学习活动 1 ABB 机器人直线、弧线、曲面线路点的编程与技巧

学习活动 1 ABB 机器人直线、弧线、曲面线路点的编程与技巧

学习目标

（1）了解 ABB 机器人直线、弧线、曲面线路点的编程方法。

（2）掌握 ABB 机器人直线、弧线、曲面线路点的编程技巧。

任务准备

（1）工业机器人基本技能工作站 CSET-JD08-06 、计算机、万用表。

（2）各种颜色的卡纸、白板和笔。

学习过程

一、建立轨迹训练模型

轨迹训练模型整体如图 4-1-1 所示。在图中，可以看到该模型刻画了几个图形，同时还配套一个画笔夹具。我们可以通过让机器人走过固定的轨迹来练习使用机器人的四个基本运动指令，即关节运动（Move J）、线性运动（Move L）、圆弧运动（Move C）和绝对位置运动（Move Absj）。

二、建立直线、弧线、曲面线路点的编程轨迹

直线、弧线、曲面线路点的编程轨迹如图 4-1-2 所示。机器人沿着这些轨迹走的操作，需在机器人的第六轴上安装画笔，如图 4-1-3 所示。

三、创建工具数据

（1）工具数据的定义。

工具数据 TOOLDATA 用于描述安装在机器人第六轴上工具的 TCP、重量、重心等参数数据。执行程序时，机器人将 TCP 移至编程位置，程序中所描述的速度与位置就是 TCP点在对应工件坐标中的速度与位置。所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，该坐标系被称为 tool0，这样就能将一个或者多个新工具坐标系定义为 tool0 的偏移值。如图4-1-4所示。

（2）TCP的设定原理。

首先，在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点；然后，在工具上确定一个参考点（最好是工具的中心点 TCP）。按照前面学习过的手动操纵机器人的方法移动工具上的参考点，以最少四种不同的机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上。为了获得更准确的 TCP，我们在以下的例子中使用六点法进行操作，其中第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点是工具参考点从固定点向将要设定为 TCP 的 X 方向移动，第六点是工具参考点从固定点向将要设定为 TCP 的 Z 方向移动。机器人就可以通过这四个位置点的位置数据计算求得 TCP 的数据，然后 TCP 的数据就保存在 TOOLDATA 这个程序数据中供程序进行调用。TCP 取点数量的区别：四点法，不改变 tool0 的坐标方向；五点法，改变 tool0 的 Z 方向；六点法，改变 tool0 的 X 和 Z 方向（在焊接应用时最为常用），使前三个点的姿态相差尽量大些，这样有利于 TCP 精度的提高。如图 4-1-5 所示。

（3）绘图笔工具数据。

轨迹训练模型夹具重 0.5 kg，重心在默认 tool0 的 Z 正方向偏移 60 mm，TCP 点设定在夹具的最下端中心，从默认 tool0 上的正方向偏移 115 mm。如图 4-1-6 所示。

（4）工具数据设定。在示教器上点击 ABB 菜单键，选择“手动操纵”，选择“工具”中的“新建...”，如图 4-1-7 所示。

（5）在弹出的界面中分别设定新数据的“名称”“范围”“存储类型”“任务”“模块”等参数，然后点击“确定”，如图 4-1-8 所示。

（6）在返回的“手动操纵-工具”界面选择“tool1”，点击“编辑”中的“更改值...”对 tool1 工具数据进行设定，如图 4-1-9 所示。

（7）TCP 点偏移设定如图 4-1-10 所示。

（8）工具夹具重量设定（也可不设定），如图 4-1-11 所示。

（9）工具夹具重心设定如图 4-1-12 所示。

（10）工具数据的三个参数设定完后点击“确定”，回到工具坐标选项界面。工具数据设定完成如图 4-1-13 所示。

四、创建轨迹训练模型工件坐标数据

（1）工件坐标的设定 1。

工件坐标系对应工件，它定义工件相对于大地坐标系（或者其他坐标系）的位置。机器人可以拥有若干工件坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。对机器人进行编程，就是在工件坐标系中创建目标和路径，在重新定位工作站中的工作时，只需要更改工件坐标系的位置，所有的路径将即刻随之更新。例如，A 是机器人的大地坐标，为了编程方便，第一个工件建立了工件坐标 B，并在工件坐标 B 进行轨迹编程。如果平台上还有一个相同的工件需要建立工件坐标 C，则将工件坐标 B 中的轨迹复制一份，然后将工件坐标名称从 B 更新为 C ，这样就无须对相同工件做重复的轨迹编程了。如图 4-1-14 所示。

（2）工件坐标的设定 2。

工件坐标 B 中对 A 对象进行了轨迹编程，如果工件坐标的位置变化成工件坐标 D后，只需要在机器人系统重新定义工件坐标 D，则机器人的轨迹就自动更新到 C 了，不需要再次进行轨迹编程，因为 A 对于 B，C 相对于 D 的关系是一样，并没有因为整体偏移而发生变化。在对象平面上，只需要定义三个点，就可以建立一个工件坐标。X1 点确定工件坐标的原点，X1~X2 确定工件坐标 x 正方向；Y1 确定工件坐标 y 正方向；工件坐标符合右手定则。如图 4-1-15 所示。

（3）示教点如图 4-1-16、图 4-1-17、图 4-1-18 所示。

以下为五角星图案轨迹编程举例。

主程序：

PROC main （）

r Intiall；

WHILE TRUE DO

IF di1=1 THEN

r P；

r Home；

ENDIF

Wait TIME 0.3；

ENDWHILE

END PROC

轨迹子程序：

PROCr P（）

Move J p10，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p11，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p12，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p13，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p14，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p15，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p16，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p17，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；(https://www.daowen.com)

