任务1 工业机器人手动操作基础知识
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（6）突然停电后，要手动及时关闭机器人的主电源和气源，任何检修都要切断 气源；
（7）严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意修 改程序及参数；
（8）万一发生火灾，应使用二氧化碳灭火器灭火；
（9）机器人停机时，必须空机，夹具上不应有物；
（10）机器人气路系统中的压力可达0.6MPa，任何相关检修都必须 切断气源。
ABB机器人有机器人本体（本教材以ABB IRB120为对象）、控制柜及示教器等组成
1工业机器人本体 IRB120机器人本体详细信息可参见项目一技术参数部分。 2控制器 机器人控制器主要包括两部分：控制面板和外部接口，控
制面板主要有：总开关、急停按钮、电机开启指示以及模
式选择开关等；如图所示。外部接口主要有示教器连接接 口、机器人驱动接口、机器人控制接口以及I/O通讯接口 等。
表4-2 摇杆操作方向与机器人移动方向关系表
摇杆操作方向
机器人移动方向
操作方向为操作者前后方向 操作方向为操作者的左右方向 操作方向为操纵杆正反旋转方向 操作方向为操纵杆倾斜方向
沿X轴运动 沿Y轴运动 沿Z轴运动 与摇杆倾斜方向相应的倾斜移动
4.安全操作注意事项
（1）未经许可不能擅自进入机器人工作区域，机器人处于自动模式时，不允许 进入其运动所及区域；
(1)更改默认语言： 单击“Default Language”>去掉 “English”前面的勾>勾 选“Chinese”。 (2)选择现场总线及协 议：
单击“Industrial Networks” >勾选“709-
1 DeviceNet Master/Slave” ； 单击“Anybus Adapters” >勾选
6.创建控制系统
在“基本”功能选项卡，单击“机器人系统”的“ 从布局”， 如图所示。
设定好系统名称和位置，注意路径建议不要出现中文，选 择RobotWare（如果安装有多个，选择对应的RobotWare版 本），单击“下一个”， 如图所示。
单击“选项”，如图所示。
在弹出如图所示的对 话框中，作以下修改：
（11）维修人员必须保管好机器人钥匙，严禁非授权人员在手动模 式下进入机器人软件系统，随意翻阅和修改程序及参数。
5. 机器人系统使用操作
（1）使用条件 机器人控制器接AC220V电源，并将机器人的伺服电
缆，编码器电缆连接到机器人本体和控制器的对应端口， 将示教器连接电缆连接到控制器的示教器端口。 （2）使用步骤
（2）机器人运行中发生任何意外或运行不正常时，立即使用E-Stop键（急停按 钮），使机器人停止运行；
（3）在编程、测试和检修时，必须将机器人置于手动模式，并使机器人以低速 运行；
（4）调试人员进入机器人工作区时，需随身携带示教器，以防他人误操作；
（5）在不移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器（Enable Device）；
在手动状态下，进行单轴运动的手动操作以及线性操作，将工具移动至P1点，如图所示。 注意：在移动到P1点时，需要调整视图，常用的快捷键方式见表。
表4-1 快捷键操作方式
操作方式
功能
单击鼠标左键
选中击被单的对象
Ctrl+鼠标左键
平移工作站
Ctrl+Shift+鼠标左键
旋转工作站
滚动鼠标中间滚轮
缩放工作站
4利用示教器手动操作机器人
在“控制器”功能选项卡，单击“示教器”下拉菜单中的“虚拟示教器”。
会出现如图所示的示教器。
在前面已经将示教器语言默认为中文，如果要更改为其它语 言，在更改之前，应使机器人控制器处于手动模式。虚拟控 制器默认模式为自动模式，转换为手动模式的方法如下，在 上图点击模式切换按钮。在弹出的界面上选择手动模式。如 图所示
