工业机器人工作站安装与调试(ABB)课件第2篇任务2.pptx

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1、任务二 认识ABB工业机器人,IRB 120是ABB机器人部2009年9月推出的最小机器人和速度最快的六轴机器人,是由ABB(中国)机器人研发团队首次自主研发的一款新型机器人,IRB 120是ABB新型第四代机器人家族的最新成员。IRB 120具有敏捷、紧凑、轻量的特点,控制精度与路径精度俱佳,是物料搬运与装配应用的理想选择。IRB 120重25kg,荷重3kg(垂直腕为4kg),工作范围达580mm,手腕中心点工作范围示意图如图2-1所示,具体参数见表2-1。,IRB 120是ABB机器人部2009年9月推出的最小机器人,表2-1IRB 120的主要参数,表2-1IRB 120的主要参数,I

2、RB 120的最大工作行程为411mm,底座下方拾取距离为112mm,广泛适用于电子、食品饮料、机械、太阳能、制药、医疗、研究等领域,也是教学领域中较常见的机型。,为缩减机器人占用空间,IRB 120可以任何角度安装在工作站内部、机械设备上方或生产线上其他机器人的近旁。机器人第1轴回转半径极小,更有助于缩短与其他设备的间距。,IRB 120的最大工作行程为411mm,底座下方拾取距离为,图2-1IRB 120工作范围示意图,图2-1IRB 120工作范围示意图,IRB 1410外型及其工作范围示意图如图2-2所示,它以性能卓越、经济效益显著,资金回收周期短等特点,在弧焊、物料搬运和过程应用领域

3、得到广泛的应用。,IRB 1410外型及其工作范围示意图如图2-2所示,它,图2-2IRB 1410外型及其工作范围示意图,图2-2IRB 1410外型及其工作范围示意图,IRB 1410机器人的特点如下:,1) IRB 1410工作周期短、运行可靠,能助用户大幅提高生产效率。该款机器人在弧焊应用中历经考验,性能出众,附加值高,投资回报快。,2) IRB 1410手腕荷重5kg;上臂提供独有18kg附加荷重,可搭载各种工艺设备。控制水平和循径精度优越。,3) IRB 1410的过程速度和定位均可调整,能达到最佳的制造精度,次品率极低,甚至达到零。,4) IRB 1410以其坚固可靠的结构而著称

4、，而由此带来的其他优势是噪声水平低、例行维护间隔时间长、使用寿命长。,IRB 1410机器人的特点如下:1) IRB 1410工作,5) IRB 1410的工作范围大、到达距离长、结构紧凑、手腕极为纤细,即使在条件苛刻、限制颇多的场所,仍能实现高性能操作。,6) 专为弧焊而优化,IRB 1410采用优化设计,设有送丝机走线安装孔,为机械臂搭载工艺设备提供便利。标准IRC 5机器人控制器中内置各项人性化弧焊功能,可通过专利的编程操作手持终端FlexPendant(示教器)进行操控。IRB 1410机器人的技术参数见表2-2。,5) IRB 1410的工作范围大、到达距离长、结构紧凑、手,表2-2

5、IRB 1410机器人技术参数,表2-2IRB 1410机器人技术参数,IRC 5控制系统包括主电源、计算机供电单元、计算机控制模块(计算机主体)、输入/输出板、Customer connections(用户连接端口)、FlexPendant接口(示教盒接线端)、轴计算机板、驱动单元(机器人本体、外部轴)。系统构成如图2-3所示,具体介绍如下:,IRC 5控制系统包括主电源、计算机供电单元、计算机控制,图2-3系统构成,图2-3系统构成,A:操纵器(图中所示为普通型号)。,B1:IRC 5 Control Module,包含机器人系统的控制电子装置。,B2:IRC 5 Drive Module

6、,包含机器人系统的电源电子装置。在Single Cabinet Controller 中,Drive Module包含在单机柜中。MultiMove系统中有多个Drive Module。,C:RobotWare光盘,包含所有机器人软件。,D:说明文档光盘。,E:由机器人控制器运行的机器人系统软件。,A:操纵器(图中所示为普通型号)。B1:IRC 5 Cont,G:带Absolute Accuracy选项的系统专用校准数据磁盘。不带此选项的系统所用的校准数据通常随串行测量电路板(SMB)提供。,F:RobotStudio Online计算机软件(安装于个人计算机上)。RobotStudio On

