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任务 １　初识工业机器人的作业示教
01
任务 ２　工业机器人运动轨迹的编程与操作
02
知识目标
１. 掌握工业机器人示教的主要内容。
２. 熟悉工业机器人在线示教的特点与操作流程。
３. 掌握工业机器人示教—再现工作原理。
能力目标
能进行工业机器人简单作业在线示教与再现。
学习目标
工业机器人编程方式主要经历了 3 个阶段，即示教再现编程阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。
本任务的内容是运用四点法完成工具中心点的设定。
工作任务
一、工业机器人示教的主要内容
基本工作原理是示教—再现。“ 示教” 也称导引。“ 再现” 则是通过存储内容的回放。使用机器人代替工人进行自动化作业，必须预先赋予机器人完成作业所需的信息，即运动轨迹、作业条件和作业顺序。
相关知识
１. 运动轨迹
运动轨迹是机器人为完成某一作业，工具中心点 ( TCP ) 所掠过的路径，它是机器人示教的重点。
例如，当再现如图所示的运动轨迹时。
机器人运动轨迹
每个程序点主要包括以下 4 部分信息。
(１) 位置坐标
(２) 插补方式
(３) 再现速度
(４) 空走点 / 作业点
２. 作业条件
作业条件的输入方法有 3 种。
(１) 使用作业条件文件
引弧条件文件、熄弧条件文件和焊接辅助条件文件。
(２) 在作业命令的附加项中直接设定
由图可知，程序语句一般由行标号、命令及附加项几部分组成。
(３) 手动设定
程序语句的主要构成要素
①—行标号　②—命令　③—附加项
３. 作业顺序
(１) 作业对象的工艺顺序
(２) 机器人与周边辅助设备的动作顺序
二、工业机器人的简单示教与再现
表给出了工业机器人行业常用品牌机器人的移动命令。
工业机器人行业常用品牌机器人的移动命令
１. 在线示教及其特点
在线示教是由操作人员手持示教器导引，控制机器人运动，记录机器人作业的程序点并插入所需的机器人命令来完成程序的编制，如图所示。
采用在线示教的方式可完成那些应用于大批量生产、工作任务简单且不变化的机器人作业任务的编制。
工业机器人的在线示教
２. 在线示教的基本步骤
如图所示。从图中可看成，此程序由编号为 1 ~ 6 的 6 个程序点组成，每个程序点的用途说明见表。具体作业编程可参照图所示的机器人在线示教的基本流程。
机器人运动轨迹
程序点用途说明
机器人在线示教的基本流程
(１) 示教前的准备
(２) 新建作业程序
(３) 运动轨迹示教
具体示教方法参见表。
运动轨迹示教方法
运动轨迹示教方法
(４) 设定作业条件
焊接作业条件的输入主要涉及以下 3 个方面:
(５) 检查试运行
１) 单步运转。
２) 连续运转。
(６) 执行作业程序
工业机器人程序的启动可用两种方法:
１) 手动启动。
２) 自动启动。
一、任务准备
实施本任务教学所使用的实训设备及工具材料可参考表。
任务实施
实训设备及工具材料
二、TCP 单元的安装
如图所示。
TCP 单元整体布局与固定位置
三、绘图笔夹具的安装
如图所示。
绘图笔夹具的安装
四、四点法设定 TCP
用四点法设定 TCP 的方法及步骤如下:
(１) 单击示教器功能菜单按钮 ，如图所示。
选择 “ 工具坐标” 界面
工具设定界面
(２) 单击上图中的 “ 新建” 按钮。如图所示。
新建工具名称界面
工具的质量 “ mass” 值的设定
(３) 单击上图中的下移按钮 。如图所示。
工具的重心偏移 “ cog” 值的设定
工具设定界面
(４) 在上图中选中 “ huitubi_t” 工具。如图所示。
选择 “ 点 1”
(５) 采用默认的四点法建立绘图笔 TCP。
机器人姿态 １ 画面
(６) 单击图中的 “ 点 2” ，如图所示。
选择“ 点 ２”
机器人姿态 2 画面
(７) 单击图中的 “ 点 3” ，如图所示。
选择 “ 点 ３”
机器人姿态 ３ 画面
(８) 单击图中的 “ 点 4” ，如图所示。
选择 “ 点 4”
机器人姿态 ４ 画面
(９) 单击 “ 确定” 按钮并保存修改好的 4 个点，完成绘图笔 TCP 的建立。
五、重定位测试工具中心点
重定位测试工具中心点的方法及步骤如下:
(１) 单击示教器功能菜单按钮 。如图所示。
(２) 选中如图所示画面中的 “huitubi_t” 工具。
选择 “ huitubi_t” 工具界面
选择重定位模式
六、自动识别工具的质量和重心
(１) 安装好绘图笔工具并新建 “huitubi_t” 工具后，如图所示。
进入单轴运动模式界面
(２) 在主菜单页面，单击 “ 程序编辑器” 按钮如图所示。
进入主程序编辑界面
(３) 选中图中的 “ LoadIdentify”。如图所示。
选定例行程序
例行程序打开界面
(４) 按下示教器后面的电动机使能器按钮，如图所示。
载荷确认界面
(５) 单击 “ -90” 按钮或者 “ +90” 按钮，如图所示。
改变运行模式界面
知识目标
１. 掌握运动控制程序的新建、编辑、加载方法。
２. 掌握工业机器人关节位置数据形式、意义及记录方法。
