RobotArt工业机器人离线编程仿真软件新版教材

  陈怡汝        2023-09-14        94

前言

工业机器人是 20世纪 60年代在自动操作机基础上发展起来的一种能模仿人的某些动作和控制功能,并按照可变的预定程序、轨迹及其他要求操作工具,实现多种操作的自动化机械系统。工业机器人代替生产工人出色地完成着极其繁重、复杂、精密或者充满着危险的各种各样的工作。它综合精密机械、控制传感和自动控制技术等领域的最新成果,在工厂自动化和柔性生产系统中起着关键的作用,并已经广泛应用到工农业生产、航天航空和军事技术等各个领域。

工业机器人离线编程是工业机器人技术专业核心课程。机器人技术已经作为先进制造技术的典型代表和主要技术手段,在提高企业的产能、提升生产效率、改善劳动条件等方面有着重要的作用,在集约化、大规划、连续生产的发展趋势下,工业机器人应用技术将得到进一步提升,在工业机器人实际作业之前的离线编程仿真就变得非常重要。机器人离线编程仿真技术是在机器人编程语言的基础上发展起来的,是机器人语言的拓展。它利用机器人图形学的成果,建立起机器人及其作业环境的模型,再利用一些规划算法,通过对图形的操作和控制,在离线的情况下进行轨迹规划。本课程的目标要求是:掌握工业机器人离线编程、系统仿真技术相关知识,使学习者掌握工业机器人系统方案设计、系统仿真、系统离线编程的方法,为后续的工作站系统集成、工作站系统综合仿真调试等能力培养打下基础。

由于编者水平有限,书中疏漏之处在所难免,欢迎各位读者批评指正。


华航唯实教育产品部

201864



内容简介


本书围绕华航唯实研制开发的 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件,通过详细的图解和案例制作对 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件的基本操作、离线编程、仿真等操作进行了讲述,让学习者了解和掌握工业机器人离线编程技术及软件操作技能,从而使读者理解和掌握工业机器人离线编程仿真技术及应用,以助于教学。

本书既适合作为高等职业教育工业机器人技术专业、电气自动化技术等相关专业的教学或企业的培训用书,也可作为高职院校机电及相关专业各类学生的实践选修课教材,同时可供从事工业机器人系统开发等工程技术人员的参考。




版权申明:本书著作权归北京华航唯实机器人科技股份有限公司所有

目录



1章 工业机器人离线编程1

1.1 工业机器人离线编程应用1

1.1.1 离线编程技术的起源1

1.1.2 离线编程技术的原理和使用前提2

1.2 常用离线编程软件介绍2

1.2.1 RobotMaster2

1.2.2 RobotStudio3

1.2.3 RobotWorks3

1.2.3 RobotArt4

2章 工业机器人离线编程部署7

2.1 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件下载7

2.2 RobotArt软件安装8

2.3 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件许可10

2.4 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件资源11

3章 离线编程软件开发环境介绍13

3.1 RobotArt 界面13

3.1.1 RobotArt界面13

3.2 RobotArt 软件界面各部分详细介绍14

3.2.1 命令界面14

3.2.2 模型树界面16

3.2.3 绘图界面20

3.2.4 控制界面20

3.2.4 仿真界面21

3.3 三维球仿真软件基本操作22

3.3.1 三维球的基本操作22

3.3.2 三维球的结构22

3.3.3 三维球的重新定位25

3.3.4 三维球中心点的定位方法26

3.3.5 三维球定向控制手柄27

3.3.6 修改三维球配置选项28

3.3.7 三维球工具定位操作29

3.4 离线编程软件基本操作流程33

3.4.1 准备工作34

3.4.2 生成轨迹34

3.4.3 仿真35

3.4.4 后置代码35

4 章 工业机器人工作站系统构建...........................36

4.1 准备机器人..........................................................................................37

4.1.1 导入机器人37

4.1.2 机器人设置38

4.2 准备工具...............................................................................................39

4.2.1 导入工具40

4.2.2 自定义工具41

4.2.3 工具设置44

4.3 准备工件

4.3.1 导入工件50

4.3.2 自定义工件50

4.3.3 工件校准51

4.3.4 外围模型52


5章 工业机器人系统工作轨迹生成......................................................53.

5.1 导入轨迹.............................................................................................54

5.1.1 生成轨迹55

5.1.2 轨迹选项66

5.1.3 轨迹操作命令68

5.1.4 合并之前一个轨迹73

5.1.5 轨迹点操作命令77

6章 工业机器人系统虚拟仿真.................................................................84

6.1 仿真.........................................................................................................85

6.1.1 与仿真相关的显示设置85

7章 离线编程软件联机调试......................................................................87

7.1 生成后置代码...........................................................................................87

8章 案例.....................................................................................................89

8.1 激光切割89

8.2 去毛刺89

8.3码垛121

8.4 写字151



1.1 工业机器人离线编程应用

1.1.1 离线编程技术的起源

机器人编程是指为了使机器人完成某项作业而进行的程序设计。早期的机器人只是具有简单的动作功能,采用固定的程序进行控制,动作适应性较差。随着机器人技术的发展及对机器人功能要求的提高,需要一台机器人通过相应的程序完成各种工作,并具有较好的通用性。

目前,应用于机器人的编程方法主要有三种。

  • 示教编程

  • 机器人语言编程

离线编程示教编程是一项成熟的技术,它是目前大多数工业机器人的编程方式。采用这种方法时,程序编制是在机器人现场进行的。

机器人语言编程是指采用专用的机器人语言来描述机器人的运动轨迹。目前应用于工业中的机器人语言是动作级和对象级语言。

离线编程是在专门的软件环境下,用专用或通用程序在离线情况下进行机器人轨迹规划编程的一种方法。离线编程程序通过支持软件的解释或编译产生目标程序代码,最后生成机器人路径规划数据。一些离线编程系统带有仿真功能,可以在不接触实际机器人机器工作环境的情况下,在三维软件中提供一个和机器人进行交互作用的虚拟环境。

示教编程与离线编程的比较

示教编程

离线编程



需要实际机器人系统和工作环境

需要机器人系统和工作环境的图形模型



难以实现复杂的机器人运行轨迹

编程时不影响机器人工作



在实际系统上试验程序

通过仿真试验程序



编程的质量取决于编程者的经验

可用 CAD方法进行最佳轨迹规划



难以实现复杂的机器人运行轨迹

可实现复杂运行轨迹的编程



与在线示教编程相比,离线编程具有如下优点:

  • 减少机器人不工作时间。当对机器人下一个任务进行编程时,机器人仍可在生产线上工作,变成不占用机器人的工作时间。

  • 使编程者远离危险的编程环境。

  • 使用范围广。离线编程系统可对机器人的各种工作对象进行编程。

  • 便于和CAD/CAM 系统结合,做CAD/CAM/Robotics 一体化。

  • 可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程。

  • 便于修改机器人程序。

    1. 离线编程技术的原理和使用前提

    原理:利用计算机图形学的成果,建立起机器人及其工作环境的几何模型,再利用一些规划算法,通过对图形的控制和操作,在离线的情况下进行轨迹规划。通过对编程结果进行三维图形动画仿真,以检验编程的正确性,最后将生成的代码传到机器人控制柜,以控制机器人运动,完成给定任务。

    使用前提:需要有加工零件和工具的三维模型。

1.2 常用离线编程软件介绍

1.2.1 RobotMaster

  • RobotMaster来自加拿大的一款机器人离线编程软件。

Robotmaster 来自加拿大,由上海傲卡自动化代理,是目前离线编程软件市场上顶尖的软件,几乎支持市场上绝大多数机器人品牌(KUKAABBFanucMotoman,史陶比尔、珂玛、三菱、DENSO、松下……)。

功能:RobotmasterMastercam中无缝集成了机器人编程、仿真和代码生成功能,提高了机器人编程速度。

优点:可以按照产品数模,生成程序,适用于切割、铣削、焊接、喷涂等等。独家的优化功能,运动学规划和碰撞检测非常精确,支持外部轴(直线导轨系统、旋转系统),并支持复合外部轴组合系统。

缺点:暂时不支持多台机器人同时模拟仿真。

1.2.2 RobotStudio

  • RobotStudioABB机器人公司研发的一款适用于ABB机器人的离线编程软件。

RobotStudio 的主要功能如下:

1CAD导入。可方便地导入各种主流 CAD格式的数据,包括 IGESSTEPVRMLVDAFSACIS CATIA 等。机器人程序员可依据这些精确的数据编制精度更高的机器人程序,从而提高产品质量。

2AutoPath功能。该功能通过使用待加工零件的 CAD模型,仅在数分钟之内便可自动生成跟踪加工曲线所需要的机器人位置(路径),而这项任务以往通常需要数小时甚至数天。

3)程序编辑器。可生成机器人程序,使用户能够在 Windows环境中离线开发或维护机器人程序,可显著缩短编程时间、改进程序结构。

4)路径优化。如果程序包含接近奇异点的机器人动作,RobotStudio

自动检测出来并发出报警,从而防止机器人在实际运行中发生这种现象。仿真监视器是一种用于 机器人运动优化的可视工具,红色线条显示可改进之处,以使机器人按照最有效方式运行。可以对 TCP速度、加速度、奇异点或轴线等进行优化,缩短周期时间。

5)可达性分析。通过 Autoreach可自动进行可到达性分析,使用十分方便,用户可通过该功能任意移动机器人或工件,直到所有位置均可到达,在数分钟之内便可完成工作单元平面布置验证和优化。


6)虚拟示教台。是实际示教台的图形显示,其核心技术是 VirtualRobot从本质上讲,所有可以在实际示教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教学和培训工具。

7)事件表。一种用于验证程序的结构与逻辑的理想工具。程序执行期间,可通过该工具直接观察工作单元的 I/O状态。可将 I/O连接到仿真事件,实现工位内机器人及所有设备的仿真。该功能是一种十分理想的调试工具。

8)碰撞检测。碰撞检测功能可避免设备碰撞造成的严重损失。选定检测对象后,RobotStudio可自动监测并显示程序执行时这些对象是否会发生碰撞。

9VBA功能。可采用 VBA改进和扩充 RobotStudio功能,根据用户具体需要开发功能强大的外接插件、宏,或定制用户界面。

10)直接上传和下载。整个机器人程序无需任何转换便可直接下载到实际机器人系统,该功能得益于 ABB独有的 VirtualRobot技术。

优点:集成度高,有相应的工艺包。

缺点:只适用于ABB机器人。

1.2.3 RobotWorks

  • RobotWorks是来自以色列的一款机器人离线编程软件。

RobotWorks 的主要功能如下:

(1)全面的数据接口: RobotWorks是基于 Solidworks平台开发,Solidworks 可以通过IGESDXFDWGPrarSolidStepVDASAT 等标准接口进行数据转换。

(2) 强大的编程能力:从输入CAD 数据到输出机器人加工代码只需四步

第一步:从 Solidworks直接创建或直接导入其他三维 CAD数据,选取定义好的机器人工具与要加工的工件组合成装配体。所有装配夹具和工具客户均可以用 Solidworks自行创建调用;

第二步:RobotWorks选取工具,然后直接选取曲面的边缘或者样条曲线进行加工产生数据点;

第三步:调用所需的机器人数据库,开始做碰撞检查和仿真,在每个数据点均可以自动修正,包含工具角度控制,引线设置,增加减少加工点,调整切割次序,在每个点增加工艺参数;

第四步:RobotWorks自动产生各种机器人代码,包含笛卡尔坐标数据,关节坐标数据,工具与坐标系数据,加工工艺等,按照工艺要求保存不同的代码。

  1. 强大的工业机器人数据库:系统支持市场上主流的大多数的工业机器人,提供各大工业机器人各个型号的三维数模。

  1. 完美的仿真模拟:独特的机器人加工仿真系统可对机器人手臂,工具与工件之间的运动进行自动碰撞检查,轴超限检查,自动删除不合格路径并调整,还可以自动优化路径,减少空跑时间。