7、line用于将 RobotWare软件载入服务器,以及配置机器人系统并将整个机器人系统载入机器人控制器。,H:与控制器连接的FlexPendant。,J:网络服务器(不随产品提供),可用于手动储存RobotWare、成套机器人系统、说明文档。在此情况下,服务器可视为某台计算机使用的存储单元,甚至计算机本身。如果服务器与控制器之间无法传输数据,则可能是服务器已经断开。,G:带Absolute Accuracy选项的系统专用校准数,PCK:服务器的用途:使用计算机和RobotStudio Online可手动存取所有的RobotWare软件。手动储存通过便携式计算机创建的全部配置系统文件。手动存储由

8、便携式计算机和 RobotStudio Online安装的所有机器人说明文档。在此情况下,服务器可视为由便携式计算机使用的存储单元。,M:RobotWare许可密钥。原始密钥字符串印于Drive Module内附纸片上(对于Dual Controller,其中一个密钥用于Control Module,另一个用于Drive Module;而在MultiMove 系统中,每个模块都有一个密钥)。RobotWare 许可密钥在出厂时安装,从而无须进行额外的操作来运行系统。,PCK:服务器的用途:使用计算机和RobotStudio O,N:处理分解器数据和存储校准数据的串行测量电路板(SMB)。对于不

9、带Absolute Accuracy选项的系统,出厂时校准数据存储在SMB上。个人计算机(不随产品提供)可能就是图中所示的网络服务器J。如果服务器与控制器之间无法传输数据,则可能是计算机已经断开连接。,N:处理分解器数据和存储校准数据的串行测量电路板(SMB)。,示教器如图2-4所示,FlexPendant设备(有时也称为TPU或示数单元)用于处理与机器人系统操作相关的许多功能,如运行程序、微动控制操纵器、修改机器人程序等。使能装置上的三级按钮:默认不按为一级,不得电;按一下为二级,得电;按到底为三级,不得电。示教单元的初始界面如图2-5所示,另有初始窗口、Jogging窗口、输入/输出(I/

10、O)窗口、Quickset Menu(快捷菜单)、特殊工作窗口。,示教器如图2-4所示,FlexPendant设备(有时也称为,图2-4示教器1连接器2触摸屏3紧急停止按钮4使动装置5控制杆,图2-4示教器,图2-5初始界面1ABB菜单2操作员窗口3状态栏4关闭按钮5任务栏6快速设置菜单,图2-5初始界面,1.目标点和路径,在对机器人动作进行编程时,需要使用目标点(位置)和路径(向目标点移动的指令序列)。,目标点是机器人要达到的坐标。它通常包含以下信息:位置(目标点在工件坐标系中的相对位置)、方向(目标点的方向,以工件坐标的方向为参照,当机器人达到目标点时,它会将TCP的方向对准目标点的方向)

11、、Configuration(用于指定机器人要如何达到目标点的配置值)。,1.目标点和路径在对机器人动作进行编程时,需要使用目标点(位,路径是指向目标点移动的指令顺序。机器人将按路径中定义的目标点顺序移动。,2.坐标系,在RobotStudio软件中,可以使用坐标系或用户定义的坐标系进行元素和对象的相互关联。,各坐标系之间在层级上相互关联。每个坐标系的原点都被定义为其上层坐标系之一中的某个位置。下面介绍常用的坐标系统。,路径是指向目标点移动的指令顺序。机器人将按路径中定义的目标,1)工具中心点坐标系(也称为TCP):是工具的中心点。可以为一个机器人定义不同的TCP。所有的机器人在机器人的工具安

