工业机器人技术及应用3-手动操纵工业机器人

精品文档---下载后可任意编辑 第三章 手动操纵工业机器人 3。1 机器人运动轴与坐标系3.1。1 机器人运动轴的名称3.1。2 机器人坐标系的种类3.2 认识和使用示教器学习目标 导入案例 课堂认知 扩展与提高 本章小结 思考练习3。3 机器人安全操作规程3.3。1 示教和手动机器人时3。3.2 再现和生产运行时3。4 手动移动机器人3。4。1 移动方式3。4.2 典型坐标系下的手动操作课前回顾工业机器人主要由哪几部分组成?如何判别工业机器人的点位运动和连续路径运动？学习目标认知目标*了解工业机器人的安全操作规程＊熟悉示教器的按键及使用功能＊掌握机器人运动轴与坐标系＊掌握手动移动机器人的流程和方法能力目标＊能够熟练进行机器人坐标系和运动轴的选择*能够使用示教器熟练操作机器人实现点动和连续移动导入案例Universal Robots 公司推出革命性的新型工业机器人UR5 机器人自重很轻(仅 18。4 kg )，可以方便地在生产场地移动,而且不需要繁琐的安装与设置就可以迅速地融入到生产线中,与员工交互合作。编程过程可通过教学编程模式实现，用户可以扶住 UR 机械臂，手动引导机械臂，按所需的路径及移动模式运行机械臂一次，UR 机器人就能自动记住移动路径和模式。机器人通过一套独特的、友好的图形用户界面操作，在触摸屏幕上,有一系列范围广泛的功能让用户选择。任何重复性的生产过程，都能够使用它并从中受益.课堂认知3。1 机器人运动轴与坐标系3.1。1 机器人运动轴的名称通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装轴， 基座轴 和工装轴 统称外部轴。 机器人系统中个运动轴的定义 典型机器人操作机各运动轴 A1 、 A2 和 A3 三轴（轴 1 、轴 2 和轴 3 ）称为基本轴或主轴, 用以保证末端执行器达到工作空间的任意位置。A4 、 A5 和 A6 三轴（轴 4 、轴 5 和轴 6 )称为腕部轴或次轴， 用以实现末端执行器的任意空间姿态. 3。1。2 机器人坐标系的种类目前，大部分商用工业机器人系统中，均可使用关节坐标系、直角坐标系、工具坐标系和用户坐标系， 而工具坐标系和用户坐标系同属于直角坐标系范畴 。 TCP 为机器人系统控制点，出厂是默认位于最后一个运动轴或安装法兰的中心，安装工具后 TCP 点将发生改变。（1） 关节坐标系在关节坐标系下,机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。对大范围运动,且不要求 TCP姿态的，可选择关节坐标系. （2） 直角坐标系（世界坐标系、大地坐标系）机器人示教与编程时常常使用的坐标系之一 ,原点定义在机器人安装面与第一转动轴的交点处, X 轴向前， Z 轴向上， Y 轴按右手法则确定。 直角坐标系原点 直角坐标系下的各轴动作 （3） 工具坐标系原点定义在 TCP 点，并且假定工具的有效方向为 X 轴（有些机器人厂商将工具的有效方向定义为 Z 轴），而 Y 轴、 Z 轴由右手法则确定。 在进行相对于工件不改变工具姿态的平移操作时选用该坐标系最为适宜。 工具坐标系原点 工具坐标系下的各轴动作 (4） 用户坐标系可根据需要定义用户坐标系。 当机器人配备多个工作台时，选择用户坐标系可使操作更为简单 。在用户坐标系中， TCP 点将沿用户自定义的坐标轴方向运动. 用户坐标系原点用户坐标系下的各轴动作 提示不同的机器人坐标系功能等同，即机器人在关节坐标系下完成的动作，同样可在直角坐标系下实现。