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1、項(xiàng)目六 工業(yè)機(jī)器人的離線編程,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】,知識(shí)目標(biāo) 1了解工業(yè)機(jī)器人的編程方法； 2了解工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的組成； 3了解ABB焊接仿真工作站的使用。 技能目標(biāo) 1正確理解離線編程系統(tǒng)。 2能夠使用ABB焊接仿真工作站軟件進(jìn)行簡單的離線編程。,任務(wù) 工業(yè)機(jī)器人的離線系統(tǒng)（ABB焊接機(jī)器人仿真工作站）中編程。 機(jī)器人編程是指為了使機(jī)器人完成某項(xiàng)作業(yè)而進(jìn)行的程序設(shè)計(jì)。早期的機(jī)器人只具有簡單的動(dòng)作功能，采用固定的程序進(jìn)行控制，動(dòng)作適應(yīng)性較差。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展及對機(jī)器人功能要求的提高，需要一臺(tái)機(jī)器人通過相應(yīng)的程序完成各種工作，并具有較好的通用性。,【工作任務(wù)】,一、機(jī)器人編程方法 目前，應(yīng)用
2、于機(jī)器人的編程方法主要有三種。 1.示教編程 示教編程是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它是目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人的編程方式。采用這種方法時(shí)，程序編制是在機(jī)器人現(xiàn)場進(jìn)行的。 示教編程是目前廣泛使用的一種示教編程方式。,2、機(jī)器人語言編程 機(jī)器人語言編程是指采用專用的機(jī)器人語言來描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。 目前應(yīng)用于工業(yè)中的機(jī)器人語言是動(dòng)作級和對象級語言。,3、離線編程 離線編程是在專門的軟件環(huán)境下，用專用或通用程序在離線情況下進(jìn)行機(jī)器人軌跡規(guī)劃編程的一種方法。 離線編程程序通過支持軟件的解釋或編譯產(chǎn)生目標(biāo)程序代碼，最后生成機(jī)器人路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)。一些離線編程系統(tǒng)帶有仿真功能，可以在不接觸實(shí)際機(jī)器人機(jī)器工作環(huán)境的情況下，
3、在三維軟件中提供一個(gè)和機(jī)器人進(jìn)行交互作用的虛擬環(huán)境。,表6-1 示教編程與離線編程的比較,與在線示教編程相比，離線編程具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）減少機(jī)器人不工作時(shí)間。當(dāng)對機(jī)器人下一個(gè)任務(wù)進(jìn)行編程時(shí)，機(jī)器人仍可在生產(chǎn)線上工作，變成不占用機(jī)器人的工作時(shí)間。 2）使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的編程環(huán)境。 3）使用范圍廣。 離線編程系統(tǒng)可對機(jī)器人的各種工作對象進(jìn)行編程。,4）便于和CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合，做CAD/CAM/Robotics一體化。 5）可使用高級計(jì)算機(jī)編程語言對復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行編程。 6）便于修改機(jī)器人程序。,二、機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的組成 離線編程系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)必要手段，也是開發(fā)和研究任務(wù)級
4、規(guī)劃方式的有力工具。 離線編程系統(tǒng)主要由用戶接口、機(jī)器人系統(tǒng)三維幾何構(gòu)型，運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃、三維圖形動(dòng)態(tài)仿真、通信接口和誤差校正等部分組成。 其相互關(guān)系如圖6-1所示。,圖6-1 機(jī)器人離線編程系統(tǒng)組成,1用戶接口 工業(yè)機(jī)器人一般提供兩個(gè)用戶接口，一個(gè)用于示教編程，另一個(gè)用于語言編程。 示教編程可以用示教器直接編制機(jī)器人程序。語言編程則是用機(jī)器人語言編制程序，使機(jī)器人完成給定的任務(wù)。,2.機(jī)器人系統(tǒng)的三維幾何構(gòu)型 離線編程系統(tǒng)中的一個(gè)基本功能是利用圖形描述對機(jī)器人和工作單元進(jìn)行仿真，這就要求對工作單元中的機(jī)器人所有的卡具、零件和刀具等進(jìn)行三維實(shí)體幾何構(gòu)型。 目前用于機(jī)器人系統(tǒng)三維幾何構(gòu)型的
5、主要有以下三種方法：結(jié)構(gòu)的立體幾何表示、掃描變換表示、邊界表示。,3運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算就是利用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法在給出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)和關(guān)節(jié)變量的情況下，計(jì)算出機(jī)器人的末端位姿；或者是在給定末端位姿的情況下計(jì)算出機(jī)器人的關(guān)節(jié)變量值。,4軌跡規(guī)劃 在離線編程系統(tǒng)中，除需要對機(jī)器人的靜態(tài)位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算之外，還需要對機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真。,5三維圖形動(dòng)態(tài)仿真 機(jī)器人動(dòng)態(tài)仿真是離線編程系統(tǒng)的重要組成部分，它能逼真地模擬機(jī)器人的實(shí)際工作過程，為編程者提供直觀的可視圖形，進(jìn)而可以檢驗(yàn)編程的正確性和合理性。,6通信接口 在離線編程系統(tǒng)中，通信接口起著連接軟件系統(tǒng)和機(jī)器人控制柜的橋梁作用。,7誤差校正