  1. 开放的工艺库定义:系统提供了完全开放的加工工艺指令文件库,用户可以按照自己的实际需求自行定义添加设置自己独特工艺,添加的任何指令都能输出到机器人加工数据里面。

缺点:RobotWorks基于 solidworkssolidworks本身不带 CAM功能,编程繁琐,机器人运动学规划策略智能化程度低。

优点:生成轨迹方式多样、支持多种机器人、支持外部轴。

1.2.4 RobotArt

RobotArt是北京华航唯实机器人科技股份有限公司推出的一款工业机器人离线编程仿真软件。它根据几何数模的拓扑信息生成机器人运动轨迹,之后轨迹仿真、路径优化、后置代码一气呵成,同时集碰撞检测、场景渲染、动画输出于一体,可快速生成效果逼真的模拟动画,广泛应用于打磨、去毛刺、焊接、激光切割、数控加工等领域。

RobotArt教育版深受学校老师和学生的青睐,因此在2017年的全国职业院校技能大赛中,RobotAt成为了机器人大赛中当之无愧的主角。RobotArt教育版针对教学实际情况,丰富了多种教学工艺包,帮助初学者在虚拟环境中快速认识机器人、快速学会RobotArt基本操作,大大缩短学习周期,降低学习成本。

RobotArt的主要特点有:

核心技术如下:

RobotArt是一款具有完全自主知识产权的机器人离线编程软件,支持个性化定制,可以根据客户具体需求订制面向特殊需求的专业解决方案。RobotArt的应用将大大缩短机器人编程时间,提高机器人加工和轨迹运动精度,大幅提高机器人的利用效率。

2.1 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件下载

RobotArt下载过程如下:

  1. 登录RobotArt官网:robotart.com

  2. 单击【下载】按钮。

 图示:软件下载

  1. 进入下载界面,选择要下载的软件版本。

 图示:软件下载界面

  1. 打开RobotArt软件的Zip安装包。

  2. 单击安装应用程序。

为了确保RobotArt 能够正确地安装,特别提醒一下软件的运行环境,建议如下:

系统:Win7/Win8/Win10(32 位、64 )

网络状况:联网,可访问Internet

推荐配置:4G 以上内存,Intel i5 或同类性能以上CPU1G 以上独立显卡。

操作系统中的防火墙可能会造成RobotArt 的不正常运行,所以建议

关闭防火墙或者对防火墙的参数进行适当设定。

2.2 RobotArt软件安装

RobotArt软件安装步骤及过程如下:

  1. 双击“RobotArt_Edu_x86_Setup.exe”应用程序。

  2. 有些操作系统会自动弹出【用户账户控制】对话框,单击对话框中的【是】按钮,即可开始安装RobotArt

图示:用户账户控制

  1. 首先弹出的是下图所示的对话框。直接点击“快速安装”按钮,等待完成安装。

图示:软件快速安装

*只有勾选了“同意RobotArt 的用户许可协议”后,才能安装软件。

安装完成后会弹出提示界面。

图示:软件安装完成

  1. 安装完成后即可打开登陆界面.

2.3 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件许可

软件使用规则:

华航唯实公司会根据用户的需求来规定用户的使用期限,首次登陆软件使用的弹出窗口如 下图所示。

图示:RobotArt登录界面

华航唯实公司许可您在一台计算机上安装使用本软件的一个副本。或者您可以在一台网络存储设备(如计算机服务器)上安装本软件的一个副本,并允许一台计算机通过网络访问和使用本软件的许可副本,但您必须为所有同时访问和使用安装在网络存储设备上本软件的每一台计算机单独获得一个许可,也就是您同时使用计算机的数目不得超过总许可数。

升级版本。如果购买的本软件或经由年度许可获得的本软件为升级版本的软件使用许可,您必须首先获得适合升级基础的原始软件。安装升级版本之后,不得继续使用原始软件,除非该原始软件作为升级后软件的一部分。

院校版本。如果购买的本软件为院校版本的软件使用许可,您必须是一个合格的教育用户”。请与华航唯实联系与资格相关的任何问题。院校版升级后仍然为院校版软件,并且继续受合格教育用户和限于学生教学和实习等非商业用途使用的限制。

非销售性版本。如果本软件版本使用许可为演示、测试、评估或试用等目的,您除了遵守本协议规定的其他义务外,还不得在许可期限内使用本软件于上述目的之外的任何其他目的,或在许可期限外使用本软件。非经华航唯实书面同意,许可期限届满后,不得再次安装使用非销售性版本。

2.4 RobotArt工业机器人离线编程仿真软件资源

2.4.1.RobotArt 软件的自动更新

打开RobotArt软件,在“机器人编程”面板单击【关于】按钮,单击【更新到最新版本】,则会自动将软件更新到当前的最新版本。

2.4.2 RobotArt软件学习资料

RobotArt拥有丰富的在线教学资料来快速教会用户如何使用RobotArt,其内容包括视频和图文,可随时随地进行学习。

进入RobotArt官方网站robotart.com,进入【学Art】,会出现四本书:入门必读、更新说明、使用手册、竞赛版应用指南。

学习者可根据需求分别学习四本书的内容,并了解软件更新情况,在最短的时间内掌握软件基本功能,做出自己的案例。

3.1 RobotArt界面

3.1.1 RobotArt软件界面

总的来说,软件界面主要分为八大部分:标题栏、菜单栏(机器人编程、工艺包、自定义)、绘图区、机器人加工管理面板、调试面板、机器人控制面板、输出面板和状态栏等。

图示:软件界面

  • 标题栏:显示软件名称和版本号;

  • 菜单栏:涵盖了RobotArt的基本功能,如场景搭建、轨迹生成、仿真、后置、自定义等,是最常用的功能栏;

  • 绘图区:用于场景搭建、轨迹的添加和编辑等;

  • 机器人加工管理面板:由八大元素节点组成,包括场景、零件、工件坐标系、外部工具、 快换工具、状态机、机器人以及工作单元等,通过面板中的树形结构可以轻松查看并管理机器人、工具和零件等对象的各种操作;

  • 机器人控制面板:控制机器人六个轴和关节的运动,调整其姿态,显示坐标信息,读取机器人的关节值,以及使机器人回到机械零点等;  

  • 调试面板:方便查看并调整机器人姿态、编辑轨迹点特征;

  • 输出面板:显示机器人执行的动作、指令、事件和轨迹点的状态;

  • 状态栏:包括视向等功能。

3.2. RobotArt界面各部分详细介绍

3.2.1 机器人编程

机器人编程,可进行场景搭建、轨迹设计、模拟仿真和后置生成代码等操作,包括“文件”“场景搭建”“基础编程”“工具”“显示”“高级编程”和“帮助”等七个功能分栏。

【文件】

文件的新建、打开和保存。RobotArt打开和保存的文件均为工程文件robx

图示:文件菜单栏

工作站库:9个教学工作站在线资源,可从库内直接下载工作站文件。

新建:创建空白工程文档。

打开:打开已存在的工程文件。

保存: 保存当前工程文件到指定位置。若是已有保存记录的文件,默认保存到原位置。若是新建文件,保存时则会弹出对话框,选择保存位置。

另存为:将当前文件另存到指定位置。

【场景搭建】

一般情况下绘图区为空,需要先导入工作设备和执行对象,包括机器人、工具、零件、底座、状态机等,即进行场景搭建。

 图示:场景搭建菜单栏

机器人库:用于导入官方提供的机器人。

图示:“选择机器人”界面

*列表中涵盖了众多市场上流行的机器人品牌,如ABBKUKA等。

  • 插入官方机器人模型:单击“下载/插入”按钮即可插入机器人模型;单击机器人图片,可查看机器人的具体参数,包括轴数、负载、工作区域等,同时“看了又看”中推荐出相似参数的机器人型号

  • 本界面采用网页形式,支持机器人品牌、型号的筛选、搜索和排序。

 ◎工具库:用于导入官方提供的工具。导入工具之前,必须先导入机器人,否则会弹出警告工具格式为robt

          与机器人库相似,工具库支持筛选、搜索和排序。

设备库:用于导入官方提供的零件、底座、状态机等。其中,零件包括场景零件和加工零件。场景零件用来搭建工作环境,加工零件是机器人加工的对象。

        设备库同样支持进行筛选、搜索和排序。

输入:支持多种格式的文件导入到RobotArt环境中。目前支持的格式包括:

图示:RobotArt支持的模型格式

*列表中涵盖了众多市场上流行的3D绘图软件所制作的模型格式,如CATIASolidworks等。

【基础编程】

初步生成机器人运行的路径和程序,包括进行机器人的路径规划,模拟仿真机器人运动过程和状态,Web动画观看机器人运行,生成后置代码等。

 图示:基础编程菜单栏

导入轨迹:导入其他软件/ RobotArt中生成的轨迹。

图示:“导入轨迹”界面

*导入轨迹之前先导入机器人。

软件目前支持的轨迹文件格式有aptsourcencrobpath

生成轨迹:用于生成机器人工作的轨迹,即机器人运动的路径。

六种生成轨迹的方式:沿着一个面的一条边;面的外环;一个面的一个环;曲线特征;边;点云打孔。

图示:6种轨迹生成方式

仿真:形象逼真地模拟真实环境中机器人的运动路径和状态。

后置:用于生成机器人可执行的代码语言,可以拷贝到示教器控制真机运行。

输出动画:将机器人运动轨迹输出为动画,查看动画的方式有两种:微信扫码查看和复制链接用浏览器打开查看。

新建程序:添加新程序,在空白的程序文档中输入程序代码,然后实现真机运行。

新建轨迹:新建一条空白轨迹(不含轨迹点)。

编译:获悉轨迹点状态。

【工具】

辅助轨迹设计的实用工具。

 图示:工具菜单栏

◎三维球:用于工作场景的搭建、轨迹点编辑、自定义机器人、零件工具等的定位。

图示:三维球

◎测量:对场景内模型的点、线、面进行有关间距、口径和角度等的测量。

◎校准:调整虚拟环境中零件和机器人的相对位置关系,做到模拟环境中零件和机器人的相对位置与真实环境中的一致;另外还可校准外部工具与机器人/零件的相对位置。

◎新建坐标系:用于自定义新的工件坐标系。

◎选项:控制轨迹点、轨迹点姿态和序号、轨迹线、轨迹间连接线、TCP等的显示和隐藏。

示教器:模拟真实环境示教器,可控制机器人各关节运动。

【显示】

控制场景中所有设备、机器人加工管理面板、设计环境、机器人控制面板、调试面板和输出面板等的显示和隐藏。

图示:显示菜单栏

◎管理树:控制机器人加工管理面板和设计环境面板的显示或隐藏。

◎控制面板:控制调试面板、输出面板和机器人控制面板的显示或隐藏。

显示全部:将绘图区中隐藏的模型对象全部显示出来。

显示时序图:显示所有机构的时序顺序。

【高级编程】

进一步规划编辑机器人运动路径,并查看机器人的运动数据。


图示:高级编程菜单栏

 ◎工艺设置:设置工艺参数,包括工艺模板,事件信息,动作定义,变量管理,自定义和i事件模板等。

 ◎性能分析:显示机器人运动数据:机器人名称、运动的平均速度、总轨迹数、总点数、总时间以及运动节拍等。

【帮助】

帮助您迅速了解并入手RobotArt,包含丰富的视频资料和文档资料。

图示:帮助菜单栏

帮助:提供与RobotArt相关的学习视频和文档。

图示:“帮助”界面

RobotArt基本信息:显示RobotArt账号的基本信息,包括用户角色,账号剩余天数,账号注册、激活、截止时间等。

个人信息:展示并支持修改用户个人信息:姓名、性别、单位等。

安全设置:用于RobotArt账号绑定手机、QQ、微信、邮箱等;显示/修改用户名、密码等。

使用帮助:学习软件教程;疑难解答

关于:介绍RobotArt版本号及账号的相关信息。

注销:退出当前账号;

切换账户:使用其他账户登陆软件;

更新到最新版本:用于将软件更新到最新版本;

