工业机器人技术及应用(教案)3-手动操纵工业机器人

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1、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

2、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UniversalRobots公司推出革命性的新型工业机器人UR5机器人自重很轻（仅18.4kg），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

3、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。15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，

4、而工具坐标系和用户坐标系同属于直角坐标系范畴。15TCP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经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。15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

5、（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。15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。15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

6、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标定时经常用到。15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ABBFlexPendantKUKAsmartPADFANUCiPendantYASKAWADX100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。15状态显示区显示系统当前状态，如动作坐标系、机器人

7、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刻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

8、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。