6、離線編程系統(tǒng)中的仿真模型和實(shí)際的機(jī)器人模型之間存在誤差。產(chǎn)生誤差的原因主要是由于機(jī)器人本身結(jié)構(gòu)上的誤差、工作空間內(nèi)難以準(zhǔn)確確定物體（機(jī)器人、工件等）的相對位置和離線編程系統(tǒng)的數(shù)字精度等。,三、ABB離線變成系統(tǒng) 1.安裝License RobotStudio5.09是ABB公司開發(fā)的機(jī)器人離線編程軟件。該軟件是網(wǎng)絡(luò)版，有一定的使用期限，超過期限后軟件將不能運(yùn)行，用戶需要向ABB公司申請License文件，安裝之后才能從新運(yùn)行。,安裝License的步驟如下： 1）單擊“開始/所有程序/ABB Industrial IT/Robotics IT/Licensing/Software Produc
7、t Administrator”，打開“ABB Software Product Administrator”界面，如圖6-2所示。,圖6-2 “ABB Software Product Administrator”界面,2）單擊“操作”，在下拉菜單中選擇“Specify License Server”，界面如圖6-3所示。 3）在“Specify License Server”界面中，確認(rèn)“Set Server”按鈕右邊的文本框內(nèi)為“LENOVO-BJMech02”，點(diǎn)擊“Set Server”按鈕。 4）關(guān)閉所有打開的界面。,圖6-3 “Specify License Server”窗口,
8、5）單擊“開始/所有程序/ABB Industrial IT/Robotics IT/Licensing/License Key Installation Wizard”，打開“License Key Installation Wizard”界面，如圖6-4所示。,圖6-4 “License Key Installation Wizard”界面,6）單擊“Browse”按鈕，選擇License文件，單擊“下一步”按鈕則進(jìn)入下一界面，如圖6-5所示。,圖6-5 License文件選擇,7）選中“Install the floating license keys on the License Se
9、rver computer”前的復(fù)選框，點(diǎn)擊“Install”按鈕即可完成License安裝。,2.導(dǎo)入仿真工作站 首先將仿真工作站文件“A4322-1390=Beijing Mech_ver02”復(fù)制到文件夾“E:ABB RS Station”中，將仿真機(jī)器人系統(tǒng)“IRB1410_5kg_1.44m_A4322-1390_ver02”、“IRB2400_16kg_1.5m_A4322-1390_ver02”及備份復(fù)制到文件夾“E:ABB Robotics”中。然后，按以下步驟完成工作站的導(dǎo)入操作。,）雙擊工作站文件“A4322-1390=Beijing Mech_ver02”，打開Robot
10、Studio5.09軟件。系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)提示“系統(tǒng)似乎被移動(dòng)或刪除。想要手動(dòng)查找此系統(tǒng)目錄嗎？”，選擇是，找到“E:ABB Robotics”中的仿真系統(tǒng)位置，如圖6-6所示。,圖6-6 打開工作站文件,）打開工作站后，首先單擊工具欄中的“保存”按鈕，如圖6-7所示。,圖6-7 保存工作站窗口,3）單擊“控制器”菜單中的“Virtual FlexPendant”選項(xiàng)，在“選擇系統(tǒng)”界面中選擇要打開虛擬示教器的系統(tǒng)，相應(yīng)的虛擬示教器即可打開。 第一次啟動(dòng)虛擬示教器時(shí)，由于軟件設(shè)置的因素，示教器上的“自動(dòng)生產(chǎn)窗口”界面中會(huì)顯示“程序指針不可用”的信息。 ）點(diǎn)擊示教器左上角的“ABB”按鈕，將出現(xiàn)示教
11、器的主界面，如圖6-8所示。,圖6-8 虛擬示教器主界面,）單擊“備份與恢復(fù)”菜單，選擇“恢復(fù)系統(tǒng)”，用保存在“E:ABB Robotics”中的備份來恢復(fù)系統(tǒng)，如圖6-9所示。,圖6-9 系統(tǒng)備份窗口,）重復(fù)3）5），為第二個(gè)系統(tǒng)做恢復(fù)。在恢復(fù)過程中，虛擬示教器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，直至RobotStudio軟件右下角“控制器狀態(tài)”變?yōu)榫G色，表示控制系統(tǒng)重啟完成。 ）單擊工具欄中的“保存”按鈕。至此，仿真工作站已完成導(dǎo)入操作。,.仿真工作站基本操作 （）RobotStudio基本操作 見表6-1。 表6-1 RobotStudio基本操作,（）虛擬示教器的基本操作 ）打開E:ABB RS Statio
12、n A4322-1390=Beijing Mech_ver02仿真工作站文件。 ）單擊“控制器”菜單中的“Virtual FlexPendant”選項(xiàng)。 ）在“運(yùn)行系統(tǒng)”界面選中想要打開的機(jī)器人示教器，單擊“運(yùn)行VFP”按鈕，則打開虛擬示教器，如圖6-10。,圖6-10 虛擬示教器界面,）點(diǎn)擊示教器左上角的“ABB”按鈕，進(jìn)入示教器主界面。在主界面上可實(shí)現(xiàn)“手動(dòng)操縱”、“程序編輯器”、“程序數(shù)據(jù)”等界面的操作，這些操作同實(shí)際的示教器。 ）在虛擬示教器右側(cè)，可單擊選擇機(jī)器人運(yùn)行方式為“自動(dòng)”或“手動(dòng)”。另外，還可以單擊“使能按鈕”，作用同實(shí)際示教器上的使能按鈕，作用同示教器上的使能鍵。,【思考與練習(xí)】,1常用的工業(yè)機(jī)器人編程的方法有哪三種？ 2離線編程的優(yōu)點(diǎn)有哪些？ 3簡述建立機(jī)器人新工作站的步驟。,
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