确定:查看账号信息后退出【关于】。

3.2.2 工艺包

工艺包中包含每个工艺的具体参数,可非常简便地实现切孔和码垛工艺,并进行仿真。

图示:工艺包菜单栏

工艺包中包括仿真、切孔工艺、码垛工艺、绘画工艺、AGV路径规划工作站、机器人餐厅工作站。

3.2.3 自定义

RobotArt支持但不限于自定义机器人、运动机构、工具、零件、底座以及后置,可以依据您的需求开发其他自定义功能,基本可以满足各种需求。

图示:自定义菜单栏

◎输入:软件支持多种不同格式的模型文件:

图示:RobotArt支持的软件格式

*列表中涵盖了众多市场上流行的3D绘图软件所制作的模型格式,如CATIASolidworks等。


◎导入机器人:导入自定义的机器人,支持的文件格式为robrd

定义机器人:定义通用六轴机器人、非球型机器人、SCARA四轴机器人

定义机构:定义1~N轴的运动机构

定义工具:定义法兰工具、快换工具、外部工具

定义零件:将各种格式的CAD模型定义为robp格式的零件

定义底座:将各种格式的CAD模型定义为robs格式的底座

自定义后置:用户自定义自家机器人的后置格式

定义状态机:将各种格式的CAD模型定义为robm格式的状态机

3.2.4 绘图区

绘图区为软件界面中心的蓝色区域,用于场景搭建和轨迹的添加、显示和编辑等。导入的对象和对对象的各种操作,只要没有选择隐藏的,都会显示在绘图区中。

图示:绘图区

左下角的坐标系表示绘图区中模型的位置。

3.2.5 机器人加工管理面板

机器人加工管理面板主要是全局浏览软件中所有模型和操作,使所有目标对象方便管理、简便操作以及直观清晰地查看。

位置:位于软件界面左侧。

说明:面板下挂有八个节点,包括场景、零件、工件坐标系、外部工具、快换工具、状态机、机器人以及工作单元等。机器人下还有工具、底座、轨迹和程序等子节点。

点开查看该条目下的子节点;点击收起子节点列表。

图示:机器人加工管理面板

一般来说,每个子节点的右键菜单中都包括了该对象的所有操作,快捷方便地执行多种指令。

如“程序”下的子节点“RobotArtMain”, 右键菜单中包含了多种功能指令。

图示:“程序”树形图

【工作的设备】选择处于工作状态的设备(机器人)。


图示:选择当前工作设备

3.2.6 机器人控制面板

此面板控制机器人的关节运动,调整其姿态,读取机器人的关节值,以及使机器人回到机械零点。

位置:位于软件界面右侧

说明:机器人控制面板分为机器人空间和关节空间两个部分。

机械零点:机器人出厂时的初始姿态。

图示:机器人控制面板

●机器人空间:模拟示教器控制机器人。

图示:机器人空间

*坐标用四元数来表示的机器人有:ABB。其他品牌机器人一般用欧拉角来表示。

平移:利用 和控制机器人向X(前后)Y(左右)Z(上下)等方向平移;

旋转:利用 和控制机器人以XYZ三个方向为中心旋转;

坐标表示:根据机器人品牌来确定坐标用四元数还是欧拉角来表示。

工具坐标系:以工具坐标系的原点来确定机器人的位置。

 ◎调整步长:这里的步长指的是机器人平移/旋转运动幅度的大小,从0.0110幅度依次加大。

●关节空间

图示:关节空间

上下移动调整机器人的关节角度值,具体数值显示在中。

其中,±170-65~150等为六个轴的活动范围。减小或增大某个轴的关节角,数值改变间隔即为步长。如设定步长为5.00J1的关节角度初始值为90。 点击增加关节角,则数值会变为95

3.2.7 输出面板

位置:位于软件界面右侧

说明:仿真功能模拟的是机器人在实际环境中的运动路径和状态。仿真时,输出面板会显示出机器人执行的事件和命令,以及有问题的轨迹点。

双击输出面板中的提示事件,机器人姿态会更改到事件被执行时的状态。

图示:输出面板示意图

同时,面板会输出有问题的轨迹点,如上图所示轴超限的轨迹点。出现这种情况后,需要对轨迹点的姿态进行调整。

3.2.8 调试面板

位置:位于软件界面右侧。

说明:调试面板与机器人姿态和轨迹点特征紧密联系。

 图示:调试面板

●该面板用于调试机器人的关节角,改变机器人的姿态。

图示:调试机器人关节角

J1 J3 J3 J4 J5 J6分别代表机器人的一轴、二轴、三轴、四轴、五轴和六轴,。

其中,±165±110, -90~70,±160,±120,±400分别表示每个关节的旋转角度范围,通过小滑块上下移动,在这六个范围内改变六个轴的关节角度值。

更改轨迹点的运动指令、速度和轨迹逼近值,并且显示出机器人在该轨迹点执行的事件。

图示:调试面板示意图

轨迹点的指令:包括Move-Line, Move-JointMove-AbsJointMove-Circle四种。

*Move-Line机器人以线性移动方式运动至目标点,当前点与目标点二点为一条直

线,机器人运动状态可控,运动路径保持唯一。

*Move-Joint关节运动指令,表示的是机器人做关节运动,按照关节角度值来达到指定的点。机器人以最快捷的方式运动到目标点,机器人运动状态不完全可控,但运动路径保持唯一,常用于机器人在空间大范围移动。

*MoveC全称是Move-Circle,为圆弧运动指令,机器人通过中间点以圆弧移动方式运动目标点,当前点、中间点与目标点三点决定一段圆弧,机器人运动状态可控,运动路径保持唯一。

*Move-AbsJoint绝对运动指令,按照角度指令来移动。

 ◎轨迹点的速度:轨迹点(轨迹/机器人)在真机环境中的运动速度,单位为mm/s, 可生成后置代码导入示教器中。

 ◎轨迹逼近:轨迹的平滑圆弧过渡。有时机器人运动到某个轨迹点时会暂停,即速度为0。该指令可以防止机器人在该点出现精确暂停,让其形成一个抛物线的轨迹,即实现圆弧过渡。

如图示,机器人从P1运动到P2P3,再到P4

图示:轨迹逼近


以上图为例,轨迹逼近值上限为p2p3距离的一半。

机器人运动到点2、点3时速度为0。 这时设定【轨迹逼近】的数值为8mm,那么机器人的运动路径为黑色曲线,绕过了P2 P3

  • 注意:若要求机器人必须运动到点2或者点3,就不能用该指令。

另外,若原轨迹是从点1到点2,两点之间有障碍物,可以插入一个点3,然后使用轨迹逼近,可使机器人连续运动,如下图:

                                图示:轨迹逼近应用场景

对当前选中的轨迹直接仿真。

点击出现仿真管理面板,执行仿真操作。同时面板上还显示出了该条轨迹的名称。

使机器人运动到某个点。

勾选面板中的“机器人运动到点”后,只需单击目标点即可让机器人运动到改点。

查看五种不同轨迹点颜色的含义。

绿色:表示该轨迹点是完全正常的;

黄色:表示轴超限,机器人的运动超过了某个关节的运动范围;

 ◎红色:表示

 可达点,机器人距离目标太远,此时需要调整机器人与工件或外部工具的距离;

灰色:表示不知道该轨迹点的当前状态;

紫色:表示奇异点。

什么是奇异状态和奇异点?

奇异状态:一般指工业机器人机器手臂出现的运动故障,指的是在该状态下失去了一些运动自由。就像人的手一样,如果手臂完全伸直就不能让手再伸向手臂所指的方向。而没有伸直时,手是可以往各个方向运动的,这就是一种奇异状态。而奇异点就是造成机器人出现奇异状态的点。

如下图,机器人的2轴和3轴产生了奇异点:

图示:机器人奇异状态

3.2.9 状态栏

状态栏包括视向、模型绘制样式等功能,并有功能提示。

包括以下按钮:

图示:状态栏

  1. 意思是显示全部。点击该按钮后,所有导入的模型都会显示在绘图区;

  2. 将选中的模型放大到视野中心;

  3. 包含了五种模型的绘制样式,不同样式会有不同的模型绘制效果;

六个按钮分别为六个不同的视向:轴侧图,前视图,顶视图,右视图,后视图,底视图,左视图,对应0123456数字键。

3.3 三维球仿真软件基本操作

三维球是一个强大而灵活的三维空间定位工具,它可以通过平移、旋转和其它复杂的三维空间变换精确定位任何一个三维物体。

单击工具栏上的按钮打开三维球,使三维球附着在三维物体之上,从而方便地对它们进行移动和相对定位。

图示:三维球位置

3.3.1 三维球的结构

默认状态下三维球的形状如图示。

图示:三维球结构图

三维球有一个中心点,一个平移轴和一个旋转轴。

  1. 中心点:主要用来进行点到点的移动。使用的方法是右击鼠标,然后从弹出的菜单   中挑选一个选项。

  2. 平移轴:主要有两种用法:

    一是拖动轴,使轴线对准另一个位置进行平移;

 二是右击鼠标,然后从弹出的菜单中选择一个项目进行定向。

  1. 旋转轴:主要有两种用法:

 一是选中轴后,可以围绕一条从视点延伸到三维球中心的虚拟轴线旋转。

二是右击鼠标,然后从弹出的菜单中选择一个项目进行定向。

3.3.2 激活三维球

使用三维球时,必须先选中三维模型,将三维球激活。默认的三维球图标是灰色的,激活后显示为黄色。

三维球的激活状态:

3.3.3 三维球颜色

三维球有三种颜色:默认颜色(XYZ三个轴对应的颜色分别是红绿蓝)、白色和黄色。

  1. 默认颜色:三维球与物体关联。三维球动,物体会跟着三维球一起动。

  2. 白色:三维球与物体互不关联。三维球动,物体不动。

  3. 黄色:表示该轴已被固定(约束),三维物体只能在该轴的方向上进行定位。

三维球与附着元素的关联关系,通过键盘空格键来转换。三维球为默认颜色时按下空格键,则三维球会变白。变白后,移动三维球时附着元素不动。

3.3.4 三维球的平移和旋转

  • 平移:将零件,图素在指定的轴线方向上移动一定的距离,可在空白数值框内输入平移的距离,单位为mm

图示:三维球的平移

  • 旋转:将零件,图素在指定的角度范围内旋转一定的角度。

图示:三维球的旋转

3.3.5 中心点的定位方法

三维球的中心点,可进行点定位。如图所示为三维球中心点的右键菜单。

图示:三维球中心点右键菜单


  1. 编辑位置:选择此选项可弹出位置输入框,用来输入相对父节点锚点的XYZ三个方向的坐标值。

图示:编辑三维球位置

这里的X Y Z数值代表的是中心点在XYZ三个轴方向上的向量值。这里的位置是相对于世界坐标系来说的,填入数值可以改变物体在世界坐标系中的位置。

 示例:

