工业机器人工作站安装与调试(ABB)课件第2篇任务2.pptx

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。表2-1IRB 120的主要参数IRB 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

2、、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。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得到广泛的应用。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

3、,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，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。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

4、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。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: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

5、Module,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。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 Online用于将 RobotWare软件载入服务器,以及配置机

6、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。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

7、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。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

8、连接。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/O)窗口、Quickset Menu(快捷菜单)、特殊工作窗口。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2-5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1.目标点和路径在对机器人动作进行编程时,需要使用目

9、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)、Configuration(用于指定机器人要如何达到目标点的配置值)。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。1)工具中心

10、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)。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

11、位于同一位置。右图则已将任务框移动至另一位置处。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2-7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

12、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。图2-8多机器人多坐标系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

13、任务框TF2机器人系统2的任务框Wobj工件坐标(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,RobotStudio禁止隔离控制器的工作框。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

14、(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(2)MultiMove Independent系统(见图2-10)对机器人系统使用RobotWare选项MultiMove Independent时,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。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

15、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 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。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

16、些目标的默认配置。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。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

17、。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)。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)0-1 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)

18、指定轴6的位置:位于第三个正象限内(介于180270的旋转)。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。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。(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。(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。