ABB机器人示教器主要由连接电缆、触摸屏、紧急停止按钮、 手动操作摇杆、USB端口、使能器按钮、触摸笔、复位按钮等组成。 如图所示。ABB机器人示教器以简洁明了、直观互动的彩色触摸屏 和3D操纵杆为设计特色。拥有强大的定制应用支持功能，可加载自 定义的操作屏幕等要件，无需另设工作站人机界面。
连接电缆 示教器复位按钮 触摸屏用笔 使能器按钮
工件不在工业机器人的工作区域，需设置curving thing的位置， 其操作方法为：鼠标右键单击curving thing，选择设定位置，如图411所示。在弹出的对话框中设置其合适位置，设定完毕后，点击应 用，再点击关闭。
注意：设定位置时，以大地坐标为参考坐标，坐标原点在机身 底座的中心，xyz方向以图箭头所指示。至此一个最小的工业机器 人仿真系统建立完成，如图所示。
将MyTool安装到机器人手腕上，其操作方法为，在布局中的 MyTool上按住鼠标左键，向上拖到“IRB120_3_58_01”后松开左键， 弹出如图所示对话框，单击“是”。工具MyTool安装到机器人上效
果如图所示。将MyTool安装到机器人手腕上，其操作方法 也可采用，鼠标右键单击布局中的MyTool，选择“安装 到”“IRB120_3_58_01”。
5加载工业机器人工件
选择“导入模型库”，“设备”“training object”中的curving thing， 见图，添加后工件，如图所示。
工件离机器人较远，显示工业机器人的工作区域操作方法为： 鼠标右键单击布局中的“IRB120_3_58_01”，选择“显示机器人工 作区域”，其白色空间内为机器人可达区域，如图所示。
一、工业机器人手动操作基础知识
1.构建工业机器人最小仿真系统
RobotStudio是ABB公司开发的工业机器人离线 编程软件，RobotStudio以ABB VirtualController为基 础，与机器人在实际生产中运行的软件完全一致。 因此，通过RobotStudio可执行十分逼真的模拟，所 用均为车间中实际使用的真实机器人程序和配置文 件。其核心技术是VirtualRobot。从本质上讲，所有 可以在实际工作台上进行的工作都可以在虚拟示教 台（QuickTeach™）上完成，因而是一种非常出色 的软件工具。RobotStudio可从ABB官方网站下载， 第一次安装后，软件提供30天的免费使用，期限到 后，仅有基本功能可用。
1. 双击桌面快捷方式RobotStudio，打开 RobotStudio软件，如图所示
2.在打开的界面中，选择创建空工作站 ，创建后界面如图所示。
3导入ABB工业机器人到工作站
4加载工业机器人工具
选择“导入模型库”，“设备”“training object”中的my tool，如图所示
加载后工具MyTool出现在布局及机器人基座处。如图所示。
3.重定位运动 同样，单击左上角主菜单按钮，选择“动作模式” 选中“重定位”，然后单击确定。如图所示。
Fra Baidu bibliotek
在弹出的界面中，如图4-42所示。单击“坐标 系”选择“工具”，确定后，单击“工具坐标”， 选择“tool0”。然后单击确定，操纵示教器上的操 纵杆，工具的TCP点作姿态调整的运动。
5- ABB工业机器人系统组成及功能
1单轴运动 一般的，ABB机器人是有6个伺服电机
分别驱动机器人的6个关节轴，那么每次手动 操纵一个关节轴的运动，就称为单轴运动。 以下就是手动操纵单轴运动的方法。
（1）单轴手动 在“基本”功能选项卡，选中“Freehand”的“手动
关节图标”，然后选中某个关节，按住鼠标左键进行转到。 如图所示
（2）单轴精确手动 ① 鼠标右键单击布局中的“IRB120_3_58_01”，选择 “机械装置手动关节”，其如图所示。
“840-2 PROFIBUS Anybus Device”。
修改完成后的概况如图
单击确定后，回到图1，单击完成。系统建立完成后，右下角控制器状态应 为绿色。如图2所示。至此一个最小的工业机器人仿真系统建立完成。
图1
图2
2手动操作工业机器人
手动操纵机器人运动一共有三种模式： 单轴运动、线性运动和重定位运动。下面介 绍如何手动操纵机器人进行这三种运动。
（2）精确线性运动
