工业机器人典型工作站应用.ppt

第6章 工业机器人典型工作站应用,主要内容,弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,搬运工业机器人在生产线中的应用,码垛工业机器人应用,并联工业机器人在分拣生产中的应用,1,2,3,4,【学习目标】 1. 知识目标 了解几种工业机器人工作站的基本组成。 掌握工业机器人工作站的建立与配置方法。 掌握工业机器人目标点示教的方法与技巧。 掌握工业机器人的程序指令应用。 掌握机器人工作站的基本调试方法。 2. 技能目标 能够进行工作站需求I/O配置。 能够进行程序数据创建。 能够进行目标点示教。 能够进行工作站程序编写与调试 3. 情感目标 认真细心，规范操作。 勤恳学习，合作互助。,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【任务描述】 采用机器人搬运可大幅提高生产效率，节省劳动力成本，提高定位精度并降低搬运过程中的产品损坏率。搬运机器人具有通用性强、工作稳定的优点，且操作简便、功能丰富，同时逐渐向第三代智能机器人发展，其主要优点有： 动作稳定和提高搬运准确性； 改善工人劳作条件，摆脱有毒、有害环境； 柔性高、适应性强，可实现多形状、不规则物料搬运； 定位准确，保证批量一致性。 ABB搬运机器人有许多成熟的解决方案，在诸多领域均有广泛的应用，涉及物流输送、周转、仓储等。ABB推出的一款迄今为止最小的多用途工业机器人紧凑、敏捷、轻量的六轴IRB120，仅重25kg，荷重3kg（垂直腕为4kg），工作范围达580mm。,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【知识储备】 一、机器人通信I/O板设置 ABB标准I/O板挂在DeviceNet总线上，常用型号有DSQC651和DSQC652。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；DSQC652板主要提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理。在系统中配置标准I/O板卡，至少需要设置以下参数，详见下表6-1所示。,表6-1 配置通信板DSQC651,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【知识储备】 二、搬运机器人数字I/O设置 在I/O单元上创建一个数字I/O信号，至少需要设置I/O信号的名称及类型、I/O信号所在的I/O模板单元以及I/O信号所占用的单元地址。例如可以将数字输入信号di1设置为如下表6-2所示,表6-2 di1数字输入信号设置,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【知识储备】 三、机器人控制系统I/O信号功能设定 系统输入：将数字输入信号与搬运工作站机器人系统的控制信号关联起来，即可以通过输入信号的变化对系统进行控制，例如，轴伺服电机上电、程序的启动等。 系统输出：机器人系统的状态信号也可以与数字输出信号关联起来，将系统的状态变化传递给外围设备以用作控制信号。例如，系统运行模式、程序执行错误等。,表6-4 系统I/O信号功能设定,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【知识储备】 四、检测HOME点模板 在实训任务中，每个程序都有检测Home点的例行程序rCheckHomePos，以及比较机器人当前位置和给定位置是否相同的功能程序CurrentPos，其程序内容如下，在后续的代码中不再重复。 程序：rCheckHomePos、CurrentPos 程序功能：检查原点程序，如机器人不在原点位置则返回原点 PROC rCheckHomePos( ) !检测是否在Home点程序 VAR robtarget pActualPos; !定义一个目标点数据pActualPos IF NOT CurrentPos (pHome, tGripper) THEN,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【知识储备】 四、检测HOME点模板 在实训任务中，每个程序都有检测Home点的例行程序rCheckHomePos，以及比较机器人当前位置和给定位置是否相同的功能程序CurrentPos，其程序内容如下，在后续的代码中不再重复。 程序：rCheckHomePos、CurrentPos 程序功能：检查原点程序，如机器人不在原点位置则返回原点 PROC rCheckHomePos( ) !检测是否在Home点程序 VAR robtarget pActualPos; !