焊接机器人示教器解读

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1．机器人操作状态图
• 如图7-7中的描述，机器人系统由一个有限状态自动化装置来建模。图中转 移编号的说明 ： •
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• 为了再现和验证程 序，还有向前一步 键8、向后一步键7 以，及连续键6。 • 此外，还可利用键 24、26、27、28和 3输入速度、子程 序、I／0输入和输 出以及工具开闭功 能和功能数据。 • 最后利用记录键21 记录各步的位置和 功能数据信息。 • 如果必要，可利用 修改键20修改某步 的信息。
4．控制器
• 控制器是个专用计算机，相当于机器人的大脑，它以计算机程序方式来 完成给定任务。目前，大部分工业机器人都采用二级计算机控制： • 第一级为主CPU，完成系统的监控、作业管理、自诊断等； • 第二级为子CPU，完成各关节伺服系统的控制等。
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图7.5中主CPU为总控制器，主要进行系统控制和坐标计算与变换，包括 坐标变换、插补计算、自动加减速计算、加速度验算、横摆计算、自诊断 等。 • 子CPU主要作动作控制，包括脉冲分配、机器人零点复位、零点减速和开 关位置检测等。 • 主CPU对子CPU的控制是以命令的形式通过FIFO栈来传递的； • 而子CPU的状态与请求是通过并行I／0接口来进行的。
2．离线编程
• 示教编程的缺点在于它是在线，示教过程中必须停工。离线编程则可克 服这一缺点。 • 所谓离线编程，即是在与机器人分离的装置上编制任务程序(为定义机器 人系统特定的任务所编制的运动和辅助功能的指令集，称任务程序)后， 再输入到机器人中的一种编程方法。 • 离线编程的优点： • 可减少机器人停机时间； • 让程序员脱离潜在的危险环境； • 一套编程系统可以给多台机器人编程。 • 若机器人程序格式不同，只要采用不同的后置处理即可。另外，该编程 能完成示教难以完成的复杂、精确的编程任务； • 通过图形编程系统的动画仿真可验证和优化程序等。 • 因此，离线编程系统已成为机器人编程的发展趋向。该系统目前已有多 种供应市场，例如OSMAP公司的ROBCAD等。
2．机器人操作状态说明
• (1)ROBOT-IDEI。(机器人空闲) 该状态对应在系统内机器人没有任务程 序可用时的机器人状态。当机器人刚开始供电时，或当其完成一个任务程 序执行和任务程序由系统内移去时，将发生此状态。 (2)ROBOT-LOADED(机器人已装载) 该状态对应在系统内有一个或多个可 用的任务程序时的机器人状态。 (3)ROBOT-READY(机器人准备完毕) 该状态表示一个可供机器人执行的任 务程序已被赋值。 (4)ROBOT-EXECUTING(机器人执行) 该状态中，机器人在操作，其运动是 使能运动。 (5)ROBOT-MOTION-PAUSED(机器人运动暂停) 该状态中运动不是使能运动。 机器人的任务程序可能在运行，也可能已停止。 (6)MANUAL-INTERVENTION-REQUIRED(要求手动介入) 在此状态中，全部运 动已经停止。 此 时 ， 为 了 完 成 某 些 其 它 的 必 要 活 动 ， 需 要 靠 机 器 人 的操作者执行某些局部动作。在此局部动作后，机器人才可进入某一其它 状态。
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示教时可利用按键9、10、 11和12的6套键，使机器 人按关节坐标、机座坐 标或工具坐标运动。 键12中的10个键，还可 作数字键输入功能数据。 用关节坐标键18和笛卡 尔坐标键19设定各点位 置的坐标形式。 利用键16和17选择定位 精度，其中键16为精确 定位，键17为不精确定 位，即所谓路径点。
