法，为系统添加工装和工件（图3-29）。单击“基本”菜单栏中选择“导入模型库”“设备”“training object”中的“my tool”和“curving thing”；,图3-29 导入模型库,4、将MyTool安装到机器人上添加完成后在工具栏左侧的“布局”中生成工作站及工具（图3-30），右击“My tool”下拉中“安装到”，把工具安装到指定的工作站机器人上（图3-31），跳出是否更新对象的位置My tool，点击“是”完成。,图3-30 布局界面 图3-31 工具安装到指定机器人,5、设置Curving thing的位置鼠标右键单击“Curving thing”，选择设定位置（图3-32），在弹出的对话框中设置其合适位置。至此一个最简单的工业机器人系统建立完成，如图3-33所示。,图3-32 选择坐标 图3-33 构建系统完成,6、创建控制系统部分进入工具栏“机器人系统”，选择“从布局”创建控制系统（图3-34）。进入创建界面，可以修改系统名称、保存位置、RobotWare版本等（图3-35）。,图3-34 从布局创建系统 图3-35 进入创建系统,点击“下一步”，选择已建工作站的机器人机械装置作为系统的一部分（图3-36），在点击“下一步”显示系统选项（图3-37）。,图3-36 选择机械装置 图3-37 系统选项,点击“选项”进入修改选项界面，选择“Second Language”（图3-38）、“Hardware”中“709-1 Master/Slsve” （图3-39）和“840-2 Profibus Fieldbus Adapter”（图3-40）。,图3-38 修改语言选项 图3-39 修改硬件选项 图3-40 修改总线选项,在没有授权激活软件时上述操作无法“从布局”进行控制系统的创建，可以在刚进入RobotStudio后，点击“在线”创建并制作机器人系统，点击“系统生成器”（图3-41），进入后点击在已生成目录中有的机器人系统，也可以新建。在右侧点击“创建新系统”，如图3-42所示。,图3-41 在线系统生成 图3-42 在线创建新系统,进入新控制器系统向导（图3-43），点击下一步，输入系统名字和路径（图3-44）；使用真实的密钥或虚拟密钥可以生成系统，真实密钥生成的系统可以下载到控制器使用，虚拟密钥生成的系统只能在计算机中的虚拟控制中使用。,图3-43进入系统向导 图3-44 系统名称和路径,图3-45 虚拟密钥 图3-46 添加密钥,点击“完成”，机器人系统生成器已建立完成，可以看到图3-47左侧显示系统名称，当中显示系统属性，并可以修改和复制。完成机器人系统的构建后，下面可以开始新建一个工作站了。,图3-47 完成系统生成,子任务二 手动操作机器人,（4）完成直线 （5）完成曲线 （6）抬起图3-48 线条运动轨迹,（1）起点 （2）完成直线 （3）完成曲线,一、认识示教器,图3-49 示教器部件功能,A-连接电缆 B-触摸屏 C-急停开关 D-手动操作摇杆E-USB接口 F-使能器按钮G-示教器复位按钮 H-触摸屏用笔,正确手持示教器（图3-50）。,图3-50 手持示教器方法,打开虚拟示教器在RobotStudio软件工具栏中点击“示教器”中下拉“虚拟示教器”（图3-51），打开示教器界面（图3-52）；,图3-51 打开虚拟示教器 图3-52 虚拟示教器,点击左上侧的“ABB”，进入主菜单界面；,点击主菜单界面中的控制面板“Control Pannel”，点击“Language”（图3-53），如弹出如图所示的对话框（图3-54），则说明机器人控制器处于自动模式“Auto”，需要切回手动模式。,图3-53 控制面板界面 图3-54 进入语言界,切换工作方式切回手动模式的方法如下，点击使能器按钮左侧的“方式按钮”（图3-55），在弹出的界面上选择手动模式，在ABB左上侧状态栏中也可以观察示教器处于“Auto”自动状态还是“Manual”手动状态（图3-56）。,图3-55 工作方式按钮,转变成手动模式后，再次重新操作点击“Language”菜单，从如图3-57界面中选择“Chinese”。