定义一个目标点数据pActualPos IF NOT CurrentPos (pHome, tGripper) THEN,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【拓展与提高】 一、搬运机器人的分类及特点 从结构形式上看，搬运机器人可分为龙门式搬运机器人、悬臂式搬运机器人、侧壁式搬运机器人、摆臂式搬运机器人和关节式搬运机器人，如图6-2所示。 龙门式搬运机器人其坐标系主要由 X 轴、 Y 轴和 Z 轴组成。 悬臂式搬运机器人其坐标系主要由X轴、Y轴和Z轴组成。 侧壁式搬运机器人其坐标系主要由X轴、Y 轴和Z轴组成。 摆臂式搬运机器人其坐标系主要由X 轴、Y轴和Z轴组成。 关节式搬运机器人是当今工业产业中常见的机型之一，其拥有56个轴，行为动作类似于人的手臂，具有结构紧凑、占地空间小、相对工作空间大、自由度高等特点，适合于几乎任何轨迹或角度的工作。图63所示是ABB IRB460机器人从物流传输线中搬运整体物料带。,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【拓展与提高】 二、关节式搬运机器人工作站组成 以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有机器人本体、控制系统、搬运系统（气体发生装置、真空发生装置和手爪等）和安全保护装置组成，如图6-4所示。 【实践操作】 一、解包工作站 找到工作站打包文件SituationalTeaching_Carry.rspag，如图6-5所示，按照以下步骤进行解压的操作。 二、配置I/O单元 在示教器中，选中控制面板配置系统参数Unit 新建I/O通信板board10，并根据要求配置I/O单元的参数，配置好的页面如图6-8所示。,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【实践操作】 三、配置I/O信号 在机器人示教器中，根据工作站要求的参数逐一新建I/O信号，并加以配置。 四、配置系统输入/输出 在示教器中，根据以下工作站要求的参数配置系统输入/输出信号，以di07_MotorOn为例，点击控制面板配置系统参数Signal Input添加信号di07_MotorOn设置Action为Motor On，如图6-10所示，这样当di07_MotorOn信号置1时，机器人电机开启。其余系统输入输出参数设置在此不再一一演示。 五、创建并设置工具数据 在示教器中设定工具数据，采用6点法对工具坐标系数据进行标定，产生的工具数据tGripper的详细参数见下表。在示教器中，程序数据界面，新建工具坐标系，按照表6-5所示的要求设置工具参数，如图6-11所示。,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【实践操作】 六、创建工件坐标系数据 本工作站中，设置两种工件坐标系WobjCNV和WobjBuffer，工件坐标系均采用用户三点法标定。在示教器中，根据图所示位置设定工件坐标系数据。示意图如图6-13所示。建立过程为程序数据Wobjdata新建工件坐标系，并设置参数。 七、创建载荷数据 在虚拟示教器中，根据工作站的要求以下的参数设定载荷数据LoadFull参数。 八、示教目标点 采用在线示教方式为机器人输入搬运作业程序。在本工作站中，需要示教太阳能薄板拾取点pPick，示教操作方法见前面项目介绍；示教太阳能薄板放置基准点pPlaceBase；示教工业机器人工作程序起始点pHome点也即工作原点。拾取点位置如图6-15所示，太阳能薄板放置基准点位置如图6-16所示，机器人工作原点如图6-17所示。,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【实践操作】 九、程序设计 在本工作站中，导入程序模板，在程序中修改相应的位置点数据，编程实现搬运动作。要实现的动作为工业机器人在流水线上拾取太阳能薄板工件，将其搬运至存储盒中，以便周转至下一工位进行等待处理。在熟悉了此RAPID程序后，可以根据实际的需要在此程序的基础上做适用性的修改，以满足实际逻辑与动作的控制。 1. 数据定义程序 以下程序的作用为数据定义，既包括需要示教的目标点的位置信息，也包括运动速度数据信息、工具坐标系数据信息以及工件坐标数据信息。 2. 机器人搬运工作主程序 PROC Main() !主程序 rInitialize; !调用初始化程序,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【实践操作】 九、程序设计 WHILE TRUE DO !利用WHILE循环将初始化程序隔开 rPickPanel;!