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1、机器人技术根底机器人技术根底1 1工业机器人简介工业机器人简介MotomanMotoman机器人编程指令机器人编程指令机器人的编程方法机器人的编程方法2 21 1、MotomanMotoman机器人简介机器人简介工业机器人作为现代制造技术开展重要标志之一工业机器人作为现代制造技术开展重要标志之一和新兴技术产业，已为世人所认同。并正对现代和新兴技术产业，已为世人所认同。并正对现代高技术产业各领域以至人们的生活产生了重要影高技术产业各领域以至人们的生活产生了重要影响。响。工业机器人一般指用于机械制造业中代替人完成工业机器人一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如自动化生产具
2、有大批量、高质量要求的工作，如自动化生产线中的点焊、弧焊线中的点焊、弧焊 、喷漆、切割、电子装、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运配及物流系统的搬运 、包装、码垛等作业的、包装、码垛等作业的机器人。此外，机器人也可用于软质材料的切削机器人。此外，机器人也可用于软质材料的切削加工，如陶泥，泡沫，石蜡加工，如陶泥，泡沫，石蜡 ，有机玻璃等。，有机玻璃等。3 31 1、MotomanMotoman机器人简介机器人简介焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度、焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对自动产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对自动化对于其工艺的自动化
3、、机械化的要求极为迫化对于其工艺的自动化、机械化的要求极为迫切，实现机器人焊接代替人工操作成为焊接工切，实现机器人焊接代替人工操作成为焊接工作者追求的目标。作者追求的目标。4 4轿车后桥双机协调弧焊系统焊接机器人典型应用案例焊接机器人典型应用案例5 5车身焊接线车身焊接线6 6轿车座椅骨架弧焊系统轿车座椅骨架弧焊系统7 7火车侧梁弧焊系统火车侧梁弧焊系统8 8激光焊接系统激光焊接系统9 9等离子焊接系统等离子焊接系统10101.1 1.1 弧焊机器人弧焊机器人机器人操作机：日本机器人操作机：日本 MOTOMANMOTOMANUP20UP20型型6 6轴关节式机器人轴关节式机器人机器人控制器：机
4、器人控制器：YASNAC XRC UP20YASNAC XRC UP20型型负载能力：负载能力：20kg20kg自由度：自由度：6 6自由度自由度重复定位精度：重复定位精度：0.08mm0.08mm工作范围：半径工作范围：半径1658mm1658mm驱动：交流伺服电机。驱动：交流伺服电机。焊接电源：焊接电源：MOTOWELD-S350,COMOTOWELD-S350,CO2 2/MAG/MAG焊机，可以实现碳钢、低合金高焊机，可以实现碳钢、低合金高强钢和不锈钢等的焊接；强钢和不锈钢等的焊接；最大焊接电流最大焊接电流350A350A保护气体：保护气体：COCO2 2、Ar+COAr+CO2 2、
5、Ar+COAr+CO2 2+O+O2 2焊丝：直径焊丝：直径0.90.9、1.21.2、1.6mm1.6mm实心焊丝或药芯焊丝，如实心焊丝或药芯焊丝，如H08Mn2SiAH08Mn2SiA等等11111.2 1.2 弧焊机器人系统简介弧焊机器人系统简介 机器人要完成焊接作业必须依赖于控制系统机器人要完成焊接作业必须依赖于控制系统与辅助设备的支持和配合。完整的焊接机器人系与辅助设备的支持和配合。完整的焊接机器人系统一般由如下几局部组成：机器人操作机、变位统一般由如下几局部组成：机器人操作机、变位机、控制器、焊接系统、焊接传感器、中央控制机、控制器、焊接系统、焊接传感器、中央控制计算机和相应的平安