Move L p18，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p19，v300，z1，tool1\wobj:=wobj1；

Move L p10，v300，fine，tool1\wobj:=wobj1；

ENDPROC

注意：五角星轨迹的程序包含了直线轨迹的编程，其他圆弧和曲面的编程也类似，只是先要把所走的轨迹的点都示教出来，曲线用 Move C，直线用 Move L，一般情况下用Move J，速度不要太快。

（4）在手动模式下，打开机器人示教器“手动操纵”界面，如图 4-1-19 所示。

（5）在“手动操纵”界面，将“动作模式”选为“线性”，“坐标系”选为“基坐标”，“工具坐标”选为“to Tool”，“工件名称”选为“wobj2”，如图 4-1-20 所示。

（6）点击“编辑”，选择“定义...”，“用户方法”选择“3点”，如图4-1-21、图4-1-22所示。

（7）设定（修改）工件坐标 X1 点、X2 点、Y1 点。在机器人夹具上绑上一支笔，手动操纵机器人使夹具上的笔尖对准码垛台的 X1点，在示教器“工件坐标定义”界面上选择“用户点 X1”，再点击“修改位置”，此时“X1”已修改完成，如图 4-1-23 所示。

（8）重复上一个步骤，修改“X2”和“Y1”，当三个点都修改后，点击示教器“工件坐标定义”界面上的“确定”，则码垛台工件坐标设定完成，如图 4-1-24 所示。

五、创建程序数据

（1）程序数据的定义。

程序数据是在程序模块或系统模块中设定值和定义一些环境数据。创建的程序数据由同一个模块或其他模块中的指令进行引用。如图 4-1-25 所示，文本框中是一条常用机器人关节运动指令（Move J），并调用了 4 个程序数据，如表 4-1-1 所示。

（2）程序数据的分类。

ABB 机器人共有 76 个一般的程序数据，并且可以根据实际情况进行程序数据的创建，使机器人程序设计带来了无限的可能。在示教器中的“程序数据”界面，可查看和创建所需要的程序数据，如图 4-1-26 所示。

（3）程序数据的存储类型——变量。

变量型数据在程序执行的过程中和停止时，会保持当前的值；但如果程序指针被移到主程序后，数据会丢失；在机器人执行的 RAPID 中也可以对程序数据进行赋值操作，如图 4-1-27 所示。

（4）程序数据的存储类型——可变量。

可变量的特点是：无论程序的指针如何，都会保持最后赋予的值，如图 4-1-28 所示。

PERS num nbr:=1；名称为nbr的数值数据

PERS string text:=“Hello”；名称为text的字符数据

（5）程序数据的存储类型——常量。

常量的特点是：在定义时已赋予了数值，不能在程序中修改，除非手动修改。

（6）常用的程序数据。

ABB 机器人中根据不同的数据用途，定义了不同的程序数据。表 4-1-2 是机器人系统常用的程序数据。

六、创建程序数据—— robtarget 机器人点位置数据

（1）进入示教器，点击 ABB 菜单键，选择“程序数据”，在弹出的界面中点击“视图”，再选择“全部数据类型”， 如图 4-1-29 所示。

（2）在“全部数据类型”界面中选择“robtarget”，如图 4-1-30 所示。

（3）系统进入“robtarget”数据界面，如图 4-1-31 所示。

（4）点击“新建...”，新建一个 robtarget 数据，弹出的界面如图 4-1-32 所示。

（5）设定“名称”“范围”“存储类型”“任务”“模块”等参数，然后点击“确定”，robtarget 数据创建完成，如图 4-1-33 所示。

七、程序数据修改—— robtarget机器人点位置数据修改

（1）在手动模式下打开机器人示教器的“手动操纵”界面，将“工具坐标：”选为修改点所用的工具坐标，如“tool1”；“工件坐标：”选为修改点所在的工件坐标，如“wobj0”，如图 4-1-34 所示。

（2）手动操纵机器人到所要修改点的位置，然后进入示教器的“数据类型：robtarget”界面，选择所要修改的点，点击“编辑”中的“修改位置”，完成数据修改，如图 4-1-35 所示。

八、点的校准

（1）在手动模式下进入机器人示教器的“手动操纵”界面，如图 4-1-36 所示。

（2）在“手动操纵”界面，将“动作模式：”选为“轴1-3⋯”，“坐标系：”选为“基坐标⋯”， “工具坐标：”选为“to Tool⋯”，“工件坐标：”选为“wobj0...”，如图4-1-37所示。

（3）将机器人绘图笔夹具移动到“PROC r P（）”选定点上方，调整夹具方向后再将示教器“手动操纵”界面的“动作模式”选为“线性...”，如图 4-1-38 所示。

（4）继续操纵机器人移动绘图笔夹具到“PROC r P（）”选定点，然后在示教器“数据类型：robtarget”界面点击“编辑”，选择“修改位置”，完成“ppick01”点的修改，如图 4-1-39 所示。

（5）按同样方法完成其他点的修改。

任务拓展

在工业机器人基本技能工作站 CSET-JD08-06 上进行 ABB 机器人直线、弧线、曲面线路点的编程训练。

总结评价

1. 学习总结

以小组为单位，选择演示文稿、展板、视频等形式，向全班展示 ABB 机器人直线、弧线、曲面线路点编程的方法。

2. 综合评价