调用拾取程序 rPlaceInBuffer;!调用放置程序 Waittime 0.3; !循环等待时间，防止不满足机器人动作情况下程序扫描过快，造成CPU过负荷 END WHILE ENDPROC,任务1 搬运工业机器人在生产线中的应用,【实践操作】 九、程序设计 3. 初始化程序 主要使工业机器人回到工作前初始位置，将计数器恢复。 4. 拾取程序 完成从流水线上拾取薄板操作。 5. 放置物体程序 6. 计算位置信息程序 主要功能是根据已摆放的信息按照一定规则顺序摆放太阳能薄板，共四种情况选择。 7. 初始位置示教程序 8. 归零程序 辅助程序将机器人各周围归零。,任务2 码垛工业机器人应用,【任务描述】 码垛指将形状基本一致的产品按一定的要求堆叠起来。码垛机器人的功能是把料袋或者料箱一层一层码到托盘上。本设备用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等自动生产企业，对纸箱、袋装、罐装、啤酒箱等各种形状的包装都适应。ABB公司推出全球最快码垛机器人IRB-460，操作节拍可到达每小时2190次，运行速度比常规机器人提升15%，作业覆盖范围达到2.4米，占地面积比一般码垛机器人节省20%。本次工作任务选择IRB460工业机器人对通过传输线输送来的纸箱进行左右两个输出工位码垛操作，如图618所示。纸箱长600mm，宽250mm，高400mm。码垛机器人除了完成搬运任务外，还要将工件有规律地摆放在托盘上。,任务2 码垛工业机器人应用,【知识储备】 一、码垛机器人末端工具 常见码垛机器人的末端执行器有 吸附式、夹板式、抓取式、组合式。其结构如图6-20所示。 吸附式：在码垛中吸附式末端执行器主要为 气吸附 。广泛应用于医药、食品、烟酒等行业。 夹板式：夹板式手爪是码垛过程中最常用的一类手爪，常见的有 单板式 和 双板式 ，主要用于整箱或规则盒码垛，夹板式手爪加持力度较吸附式手爪大，并且两侧板光滑不会损伤码垛产品外观质量，单板式与双板式的侧板一般都会有可旋转爪钩。 抓取式：抓取式手爪是一种可灵活适应不同形状和内含物的包装袋。 组合式：组合式是通过组合获得各单组手爪优势的一种手爪，灵活性较大，各单组手爪之间既可单独使用又可配合使用，可同时满足多个工位的码垛。,任务2 码垛工业机器人应用,【知识储备】 二、码垛位置的算法 在本次任务中以第一层码垛为例，IRB460机器人首先将工件从输送线位置搬运至位置1,需要对抓取点和位置1这两个位置点进行示教。1层5个工件摆放位置如图6-21-a）图所示，第一层即需要示教5个点，如果码垛10层那么就需要示教50个点。那么，是否可以找出其中规律以减少目标位置示教点呢？经过对比可以发现，位置2是在位置1的基础上，在X正方向偏移了1个纸箱的宽度，也就是250mm；位置点3同样偏移了250mm。因此，有了位置1，位置2和位置3的位置信息数据就能通过运算得到。同样，对位置点4进行示教后，位置5也能得到，位置5是在位置4的基础在X正方向偏移纸箱的长度，即600mm，如图621-a所示。第二层码垛只需对位置6和位置9进行示教。其余位置点通过运算也可以得到，如图621-b图所示。,任务2 码垛工业机器人应用,【知识储备】 二、码垛位置的算法,a）第一层摆放位置,b）第二层摆放位置,图6-21 摆放示意图,任务2 码垛工业机器人应用,【知识储备】 三、数组的应用 对于一些常见的码垛垛型,可以利用数组来存放各个摆放位置数据，在放置程序中直接调用该数据即可。 什么是数组？在定义程序数据时，可以将同种类型、同种用途的数值存放在同一个数据中。当调用该数据时需要写明索引号来制订调用的是该数据中的哪个数值，这就是数组。在RAPID程序中，可以定义一维数组、二维数组和三维数组。 四、动作触发指令 TriggL：在线性运动过程中，在指定位置准确的触发事件，如置位输出信号、激活中断等。可以定义多种类型的触发事件，如TriggI/O（触发信号）、TriggEquip（触发装置动作）、TriggInt（触发中断）等。,任务2 码垛工业机器人应用,【知识储备】 五、中断程序 在程序执行过程中，如果发生需要紧急处理的情况，这是就要中断当前程序的执行，马上跳转到专门的程序中对紧急情况进行相应处理，处理结束后返回中断的地方继续往下执行程序。专门用来处理紧急情况的程序称作中断程序（TRAP）。 六、复杂程序数据赋值 多数类型的程序数据均是组合型数据，即里面包含了多项数值或字符串。可以对其中的任何一项参数进行赋值。 七、轴配置监控指令 ConfL:指定机器人在线性运动及圆弧运动过程中是否严格遵循程序中已设定的轴配置参数。在默认情况下，轴配置监控是打开的，当关闭轴配置监控后，机器人在运动过程中采取最接近当前轴配置数据的配置到达指定目标点。