① 鼠标右键单击布局中的“IRB120_3_58_01”，选择“机械装置手动线性 ”，其如图所示。
②在弹出的界面图中，可直接输入坐标值使机器人 到达设定位置或单击按钮点动运动，根据需要也可 设定每次点动的距离
3重定位运动
手动操纵重定位运动的方法是：在“基本”功能选项卡，选中 “Freehand”的“手动重定位图标”， 如图所示。然后选中工具，鼠标指 示放到出现的箭头上，按住鼠标左键，以箭头指示的方向进行线性移动 。
②在弹出的界面图中，拖动滑块或单击按钮可以精确手动 每个关节轴，根据需要也可设定每次点动的度数。
2线性运动
机器人的线性运动是指安装在机器人第6 轴法兰盘上工具的中心点TCP（Tool Center Point）在空间中作线性运动。其特点是工具
姿态保持不变，只是位置改变。手动操作线 性运动的方法是：
总开关 急停按钮 电机开启指示
模式选择开关在左 端时，为自动模式此模 式常用于创建和调试程 序。模式选择开关在右 端时，为手动全速模式， 常用于测试和编辑程序。
模式选择开关
3.示教器
示教器（FlexPendand）是进行机器人的手动操纵、程序编写、 参数配置以及监控用的手持装置，也是我们最常打交道的控制装置。
（1）手动线性
在“基本”功能选项卡，选中“Freehand”的“手动线性 图标”， 如图所示。然后选中鼠标指示放到箭头上，按住 鼠标左键，以箭头指示的方向进行线性移动。
实际应用中，往往需要工具的末端做线性运动，对于
本项目的工具TCP做线性运动，应在“基本”功能选项卡， 选中“设置”的“工具”下拉菜单中选择“MyTool”。 如图所示。与上面同样的方法进行的工具TCP做线性运动。
转化为手动模式后，点击左上角主菜单，如图所示
在弹出的如图所示的对话框中，点击“控制面板”。
在弹出的如图所示的对话框中，点击“语言”菜单， 从如图所示的界面中选择想要更改的语言
点击“确定”后，在弹出的“重启 FlexPendant”对话框中点击“是”，重启后生效。
1单轴运动
点击左上角主菜单，点击手动操纵，点击“Enable”，如图 4-35所示使使能器工作，变为绿色后机器人将处于电机开启 状态。
在图中，点击快速转换按钮，可进行1、2、3轴与4、5、6轴的切换。
2.线性运动
操作方式与手动操作相同，单击左上角主菜单按钮，选择“动作模式”选中“线性”，然后单击确定。 如图所示。
机器人的线性运动要在“工具坐标”中指定对应的工具，如图所示
，用“tool0” 操纵示教器上的操纵杆，工具的TCP点在空间中作线性运 动。若要对Mytool进行线性运动，可在在“基本”功能选项卡，选中“ 控制器”的“同步”，在下拉菜单中点击“同步到RAPID”, 在弹出的对 话框中勾选工具数据中的“Mytool”，点击确定即可，示教器中即可看 到“Mytool”（注意：示教器需要重新改为手动模式）。
在图所示的界面中，操纵杆方向控制的分别为1、2、3轴 ，点击摇杆箭头指示方向，可移动机器人的1、2、3轴。
在上图所示的界面中，选择“动作模式”，在弹出 的界面中选择轴4-6，如图所示。点击确定。
在弹出的界面如图所示，操纵杆方向控制的分别为4、5、 6轴，点击摇杆箭头指示方向，可移动机器人的4、5、6轴
触摸屏
紧急停止按钮 快捷键单元
手动操作摇杆
数据备份USB接口
（1）使能器按钮 使能器按钮是工业机器人为保证操作人员人身安全而设置的，只有 在按下使能器按钮，并保证在“电机开启”的状态，才能对机器人 进行手动操作与程序调试。手动模式下，该按钮有三个位置，即 ①不按（释放状态）：机器人电机不上电，机器人不能动作。
②轻轻按下：机器人将处于电机开启状态。可以操作摇杆或按照指 令运动。
③用力按下：机器人将使电机失电，机器人又处于防护装置停止状 态。 这样发生危险时，人会本能的将使能器按钮松开或按紧，机器人则 会马上停止，保证安全。注意：自动模式下，使能器按钮不起作用。
（2）手动操作摇杆 操作摇杆的操纵幅度是与机器人的运动速度相关的。操纵幅度较小则机器人运动速度较慢。 操纵幅度较大则机器人运动速度较快。为了安全，手动模式应处于手动减速模式，这样机 器人只能以小于250mm/s的速度移动。操作时，操作人员应面向机器人站立，摇杆方向与 机器人移动方向关系见表。