如,欲将零件定位到世界坐标系原点,将【编辑位置】中的XYZ数值改为000即可。

图示:三维球编辑位置

  1. 到点:选择此选项可使三维球附着的元素移动到第二个操作对象上的选定点。

操作步骤:选中三维模型 弹出三维球 选择三维球中心点右键菜单内的【到点】 选中第二个操作对象上的某个点   三维模型定位到选定点的位置

图示:三维球中心点:到点

*1定位到点2

  1. 到中心点:选择此选项可使三维球附着的元素移动到回转体的中心位置。

操作步骤:选中三维模型 弹出三维球 选择三维球中心点右键菜单内的【到中心点】 选中第二个操作对象上的某个圆弧   三维模型定位到选定点的位置

图示:三维球中心点:到中心点

*中心点1定位到中心点2

  1. 点到点:此选项可使三维球附着的元素移动到第二个操作对象上两点之间的中点。

    注:在第二个操作对象上指定的是两个点。

4边的中:选择此选项可使三维球附着的元素移动到第二个操作对象上某一条边的中点。

操作步骤:选中三维模型 弹出三维球 选择三维球中心点右键菜单内的【到边的中点】 选中第二个操作对象上的某条边   三维模型定位到选定边的中点

3.3.6 平移轴/旋转轴的操作方法

三维球的平移轴/旋转轴,可进行方向上的定位。如图所示为三维球两个轴的右键菜单。

图示:三维球轴的右键菜单

  1. 到点:指鼠标捕捉的轴,指向到规定点。

  2. 到中心点:指鼠标捕捉的轴,指向到规定圆心点。

  3. 与边平行:指鼠标捕捉的与选取的边平行。

图示:与边平行

*1与边2平行

  1. 与面垂直:指鼠标捕捉的与选取的面垂直。

图示:与面垂直

*1与面2垂直

  1. 与轴平行:指鼠标捕捉的与柱面轴线平行

图示:与轴平行

*柱体1轴线与柱体2轴线平行

  1. :指三维球带动元素在选中的方向上转动180度。

图示:轴的反向

  1. 点到点此选项可使三维球附着的元素移动到第二个操作对象上两点之间的中点。

6到边的中点:选择此选项可使三维球附着的元素移动到第二个操作对象上某一条边的中点。

操作步骤:选中三维模型 弹出三维球 选择三维球中心点右键菜单内的【到边的中点】 选中第二个操作对象上的某条边   三维模型定位到选定边的中点

  1. 轴的固定(约束):

单击某个平移轴/旋转轴后,该轴变为黄色,可用来对轴线进行暂时的约束,使三维物体只能进行沿此轴线上的线性平移,或绕此轴线进行旋转。

3.4 基本操作流程

3.4.1 基本流程

RobotArt 生成工艺的流程包括四个步骤:场景搭建、生成轨迹、仿真和后置。

3.4.2 场景搭建

位置:位于【机器人编程】下的【场景搭建】中。

图示:“场景搭建”位置

 说明:完成一个完整的加工工艺需要机器人、工具、零件和工作台。在正式规划机器人运动路径之前,需先进行场景搭建。


【机器人库】【工具库】分别用来导入机器人和工具;【设备库】用来导入零件、底座和状态机等。

  • 输入:支持多种格式的文件导入到RobotArt环境中。目前支持的格式包括:

图示:RobotArt支持的模型格式

  • 通过【输入】而导入的模型需要进行定义后才能在RobotArt中使用。RobotArt支持多轴机器人、工具、零件和底座的自定义。

机器人库、工具库和设备库均为云端在线资源,包含了市场上主流品牌的机器人、工具和设备等。


  • 机器人库:用于导入官方提供的机器人。

  • 插入官方机器人模型:单击“下载/插入”按钮即可插入机器人模型;单击机器人图片,可查看机器人的具体参数,包括轴数、负载、工作区域等,同时“看了又看”中推荐出相似参数的机器人型号

  • 本界面采用网页形式,支持机器人品牌、型号的筛选、搜索和排序。


  • 工具库:用于导入官方提供的工具。导入工具之前,必须先导入机器人,否则会弹出警告。工具格式为robt

    与机器人库相似,工具库支持筛选、搜索和排序。

  • 设备库:用于导入官方提供的零件、底座、状态机等。其中,零件包括场景零件和加工零件。场景零件用来搭建工作环境,加工零件是机器人加工的对象。

        设备库同样支持进行筛选、搜索和排序。

3.4.3 工件校准

位置:位于【机器人编程】下的【工具】中。

图示:“校准”位置

 说明:“工件校准”用来确保软件设计环境中机器人与零件/外部工具的相对位置与真实环境中两者的相对位置保持一致。

校准方法有两种:三点校准法和点轴校准法。


3.4.4 生成轨迹

轨迹决定了机器人的运动路径和状态,生成轨迹之后,为了达到更好的效果,可能还需要对其进行编辑。

  1. 轨迹生成

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“生成轨迹”位置

说明:生成轨迹的方法之一就是利用RobotArt支持的6种轨迹生成方式:沿着一个面的一条边,面的外环,一个面的一个环,曲线特征,边,打孔。

  1. 轨迹导入

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“导入轨迹”位置

 说明:将其他软件/RobotArt中生成的轨迹导入到RobotArt中。软件支持的轨迹格式有aptsourcencrobpath

图示:导入轨迹的文件格式

  • robpathRobotArt导出的轨迹工程文件。通过轨迹的右键菜单,将单条/多条轨迹保存到本地,格式即为robpath

  1. 轨迹编辑

位置:位于轨迹的右键菜单内。

说明:目前RobotArt支持的轨迹编辑方法有多种,如轨迹优化、轨迹旋转、轨迹平移和Z轴固定等。可通过多种方法优化轨迹姿态,解决可能出现的轨迹点轴超限等问题。

轨迹编辑的入口:

机器人加工管理面板上单条/多条轨迹的右键菜单;

调试面板上单个/多个轨迹点的右键菜单。

3.4.5 编译

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“编译”位置

说明:编译功能用来解析轨迹点状态。

轨迹点状态包括:

  • 生成轨迹后,除了Move-AbsJoint点、抓取轨迹和放开轨迹外,其他轨迹点外均为灰色(未知状态)。只有【编译】【仿真】【单机构/多机构运动到点】三个指令可解析轨迹点状态,轨迹点由灰色更改为其他颜色。

  • 因为点Move-AbsJoint 是一个确定的点,确定了机器人的关节角度值,所以生成后它的状态可直接解析出来。

  • 编译时绘图区会出现进度条,提示编译的进度。

 图示:编译进度条

同时输出面板中会显示出编译情况。各条轨迹正常时,面板会直接显示“编译完成”。

 图示:输出面板

3.4.6 仿真

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

 说明:仿真即形象逼真地模拟机器人在真实环境中的运动路径和状态,查看机器人是否以正确的姿态工作。

图示:“仿真”位置

仿真管理面板如下图:

图示:仿真管理面板

3.4.7 后置

基本后置介绍及流程

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“后置”位置

说明:“后置”功能将在软件中生成的轨迹、坐标系等一系列信息生成机器人可执行的代码语言,可以拷贝到示教器控制真机运行。

单击基础编程中的【后置】,弹出“后置处理”的对话框:

图示:后置处理界面

点击【生成文件】即可生成后置程序文件,可导入到示教器实现真机运行。

4.1 准备机器人

4.1.1 导入机器人

位置:该功能位于【机器人编程】下的【场景搭建】中。

 图示:机器人库

作用:用于导入官方提供的机器人。

 图示:“选择机器人”界面

*列表中涵盖了众多市场上流行的机器人品牌,如ABBKUKA等。

  • 插入官方机器人模型:通过机器人的“品牌”、“主要应用”、“负载”、“工作域”和“轴数”等条件来筛选出所需机器人的型号;通过搜索来直接插入目标机器人;

  • 点击界面中的机器人图片,会显示出机器人的相关参数:负载、工作范围、轴数、主要应用等;“看了又看”中提供的是与所选机器人参数相似的机器人型号。

图示:插入机器人

*RobotArt支持自定义通用六轴机器人、非球型六轴机器人以及SCARA机器人,在市场上存在多种机器人品牌和型号的情况下,最大限度满足市场需求。

4.1.2 机器人设置

位置:位于机器人右键菜单内。

作用:该功能是对机器人六个轴的关节角度转动范围、机械零点和轴配置进行设置。例如:  在实际操作环境中为了防止机器人发生碰撞,可以通过改变轴限位的值,来限制各轴的活动范围。

  • 设置机器人界面介绍

图示:“设置机器人”界面

  • 机械零点设置:改变机器人处于机械零点时各轴的关节角,即改变机器人机械零点状态。

示例:

KUKA-KR360-2机器人为例,一开始它处于机械零点的状态是这样的,J2的关节值为-90J390

图示:机器人初始机械零点状态

点击【机器人设置】,将J2J3的零点值都改为0.那么,让机器人回到机械零点后,状态变化如下:

图示:机器人编辑后的机械零点状态

  • 轴配置:RobotArt可以对一二四轴进行配置。

 图示:“轴配置”界面

机器人从点1运动到点2的姿态有多种,只有在轴配置中限定了它的各关节角(即限定了逆解算法),运动姿态才能实现唯一,这样就可与真机控制器的设定相匹配。

4.2  准备工具

4.2.1 导入工具

导入工具之前需先导入机器人。

位置:位于【机器人编程】下的【场景搭建】中,工具库中有丰富的工具资源。

图示:“工具库”位置


说明:用于导入软件工具库中的工具。工具的格式为robt

注意:导入法兰工具和快换工具前需先导入机器人,外部工具可在无机器人的情况下导入。

快换工具的安装:导入快换工具后,详细的安装步骤见下图:

图示:快换工具安装步骤

安装好后的快换工具如下图所示:

图示:快换工具安装图

4.2.2 自定义工具

定义流程

1.导入工具的三维模型

定义工具前首先要导入三维模型,三种工具的导入过程完全一样。

位置:通过【输入】来导入模型,该按钮位于【自定义】下的【场景搭建】中。

图示:“输入”位置

RobotARrt支持目前市面上绝大多数主流的CAD模型的导入,如下图所示:

 图示:软件支持的模型格式

2.添加点并编辑附着点

工具安装到机器人上需要有安装点(FL/CP),加工工件需要有加工点(TCP),因此定义工具时需添加并编辑附着点。

  • 一个工具只能添加一个FLCP,但可添加多个TCP

2.1法兰工具

该类工具一端需要安装到法兰盘上,需添加一个FL点;另一端加工工件,需添加至少一个TCP点。

2.1.1添加点FL

FL是和机器人法兰盘相连接的点(下图绿色高亮的位置是此工具和机器人法兰盘相连接处),编辑好FL点,工具就能安装到法兰盘上了。

图示:点FL位置

点击【定义工具】,弹出定义工具窗口。


图示:“定义工具”界面

选择【工具类型】为“法兰工具”。

点击,工具附近会弹出三维球,通过三维球来调整点FL

 图示:添加FL

调整FL点的位置

FL是和机器人法兰盘相连接的点,所以需要把点FL调移至工具与机器人法兰盘连接处。

 图示:调整FL点的位置

注:这里的三维球只会改变FL点的位置,

与工件关联。三维球在蓝色状态下,操作三维球时只有FL点会移动,工具不会动。

用三维球调整FLTCP的位置和姿态,只要最后能够使得二者都在工具中心点即可,调整过程可多样。

快换工具和外部工具也适用于该说明。

调整点FL的姿态

工具和机器人的装配图如下:

图示:调整点FL的姿态

FANUC机器人法兰盘坐标系是Z轴朝里的,其他机器人的法兰坐标是Z轴朝外的,FLZ轴与法兰盘坐标的Z轴相对,X轴和Y轴与法兰坐标相向,所以要调整TCPZ轴朝外,X轴和Y轴的方向根据实际要求而定。

当前工具笔调整完毕后的姿态如图示:

图示:FL点最终效果

    至此,点FL的位姿已调整完毕。

2.1.2添加点TCP

添加原因:TCP是工具中心点即工具工作的点。只有添加了TCP,工具才能加工工件。

在定义工具窗口中,选择,效果如下图:

 图示:添加点TCP

要将TCP安装在工具中心点处,所以要调整TCP的位置,用三维球进行调整后如下图:

 图示:调整TCP的位置

 接下来需要调整TCP的姿态。因为TCPZ轴会与轨迹的Z轴相对,一般为了方便使用会让TCPZ轴朝外。

图示:调整TCP的姿态

 至此,点TCP也添加完成了。点击【另存】即可保存工具。

2.2快换工具

快换工具由机器人侧用和工具侧用两部分构成。

自定义机器人侧用与定义法兰工具一样。

工具侧用的一端需安装到机器人侧用上,要添加一个CP;另一端加工工件,需添加至少一个TCP

2.2.1添加点CP

CP是法兰工具与快换工具的相接点。只有添加了点CP,工具侧用才能安装到机器人侧用上。

在定义工具对话框中,工具类型选择快换工具,并点击添加一个附着点。


图示:添加点CP

CP在机器人侧用和工具侧用的相接处,位置为图示高亮圆的中心点:

 图示:CP点应在的位置

所以还需要调整点CP的位置。

利用三维球将将CP点移动到工具侧用的安装点上。

图示:调整CP点的位置

快换工具与机器人的装配如下图所示:

 图示:快换工具与机器人的装配位置

机器人侧用的TCP坐标轴如下图:

 图示:法兰工具的TCP坐标系

可以看到Z轴是朝外的。即机器人侧用的坐标Z轴与工具侧用的相对,X轴和Y轴相向。所以要调整工具侧用的Z轴,使其朝外,X轴和Y轴根据实际情况调整。

生成效果如下图:

图示:CP点添加完成效果

至此,工具侧用的点CP已添加完成。

接下来要给工具添加TCP

TCP是工具中心点即工具工作的点.只有添加了TCP,工具才能明确此点是工作的点。

工具上有多少个地方可以加工工件,就要添加多少个TCP。本文档中的工具侧用上有夹爪和笔两个末端,所以需要添加两个TCP

工具夹爪的工作中心点是下图所示的TCP0TCP1

图示:TCP添加完成效果

2.2.2给工具夹爪添加TCP0

 在定义工具窗口中点击,如下图

图示:添加夹爪TCP0

通过三维球将TCP0移动到夹爪的中心,效果如下图:

图示:调整TCP0的位置

TCPZ轴方向为工具加工方向,会与轨迹的Z轴相对,一般为了方便使用会让TCPZ轴朝外。

  效果如下图:

 图示:添加TCP0完成效果

至此,点TCP0添加完成。

2.2.3给工具笔添加点TCP1

过程与添加TCP0一样。

图示:添加工具笔的TCP1

至此,工具笔的TCP1添加完成。

点击【另存】即可对其保存。

2.3外部工具

该类工具在机器人外部,无需安装到任何设备上,只需添加加工工件的TCP点即可。

2.3.1添加点TCP

添加原因:因为TCP是工具中心点即工具工作的点。只有添加了TCP,工具才能工作。

在【工具类型】中选择“外部工具”,并点击

 弹出三维球:

图示:添加外部工具的TCP

外部工具的TCP可以在工具上的任意位置,根据需要选定位置。这里把添加的TCP移至外部工具工作的中心处。

因为TCPZ轴会与轨迹的Z轴相对,一般为了方便使用会让TCPZ轴朝外。

效果如下图:

图示:外部工具TCP完成效果

附着点TCP完成了。

将定义好的外部工具保存即可。

3.工具检测

工具是否自定义正确还需要进行检测。标准是,点FLCPTCP的位置和姿态是否正确。

FL CP、法兰工具与快换工具的TCP分别位于工具两端的中心处,外部工具的TCP则根据需要设定。因为TCPZ轴会与轨迹的Z轴相对,一般为了方便使用会让TCPZ轴朝外。

若工具定义错误,则右击工具,选择【编辑工具】,利用三维球重新调整FL CPTCP的位置和姿态。

4.2.3 工具设置

位置:位于工具的右键菜单内。

 说明:编辑工具上的FL,TCP,CP等点。在实际操作过程中,根据需求,对其进行添加/删除/编辑/复制。

  • 定义工具界面介绍

 图示:“定义工具”界面

*对附着点的编辑不会改变工具的位置和姿态

 【类型选择】:对当前已导入的工具进行附着点的编辑,可以添加/删除,也可以编辑附着点的姿态(用三维球调整)。编辑完毕之后,点击【确认】即可。如果想重新导出去,则点击另存。

  • 工具类型:不同工具类型编辑的附着点不同。法兰工具是FLTCP;快换工具是CPTCP ;外部工具是TCP

  • 添加附着点:单击 可以继续添加附着点FLTCP,添加的附着点在表格中显示出来。单击某个附着点,该点所在的条目会变成蓝色,表示处于可编辑状态。

 图示:切换/选中附着点

  • 删除选中的附着点。

  • 调整附着点的位姿,点击“编辑”后会自动弹出三维球,实现附着点的平移/旋转。

  • 用于复制选中的附着点,一般应用于外部工具的情况比较多。

【工具信息】和【作者信息】则是关于工具和用户的信息,可选择性地填写工具名字、型号、类型、参数和简介。

4.3 准备工件

4.3.1 导入工件

零件作为工具加工的对象,需要先导入到软件中。

位置:位于【场景搭建】的【设备库】内。设备库内有丰富的零件资源。

图示:“设备库”位置

说明:【设备库】支持导入库中的零件,零件的格式为robp

4.3.2 自定义工件

RobotArt支持自定义零件,零件的模型有零件、工具、机器人底座等多种选择。即,可将工具、零件和底座等都看作是零件进行自定义,基本可以满足市场上存在多种零件的需求。定义好的零件格式为robp

定义零件的操作流程:      

  1. 模型导入

零件模型作为定义的对象,需要先导入到软件中。

位置:位于【自定义】下的【场景搭建】中。

图示:“输入”位置

说明:“输入”支持多种格式的零件模型文件导入到RobotArt环境中。目前支持的格式包括:

图示:RobotArt支持的文件格式

*列表中涵盖了众多市场上流行的3D绘图软件所制作的模型格式,如CATIASolidworks等。


 导入的零件模型会出现在软件的绘图区中。

  1. 零件的定义

自定义零件分为两种情况:

一,场景中只有零件时;

二,场景中存在机器人和工具的情况下自定义零件。

场景中只有零件

场景中存在单个模型,则直接进行定义;

场景中存在两个及以上的模型,则需要在“选择模型”的对话框中选中“所有模型”,然后选择需要定义的模型名称。

  • 该原则同样适用于定义零件的第二种情况。

图示:选择定义的模型

在“定义零件”对话框中,可选择性地填入作者信息,之后点击【保存】将定义好的零件保存到指定位置。

图示:定义零件

  • 确认:确认当前对零件的定义操作。确认后可直接在该场景中加工零件。

  • 取消:取消对零件的定义操作。

场景中存在机器人和工具

场景中存在机器人、工具的情况下,对零件的抓取有两种方法:

利用三维球调整机器人和工具的位姿,使其处于抓取零件时的姿态。


定义零件,给零件添加附着点CPRP



本例中的场景如下图所示,机器人上安装有一个法兰工具和快换工具夹爪,需用夹爪抓取并放开“工”字形零件。抓取时,工具抓取零件上的“抓取点”;放开时,零件与的点称为“放开点”。所以需要为零件添加一个或若干个抓取点CP,一个或若干个放开点RP

图示:定义零件场景图

  • 添加抓取点CP

添加的步骤如下图所示:

图示:添加CP点步骤

  • 选择要固定的姿态:

这里提供了三种附着点的姿态,设置的是抓取时机器人的抓取姿态。

一般情况下的抓取规则:工具TCPZ轴与CP点的Z轴相对,两者的X轴同向,Y轴反向。

XYZ都不变:机器人抓取时按照一般情况下的抓取规则抓取;

Z不变,X可反向:抓取时如遇到不可达或者其他障碍情况,机器人可打破一般抓取规则,抓取方向为CPX轴旋转180°的方向。

Z不变,XY任意:此种设定让机器人的抓取姿态更为灵活。根据零件的位置,机器人可不受限制地选择抓取的方向。

图示:编辑CP点步骤

添加完CP点后,效果如下图所示:

                               图示:生成的CP

  • 自动添加放开点RP

注意:在为零件添加放开点之前,放置零件的工作台上需要有放开点RP

RP的添加有两种方式:自动和手动。

自动添加放开点按钮:通过“添加放开位置”对话框,选定零件放开点的位置和姿态。

手动添加放开点按钮:利用直接弹出的三维球对RP点进行编辑。

自动添加放开点的详细步骤见下图:

                              图示:自动添加放开点步骤

注意:这里“选择放开的零件”为安放定义零件的工作台。

      “选择零件上放开点”为工作台上的放开点RP

生成的放开点姿态如下图所示:

图示:生成的放开点

  • 手动添加放开点RP

手动添加放开点RP的详细步骤见下图:


图示:手动添加放开点步骤

根据需求,利用三维球调整RP点的位置和姿态,本例中调整好的放开点如下图所示:

图示:生成的放开点

4.3.3 工件校准

位置:位于【机器人编程】下的【工具】中。

图示:“校准”位置

说明:工件校准,确保软件的设计环境中机器人与零件的相对位置与真实环境中两者的相对位置保持一致。校准方法有三种:三点校准法、点轴校准法以及新建工件坐标系。

        第三种方法详见:3.5新建坐标系

  • 这里的校准功能还可以对外部工具进行校准,方法与校准工件完全一致。

  • 三点校准法通过拾取三个尖点来校准零件/外部工具相对于机器人的位置。

  • 点轴校准法:通过拾取一个轴和一个点来校准零件/外部工具相对于机器人的位置,一般用来校准没有足够数目尖点(小于3)的零件。

  • 目前,工件校准有两种情况:

 一,工件在机器人的外部,与机器人无接触,此时应选择基坐标系;

 二,机器人手持工件,配合外部工具,此时应选择法兰坐标系。

 图示:工件校准两种情况

  •  两种场景的校准原理、校准步骤都是完全相同的,只有坐标系选择上的区别。

三点校准法

  • 校准界面说明

 图示:三点校准法界面

*界面图中的“说明”为校准操作的具体步骤。

  • 注意:选取的三个点

  • 共线。设计环境中指定的三个点要和真实环境中测量的三个点位置保持一致。

  • 坐标系:工件位置所参考的坐标系。这里的坐标系包括基坐标系和法兰坐标系。

基坐标系:固定在机器人足内,用来说明机器人在世界坐标系中的位置。

法兰坐标系:固定于机器人的法兰盘上,是工具的原点(一般常见的法兰坐标系都是Z轴朝外,X轴朝下)。

  • 模型:应选择当前需要校准的工件。

  • 设计环境:RobotArt软件中的绘图区。

  • 真实环境:真机操作环境。

  • 导入:将保存在txt文件内的真实环境中测量的数据导入到软件中。

  • 保存:输入真实环境中测得的三个点数据后,将其保存到文件中(txt),方便下一次读取数据。

  • 预览:源位置预览:预览校准前的工件位置(以坐标系表示在绘图区中)

目标位置预览:预览校准后的工件位置(以坐标系表示在绘图区中)

示例

以一个ABB机器人写字为例,校准机器人与写字板的相对位置。

校准前后机器人与零件的相对位置如图所示:

 图示:工件校准前后的对比

  拾取点的过程如下:

 图示:工件校准步骤

 点轴校准法

 点轴校准法相比三点校准法,本质是一样的。两点确定一个轴,外加一个校准

点,也刻意确定一个面,只是这个面的反正不好确定。因此,在实际校准时需

要借助“轴翻转”功能做进一步调整。

  • 点轴校准法界面

图示:点轴校准法界面


  • 点的指定:“指定轴”下的X Y Z指的是该条轴坐标系三个方向上的向量,在零件上指定时应选择与轴垂直的一个圆环或者曲面。此时确定的是轴的位置,不包括方向。

 校准点可选择零件上的任意一点。

  • 导入轴数据:将实际环境中测得的轴数据文件导入,文件格式为txt,不支持手动输入,节省了录入数据时间。

  • 轴反转:输入虚拟环境和真实环境中的数据后,点击【对齐】,可看到校准后的效果。若发现轴向与预期的不一致,点击【轴反转】即可。“轴反转”即确定了轴的方向。

  • 生成数据范例:将真实环境中的轴数据和点数据生成txt文件导出,以便对其进行查看。

  • 真实环境内采集的用来确定轴的点(至少三个),必须来自于与轴线共轴的圆柱端面边线或圆孔边线上采集;

  • 设计环境内,拾取的校准点,注意不要和轴线相交。

示例

以打磨水龙头为例,校准过程如下:

 图示:点轴校准法过程

4.3.4 外围模型

RobotArt支持用户导入各种格式的CAD模型:

图示:输入功能

“输入”支持多种格式的零件模型文件导入到RobotArt环境中。目前支持的格式包括:

图示:RobotArt支持的文件格式

*列表中涵盖了众多市场上流行的3D绘图软件所制作的模型格式,如CATIASolidworks等。

 导入的零件模型会出现在软件的绘图区中。

5.1 导入轨迹

5.1.1 生成轨迹

  •  点的轨迹规划

 点的轨迹规划对应的是“点云打孔”轨迹生成类型。它针对的是打孔工艺,规划轨迹时需要拾取孔位点。

下面就来说明一下“点云打孔”的具体应用。

轨迹类型“点云打孔”通过拾取孔位点,加上其轨迹方向(箭头),再加上轨迹Z轴指向的平面来确定打孔的轨迹。用户可设置孔深,轨迹往复,以及工具偏移量等。

它主要用于孔点较多的零件上。

  • “点云打孔”属性面板:

图示:“点云打孔”属性面板

  • 孔深:打孔的深度,单位为mm

  • 生成往复路径:选择该指令后,打孔时工具会上下来回移动形成往复。

  • 工具偏移量:指的是工具在实际操作过程中偏移的数值,一般是向上沿Z轴的距离。

  • 使用的工具与关联TCP设置的是轨迹关联的工具及该工具上的TCP。轨迹与之关联  后,该TCP即加工该轨迹的TCP

示例:

以如图的模型为例,打出图示的孔位。

 图示:长方体模型

操作步骤:

  1. 单击基础编程中的【生成轨迹】。

 图示:“生成轨迹”位置

  1. 打开轨迹属性面板后,轨迹类型选择【点云打孔】,接着在模型上先后拾取元素:点,面,零件装配并填入孔深。勾选【添加一组点】后,就可以打多个点。

  • 注:【点云打孔】会依据单个点,加上面,来搜索其余的所有点。勾选“添加一组点”后,所有的孔位点都会被选中。

 图示:拾取元素

  1. 点击左上角绿色对勾即可生成轨迹,如图所示:

 图示:“点云打孔”轨迹

  • 边的轨迹规划

边的轨迹规划对应的主要是四种轨迹类型:沿着一个面的一条边,面的外环,一个面的一个环,边。它们都是通过一条边,加上其轨迹方向(箭头),再加上轨迹Z轴指向的平面来确定轨迹。

  • “面的外环”虽然拾取的是一个面,但本质上依然是边的轨迹规划。

  1.  沿着一个面的一条边

概念:通过一条边,加上其轨迹方向(箭头),再加上轨迹Z轴指向的平面来确定轨迹。即拾取一条边和这条边相邻的面,沿着这条边进一步搜索其他的边来生成轨迹。

  • 轨迹属性面板介绍

 图示:沿着一个面的一条边

1.1 拾取元素

  • 拾取线:点击零件上的一条边(该边在想要加工的面上),黄色箭头代表轨迹方向。     

 单击黄色箭头可改变箭头方向,使其反转。

 图示:拾取元素线

  • 拾取面:选择和所选边相邻的一个面。

 图示:拾取元素面

  • 拾取必经边:确定唯一的一条轨迹路径

    当想要生成的轨迹方向上有许多路径时,需要指定一个轨迹的必经边。这样一来,轨迹路径就确定了。

示例:

若我们想要生成的轨迹(橘色线)如下:

 图示:生成的轨迹

生成轨迹时,若不选择一条必经边,那么轨迹效果会如图示,轨迹路径默认的是向上的方向:

 图示:未拾取必经边

这时选中一条必经边

 图示:拾取必经边

即可生成想要的效果。

1.2 拾取终止点:

拾取终止轨迹的一个点。

 图示:拾取终止点

*终止点只能在前面已拾取的面上,不能在所选面之外的地方。

若希望轨迹在某一处结束,则需要拾取终止点以终止搜索。

示例:

若只想在油盘的某一段上生成轨迹,拾取一个终止点,如图:

 图示:拾取终止点

生成的轨迹:

 图示:生成的轨迹

 拾取元素的删除和位置移动:

图示:拾取元素的删除和位置的移动

右击“拾取元素”和“搜索终止条件”,通过下拉菜单删除/清除已选中的元素/条件。

在元素/条件数量达到2个及以上时,可对其进行上移/下移。

1.3 设置面板

*【设置】中的指令适用于其他轨迹生成类型。

 图示:设置面板

  • 反转:轨迹的序号反转。原来的起始点变成终点,终点变成起始点,中间点以此类推。该指令可改变轨迹方向,即改变机器人/工具运动方向。

  • Z向与侧面平行:该指令会改变轨迹的Z轴方向,使其与侧面平行,多用于激光切割。

  • 使用的工具及关联TCP

示例:

以激光切割弯管为例:

激光切割机会沿着生成的轨迹,切割Z轴指向的面。

Z向与侧面平行

Z向与侧面不平行

勾选“Z向与侧面平行”,可以看到轨迹的Z轴方向平行于侧面,表示工具会沿着Z指示的方向搜索面(也就是图示的侧面)。这样,切割时就会沿着侧面进行切割,从而达到想要的效果。

不勾选,可以看到Z轴方向与弯管的曲面垂直,

与侧面平行。这时,激光不会沿着侧面斜着切割,而是垂直切下去,不满足要求。

1.4示例

以零件油盘涂胶为例,现实环境中涂胶时,涂胶笔的工作范围是油盘上的一个面。生成轨迹后,涂胶笔会沿着轨迹所在的面运动从而为其涂胶。

选择类型【沿着一个面的一条边】,拾取元素栏中有线、面和必经边,红色状态代表当前可操作。



 图示:生成涂胶轨迹

生成的涂胶轨迹如下图所示:

 图示:生成的涂胶轨迹

  1.  面的外环

该类型选择面作为轨迹的法向,生成三维模型某个面的边的轨迹路径。当所需要生成的轨迹为简单单个平面的外环时,可以通过这种类型来确定轨迹。

示例:

以零件-气缸去毛刺为例:

去毛刺时,打磨头的末端会沿着轨迹运动从而将毛刺去掉。

打开属性管理面板,类型栏选择【面的外环】。接着,拾取元素选择一个面,拾取的面为需要去毛刺的边所在的面。

 图示:“面的外环”

 点击完成按钮则可以生成轨迹,如图所示。

图示:气缸去毛刺轨迹

  1.  一个面的一个环

概念:这个类型与一个面的外环类型相似,但是多了一个功能,即可以选择简单平面的内环。

示例:

以气缸去毛刺为例,去毛刺时,打磨头的末端会沿着轨迹运动从而将毛刺去掉。

打开属性面板,在类型中选择【一个面的一个环】,拾取零件的线和面。

拾取的线为需要去毛刺的边,拾取的面为边所在的面。

 图示:“一个面的一个环”

拾取元素选择完毕之后,点击完成按钮,即可生成轨迹:

图示:“一个面的一个环”轨迹

概念:边指的是一条单独的边,同时支持拾取多条边。它通过选择单条线段,加上一个轨迹Z轴指向的面作为轨迹法向,实现轨迹设计。拾取元素线可以不在面上,即面与边不必相邻,可灵活地拾取元素面,不受零件模型的限制。

示例:

以零件油盘涂胶为例:

单击【生成轨迹】,在类型中选择【边】,拾取零件的线和面。

拾取元素线与面:

 图示:生成涂胶轨迹

生成的轨迹如下图:

 图示:涂胶轨迹

  • 线的轨迹规划

线的轨迹规划对应的主要是五种轨迹类型:曲线特征,边,一个面的一个环,面的外环,沿着一个面的一条边。它们都是通过一条边(线),加上其轨迹方向(箭头),再加上轨迹Z轴指向的平面来确定轨迹。

这里主要讲解轨迹类型“曲线特征”。

曲线特征

概念:由曲线加面生成轨迹,轨迹Z轴指向的面作为轨迹法向。

示例:

ABB机器人写字为例:

机器人以模型零件上生成的轨迹为运动路径,写出的字与零件上的字迹一致。

 单击基础编程下的【生成轨迹】,打开属性面板,在类型中选择【曲线特征】,拾取一条线、一个面和零件/装配。

 拾取的线为想要生成轨迹的目标曲线,拾取的面为曲线所在的面,拾取的零件/装配为目标零件。

 图示:“曲线特征”轨迹

 点击完成按钮,生成的轨迹如图示:

 图示:写字轨迹

5.1.2 轨迹选项

5.1.2.1 修改步长

步长指的是两个轨迹点之间的直线距离。修改步长会改变轨迹点的密集程度,可根据实际需要来修改步长。

位置:机器人加工管理面板—轨迹历史—轨迹生成方式右键菜单—修改特征

图示:“修改步长”

 说明:生成一条轨迹后,可修改和删除轨迹特征。其中有三种修改步长的方式:仅为直线生成首末点、必过连接点、仅为圆弧生成三个点

  • 修改步长界面

图示:修改步长

 步长数值可自由定义,单位为mm

  • 仅为直线生成首末点

 说明:此功能适用于直线上的轨迹,即轨迹上只会生成起始点和终点两个点,一般应用于粗加工时。

若要精细加工工件,如打磨,则需要取消该指令的勾选。默认下该指令为勾选状态。

示例:

以零件方框为例。初始轨迹如下图:

 图示:方框初始轨迹

在机器人加工管理面板上,右击“轨迹历史”下的轨迹指令,选择【修改特征】,取消“仅为直线生成首末点”的勾选后,轨迹变化如下:

 图示:取消“仅为直线生成首末点”

注:直线上的轨迹,轨迹点的多少对实际操作效果并没有任何影响。曲面上的轨迹,轨迹点多意味着曲线轨迹更加圆滑,加工时更加精细。

  • 必过连接点

 说明:这里的连接点指的是两条线段的交点。必过连接点即工具必加工工件上的连接点。默认情况下,“必过连接点”为不勾选状态。

示例:

 以零件方框为例,初始轨迹如下。可以发现,轨迹并没有经过长方体上面的直角点(黄圈部分)。而在实际操作过程中,轨迹需要包含该点。

图示:未过连接点

在“修改步长”的对话框中可知,此时轨迹的步长为10mm.。当长方体的边长不是10的倍数时,轨迹会跳过连接点(直角点),直接到下一条边。

勾选“必过连接点”后,轨迹变化如下:

图示:必过连接点

  • 仅为圆弧生成三个点

 说明:该功能适用于圆弧,即圆弧上的轨迹只有三个点。一般来说,圆弧上的轨迹点更多时,加工会更精细一些。默认情况下,“仅为圆弧生成三个点”为不勾选状态。

示例:

以气缸去毛刺为例,初始轨迹如下:

图示:去毛刺初始轨迹

仅为圆弧生成三个点的状态如下图,整个圆弧上只有三个点:

图示:仅为圆弧生成三个点

5.1.2.2 轨迹属性

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:属性即与轨迹及轨迹点相关的一系列属性和指令,在三个对话框中可方便地查看、调整这些属性和指令。

图示:“轨迹显示”界面

*属性功能可应用于单条轨迹/多条轨迹。

  • 轨迹显示:是否显示轨迹点、轨迹姿态、轨迹序号、轨迹线和轨迹间连接线等,并决定点的大小和轨迹线的颜色。其中,点大小数值的单位是像素。

显示轨迹点:是否显示出轨迹点。

图示:轨迹的显示

  • 轨迹姿态:是否显示出点的XYZ三个坐标轴。

图示:轨迹姿态的显示

  • 轨迹间连接线:是否显示出两条轨迹之间的连接线。

图示:轨迹间连接线

图示:“轨迹属性”界面

  • 轨迹属性:查看并修改当前轨迹关联的零件,机器人使用的工具,以及轨迹关联的TCP和使用的坐标系。可从下拉菜单中进行选择,一般场景中存在多个零件、工具和坐标系时需谨慎选择。

图示:“点速度和圆弧过渡”界面

点速度:有选择性地设置轨迹首点、中间点和末点的速度。需要勾选复选框后才能进行编辑。速度设置的是机器人在真机环境中运动的速度,该速度值会生成后置代码从而控制机器人的速度。