,任务2 码垛工业机器人应用,【知识储备】 八、码垛节拍优化技巧 在码垛过程中，最为关注的是每一个运行周期节拍。在码垛程序中，通常可以在以下6个方面进行节拍的优化。 在机器人运行轨迹中，经常会有一些中间过渡点，即在该位置机器人不会具体触发事件，如拾取正上方位置点、放置正上方位置点、为绕开障碍物而设置的一些位置点。 善于运用Trigg触发指令，即要求机器人在准确的位置触发事件。 程序中尽量少使用Waittime固定等待时间指令，可在夹具上面添设反馈信号，利用WaitDI指令，当等待到条件满足则立即执行。 在某些运行轨迹中，若机器人的运行速度设置过大，则容易触发过载报警。在整体满足机器人载荷能力要求的前提下，此种情况多是由于未正确设置夹具重量和重心偏移以及产品重量和重心偏移所致。,任务2 码垛工业机器人应用,【知识储备】 八、码垛节拍优化技巧 在运行轨迹中，通常会添加一些中间过渡点以保证机器人能够绕开障碍物。 整个机器人码垛系统要合理布局，使取件点与放件点尽可能靠近。 【拓展与提高】 码垛机器人具有作业高效、码垛稳定等优点，解放工人繁重体力劳动，已在各个行业的包装物流线中发挥强大作用。其主要优点有： 占地面积少，动作范围大，减少厂源浪费。 能耗低，降低运行成本。 提高生产效率，解放繁重体力劳动，实现“无人”或“少人”码垛。 改善工人劳作条件，摆脱有毒、有害环境。 柔性高、适应性强，可实现不同物料码垛。 定位准确，稳定性高。,任务2 码垛工业机器人应用,【实践操作】 一、解包工作站 找到工作站打包文件PalletizeStn.rspag，如图6-27所示，按照以下步骤进行解压的操作。 二、IO 板配置和信号创建 在本工作站中，需要用到的数字输入信号有传送带工件到位信号、真空反馈信号等。此外，还需要设置系统输入、输出，如“启动”、“停止”、“急停复位”、“打开真空”等。在虚拟示教器中，要根据所需信号选配IO通信方式。由于信号数量较少，因此可以通过ABB标准IO板来进行通信，可以选取DSQC652。数字信号16进16出，没有模拟输出。ABB 标准IO板是下挂在DeviceNet总线上面的，配置比较简单。单元信号配置见表67和表68所示。,任务2 码垛工业机器人应用,【实践操作】 三、创建任务数据 1工具数据的创建 在示教器中，建立工具坐标系tGrip，参数设置如下图6-33所示。对码垛机器人而言，以末端执行器不同而设置在不同位置，就吸附式而言其TCP 一般设在法兰中心线与吸盘所在平面交点的连线上并延伸一段距离，距离的长短依据吸附物料高度确定；夹板式和抓取式的 TCP 一般设在法兰中心线与手爪前端面交点处；而组合式 TCP 设定点需依据起主要作用的单组手爪确定。工作站工具吸盘如图6-34所示。 2. 工件坐标数据的设定 本应用中，工件坐标系均采用用户三点法创建。在虚拟示教器中，根据图635所示的位置设定工件坐标系。如果要完成左右两个托盘的码垛，就要对左右托盘的码垛建立两个工件坐标系。,任务2 码垛工业机器人应用,【实践操作】 三、创建任务数据 3. 创建载荷数据 在虚拟示教器中，根据以下参数设定载荷数据LoadFull：载荷高度250mm、长度600mm、宽度400mm。设置方法参考任务一搬运应用。有效的负载数据需根据实际的重量以及抓件的重心进行设定，这样能让机器人运行起来更加平稳。IRB460码垛机器人没有重心检测功能，参数数值见表6-9所示，示教器设置界面如图6-36所示。 4.创建示教目标点 在本任务工作站中,单侧摆放即需要示教原点pHome、抓取点pPick1、右侧旋转90点 pBase1_90和右侧不旋转点pBase1_0等4个目标点，分别如图637、图638、图639和图640所示。左侧摆放示教过程同右侧，示教示意图不再列出。,任务2 码垛工业机器人应用,【实践操作】 三、创建任务数据 5. 机器人任务程序设计 (1)机器人程序框架搭建 下面以一层的码垛为例说明码垛的过程，程序流程图如图641所示。在执行初始化程序后，检测托盘是否放满。若托盘不满，则继续抓取工件。根据码垛要求放置的位置放置工件。码垛计数不满的继续延时循环运行，计数满后就程序结束。 (2) 机器人程序设计 手动示教目标点程序 在程序中新建一个 rModify 的子程序用于手动示教目标点，根据前面分析，需要示教的目标点主要有四个，即：初始点，抓取点，右侧放置点pPlaceBase0，放置旋转点pPlaceBase90。,任务2 码垛工业机器人应用,【实践操作】 三、创建任务数据 5. 机器人任务程序设计 (2) 机器人程序设计 主程序设计 首选执行初始化程序，等待物块到位信号和传送带完毕信号后，执行目标物体抓取程序目标物体放置程序。 初始化子程序设计 首先复位真空信号，读取当前机器人目标点位置数据，指定工具坐标为tGrip，工具终端移动至初始原点即pHome点，初始化计数值和码垛满载布尔量，中断初始化，连接中断符与中断程序tPallet1。