点击OK后，重新启动示教器，系统将变为中文。,图3-57 语言选择界面,图3-56 模式显示,2、示教器手动操纵,从主界面进入后，点击“手动操纵”，进入如图3-58所示的界面。,图3-58 手动操纵界面,通过单轴控制，将机器人移动到P0点。上图中的操纵杆方向控制的分别为1、2、3轴，通过操作控制杆将机器人移动到P0点（图3-59）。,图3-59 P0点 图3-60 P0点 图3-61 P1点,P0和P1点的Z坐标相同，从P0点移动到P1点，如果采用单轴控制方式比较复杂，可以采用沿X、Y、Z的直线移动则方便的多。点击,，切换为直线方式，示教器操纵杆方向设定如图3-60所示，通过操作操纵杆将机器人移至P1点（图,（1）P2点 （2）P3点 （3）P4点图3-62 P2、P3、P4手动操纵,3-61）。采用相同的方法将机器人移动至P2、P3、P4（图3-62）。,任务三 自动控制工业机器人,任务三 自动控制工业机器人,任务三 自动控制工业机器人,要使工业机器人动起来，必须给机器人一系列的指令，让它按照指令来进行运动。ABB机器人通过编写RAPID程序来实现机器人的控制。RAPID指令包含可以移动机器人、设置输出、读取输入、还能实现决策、重复其他指令、构造程序、与系统操作员交流等功能。以上述机器人为例，要求从初始位置P0，移动到P1，再顺次移动到P2、P3、P4点。,建立RAPID的过程如下1）点击“ABB”进入主界面，然后单击“程序编辑器”，打开程序编辑器（图3-63），如果不存在程序，提示是否需要新建程序或加载现有程序，可以单击“取消”，进入模块列表界面（图3-64）。,图3-63 程序编辑器界面 图3-64 模块列表界面,2）在模块列表界面中，单击“文件”，选择“新建模块”（图3-65）；,图3-65 新建模块界面,3）在弹出的模块对话框中，单击“是”继续（图3-66），提示新建模块后将丢失程序指针；4）建立一个“Module1”的程序模块，单击“确定”（图3-67）；,图3-66 继续添加程序 图3-67 选中程序模块,5）选中“Module1程序模块”并单击，回到模块列表中就新添加了Module1程序模块（图3-68）；6）在列表中选择“Module1”，双击进入例行程序的创建（图3-69）；,图3-68 创建成功Module1程序模块 图3-69 例行程序界面,7）从“文件”中“新建例行程序”（图3-70），建立一个主程序，将其名称设定为“main”,然后单击“确定”（图3-71）；,图3-70 新建例行程序 图3-71 例行程序设置界面,8）单击“main”（图3-72），进入程序编辑界面（图3-73）；,图3-72 程序列表界面 图3-73 程序编辑界面,9）在main（）程序中，选中“”，通过添加指令来编写程序，指令Common在屏幕右侧，如单击MoveJ，在程序中自动添加了该指令，是指令插入的位置（图3-74）。,图3-74 插入MoveJ指令 图3-75指令参数修改界面,单击“确定”后，可以看到原来位置的“*”变为了phome（图3-77）；,图3-76 新数据声明界面 图3-77 新数据修改界面,单击“修改位置”，将机器人的当前位置数据记录下来，单击“修改”进行确认（图3-79）。当然该位置可在以后进行修改。,图3-78 返回程序编辑界面 图3-79 修改确认界面,将phome10修改为p0。选中phome10并单击，进入新数据声明界面，通过新建，建立p0位置点（图3-81）；,图3-80 程序编辑界面 图3-81 新建P0数据界面,继续添加移动到P1点的指令，方法同添加P0（图3-83）；,图3-82 添加P0点指令 图3-83 添加P1点指令,沿圆弧移动到P2，此处采用了MoveC指令。再继续移动到P3、P4的方法同上，添加MoveL、MoveC指令进行直线、圆弧的运行，最后回到原位等待（图3-84）。,图3-84 添加P2、P3、P4点指令,任务四 用外部信号控制工业机器人,任务四 用外部信号控制工业机器人,任务目标：1认识常用ABB标准I/O板；2利用外部信号实现机器人的动作；,ABB机器人提供了丰富外部I/O通信接口，可以轻松地实现机器人与周边设备进行通信连接（表3-6）。