３. 掌握工业机器人编程常用运动指令的应用。
能力目标
１. 能新建、编辑和加载程序。
２. 能完成轨迹训练模型及绘图笔夹具的安装。
３. 能完成轨迹训练模型系统的设计与调试。
学习目标
如图ａ 所示是一工业机器人轨迹训练模型工作站，轨迹训练模型结构如图ｂ 所示。
具体控制要求。
工作任务
工业机器人轨迹训练模型工作站及轨迹训练模型结构
ａ) 工业机器人轨迹训练模型工作站　ｂ) 轨迹训练模型结构
一、工业机器人轨迹训练模型工作站
相关知识
工业机器人轨迹训练模型工作站的组成
１. 工业机器人的系统组成
如图所示。
工业机器人系统组成示意图
２. 轨迹训练模型
如图所示。
轨迹训练模型
二、程序的基本信息
程序是为了使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。
常见的编程方法有两种，即示教编程方法和离线编程方法。
程序的基本信息包括程序名、程序注释、子类型、组标志、写保护、程序指令和程序结束标志，见表。
程序基本信息及功能
程序基本信息及功能
三、常用运动指令
１. 线性运动指令 (MoveL)
线性运动指令也称为直线运动指令。
直线运动指令的运动轨迹示意
２. 关节运动指令 ( MoveJ )
程序起始点一般使用 MoveJ 指令。关节运动指令的运动轨迹示意如图所示。
关节运动指令的运动轨迹示意
３. 圆弧运动指令 ( MoveC )
圆弧运动指令也称为圆弧插补运动指令。。如图所示。
圆弧运动轨迹
一、任务准备
实施本任务教学所使用的实训设备及工具材料可参考表。
任务实施
实训设备及工具材料
二、轨迹训练模型的安装
整体布局如图所示。
轨迹训练模型整体布局
三、绘图笔夹具的安装
如图所示。
绘图笔夹具的安装
四、设计控制原理方框图
如图所示。
控制原理方框图
五、设计 PLC 的 I / O 控制原理图
根据任务要求可设计出 PLC 的 I / O控制原理图，如图所示。
PLC 的 I / O 控制原理图
六、线路安装
根据图所示 I / O控制原理图，完成六轴机器人单元的安装与接线。
PLC 的 I / O 控制原理图
七、六轴机器人单元的 PLC 程序设计
根据任务要求，参照上图所示 I/ O 控制原理图设计的 PLC 梯形图程序如图所示。
PLC 梯形图程序
八、绘制机器人运动轨迹图
轨迹训练模型上的图案分布如图所示。规划机器人运动轨迹，并绘制出机器人运动轨迹图，分别如图ａ、ｂ、ｃ、ｄ 所示。
轨迹训练模型图案分布
机器人运动轨迹图
九、确定机器人运动所需示教点
根据机器人的运动轨迹可确定其运动所需的示教点，见表。
机器人运动轨迹示教点
十、机器人程序的编写
１. 设计机器人程序流程图
机器人程序流程图
２. 配置 PLC 与机器人系统 I/ O 地址
配置 PLC 与机器人系统 I/ O 地址，见表。
PLC 与机器人系统 I/ O 地址
３. 机器人输入输出信号的增加
(１) 进入示教器单击 “ ” 菜单，如图所示。
选择 “ 配置” 中的 “ Signal”
(２) 进入 “Signal” ，如图所示。
增加所需要的机器人输入信号与输出信号
４. 系统输入输出的设定
(１) 进入示教器单击 “ ” 菜单，如图所示。
选择 “ 配置” 中的 “System Input”
(２) 进入 “System Input” ，如图所示。
添加系统控制信号
(３) 按照关联表对系统控制信号进行关联，如图所示。
选择当前值
新增输入项
(４) 单击机器人 I / O “ Action” ，会出现如图所示界面。如图所示。
控制面板配置界面
选择关联项
选择是否重启控制器对话框
(５) 输出的设定与输入的设定方法一样，分别关联各输出信号即可。
５. 机器人程序设计
(１) 新建主程序 Main、程序初始化子程序 DataInit、回定义原点子程序 rHome
(２) 设计机器人主程序
(３) 设计机器人程序初始化子程序
(４) 设计机器人回定义原点子程序
６. 机器人绘制轨迹图子程序的编写
(１) 新建绘制轨迹图子程序
新建 ８ 个绘图子程序界面
(２) 机器人画绿色框子程序 Tr_lvsekuang 的编写
(３) 机器人画黄色圆弧子程序 Tr_yuanhu 的编写
(４) 机器人画红色五角星子程序 Tr_wujiaoxing 的编写
(５) 机器人画黑色十字子程序 Tr_heishizi 的编写
(６) 机器人画蓝色圆子程序 Tr_ lanseyuan 的编写
(７) 机器人画红色三角形子程序 Tr_ sanjiaoxing 的编写
(８) 机器人画蓝色多边形子程序 Tr_duobianxing 的编写
(９) 机器人绘轨总子程序 Tracingrail 的编写
７. 手动测试机器人自动运行
将机器人控制柜的模式切换旋钮打到 处，在示教器上单击 “ 确定” 按钮，允许机器人自动运行；再依次单击 “ PP 移至 Main” 和 “ 是” 按钮；单击伺服开关 ；然后单击示教器上的 ，按下 后，机器人才停止运动。

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