,任务2 码垛工业机器人应用,【实践操作】 三、创建任务数据 5. 机器人任务程序设计 (2) 机器人程序设计 抓取子程序设计 在传送带工件坐标系中建立抓取子程序 rpick1 ，子程序功能为机器人手爪移动至抓取点上方400mm 处。等待工件到位,然后移动至抓取点。打开真空，待接收到满载信号后,移动至抓取点上方 300mm 处。 放置子程序 调用子程序rPosition1计算放置位置点，移动至放置位置点上方400mm后低速移动至放置位置点。关闭真空，放置工件后延时0.3s，回到位置点上方400mm处，将当前码垛工件数加1，如达到最大码垛数则完成码垛。,任务2 码垛工业机器人应用,【实践操作】 三、创建任务数据 5. 机器人任务程序设计 (2) 机器人程序设计 计算放置点程序设计 rPosition 计算放置的位置点。 中断程序 设置计数值，失效中断数据，执行写屏指令。 位置点示教程序设计 rModify 用于位置点示教。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【任务描述】 使用机器人完成一项焊接任务只需要操作者对它进行一次示教，随后机器人即可精确地再现示教的每一步操作。如让机器人去做另一项工作，无须改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。其主要优点有： 稳定和提高焊接质量，保证其均匀性； 提高劳动生产率，一天可24小时连续生产； 改善工人劳动条件，可在有害环境下工作； 降低对工人操作技术的要求； 缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资； 可实现小批量产品的焊接自动化； 能在空间站建设、核电站维修、深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业； 为焊接柔性生产线提供技术基础。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【知识储备】 一、常用弧焊数据 在弧焊的连续工艺过程中，需要根据材质或焊缝的特性来调整焊接电压或电流的大小，或焊枪是否需要摆动、摆动的形式和幅度大小等参数。需要设定的参数如下： 1. 焊接参数WeldData 焊接参数（WeldData）是用来控制在焊接过程中机器人的焊接速度，以及焊机输出的电压和电流的大小。需要设定的参数见表6-10所示。 2. SeamData:起弧收弧参数 起弧收弧参数（SeamData）用来控制焊接开始前和结束后的吹保护气的时间长度，以保证焊接时的稳定性和焊缝的完整性。需要设定的参数见表6-11所示。 3. WeaveData：摆弧参数 摆弧参数（WeaveData）用来控制机器人焊接过程中焊枪的摆动。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【知识储备】 二、常用弧焊指令 任何焊接程序都必须以ArcLStart或者ArcCStart开始，通常运用ArcLStart作为起始语句；任何焊接过程都必须以ArcLEnd或者ArcCEnd结束；焊接中间点用ArcL/ArcC语句；焊接过程中，不同的语句可以使用不同的焊接参数（SeamData和WeldData）。 1. 线性焊接开始指令“ArcLStart” ArcLStart指令作用为：用于直线焊缝的焊接开始，工具中心点线性移动到指定目标位置，整个焊接过程通过参数监控和控制。 2. 线性焊接指令“ArcL” ArcL指令用于直线焊缝的焊接，工具中心点线性移动到指定目标位置，焊接过程通过参数控制。机器人线性焊接的部分应使用ArcL指令。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【知识储备】 3. 线性焊接结束指令“ArcLEnd” ArcLEnd用于直线焊缝的焊接结束，工具中心点线性移动到指定目标位置，整个焊接过程通过参数监控和控制。 4. 圆弧焊接开始指令“ArcCStart” ArcCStart用于圆弧焊缝的焊接开始，工具中心点圆周运动到指定目标位置，整个焊接过程通过参数监控和控制。 5. ArcCEnd :圆弧焊接结束指令 ArcCEnd用于圆弧焊缝的焊接结束，工具中心点圆周运动到指定目标位置，整个焊接过程通过参数监测和控制 6. 圆弧焊接指令“ArcC” ArcC用于圆弧焊缝的焊接，工具中心点线性移动到指定目标位置。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【知识储备】 三、弧焊I/O配置及参数设置 机器人需要与焊接设备进行通信，需要定义信号名称与信号地址，常用信号见表6-13所示。