机器人在关节坐标系下的动作是单轴运动,而在直角坐标系下则是多轴联动。除关节坐标系以外，其他坐标系均可实现控制点不变动作（只改变工具姿态而不改变 TCP 位置）在进行机器人 TCP 标定时常常用到。 关节坐标系下的单轴运动 直角坐标系下的多轴协调运动 3。2 认识和使用示教器 ABB FlexPendant KUKA smartPAD FANUC iPendant YASKAWA DX100 工业机器人行业四巨头的最新示教器产品示教器主要由 显示屏 和各种操作 按键 组成，显示屏主要有 4 个显示区组成。 菜单显示区 显示操作屏主菜单和子菜单。通用显示区 在通用显示区,可对作业程序、特性文件、各种设定进行显示和编辑。状态显示区 显示系统当前状态，如动作坐标系、机器人移动速度等.显示的信息根据控制柜的模式(示教或再现）不同而改变.人机对话显示区 在机器人示教或自动运行过程中,显示功能图标以及系统错误信息等。示教器按键设置主要包括【急停键】、【安全开关】、【坐标选择键】、【轴操作键】 /【 Jog 键】、【速度键】、【光标键】、【功能键】、【模式旋钮】等. 序号 按键名称 按键功能 1 急停键 通过切断伺服电源立即停止机器人和外部轴操作。一旦按下，开关保持紧急停止状态;顺时针方向旋转解除紧急停止状态。 2 安全开关 在操作时确保操作者的安全.只有安全开关被按到适中位置，伺服电源才能，机器人方可动作。一旦松开或按紧，切断伺服电源，机器人立即停止运动。 3 坐标选择键 手动操作时，机器人的动作坐标选择键。可在关节、直角、工具和用户等常见坐标系中选择。此键每按一次，坐标系变化一次。 4 轴操作键 对机器人各轴进行操作的键。只有按住轴操作键，机器人才可动作.可以按住两个或更多的键，操作多个轴。 5 速度键 手动操作时,用这些键来调整机器人的运动速度. 6 光标键 使用这些键在屏幕上按一定的方向移动光标. 7 功能键 使用这些键可根据屏幕显示执行指定的功能和操作。 8 模式旋钮 选择机器人控制柜的模式（示教模式、再现 / 自动模式、远程 / 遥控模式） 3。3 机器人安全操作规程3。3。1 示教和手动机器人时1 )禁止用力摇晃机械臂及在机械臂上悬挂重物。2 ）示教时请勿戴手套。穿戴和使用规定的工作服、安全鞋、安全帽、保护用具等3 ）未经许可不能擅自进入机器人工作区域。调试人员进入机器人工作区域时, 需随身携带示教器，以防他人误操作。4 )示教前，需认真确认示教器的安全保护装置是否能够正确工作，如【急停键】、【安全开关】等.5 )在手动操作机器人时要采纳较低的倍率速度以增加对机器人的控制机会。6 )在按下示教器上的【轴操作键】之前要考虑到机器人的运动趋势。7 )要预先考虑好避让机器人的运动轨迹,并确认该路径不受干涉。8 ）在察觉到有危险时，立即按下【急停键】，停止机器人运转.3。3。2 再现和生产运行时1 )机器人处于自动模式时，严禁进入机器人本体动作范围内.2 )在运行作业程序前,须知道机器人根据所编程序将要执行的全部任务.3 )使用由其他系统编制的作业程序时,要先跟踪一遍确认动作,之后再使用该程序。4 )须知道所有会左右机器人移动的开关、传感器和控制信号的位置和状态。5 ）必须知道机器人控制器和外围控制设备上的【急停键】的位置,准备在紧急情况下按下这些按钮。6 )永远不要认为机器人没有移动,其程序就已经完成，此时机器人很可能是在等待让它继续移动的输入信号.3。4 手动移动机器人3.4.1 移动方式（1) 点动点动机器人就是点按 / 微动【轴操作键】来移动机器人手臂的方式。每点按或微动【轴操作键