圆弧过渡:在轨迹拐角点实现轨迹的圆弧平滑过渡。

5.1.3 轨迹操作命令

  • 轨迹优化

位置:位于机器人右键菜单内。

 概念:对所选轨迹的整体调整。一方面解决轨迹中轴超限、奇异点等问题;另一方面可优化轨迹点的姿态。它默认地固定了此条轨迹所有点的Z轴,优化时是绕Z轴旋转一定的角度,角度的大小根据实际情况而定。

  • 轨迹优化界面介绍

轨迹优化界面提供了以下信息:轨迹点的个数,点的序号以及点绕Z轴旋转的角度。

 图示:“轨迹优化”界面

*红点:不可达;黄点:轴超限;紫点:奇异点。

  • 蓝线:表示的是所有轨迹点的集合。

 鼠标在蓝色的水平线上移动时,轨迹点的序号也在改变。上下移动时,改变的是点的姿态,即绕Z轴旋转角度。

  • 开始计算:计算出轨迹中轴超限、不可达的点和奇异点,并以不同颜色的点显示在界面中。一次轨迹优化后,轨迹点姿态数据信息已保存,在此基础上可再次点击【开始计算】进行第二次优化。

  • 取消计算:用来终止计算,一般适用于轨迹点较多的轨迹。

  • 确认调整:确认并保存当前对轨迹点姿态的调整。

  • 关闭窗口:关闭优化窗口,直接关闭不会保存所做的任何调整。

  • 优化方法:将蓝线拖动到黄色区域的空白区(机器人工作的最优区)

  • 示例:

以油盘涂胶为例进行轨迹优化。

 图示:油盘涂胶

可以看到轨迹上有许多黄点,可利用【轨迹优化】指令对其进行调整。

调整步骤:

 打开优化界面,点击【开始计算】后,界面上会出现黄色区域,表明机器人在这些区域出现了轴超限的问题。

 接下来就需要将蓝线拖拽到白色区域。


 图示:轨迹优化步骤

单击蓝线,线上出现四个绿色/紫色的点,这些点用于拖动蓝线离开黄色区域从而调整轨迹点的姿态。

右击蓝线,可根据需求选择增加/删除调整点。

 图示:轨迹优化步骤

利用调整点,拖动蓝线离开黄色区域。

 图示:轨迹优化步骤

点击【开始计算】,确认优化无误后,点击【确认调整】,之后就可以关闭窗口了。

优化后的轨迹如下图,所有的轨迹点都变为了绿色。

 图示:轨迹优化效果

  • 轨迹旋转

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:轨迹旋转即让轨迹上的所有点旋转指定的角度,用于调整轴超限的点,或者改变轨迹姿态以满足其他需求,可选择性地决定让轨迹绕着X Y Z三个方向旋转。


标准旋转

三维球旋转

概念

通过对话框输入具体的旋转角度值,旋转角度根据实际情况填写,然后点击【确定】即可。


利用三维球来旋转整条轨迹。点击此指令后,三维球会默认弹出在轨迹的第一个点上。


区别

输入具体数值来进行旋转,比较精确。

可实时观察到轨迹点姿态和对其调整的效果,更加直观。

图示

示例:

以零件气缸为例,平移前后的轨迹对比图如下:

 图示:轨迹旋转前后对比

  • 轨迹平移

位置:位于轨迹右键菜单内。

说明:轨迹平移即将轨迹沿着X Y Z三个坐标轴的方向平移一定距离。


标准平移

三维球平移

概念

通过对话框输入具体的平移角度值,平移距离根据实际情况填写,然后点击【确定】即可。

利用三维球来平移整条轨迹。点击此指令后,三维球会默认弹出在轨迹的第一个点上。


区别

输入具体数值来进行平移,比较精确。

可实时观察到轨迹点姿态和对其调整的效果,更加直观。

图示

示例:

以零件气缸为例,平移前后的轨迹对比图如下:

图示:轨迹平移前后对比

  • 轨迹反向

位置:位于轨迹右键菜单内。

说明:轨迹反向是指轨迹的起始点变为终点,终点变为起始点。这一指令可使机器人运动路径反向。

示例:

如下图,序号为1的点,当选择轨迹反向之后,轨迹起始点变为了终点。

 图示:“轨迹反向”示意

  • Z轴固定

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:轨迹中所有点的三个坐标轴与第一个点的对应的三个坐标轴平行。Z轴固定可使工具转动幅度变小,从而不容易发生碰撞。同时适用于调整轴超限的轨迹点。

示例:

以气缸去毛刺为例:

各个轨迹点的姿态如下:

 图示:Z轴固定前后对比



  • X轴反向

位置:位于轨迹右键菜单内。

说明:X轴反向,是以Z轴为中心,X轴旋转180度,Y轴旋转180度。

 图示:X轴反向前后对比                     

  • 复制轨迹

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:复制轨迹即对选中的单条/多条轨迹进行复制,用于执行相同/相近的轨迹操作,可避免了二次生成相同轨迹的繁琐。复制的轨迹与原轨迹在位置和姿态上完全一致。

  • 生成出入刀点

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:生成出入刀点是在轨迹的起始点和终点分别生成一个点作为工具的入刀点和出刀点,符合实际工艺需求,可使机器人尽量避免发生碰撞。

图示:“出入刀点”界面

 出入刀偏移量:工具出刀点和入刀点分别距离第一个轨迹点和最后一个轨迹点的距离。单位是mm

闭环轨迹的出入刀点:         

图示:闭环轨迹的出入刀点

直线轨迹的出入刀点:

                              图示:直线轨迹的出入刀点

  • 插入pos

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:轨迹右键的【插入POS点】与生成出入刀点类似,插入一个POS点,会在工具TCP位置插入一个点。

指令包括Move-Line(线性运动)和Move-Joint(关节运动)两种。还可以选择POS点的位置是在轨迹首还是在轨迹尾。

轨迹首:只在轨迹第一个点前生成入刀点。

轨迹尾:只在轨迹最后一个点后生成出刀点。

图示:“插入POS点”界面

  • 合并至前一个轨迹

位置:位于轨迹右键菜单中【更多操作-合并至前一个轨迹】。

说明:指的是将后面的单条/多条轨迹合并到前一个轨迹。

示例:

以下图所示的轨迹8和轨迹9为例。

右击轨迹9,选择【合并至前一个轨迹】

图示:合并至前一个轨迹

这时可以看到,轨迹9没有了,轨迹8中的“曲线特征”等变成了“基本方式生成轨迹”。

图示:合并至前一个轨迹

生成的“基本方式生成轨迹”是无法修改特征的。这是因为,此时的轨迹8已经包含了两条不同的轨迹,而两条不同的轨迹无法同时修改特征。

合并轨迹后,仿真时一切如常。

  • 删除,隐藏,显示和重命名

位置:位于轨迹右键菜单内。

说明:

  • 删除:删除当前选中的单条/多条轨迹。

  • 隐藏:隐藏当前选中的单条/多条轨迹。隐藏后,机器人加工管理面板中的轨迹会变成  灰色,绘图区的轨迹会暂时隐藏不见。

  • 显示:重新显示已隐藏的轨迹。右击机器人加工管理面板中的轨迹,选择菜单中的【显示】即可。

  • 重命名:可更改当前所选单条轨迹的名称。

  • 创建分组

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:创建分组,对单条/多条轨迹进行分组。这是因为实际操作中需要对工件分区域加工,添加分组更方便管理轨迹。

 示例:

右击单条/多条相邻轨迹,对其进行分组。

对前端或后端的单条/多条轨迹分组:

图示:轨迹分组

对中间的单条/多条轨迹分组,则所选轨迹之后的轨迹会自动被分到下一组,如轨迹4和轨迹5

图示:轨迹分组

  • 按轴移动轨迹点

 功能位置:位于机器人加工管理面板上单条/多条轨迹的右键菜单内;调试面板上单个/多个轨迹点的右键菜单内。

注意:该功能只针对Move-Absj点。

功能介绍:按照选定轴的方向来平移指定的距离。

操作步骤:

  1. 在机器人加工管理面板/调试面板上选中Move-AbsJ点,右击,选择下拉菜单中的【按轴移动轨迹点】;

  2. 设置相关参数。选择轨迹点按照哪个轴进行移动。若轴类型为旋转轴,则“按轴移动量”的值为角度值,单位是°;如果轴类型为平移轴,则“按轴移动量”的值为距离,单位是mm

 图示:“按轴移动轨迹点”操作步骤

  • 修改轨迹点指令

位置:位于机器人加工管理面板上,单条/多条轨迹的右键菜单内。

 说明:该功能用于修改单条/多条轨迹的轨迹点指令,线速度和圆弧过渡。点指令包括Move-LineMove-Joint。用户可选择性地修改轨迹的首点、中间点和末点。

图示:修改轨迹点指令

  •  中间点指的是轨迹除首点和末点之外,其他的所有点。

  • 按轴复制轨迹

 位置:调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内;或机器人加工管理面板中轨迹下MoveAbsj点的右键菜单内。

说明:此功能只适用于轨迹点指令为Move-AbsJoint的点。

这里的轴指的是机器人的轴。按轴复制轨迹点即旋转/平移运动机构的一个轴到目标位置,同时复制选中的轨迹点。平移轴按距离复制,旋转轴按照弧度复制,简化了轨迹设计。

示例:

以十轴机器人为例。

机器人在加工时需沿着红色箭头的方向滑行。图中已经生成了两个Move-Absj点。

 图示:按轴复制轨迹点步骤

在机器人加工管理面板中选中两个Move-Absj点,右击,选择下拉菜单中的【按轴复制轨迹点(多选轨迹)】

                        图示:按轴复制轨迹点窗口

  • 选择轴:复制轨迹时移动的轴(平移轴/旋转轴);

  • 差值:每份复制的轨迹点之间相隔的距离/相差的角度。如,旋转轴设置的差值为30,则复制点1与点2之间相差30°,点2与点3相差30°

  • 复制份数:复制所选轨迹点的份数。

点击【确认】后,十轴机器人复制的轨迹点如下图:

 图示:十轴机器人复制轨迹点效果

  • Z轴反向

位置:位于轨迹右键菜单中【更多操作—Z轴反向】。

 说明:Z轴反向是指以X轴为旋转中心,ZY两轴旋转180度,可对工具加工方向(Z轴)进行调整。

图示:Z轴反向前后对比

  • XY轴固定

位置:位于轨迹右键菜单中【更多操作—XY轴固定】。

 说明:XY轴固定指的是XY轴形成的平面是不动的,同时Z轴的指向不变但是Z轴可以旋转。

  • 轨迹往复

位置:位于轨迹右键菜单内。

 说明:轨迹往复

 的是,机器人运行完原轨迹后,反方向再次运行该条轨迹,一般应用于精细加工时对零件反复进行加工。

如打磨工艺中需要使用【轨迹往复】来反复打磨一个面。

打孔时使用【轨迹往复】来打孔。

  • 进刀和过切设置

位置:位于轨迹右键菜单内。

功能位置:功能位于选中轨迹后的右键菜单内。

功能介绍:该功能界面分为“进刀设置”和“过切设置”两部分。

  • 进刀设置,用于生成到达原轨迹前的进刀轨迹路径。

进刀量:进刀轨迹起始层到达原轨迹时需要进刀的总量,单位:mm

步  长:进刀轨迹间进刀的间隔量,单位:mm

  • 过切设置,用于生成超越原轨迹的过切轨迹路径。

过切量:原轨迹到达过切轨迹最底层时产生过切的总量,单位:mm

步  长:过切轨迹间过切的间隔量,单位:mm

进刀为在目标轨迹点前生成n组点,n=进刀量/步长。进刀点为目标轨迹点沿z轴正向移动步长距离得到的点。同理,过切点为目标轨迹点沿z轴负向移动步长距离得到的点。新加的点依次放在新的点分组里。