在实际应用中，把定义好的I/O信号与ABB弧焊软件的相关端口进行关联，关联后弧焊系统会自动地处理并联信号。在进行弧焊程序编写与调试时，可以通过弧焊专用的RAPID指令简单高效地对机器人进行弧焊连接工艺的控制，表614所示是关联的信号。 四、清枪装置 在焊接过程中，利用喷雾装置清理焊渣，使用剪丝装置去掉焊丝的球头，以保证焊接过程顺利进行，减少人为的干预，让整个自动化焊接工站流畅运转。清枪机构如图6-47所示。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【拓展与提高】 一、焊接机器人分类及特点 世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节型机器人，绝大部分有6个轴，目前焊接机器人应用中比较普遍的主要有3种：点焊机器人、弧焊机器人和激光焊接机器人。 点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握的作业工具是焊钳。 弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊）自动作业工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。 为适应弧焊作业，对弧焊机器人的性能有着特殊的要求。除在运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标。其他性能如下： 能够通过示教器设定焊接条件（电流、电压、速度等）； 摆动功能； 坡口填充功能；,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【拓展与提高】 一、焊接机器人分类及特点 焊接异常功能检测； 焊接传感器（焊接起始点检测、焊缝跟踪）的接口功能。 激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具是激光加工头。 与机器人电弧焊相比，机器人激光焊的焊缝跟踪精度要求更高。基本性能要求如下： 高精度轨迹（ 0.1 mm ）； 持重大（3050kg），以便携带激光加工头； 可与激光器进行高速通信； 机械臂刚性好，工作范围大； 具备良好的振动抑制和控制修正功能。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【拓展与提高】 二、弧焊机器人系统组成 弧焊机器人控制系统在控制原理、功能及组成上和通用工业机器人基本相同。目前最流行的是采用分级控制的系统结构，一般分为两级：上级具有存储单元，可实现重复编程、存储多种操作程序，负责管理、坐标变换、轨迹生成等；下级由若干处理器组成，每一处理器负责一个关节的动作控制及状态检测，具有实时性好，易于实现高速、高精度控制。 弧焊机器人系统的组成与点焊机器人基本相同，主要由是由操作机、控制系统、弧焊系统和安全设备等组成。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【拓展与提高】 二、弧焊机器人系统组成,1 气瓶 2 焊丝桶 3 送丝机 4 机器人本体 5 焊枪 6 机器人控制柜 7 供电及控制电缆 8 弧焊电源 9 示教器 10 机器人控工作台； 图6-49 弧焊机器人系统组成,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【实践操作】 一、解包工作站 双击打包文件进行解压，在弹出解包界面选择“下一步”，选择解压到某一文件夹内，可预先建好也可临时创建新文件夹，选择相应的RobotWare版本号，此工作站为5.61版本创建，可选择原始版本进行恢复。点击下一步，弹出解包完成对话框，单机完成，即开始打开原工作站文件。 二、I/O配置 在控制器菜单中打开虚拟示教器，对I/O信号进行配置。此工作站配置了1个DSQC651通信板，包含数字量8入8出，2路模拟量输出，则需要在Unit中设置此I/O单元的相关参数，建立的系统I/O信号如图6-53所示。详细建立过程可参考前面项目五I/O配置任务。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【实践操作】 三、坐标系标定 在轨迹类应用过程中，机器人所使用的工具大多为不规则形状，这样的工具很难用测量方法计算出工具尖点相对于初始工具坐标系tool0的偏移，所以通常采用特殊的标定方式来定义新建的工具坐标系。定义工具坐标系如图6-56所示。 四、示教目标点 需要示教的目标点包括焊接过程位置点以及清枪过程位置点。焊接过程位置点可在程序下编辑器中找到目标变量，需要示教的的焊接位置点依次为“pAW_1，pAW_2pAW_11”。