,表3-6 外部I/O信号方式,1、常用ABB标准I/O板表3-7为常用的ABB标准I/O板：,表3-7 ABB标准I/O板,X1数字量输出接口,DeviceNet接口 X5,X3数字量输入接口,X6模拟输出接口,DSQC651板主要提供8个数字输入信号、8个数字输出信号和2个模拟输出信号的处理，如图3-85所示，X1、X3、X5、X6端子使用定义和地址编号如表3-8、表3-9、表3-10、表3-11所示。,图3-85 DSQC651,表3-8 X1端子说明,表3-9 X3端子说明,表3-11 X6端子说明,表3-10 X5端子说明,我们选择DSQC651板进行通信。点击“ABB”进入主菜单，在单击进入“控制面板”（3-86）；单击“配置”添加I/O，选择“Unit”类型（图3-87），单击进入，可以编辑、新增或删除变量；,图3-86 控制面板界面 图3-87 配置界面,2、外部I/O信号控制机器人,在图3-88的Unit变量界面中，双击需要修改的参数（图3-89），进行配置I/O板。,图3-88 Unit变量界面 图3-89 设置参数界面,按照表3-12进行逐一设置参数，完成后如图3-90所示；,表3-12 参数列表,图3-90 参数修改界面,2）配置I/O信号单击“配置”添加I/O，选择“Signal”类型（图3-91），单击进入，可以编辑、新增或删除变量（3-92）；,图3-91 “Signal”类型 图3-92 编辑删除变量,修改双击上图中某一个参数进入，按照表3-13对di1变量设定参数（图3-93），最后单击确定后，选择重新启动才生效。,图3-93 di1变量设定参数,表3-13 di1变量参数,在本项目任务三的程序中增加一个信号di1，作为启动信号。编辑插入“WaitDI”指令（图3-94），WaitDI指令代表等待一个数字输入信号的指定状态，“1”时为有效即启动（图3-95）；,图3-94编辑插入“WaitDI”指令 图3-95 插入“WaitDI”完成,插入指令编程完成后，进行信号模拟，进入工具栏“仿真”中（图3-96），点击打开“O/I仿真器”（图3-97），添加数字输入信号di1；点击,，即可模拟改变信号，作为启动信号开始运行程序。,图3-96 仿真工具栏 图3-97 O/I仿真器,3、ABB机器人的其他通信功能,（1）Profibus适配器的连接,参数名称及说明见表3-14：,表3-14 DSQC667模块参数名称,点击“ABB”进入主界面，进入“控制面板”“配置”（图3-98），双击“Bus”，确认系统中已“Profibus1”，然后点击“后退”，再双击“Unit”，进行“添加”（图3-99），双击“Name”，“Profibus8”，然后确定；双击“Type of Unit”，选中“DP_Slave”，然后确定；双击“Connected to Bus”，选“Profibus1”，然后确定；双击“Profibus Address”，然后设定为“8” 然后确定。,图3-98 配置总线界面 图3-99 添加总线参数设置,（2）PC连接到网络服务端口,图3-100 网络端口,图3-101 RS232串行接口,A-服务端口 B-局域网端口,RS232通道可转换为带可选适配器（选件714-1）的RS422全双工，如图3-102所示。RS422可实现更可靠的较长距离（从RS232=15m 到RS422=120m）的点到点通信（差分）。,（3）连接到串行通道,图3-102 RS232通道的连接,A-电缆 B-适配器,知识、技术归纳,工程创新素质培养,从ABB工业机器人新机器出厂后的搬运、安装、调试和使用，可以使用示教器进行手动控制，也可以编写RAPID程序自动控制，也可以用外部信号来控制机器人，条条大道通罗马，我们已经会几种方法让机器人动起来了。,体验了让ABB工业机器人动起来，如果大家用到其他品牌工业机器人也先用软件可以仿真运行一下，也可以先学会示教器让机器人做一些简单的动作，不要把工业机器人想的太奥妙，大家一起来动动手吧！,致 谢,