（7）严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意修 改程序及参数；
（8）万一发生火灾，应使用二氧化碳灭火器灭火；
（9）机器人停机时，必须空机，夹具上不应有物；
（10）机器人气路系统中的压力可达0.6MPa，任何相关检修都必须 切断气源。
ABB机器人有机器人本体（本教材以ABB IRB120为对象）、控制柜及示教器等组成
1工业机器人本体 IRB120机器人本体详细信息可参见项目一技术参数部分。 2控制器 机器人控制器主要包括两部分：控制面板和外部接口，控
制面板主要有：总开关、急停按钮、电机开启指示以及模
式选择开关等；如图所示。外部接口主要有示教器连接接 口、机器人驱动接口、机器人控制接口以及I/O通讯接口 等。
表4-2 摇杆操作方向与机器人移动方向关系表
摇杆操作方向
机器人移动方向
操作方向为操作者前后方向 操作方向为操作者的左右方向 操作方向为操纵杆正反旋转方向 操作方向为操纵杆倾斜方向
沿X轴运动 沿Y轴运动 沿Z轴运动 与摇杆倾斜方向相应的倾斜移动
4.安全操作注意事项
（1）未经许可不能擅自进入机器人工作区域，机器人处于自动模式时，不允许 进入其运动所及区域；
(1)更改默认语言： 单击“Default Language”>去掉 “English”前面的勾>勾 选“Chinese”。 (2)选择现场总线及协 议：
单击“Industrial Networks” >勾选“709-
1 DeviceNet Master/Slave” ； 单击“Anybus Adapters” >勾选
6.创建控制系统
在“基本”功能选项卡，单击“机器人系统”的“ 从布局”， 如图所示。
设定好系统名称和位置，注意路径建议不要出现中文，选 择RobotWare（如果安装有多个，选择对应的RobotWare版 本），单击“下一个”， 如图所示。
单击“选项”，如图所示。
在弹出如图所示的对 话框中，作以下修改：
（11）维修人员必须保管好机器人钥匙，严禁非授权人员在手动模 式下进入机器人软件系统，随意翻阅和修改程序及参数。
5. 机器人系统使用操作
（1）使用条件 机器人控制器接AC220V电源，并将机器人的伺服电
缆，编码器电缆连接到机器人本体和控制器的对应端口， 将示教器连接电缆连接到控制器的示教器端口。 （2）使用步骤
（2）机器人运行中发生任何意外或运行不正常时，立即使用E-Stop键（急停按 钮），使机器人停止运行；
（3）在编程、测试和检修时，必须将机器人置于手动模式，并使机器人以低速 运行；
（4）调试人员进入机器人工作区时，需随身携带示教器，以防他人误操作；
（5）在不移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器（Enable Device）；
在手动状态下，进行单轴运动的手动操作以及线性操作，将工具移动至P1点，如图所示。 注意：在移动到P1点时，需要调整视图，常用的快捷键方式见表。
表4-1 快捷键操作方式
操作方式
功能
单击鼠标左键
选中击被单的对象
Ctrl+鼠标左键
平移工作站
Ctrl+Shift+鼠标左键
旋转工作站
滚动鼠标中间滚轮
缩放工作站
4利用示教器手动操作机器人
在“控制器”功能选项卡，单击“示教器”下拉菜单中的“虚拟示教器”。
会出现如图所示的示教器。
在前面已经将示教器语言默认为中文，如果要更改为其它语 言，在更改之前，应使机器人控制器处于手动模式。虚拟控 制器默认模式为自动模式，转换为手动模式的方法如下，在 上图点击模式切换按钮。在弹出的界面上选择手动模式。如 图所示
ABB机器人示教器主要由连接电缆、触摸屏、紧急停止按钮、 手动操作摇杆、USB端口、使能器按钮、触摸笔、复位按钮等组成。 如图所示。ABB机器人示教器以简洁明了、直观互动的彩色触摸屏 和3D操纵杆为设计特色。拥有强大的定制应用支持功能，可加载自 定义的操作屏幕等要件，无需另设工作站人机界面。