pAW_10位置示意图如图6-57所示。pAW_110位置示意图如图6-58所示。在手动操纵模式下依次对程序中上述位置点进行示教，更改位置信息，注意在手动操纵时应正确选择工具坐标系和工件坐标系。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【实践操作】 五、程序设计 1. 数据定义程序 2. 运行主程序 首先调用初始程序，使各种信号复位、机器人位置复位、数据复位；利用WHILE TRUE DO循环将机器人实际任务程序与初始化程序隔离开，当工作站准备就绪时，则执行焊接任务，调用焊接程序rArcWeld；使CleanNum数值加1，完成10个焊接工件后调用清枪程序，则执行一次清枪任务。 3. 初始化执行程序 在程序中设置机器人基本速度信息，复位基本I/O信号，设置中断。设置机器人加速度，70%最大加速度值，70%坡度值，设置机器人速度限制，100%，最大限速2000mm/s；连接中断，当信号di01_start上升沿时触发中断，执行中断程序iStart；,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【实践操作】 五、程序设计 复位送气信号、点动丝信号、剪丝信号、喷雾信号后将机器人位置移动至工作原位pHome，此后执行清枪程序。 4. 焊接程序 首先清屏并显示“当前机器人处于焊接任务中”，机器人移至焊接起始点正上方100mm处开始启动焊接过程，逐次移动至下一目标点；到达焊接段最后位置后，停止焊接，将机器人移动至焊接点正上方100mm处，复位准备就绪标识位置为FALSE，将移动至工作原位pHome，最后再执行一次清屏指令。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【实践操作】 五、程序设计 5. 清枪程序 执行清枪程序增加开关量lnitial，如果完成焊接10次后执行一次清枪任务；清屏显示“当前机器人处于清枪任务中”；此后机器人位置复位，以最大速度移动至工作原位pHome，然后移至喷雾位置正上方100mm处，接着移至喷雾位置正上方50mm处，最后移至喷雾位置点，等待完全停稳后置位喷雾信号，执行喷雾动作，喷雾完成后，复位喷雾信号。应用偏移指令将机器人移至喷雾位置正上方50mm处，移至喷雾位置正上方100mm处，再将机器人移至剪丝位置正上方100mm处，下移至正上方50mm处，最后将机器人移至剪丝位置，置位送丝信号，开始送丝，待送丝完成后复位送丝信号，再置位剪丝信号执行剪丝。剪丝完毕后将机器人移至剪丝位置正上方100mm处，接着将机器人移至工作原位pHome！焊接次数复位，清屏。,任务3 弧焊工业机器人在汽车生产中的应用,【实践操作】 五、程序设计 6. 中断程序如下： 就绪标志位置为TRUE后开始清屏并显示“当前工作站已准备就绪”,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【任务描述】 并联机器人作为一种新型的机器人形式得到了越来越多的应用，采用并联机构，其一个轴的运动则不会改变另一个轴的坐标原点。并联机器人具有刚度大、结构稳定、承载能力大、微动精度高、运动负荷小的优点，其正解困难反解却非常容易，与串联机器人形成了良好的互补关系。并联机器人可用于六自由度数控加工中心、航天器对接机构、汽车装配线、运动模拟器、岩土挖掘、光学调整、医疗机械等领域，目前已经工业化的并联机器人以快速抓取作为主要的应用形式。在本任务中将对并联机器人的特点、主要类型、工程应用等方面进行介绍，以使大家对并联机器人的未来发展趋势有个大致了解和掌握。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【知识储备】 一、并联机构的特点 并联机构是一种闭环机构，其动平台或末端执行器通过至少2个独立的运动链与机架相联接，必备的要素如下： 末端执行器必须具有运动自由度； 这种末端执行器通过几个相互关联的运动链或分支与机架相联； 每个分支运动链由惟一的移动副或转动副驱动。 除了结构上的优点，并联机构在实际应用中更是有串联机构不可比拟的优势： 刚度质量比大。并联闭环杆系理论上只承受拉、压载荷，是典型的二力杆。多杆受力使得传动机构具有很高的承载强度。 动态性能优越。运动部件质量轻、速度快、动态响应好，可有效改善伺服控制器动态性能，使动平台获得很高的进给速度与加速度，适于高速数控作业。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【知识储备】 一、并联机构的特点 除了结构上的优点，并联机构在实际应用中更是有串联机构不可比拟的优势： 运动精度高。