6、设备等。计算机和相应的平安设备等。12121.3 1.3 弧焊机器人系统的构成弧焊机器人系统的构成1.1.机器人操作机机器人操作机日本安川日本安川YASKAWAYASKAWA公司：公司：MOTOMAN-UP20MOTOMAN-UP20型型2.2.机器人控制器机器人控制器YASNAC XRC UP20YASNAC XRC UP20型型3.3.焊接电源焊接电源MOTOWELD-S350MOTOWELD-S350型弧焊电源型弧焊电源4.4.辅助系统辅助系统送丝机构、焊丝、焊接保护气体等送丝机构、焊丝、焊接保护气体等131314141 1机器人操作机机器人操作机机器人本体 机器人操作机是焊接机器人系统
7、机器人操作机是焊接机器人系统的执行机构，它由驱动器、传动机构、的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节以及内部传感器编机器人臂、关节以及内部传感器编码器等组成。它的任务是精确的保码器等组成。它的任务是精确的保证末端操作器所要求的位置、姿态和证末端操作器所要求的位置、姿态和实现其运动。由于具有六个旋转关节实现其运动。由于具有六个旋转关节的铰接开链式机器人操作机从运动学的铰接开链式机器人操作机从运动学上已被证明能以最小的结构尺寸为代上已被证明能以最小的结构尺寸为代价获取最大的工作空间，并且能以较价获取最大的工作空间，并且能以较高的位置精度和最优路径到达指定位高的位置精度和最优路径到达指定位
8、置，因此这种类型的机器人操作机在置，因此这种类型的机器人操作机在焊接领域得到广泛的应用。焊接领域得到广泛的应用。15152 2 机器人控制器机器人控制器 机器人控制器是整机器人控制器是整个机器人系统的神经中个机器人系统的神经中枢，它由计算机硬件、枢，它由计算机硬件、软件和一些专用电路构软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用系统软件、机器人专用语言、机器人运动学及语言、机器人运动学及动力学软件、机器人控动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断制软件、机器人自诊断及自保护软件等。控制及自保护软件等。控制器负责处理焊接机器人器负责处理焊接机器人工作过程中的全
9、部信息工作过程中的全部信息和控制其全部动作。和控制其全部动作。控制柜再现操作盒示教编程器16163 3 焊接系统焊接系统 焊接系统是焊接机器人焊接系统是焊接机器人完成作业的核心装备，主要完成作业的核心装备，主要由焊枪、焊接控制器及水、由焊枪、焊接控制器及水、电、气等辅助局部组成。焊电、气等辅助局部组成。焊接控制器是由微处理器及局接控制器是由微处理器及局部外围接口芯片组成的控制部外围接口芯片组成的控制系统，它可根据预定的焊接系统，它可根据预定的焊接监控程序，完成焊接参数输监控程序，完成焊接参数输入、焊接程序控制及焊接系入、焊接程序控制及焊接系统故障自诊断，并实现与本统故障自诊断，并实现与本地计算
10、机及手控盒的通讯联地计算机及手控盒的通讯联系。系。17172 2、MotomanMotoman机器人的指令系统机器人的指令系统MOTOMANMOTOMAN机器人所采用的编程语言属于动作级编程语言，该机器人所采用的编程语言属于动作级编程语言，该语言是以机器人的动作行为为描述中心，由一系列命令组语言是以机器人的动作行为为描述中心，由一系列命令组成，一般一个命令对应一个动作，语言简单，易于编程，成，一般一个命令对应一个动作，语言简单，易于编程，缺点是不能进行复杂的数学运算。缺点是不能进行复杂的数学运算。MOTOMANMOTOMAN机器人的指令根据功能主要包括如下几种：机器人的指令根据功能主要包括如下
11、几种：1 1运动控制功能：运动控制功能是非常重要的一项功能，运动控制功能：运动控制功能是非常重要的一项功能，机器人运动轨迹的控制方式主要是机器人运动轨迹的控制方式主要是PTPPTP点对点控制方式，点对点控制方式，其中又包括：其中又包括：a.a.运动速度设定运动速度设定;b.;b.轨迹插补方式轨迹插补方式(关节插补、关节插补、直线以及圆弧插补直线以及圆弧插补);c.);c.动作定时动作定时;d.;d.定位精度的设定定位精度的设定 例：例：MOVL V=138 PL=0 MOVL V=138 PL=0 TIMER T=1.00 TIMER T=1.001818(2)(2)数据结构功能数据结构功能