连接电缆 示教器复位按钮 触摸屏用笔 使能器按钮
工件不在工业机器人的工作区域，需设置curving thing的位置， 其操作方法为：鼠标右键单击curving thing，选择设定位置，如图411所示。在弹出的对话框中设置其合适位置，设定完毕后，点击应 用，再点击关闭。
注意：设定位置时，以大地坐标为参考坐标，坐标原点在机身 底座的中心，xyz方向以图箭头所指示。至此一个最小的工业机器 人仿真系统建立完成，如图所示。
将MyTool安装到机器人手腕上，其操作方法为，在布局中的 MyTool上按住鼠标左键，向上拖到“IRB120_3_58_01”后松开左键， 弹出如图所示对话框，单击“是”。工具MyTool安装到机器人上效
果如图所示。将MyTool安装到机器人手腕上，其操作方法 也可采用，鼠标右键单击布局中的MyTool，选择“安装 到”“IRB120_3_58_01”。
5加载工业机器人工件
选择“导入模型库”，“设备”“training object”中的curving thing， 见图，添加后工件，如图所示。
工件离机器人较远，显示工业机器人的工作区域操作方法为： 鼠标右键单击布局中的“IRB120_3_58_01”，选择“显示机器人工 作区域”，其白色空间内为机器人可达区域，如图所示。
一、工业机器人手动操作基础知识
1.构建工业机器人最小仿真系统
RobotStudio是ABB公司开发的工业机器人离线 编程软件，RobotStudio以ABB VirtualController为基 础，与机器人在实际生产中运行的软件完全一致。 因此，通过RobotStudio可执行十分逼真的模拟，所 用均为车间中实际使用的真实机器人程序和配置文 件。其核心技术是VirtualRobot。从本质上讲，所有 可以在实际工作台上进行的工作都可以在虚拟示教 台（QuickTeach™）上完成，因而是一种非常出色 的软件工具。RobotStudio可从ABB官方网站下载， 第一次安装后，软件提供30天的免费使用，期限到 后，仅有基本功能可用。
1. 双击桌面快捷方式RobotStudio，打开 RobotStudio软件，如图所示
2.在打开的界面中，选择创建空工作站 ，创建后界面如图所示。
3导入ABB工业机器人到工作站
4加载工业机器人工具
选择“导入模型库”，“设备”“training object”中的my tool，如图所示
加载后工具MyTool出现在布局及机器人基座处。如图所示。
3.重定位运动 同样，单击左上角主菜单按钮，选择“动作模式” 选中“重定位”，然后单击确定。如图所示。
Fra Baidu bibliotek
在弹出的界面中，如图4-42所示。单击“坐标 系”选择“工具”，确定后，单击“工具坐标”， 选择“tool0”。然后单击确定，操纵示教器上的操 纵杆，工具的TCP点作姿态调整的运动。
5- ABB工业机器人系统组成及功能
1单轴运动 一般的，ABB机器人是有6个伺服电机
分别驱动机器人的6个关节轴，那么每次手动 操纵一个关节轴的运动，就称为单轴运动。 以下就是手动操纵单轴运动的方法。
（1）单轴手动 在“基本”功能选项卡，选中“Freehand”的“手动
关节图标”，然后选中某个关节，按住鼠标左键进行转到。 如图所示
（2）单轴精确手动 ① 鼠标右键单击布局中的“IRB120_3_58_01”，选择 “机械装置手动关节”，其如图所示。
“840-2 PROFIBUS Anybus Device”。
修改完成后的概况如图
单击确定后，回到图1，单击完成。系统建立完成后，右下角控制器状态应 为绿色。如图2所示。至此一个最小的工业机器人仿真系统建立完成。
图1
图2
2手动操作工业机器人
手动操纵机器人运动一共有三种模式： 单轴运动、线性运动和重定位运动。下面介 绍如何手动操纵机器人进行这三种运动。
（2）精确线性运动
① 鼠标右键单击布局中的“IRB120_3_58_01”，选择“机械装置手动线性 ”，其如图所示。