传统串联机构的加工误差是各个关节的误差积累，而并联机构各个关节的误差可以相互抵消、相互弥补，因此，并联机构是未来机床的发展方向。 多功能灵活性强。可构成形式多样的布局和自由度组合，在动平台上安装刀具进行多坐标铣、磨、钻、特种曲面加工等，也可安装夹具进行复杂的空间装配，是柔性化的理想机构。 使用寿命长。受力结构合理，运动部件磨损小，不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【知识储备】 二、并联机器人 在并联机器人机构体系中，有着多种机构种类划分方法。按照自由度可划分为2个自由度、3个自由度、4个自由度、5个自由度、6个自由度的并联机器人。并联机器人使用受限的原因很多，比如工作空间较小、负载能力有限等，目前开发出的被充分研究并被广泛应用的并联机构数量有限，只有Stewart、delta等少数几类。 三、并联机器人的应用 并联机器人由于其本身特点，一般多用在高刚度、高精度和高速度而无需很大空间的场合。主要有以下几个方面： 模拟运动：飞行员三维空间训练模拟器，驾驶模拟器，检测产品在模拟的反复冲击振动下的运行可靠性，娱乐运动模拟台等。 对接运动：宇宙飞船的空间对接，汽车装配线上的车轮安装，医院中的假肢接骨等。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【知识储备】 三、并联机器人的应用 主要有以下几个方面： 承载运动：大扭矩螺栓紧固，短距离重物搬运等。 金属切削加工：应用于各类铣床、磨床、钻床或点焊机、切割机等。 测量机：用来作为其它机构的误差补偿器。 微动机构或微型机构。 其他领域：机器人的关节，爬行机构，食品、医药包装和移载机械手等。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【实践操作】 在本次任务中简要说明IRB360并联工业机器人的安装步骤及过程。 使用M12螺丝将机器人固定至支架，螺丝长度取决于支架上固定耳的厚度，如图6-65所示。 安装中间伸缩杆，并用内六角螺丝固定伸缩杆于4轴上。 安装4轴连接法兰，同样需要拧入内六角螺丝，同样需要之前涂抹螺纹胶。 拆卸盖板替换为电源和编码器的盖板，并且上紧螺丝。 打开上部盖板，需要接线的为两个黑色航空插头、SMB线串口接头和两个接地线。 安装碳素杆，将两根弹簧的一端套入连接钩小孔中，另一端链接碳素杆。预放于法兰旁边，拉开后放置于法兰圆球上。如图6-67所示。 调整碳素杆位置。每两个碳素杆有四个弹簧，机器人手臂和4轴法兰位置可以通过调整到位。安装完成后如图6-68所示，气管可固定于其中一根碳素杆上。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【拓展与提高】 Delta机器人属于高速、轻载的并联机器人，具有占地面积小、重复定位精度高等特点。它由三个并联的伺服轴确定抓具中心位置，广泛应用于电子和汽车零部件组装、食品加工、分拣包装等行业。一般通过示教编程或视觉系统捕捉目标物体，确定产品位置高速拾取，并通过气动吸盘控制物体的抓放。Delta机器人应用系统主要包括机器人、安装框架、输送线、视觉系统、力矩传感器等几大部分。 1机器人 ABB公司推出的IRB340 FlexPicker机器人被广泛应用于医药、食品和电子行业。Fanuc公司在2009在Delta结构机器人的基础上研制了M-LiA、M-3iA机器人；川崎公司也推出了delta工业机器人。Delta机器人在三维空间优越的特性使其在物流行业大显身手。 2. 安装框架 机器人安装框架是用来固定机器人的机构，其结构一般根据现场应用进行定制。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【拓展与提高】 3输送线 机器人配套输送线采用电机输送带方式，通过机器人视觉系统定位与输送线编码器反馈位置的方式，实现机器人对目标工件的位置、姿态识别和准确抓取。根据节拍和现场需要，可并行多条输送线同时工作。 4. 视觉系统 视觉系统是用机器代替人眼来做测量和判断，通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像处理系统对这些信号进行各种运算抽取目标特征，进而根据判别结果控制机器人动作。在一些不适合人工作业的危险环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产的柔性和自动化程度。,任务4 并联工业机器人在分拣生产中的应用,【拓展与提高】 5. 力矩传感器 力矩传感器相当于让机器人有了触觉感受，是侦测X、Y、Z三个方向的力和扭矩的传感器。一般用于检测某一轴的参数，根据轴的形状添加辅助连接件，进行螺栓拧装。在高精度装配、精定位等领域应用前景广阔。,Thank You!,