12、装点处都有一个被称为tool0的预定义TCP。当程序运行时,机器人将该CP 移动至编程的位置。,2)RobotStudio大地坐标系:用于表示整个工作站或机器人单元。是层级的顶部,所有其他坐标系均与其相关(当使用RobotStudio时)。,1)工具中心点坐标系(也称为TCP):是工具的中心点。可以为,基座(BF):在RobotStudio和现实中,工作站中的每个机器人都拥有一个始终位于其底部的基础坐标系。,任务框(TF):在RobotStudio中,任务框表示机器人控制器大地坐标系的原点。,图2-6所示说明了基座与任务框之间的差异。左图中的任务框与机器人基座位于同一位置。右图则已将任务框移动

13、至另一位置处。,基座(BF):在RobotStudio和现实中,工作站中的每,图2-6基座与任务框之间的差异RS-WCS大地坐标系BF机器人基座TCP工具中心点P机器人目标TF任务框Wobj工件坐标,图2-6基座与任务框之间的差异,图2-7所示说明了如何将RobotStudio中的工作框映射到现实中的机器人控制器坐标系,如映射到车间中。,图2-7映射真实机器人控制器坐标系RS-WCS大地坐标系RC-WCS机器人控制器中定义的大地坐标系BF机器人基座TCP工具中心点P机器人目标TF任务框Wobj工件坐标,图2-7所示说明了如何将RobotStudio中的工作框映射,3)工件坐标系:通常表示实际工

14、件。它由两个坐标系组成:用户框架和对象框架,其中,后者是前者的子框架。对机器人进行编程时,所有目标点(位置)都与工作对象的对象框架相关。如果未指定其他工作对象,目标点将与默认的Wobj0 关联,Wobj0始终与机器人的基座保持一致。,3.具有多个机器人系统的工作站,对于单机器人系统,RobotStudio的工作框与机器人控制器大地坐标系相对应。如果工作站中有多个控制器,则任务框允许所连接的机器人在不同的坐标系中工作,即可以通过为每个机器人定义不同的工作框,从而使这些机器人的位置彼此独立,如图2-8所示。,3)工件坐标系:通常表示实际工件。它由两个坐标系组成:用户框,图2-8多机器人多坐标系RS

15、-WCS大地坐标系TCP(R1)机器人1的工具中心点TCP(R2)机器人2的工具中心点BF(R1)机器人系统1的基座BF(R2)机器人系统2的基座P1机器人目标1P2机器人目标2TF1机器人系统1的任务框TF2机器人系统2的任务框Wobj工件坐标,图2-8多机器人多坐标系,(1)MultiMove Coordinated系统(见图2-9),MultiMove功能可帮助用户创建并优化MultiMove系统的程序,使一个机器人或定位器夹持住工件,由其他机器人对其进行操作。,当对机器人系统使用RobotWare选项MultiMove Coordinated时,这些机器人必须在同一坐标系中工作。同样地

16、,RobotStudio禁止隔离控制器的工作框。,(1)MultiMove Coordinated系统(见图2,图2-9多机器人MultiMove Coordinated系统RS-WCS大地坐标系TCR(R1)机器人1的工具中心点TCP(R2)机器人2的工具中心点BF(R1)机器人1的基座BF(R2)机器人2的基座BF(R3)机器人3的基座P1机器人目标1TF任务框Wobj工件坐标,图2-9多机器人MultiMove Coordinated,(2)MultiMove Independent系统(见图2-10),对机器人系统使用RobotWare选项MultiMove Independent时,

17、多个机器人可在一个控制器的控制下同时进行独立的操作。即使只有一个机器人控制器大地坐标系,机器人通常在单独的多个坐标系中工作。要在RobotStudio中实现此设置,必须将机器人的任务框隔离开来且彼此独立定位。,(2)MultiMove Independent系统(见图2,图2-10多机器人MultiMove Independent系统RS-WCS大地坐标系TCP(R1)机器人1的工具中心点TCP(R2)机器人2的工具中心点BF(R1)机器人1的基座BF(R2)机器人2的基座P1机器人目标1P2机器人目标2TF1任务框TF2任务框Wobj工件坐标,图2-10多机器人MultiMove Indep