②在弹出的界面图中，可直接输入坐标值使机器人 到达设定位置或单击按钮点动运动，根据需要也可 设定每次点动的距离
3重定位运动
手动操纵重定位运动的方法是：在“基本”功能选项卡，选中 “Freehand”的“手动重定位图标”， 如图所示。然后选中工具，鼠标指 示放到出现的箭头上，按住鼠标左键，以箭头指示的方向进行线性移动 。
②在弹出的界面图中，拖动滑块或单击按钮可以精确手动 每个关节轴，根据需要也可设定每次点动的度数。
2线性运动
机器人的线性运动是指安装在机器人第6 轴法兰盘上工具的中心点TCP（Tool Center Point）在空间中作线性运动。其特点是工具
姿态保持不变，只是位置改变。手动操作线 性运动的方法是：
总开关 急停按钮 电机开启指示
模式选择开关在左 端时，为自动模式此模 式常用于创建和调试程 序。模式选择开关在右 端时，为手动全速模式， 常用于测试和编辑程序。
模式选择开关
3.示教器
示教器（FlexPendand）是进行机器人的手动操纵、程序编写、 参数配置以及监控用的手持装置，也是我们最常打交道的控制装置。
（1）手动线性
在“基本”功能选项卡，选中“Freehand”的“手动线性 图标”， 如图所示。然后选中鼠标指示放到箭头上，按住 鼠标左键，以箭头指示的方向进行线性移动。
实际应用中，往往需要工具的末端做线性运动，对于
本项目的工具TCP做线性运动，应在“基本”功能选项卡， 选中“设置”的“工具”下拉菜单中选择“MyTool”。 如图所示。与上面同样的方法进行的工具TCP做线性运动。
转化为手动模式后，点击左上角主菜单，如图所示
在弹出的如图所示的对话框中，点击“控制面板”。
在弹出的如图所示的对话框中，点击“语言”菜单， 从如图所示的界面中选择想要更改的语言
点击“确定”后，在弹出的“重启 FlexPendant”对话框中点击“是”，重启后生效。
1单轴运动
点击左上角主菜单，点击手动操纵，点击“Enable”，如图 4-35所示使使能器工作，变为绿色后机器人将处于电机开启 状态。
在图中，点击快速转换按钮，可进行1、2、3轴与4、5、6轴的切换。
2.线性运动
操作方式与手动操作相同，单击左上角主菜单按钮，选择“动作模式”选中“线性”，然后单击确定。 如图所示。
机器人的线性运动要在“工具坐标”中指定对应的工具，如图所示
，用“tool0” 操纵示教器上的操纵杆，工具的TCP点在空间中作线性运 动。若要对Mytool进行线性运动，可在在“基本”功能选项卡，选中“ 控制器”的“同步”，在下拉菜单中点击“同步到RAPID”, 在弹出的对 话框中勾选工具数据中的“Mytool”，点击确定即可，示教器中即可看 到“Mytool”（注意：示教器需要重新改为手动模式）。
在图所示的界面中，操纵杆方向控制的分别为1、2、3轴 ，点击摇杆箭头指示方向，可移动机器人的1、2、3轴。
在上图所示的界面中，选择“动作模式”，在弹出 的界面中选择轴4-6，如图所示。点击确定。
在弹出的界面如图所示，操纵杆方向控制的分别为4、5、 6轴，点击摇杆箭头指示方向，可移动机器人的4、5、6轴
触摸屏
紧急停止按钮 快捷键单元
手动操作摇杆
数据备份USB接口
（1）使能器按钮 使能器按钮是工业机器人为保证操作人员人身安全而设置的，只有 在按下使能器按钮，并保证在“电机开启”的状态，才能对机器人 进行手动操作与程序调试。手动模式下，该按钮有三个位置，即 ①不按（释放状态）：机器人电机不上电，机器人不能动作。
②轻轻按下：机器人将处于电机开启状态。可以操作摇杆或按照指 令运动。
③用力按下：机器人将使电机失电，机器人又处于防护装置停止状 态。 这样发生危险时，人会本能的将使能器按钮松开或按紧，机器人则 会马上停止，保证安全。注意：自动模式下，使能器按钮不起作用。
（2）手动操作摇杆 操作摇杆的操纵幅度是与机器人的运动速度相关的。操纵幅度较小则机器人运动速度较慢。 操纵幅度较大则机器人运动速度较快。为了安全，手动模式应处于手动减速模式，这样机 器人只能以小于250mm/s的速度移动。操作时，操作人员应面向机器人站立，摇杆方向与 机器人移动方向关系见表。