12、机器人语言中采用比较通用的数据结构，如一个点的三机器人语言中采用比较通用的数据结构，如一个点的三维矢量是由其三维坐标以及机器人末端绕维矢量是由其三维坐标以及机器人末端绕x,y,zx,y,z旋转的角度旋转的角度表示，也可以用六个关节各自的脉冲值表示。表示，也可以用六个关节各自的脉冲值表示。C0013=50.00,-35.00,0.00,180.0,20.0,0.0 C0013=50.00,-35.00,0.00,180.0,20.0,0.0(3)(3)数值运算功能数值运算功能 与通用程序语言相比，机器人语言的数值运算功能大致与通用程序语言相比，机器人语言的数值运算功能大致相当于相当于BASICB
13、ASIC语言的水平，如四那么运算、关系运算、计数、语言的水平，如四那么运算、关系运算、计数、位运算和三角函数运算等；位运算和三角函数运算等；如：如：加减：加减：ADD/SUB I012 I013ADD/SUB I012 I013；乘除：乘除：MUL/DIV I012 I013MUL/DIV I012 I013；给变量加给变量加1 1：INC I043INC I0431919(4)(4)程序控制功能程序控制功能 主要用于跳出运行或转入循环运行。如主要用于跳出运行或转入循环运行。如“JUMP“JUMP跳转到跳转到指定标号或程序，指定标号或程序，“CALL“CALL调出指定程序，调出指定程序，“IF
14、“IF是判断是判断语句。语句。如：如：JUMP JOBJUMP JOB：TEST1 IF IN#(14)=OFF;TEST1 IF IN#(14)=OFF;CALL JOB:TEST1 IF IN#CALL JOB:TEST1 IF IN#2424=ON=ON；(5)(5)输入输出功能输入输出功能 用来与外部传感器进行信息交互和中断。如用来与外部传感器进行信息交互和中断。如“DOUT“DOUT执执行外部输出信号的开关，行外部输出信号的开关，“DIN“DIN给变量读入输入信号，给变量读入输入信号，“WAIT“WAIT待机至外部输入信号与指定状态相符。待机至外部输入信号与指定状态相符。如：如：DI
15、N B016 IN#(16);DIN B016 IN#(16);把通道把通道1616的输入信号赋的输入信号赋给变量给变量B016B016。WAIT IN#(12)=ON T=10.00;WAIT IN#(12)=ON T=10.00;当通道当通道1212信信号为开时，等待号为开时，等待1010秒秒20203、机器人的编程方法、机器人的编程方法 根据机器人不同的工作要求，主要有下面两种编程方法：根据机器人不同的工作要求，主要有下面两种编程方法：(1)(1)示教编程示教编程 示教编程是机器人最根本和最简单的编程方法，目前，相当数量的机器示教编程是机器人最根本和最简单的编程方法，目前，相当数量的机器
16、人仍采用示教方式编程，机器人示教后可以立即应用。顾名思义，就是我们人仍采用示教方式编程，机器人示教后可以立即应用。顾名思义，就是我们通常所说的手把手示教，由人直接通过示教盒控制机器人的手臂按照我们所通常所说的手把手示教，由人直接通过示教盒控制机器人的手臂按照我们所要求的轨迹运动，要求的轨迹运动，其优点是：简单方便；不需要环境模型；对实际的机器其优点是：简单方便；不需要环境模型；对实际的机器人进行示教时，可以修正机械结构带来的误差。人进行示教时，可以修正机械结构带来的误差。其缺点是：功能编辑比较困难；难以使用传感器；只能进行简单的轨迹其缺点是：功能编辑比较困难；难以使用传感器；只能进行简单的轨迹编辑；示教时需要占用机器人，效率低；编程的质量取决于编程者的熟练程编辑；示教时需要占用机器人，效率低；编程的质量取决于编程者的熟练程度与经验。度与经验。2121(2)(2)离线编程离线编程 离线编程可以脱离机器人，直接在计算机上使用离线编程可以脱离机器人，直接在计算机上使用离线编程软件，编辑所需的轨迹程序。其优点是：效离线编程软件，编辑所需的轨迹程序。其优点是：效率高，编程时可不用机器人，机器人可