18、enden,1.轴配置,目标点定义并存储为WorkObject坐标系内的坐标。控制器计算出当机器人到达目标点时轴的位置,它一般会找到多个配置机器人轴的解决方案,如图2-11所示。为了区分不同配置,所有目标点都有一个配置值,用于指定每个轴所在的四元数。,1.轴配置目标点定义并存储为WorkObject坐标系内,图2-11多个配置机器人轴解决方案,图2-11多个配置机器人轴解决方案,凡是通过指定或计算位置和方位创建的目标,都会获得一个默认的配置值(0,0,0.0),该值可能对机器人到达目标点无效。,2.轴配置的常见问题,在多数情况下,如果创建目标点使用的方法不是微动控制,则无法获得这些目标的默认配

19、置。,即便路径中的所有目标都已验证配置,如果机器人无法在设定的配置之间移动,则运行该路径时可能也会遇到问题。如果轴在线性移动期间移位幅度超过90,则可能会出现这种情况。,在目标点中存储轴配置,对于那些将机器人微动调整到所需位置之后示教的目标点,所使用的配置值将存储在目标中。,凡是通过指定或计算位置和方位创建的目标,都会获得一个默认的,重新定位的目标点会保留其配置,但是这些配置不再经过验证。因此,移动到目标点时,可能会出现上述问题。,3.配置问题的常用解决方案,要解决上述问题,可以为每个目标点指定一个有效配置,并确定机器人可沿各个路径移动。此外,可以关闭配置监控,也就是忽略存储的配置,使机器人在

20、运行时找到有效配置。如果操作不当,则可能无法获得预期结果。,重新定位的目标点会保留其配置,但是这些配置不再经过验证。因,在某些情况下,可能不存在有效配置。为此,可行的解决方案是重新定位工件,重新定位目标点(如果过程接受),或者添加外轴以移动工件或机器人,从而提高可到达性。,4.如何表示配置,机器人的轴配置使用4个整数系列表示,用来指定整转式有效轴所在的象限。象限的编号从0 开始为正旋转(逆时针),从-1开始为负旋转(顺时针)。,在某些情况下,可能不存在有效配置。为此,可行的解决方案是重,对于线性轴,整数可以指定距轴所在的中心位置的范围(以米为单位)。六轴工业机器人的配置(如IRB 140)0

21、-1 2 1如下所示:,第一个整数(0)指定轴1的位置:位于第一个正象限内(介于090的旋转)。,第二个整数(-1)指定轴4的位置:位于第一个负象限内(介于0-90的旋转)。,第三个整数(2)指定轴6的位置:位于第三个正象限内(介于180270的旋转)。,对于线性轴,整数可以指定距轴所在的中心位置的范围(以米为单,第四个整数(1)指定轴x的位置:这是用于指定与其他轴关联的手腕中心的虚拟轴。,5.配置监控,执行机器人程序时,可以选择是否监控配置值。如果关闭配置监控,将忽略使用目标点存储的配置值,机器人将使用最接近其当前配置的配置值移动到目标点。如果打开配置监控,则只使用指定的配置值伸展到目标点。

22、,用户可以分别关闭或打开关节和线性移动的配置监控,并由ConfJ和ConfL动作指令控制。,第四个整数(1)指定轴x的位置:这是用于指定与其他轴关联的手,(1)关闭配置监控,如果在不使用配置监控的情况下运行程序,每执行一个周期时,得到的配置可能会有所不同:机器人在完成一个周期后返回起始位置时,可以选择与原始配置不同的配置。,对于使用线性移动指令的程序,可能会出现这种情况:机器人逐步接近关节限值,但是最终无法伸展到目标点。,对于使用关节移动指令的程序,可能会导致完全无法预测的移动。,(1)关闭配置监控如果在不使用配置监控的情况下运行程序,每执,(2)打开配置监控,如果在使用配置监控的情况下运行程序,会强制机器人使用目标点中存储的配置。这样,循环和运动便可以预测。但是,在某些情况下,如机器人从未知位置移动到目标点时,如果使用配置监控,则可能会限制机器人的可到达性。,离线编程时,如果程序要使用配置监控执行,则必须为每个目标指定一个配置值。,(2)打开配置监控如果在使用配置监控的情况下运行程序,会强制,