工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制

【知識(shí)目標(biāo)】

1.掌握機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸和坐標(biāo)系。

2.掌握手動(dòng)操縱機(jī)器人的流程和方法。

【技能目標(biāo)】

能夠使用示教器熟練操作工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)單軸運(yùn)動(dòng)、線性運(yùn)動(dòng)。

【教學(xué)過(guò)程】

一、工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸與坐標(biāo)系

L機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸的名稱

機(jī)器人軸是指機(jī)器人操作機(jī)的軸，目前典型商用工業(yè)機(jī)器人大多采用六軸關(guān)

節(jié)型。

KUKA機(jī)器人6軸分別定義為Al、A2、A3、A4、A5和A6；而ABB機(jī)器人則

定義為軸1、軸2、軸3、軸4、軸5和軸6。

Al、A2和A3三軸（軸1、軸2和軸3）稱為基本軸或主軸，用于保證末端執(zhí)

行器達(dá)到工作空間的任意位置；

A4、A5和A6三軸（軸4、軸5和軸6）稱為腕部軸或次軸，用于實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)

行器的任意空間姿態(tài)。

2.機(jī)器人坐標(biāo)系的種類

在大部分工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，均可使用關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、大地（基）坐標(biāo)系、工

具坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系，而工具坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系同屬于直角坐標(biāo)系范疇。

A.關(guān)節(jié)坐標(biāo)系

在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下，機(jī)滯人各軸均可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)正向或反向運(yùn)動(dòng)。對(duì)于大范羽運(yùn)

動(dòng)，且不要求TCP姿態(tài)的，可選擇關(guān)節(jié)坐標(biāo)系。

B.直角坐標(biāo)系

直角坐標(biāo)系（世界坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系）是機(jī)器人示教與編程時(shí)經(jīng)常使用的坐

標(biāo)系之一，所有其他的坐標(biāo)系均與大地坐標(biāo)系直接或間接相關(guān)。基坐標(biāo)系的原點(diǎn)

定義在機(jī)器人安裝面與第一轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)處，x軸向前，z軸向上，丫軸按右手法

則確定。無(wú)論機(jī)器人處于什么位置，TCP均可沿基坐標(biāo)系的X、Y和Z軸平行移

動(dòng)。法蘭坐標(biāo)系是原點(diǎn)為機(jī)器人法蘭中心的坐標(biāo)系，是工具坐標(biāo)系的參考點(diǎn)。

C.工具坐標(biāo)系

工具坐標(biāo)系是一個(gè)可自由定義，用戶定制的坐標(biāo)系。工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)定義

在TCP點(diǎn)，并且假定工具的有效方向?yàn)閆軸（有些機(jī)器人廠商將工具的有效方向

定義為X軸），而丫軸、Z軸由右手法則確定，如圖1-2-24所示。工具坐標(biāo)的方

向隨腕部的移動(dòng)而發(fā)生變化，與機(jī)器人的位姿無(wú)關(guān)。因此，在進(jìn)行相對(duì)于工件不

改變工具姿態(tài)的平移操作時(shí)，選用該坐標(biāo)系最為適宜。

D.用戶坐標(biāo)系

用戶坐標(biāo)系為作業(yè)示教方便，由用戶自行定義的坐標(biāo)系，它定義工件相對(duì)于

大地坐標(biāo)系的位置，如工作臺(tái)坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，如圖所示。機(jī)器人可以擁有

若干工件坐標(biāo)系，或表示不同的工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。

當(dāng)機(jī)器人配備多個(gè)工作臺(tái)時(shí)，選擇用戶坐標(biāo)系可使操作更為簡(jiǎn)單。在用戶坐標(biāo)系

中TCP點(diǎn)沿用戶自定義的坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)。

二、認(rèn)識(shí)機(jī)器人控制柜

IRC5控制柜包括機(jī)器人電源開(kāi)關(guān)、自動(dòng)/手動(dòng)鑰匙按鈕、I/O板、機(jī)器人動(dòng)力

電纜、機(jī)器人編碼器電纜、機(jī)器人示教器電纜等。

標(biāo)號(hào)部件名稱

1機(jī)器人示教器電纜

2機(jī)器人I/O板

3FI動(dòng)/手動(dòng)鑰匙旋鈕

4機(jī)器人急停按鈕

5機(jī)器人抱閘按鈕

6機(jī)器人伺服上電按鈕

7機(jī)器人電源開(kāi)關(guān)

8機(jī)器人編碼器電纜

9機(jī)器人動(dòng)力電纜

三、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的啟動(dòng)

1.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的連接

2.系統(tǒng)的啟動(dòng)

A.系統(tǒng)接線無(wú)誤后,在指導(dǎo)教師的許可下接通系統(tǒng)電源，如圖1-2-29所示。

B.將操作控制柜的“4P斷路器”往上推，合閘，開(kāi)啟電源,控制柜的兩個(gè)散熱風(fēng)

扇轉(zhuǎn)動(dòng)，再將控制柜的“關(guān)機(jī)/開(kāi)機(jī)”旋鈕旋轉(zhuǎn)至右邊開(kāi)機(jī)狀態(tài)，控制柜電源已經(jīng)啟

動(dòng)畢。

C.將機(jī)器人控制柜背面的電源開(kāi)關(guān)從水平旋轉(zhuǎn)到垂直狀態(tài)（即從OFF旋轉(zhuǎn)到

ON）,機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)機(jī)完成。將“自動(dòng)/手動(dòng)鑰匙旋鈕”旋轉(zhuǎn)到與手形圖案,機(jī)器人

切換至手動(dòng)模式。

四、手動(dòng)操縱工業(yè)機(jī)器人

1.單軸運(yùn)動(dòng)控制

A.左手持機(jī)器人示教器，右手單擊示教器界面左上角的，作N〃來(lái)打開(kāi),ABB

菜單欄；單擊“手動(dòng)操縱〃，進(jìn)入手動(dòng)操縱界面；如圖1-2-32所示。

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B.單擊〃動(dòng)作模式〃，進(jìn)入模式選擇界面。選擇〃軸1-3〃，單擊“確定〃，動(dòng)作模式設(shè)

置成了軸1-3,如圖1-2-33所示。

C.移動(dòng)操縱桿，發(fā)現(xiàn)左右搖桿控制1軸左右運(yùn)動(dòng)，前后搖桿控制2軸上下運(yùn)動(dòng),

逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖桿控制3軸上下運(yùn)動(dòng)。

D.單擊“動(dòng)作模式”，進(jìn)入模式選擇界面。選擇“軸4-6〃，單擊〃確定〃，動(dòng)作模

式設(shè)置成了軸4-6,如圖1-2-34所示。

E.移動(dòng)操縱桿，發(fā)現(xiàn)左右搖桿控制4軸左右運(yùn)動(dòng)，前后搖桿控制5軸上下運(yùn)動(dòng),

逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖桿控制G軸逆或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

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2.線性運(yùn)動(dòng)與重定位運(yùn)動(dòng)控制

A.單擊“動(dòng)作模式〃，進(jìn)入模式選擇界面。選擇"線性〃，單擊"確定〃，動(dòng)作模式設(shè)

置成了線性運(yùn)動(dòng)。

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