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机器人控制器的控制功能大致有三类： 第一类是点位控制，简称为PTP控制，它只要求机器人手臂末端能快速准确地从 一点到相邻点运动，而对其运动路径不作具体规定。这种控制功能用于搬运、点 焊、装配等作业中。 第二类是连续路径控制，又称连续轨迹控制，简称CP控制。它不但要求机器人手 臂末端从一点到相邻点运动，而且要求所走过的路径是连续平滑的，这就需要插 补运算，所以这种控制功能多用于喷涂、弧焊、去飞边等作业中。 第三类是移动控制，它包括对移动的路径、速度、目标跟踪、机器人操作机的稳 定平衡、越过障碍物及回避障碍物等的控制，这种控制功能多用于作业距离较长 或野外作业等需要机器人移动甚至行走的场合。 此外，机器人还有一类附加装置，如手动操作器、编程器、示教器等。用这些 附加装置可以进行手动调整机器人状态、编制机器人作业程序、示教作业参数或 输入修改系统参数等工作。 三、机器人的示教、编程及语言 1．示教再现 为使机器人完成规定的任务，在工作前由操作者把作业要求的内容(如机器人 的运行轨迹、作业顺序、工艺条件等)预先教给机器人，进行这种操作称为示教。 把示教的内容保存下来称为记忆。 使机器人按示教的内容动作称为再现。 例如，由操作者对焊接机器人按实际焊接操作一步步的进行示教，机器人即将其 每一步示教的空间位置、焊枪姿态以及焊接参数等，顺序的、精确地存人控制器 计算机系统的相应存储区。
机器人末端执行器
• 2.机器人末端执行器 • 机器人末端执行器装在操作机手腕的前端(称机械接口)，用以直接执行 工作任务。根据作业任务的不同，它可以是夹持器或专用工具等。 • 夹持器是具有夹持功能的装置，如吸盘、机械手爪、托持器等； • 专用工具是用以完成某项作业所需要的装置，如用于完成焊接作业的气 焊枪、点焊钳等。并由此，将焊接机器人又可细分为： • C02焊机器人、TIG焊机器人、MAG/MIG焊机器人、气焊机器人、钎焊机器 人、点焊机器人、激光焊机器人等。 • 3．传感器系统 • 机器人所用传感器又分为内部传感器和外部传感器二类。 • 前者用来检测自身状态的信息，主要是位置、速度、加速度等传感器， 并且作为反馈信号构成伺服控制； • 后者是用来检测机器人作业对象和作业环境信息的传感器，如测量夹持 器夹紧力的压力传感器，对外界进行识别的视觉、触觉、听觉等传感器。 • 机器人常用传感器及其功能见表7—5。
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除机器人操作状态外，机器人能够被描述为处于“正在本地控制中”或 “不在本地控制中”。 前者意味着某些本地作用因素，如操作员正在控制仪表板、示教盒或其 等同物上正在进行控制操作，以确定机器人可作哪些运动或机器人可运 行哪些任务程序； 若机器人“不在本地控制中”，则机器人可照常运行任务程序，此时， 任何本地作用因素都没有能力停止或修改在运行的任务程序。 带远程控制器的机器人，可由这种远程控制器取得对该机器人的控制权。 除正常操作外，大多数机器人都具有校准机器人轴的辅助功能。此功能 按类似于正常任务程序的方式操作，除由于校准功能的存在使机器人不 处于LOADED状态外，服从图7-7的状态图。
3．编程语言
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示教结束的同时，就会自动生成一个执行上述示教参数的程序。当实际待焊件到位时，只要 给机器人一个起焊命令，机器人就会精确的、无需人介入的一步步重现示教的全部动作，自 动完成该项焊接任务。 如果需要机器人去完成一项新的焊接任务(如汽车车型改变)，无需对机器人作任何改装，只 需要按新任务操作重新对机器人示教就可以实现。 如果在机器人控制器计算机内存中同时存储多种焊件的示教程序，在同一条生产线上就可以 很容易地实现多种焊件同时生产；而仅需在一种焊件到来时，给机器人一个这种焊件的识别 编码即可，这就是所谓柔性。 示教是目前工业机器人所采用的主要编程方法，它是真实作业环境中的在线编程，可用手把 手和示教盒两种方法。图7.6给出一个用于点焊、弧焊的6自由度工业机器人的示教盒例子。