示例

我们以气缸去毛刺为例来说明进刀和过切的设置。

填入的数据如下:     

图示:进刀和过切设置

效果图:

图示:进刀轨迹与过切轨迹

  •  批量修改轨迹速度

位置:位于轨迹右键菜单内。

说明:批量修改单条/多条轨迹的首末点速度和中间点速度。

机器人在抓取、加工零件、空走时速度不尽相同,所以每条轨迹速度与轨迹内各点的速度需区别对待。

可选择性修改首末点和中间点的速度值,只有勾选复选框后才能使修改数值操作起效。

 图示:“批量修改轨迹速度”界面


◎修改所有轨迹速度:右击机器人加工管理面板空白处,点击【批量修改轨迹速度】。

 ◎修改“group”下的所有轨迹速度:单选/多选 轨迹组,点击右键菜单中的【批量修改轨迹速度】。

◎修改当前轨迹速度:单选/多选某条轨迹,点击右键菜单中的【批量修改轨迹速度】。

  • 保存轨迹

位置:位于轨迹右键菜单【更多操作-保存轨迹】。

说明:将选中的单条轨迹单独保存到一个工程文件中。

导入保存后的轨迹:

将保存的轨迹导入进来时,需选择基础编程中的【导入轨迹】按钮。

图示:“导入轨迹”位置

  • 不能用将轨迹导入进来。

  • 后置轨迹

位置:位于轨迹右键菜单中【更多操作-后置轨迹】。

 说明:后置轨迹是将当前选中的单条/多条轨迹单独生成后置代码,方便根据实际需求后置目标轨迹。

  • 注释轨迹

位置:位于轨迹右键菜单中【更多操作-注释轨迹】。

 说明:作用是将暂时不参与运算的轨迹注释掉。暂时要保留、不参与仿真的轨迹,可以注释掉,注释的轨迹不参与后置、仿真和真机运行。

 被注释的轨迹会变为灰色:

图示:注释轨迹

取消注释:再次右击被注释的轨迹,可取消注释,恢复轨迹的仿真、后置效用。

 图示:取消注释

  • 取消工件关联和添加工件关联

 位置:位于轨迹右键菜单中【更多操作-添加工件关联/取消工件关联】。

 说明:所谓关联指的是位置和几何上的关联。通俗来说是轨迹会随着工件的位置移动而移动,并且轨迹可根据工件的改变自动更新轨迹数据,即工件尺寸变大,轨迹可自动更新无需编辑操作。一般情况下,轨迹和工件都是相互关联的。

 示例:

  【取消工件关联】用三维球移动工件,轨迹还在原来的地方,不会跟着工件移动。

 图示:取消工件关联

 选中轨迹,右击选择【添加工件关联】后,在弹出的对话框中选择“气缸”。轨迹和零件又会重新关联上。

 图示:选择关联的零件

  • 有一种调特殊情况:当轨迹是自己导入,而不是在RobotArt中生成的时候,轨迹和工件是不关联的。这时,选择【添加工件关联】,那么两者就会相互关联了。


5.1.4 轨迹点操作命令

轨迹点右键菜单中包含了轨迹点的诸多操作,包括轨迹点的复制、编辑、删除、仿真、定义变量、添加/删除仿真事件等。

  • 编辑点

位置:调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:编辑点有两种不同操作,【绝对位置】和【相对位置】。

绝对位置:轨迹点在整个世界坐标系中的位置已经固定了,整个轨迹移动,该点不动。

相对位置:轨迹点的位置是相对于整条轨迹来说的,整个轨迹移动,该点随之移动。


  • 需先对轨迹进行编辑后才能区分出绝对位置和相对位置,否则“编辑点(绝对位置)”和“编辑点(相对位置)”都会默认为相对位置的效果。


示例

以零件气缸上的两条轨迹为例。

图示:气缸上两条轨迹

首先,让两条轨迹平移相同的距离后如图示:

图示:轨迹平移

右击轨迹1上的点1,选择【编辑点(绝对位置)】,利用三维球将点1沿Z轴平移20mm.

右击轨迹2上的点1,选择【编辑点(相对位置)】,同样将点1沿Z轴平移20mm.

图示:编辑轨迹点

接着,修改两条轨迹的平移特征:利用三维球将两条轨迹分别平移相同的距离。

可以看到,轨迹1上的点1同时平移,但轨迹2上的点1位置不变。


图示:编辑轨迹点效果

  • 编辑多个点

位置:调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:编辑多个点可同时编辑多个点的位置和姿态。接下来详细说明一下包含的各个功能点。

点击【编辑多个点】,弹出图示对话框。

 图示:编辑多个点界面

  • 输入受影响点数目:点击【输入】或按Enter键来确认点的数目。

  • 向前:影响所选点的前几个点;向后,影响到所选点的后几个点;如果向前、向后同时勾选,则会影响到所选轨迹点的前、后点。

  • 渐变:以被编辑的点为基准,被影响轨迹点的平移距离/旋转角度逐渐变小,减少值成   等差数列。

  • 统一位姿:所有轨迹点的姿态与被编辑点的姿态相同(X Y Z三个轴的方向平行)。

  • 平移/旋转:受影响轨迹点与被编辑轨迹点平移相同的距离/旋转相同的角度。

  • 曲线调整:过调整模拟曲线形状来调节选中的轨迹点及其两侧指定个数点间的平滑过渡状态,从而实现对轨迹的多个点进行编辑的目的 。

示例

  • 渐变,统一位姿,平移/旋转

点的编辑方式有四种:渐变,统一位姿,曲线调整和平移/旋转。

以气缸去毛刺为例,去毛刺时,打磨头的末端会沿着轨迹运动从而将毛刺去掉。

我们先来对比一下“渐变”、“统一位姿”和“平移/旋转”这三种方式。

在气缸上生成一条轨迹后,编辑多个轨迹点。被编辑的点均选择点7,被影响的点均设为向后的10个点,让点7Z轴均旋转90度。

初始轨迹如下:

图示:气缸初始轨迹

三种不同编辑方式:


编辑方式

图示

说明

渐变

从点7到点17,旋转角度分别为90°

统一位姿

从点8到点17,点的X Y Z三个轴的方向与点7均平行。

平移/旋转

从点8到点17,所有点旋转的角度都与点7一样,均为90°

*三种方式在编辑时都利用三维球来实现。

  • 曲线调整

以油盘涂胶为例来讲解曲线调整。

  • 选中【曲线调整】后弹出图示的曲线调整界面。

不勾选向前向后,曲线的顶端点1即为所选点;

勾选向前,曲线上的点3即为所选点;

勾选向后,曲线上的点2即为所选点。


图示:“曲线调整”界面示意图

  • 调控点:调整控制曲线形状的点。单击曲线,线上会出现三段平直线段,可利用线段两   端的调控点来拖动曲线改变其形状。拖动的原则是,蓝线全部位于界面的空白区(即机器人工作的最优区)。

刻度:平移距离/旋转角度的比例。

图示:“曲线调整”界面示意图

  • 调控点的增加和删除:右击曲线,通过指令可增加/删除调控点 。下图为增加了若干调控点的效果,提高了调整曲线的范围和灵活度。

图示:“曲线调整”界面示意图


  • 曲线调整前需要做的两点工作为:

一,必须先用三维球将要调整的点,在要调整的方向上拖动一定的距离;

二,进入【编辑多个点】界面后,一定要向前或向后“影响的点数”。

  • 曲线调整的两种常见场景

平移:这时曲线模拟的是轨迹点其两侧点组成的平滑过渡的形状;

图示:“曲线调整”之“平移”

  • 图中黑色箭头只在平移的时候出现,提示轨迹点平移的方向。

旋转:这时曲线模拟的是所选轨迹点及两侧点各点的空间位姿。

  • 删除点

位置:调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:删除点即删除选中的单个/多个点。

  •  删除此点前(后)所有点

位置:位于调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

 说明:对轨迹点进行批量删除操作时,经常会删除某点前或某点后所有点。【删除此点前/后所有点】指令,批量删除点前和点后的所有点,减少了机器人加工管理面板树形图上的特征数量,简化删除操作,并能在机器人加工管理面板中修改删除特征。

指令适用于轨迹点数量大于等于2时。

  • 一旦使用这两个命令,会将该操作的特征节点悬挂显示在“机器人加工管理面板”的轨迹历史树下。后续支持选中它,右击,进而进行修改特征、删除特征、删除后续特征操作。

图示:编辑“删除多个点”操作

  • 修改特征:再次批量删除剩余的轨迹点。

                             图示:编辑多个点-修改特征


  • 删除特征:删除“删除多个点”的操作指令。

  • 删除后续特征:删除本操作及其之后的所有操作。删除后,轨迹历史树下的相应特征被删除。

  • 统一位姿

位置:位于调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

 说明:所有轨迹点的姿态与被编辑点的姿态相同,可以用来调整轴超限的点,优化轨迹姿态,减小了工具工作时扭动的幅度,尽量避免机器人和工具发生碰撞。

示例

以气缸去毛刺为例。

选中点1,右击,选择下拉菜单中的【统一位姿】后,在该点上弹出了三维球。

                          图示:“统一位姿”示意图

用三维球对点的位姿进行微调。调整点1的时候,其他点的位姿也会随之而动,调整后如下:

图示:“统一位姿”效果图

  •  一般在平面上使用这个功能的情况比较多。如果在曲面上使用,其他轨迹点的姿态与所选择的轨迹点姿态一致,会导致加工方向(Z轴)不垂直于加工面。

  • 从此点开始仿真

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

 说明:对所选点及该点之后的所有轨迹点进行仿真。点击此指令后,即弹出仿真管理面板,形象逼真地模拟机器人的运动路径和状态。

  • 添加仿真事件

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:添加仿真事件一般是对轨迹点添加新的指令,满足实际操作过程中的多种需求。

可添加的事件包括:抓取事件、放开事件、停止事件、发送事件、等待事件、等候时间事件和自定义事件。

  • 等待时间事件是在被选中的轨迹点前输出。自定义事件由您来决定输出位置是点前还是点后。余下的事件都是在轨迹点后输出。

  • 关联端口:端口即设备与外界通讯交流的出入口。仿真事件需要发出命令的设备给执行设备一个信号,信号接受需要一个端口,执行设备接受到信号后开始执行事件。

  • 端口值:每个端口区别其他端口的特殊符号。

                                图示:“添加仿真事件”示意图

  • 相同对象、相同模型,在不同轨迹中的关联端口是不同的;如果是两个不同的模型,它们的关联端口可以是相同的,端口值默认为1

  • 添加完的仿真事件会显示在机器人加工管理面板的工艺信息中,右键可对事件进行编辑和删除。

图示:仿真事件的编辑和删除

【抓取事件】

一个对象抓取另一个目标对象,抓取点的选定不固定

唯一。要在对话框中确定执行设备和关联设备。

【放开事件】

一个对象放开另一个目标对象,放开点的选定不固定

唯一,要确定好执行设备和关联设备。

【发送事件】与【等待事件】

发送与等待事件即两个物体通信,需要一个物体发送,另一个物体接受。

A物体为发送方,B物体为接受方。当A的“发送事件”被触发时,BA处接收到信号后立即运动,不再等待。

 图示:发送事件示意图

在对话框中,名字是任意取的。发送时,类型选择为发送事件。当为接受物体时,类型一定要选择为等待事件。

示例

以机器人上下料为例,机器人抓取小滑块到目标位置后放开。

机器人在图示的位置放开小滑块后,小滑块应自动落下到工作台底部。此时,应在机器人放开轨迹的最后一个点上添加“发送事件”,在小滑块的驱动点上添加“等待事件“。机器人放开小滑块的瞬间,发送信号通知小滑块结束等待,滑落到工作台底部。

图示:机器人上下料场景图

先设置发送事件。选中机器人的最后一个放开点,右击,添加的仿真事件如下:

图示:“发送事件”示意图

填写好信息点击【确认】即可。

接下来设置等待事件。

选中小滑块的“驱动点1”后,右击选择【添加仿真事件】

图示:“等待事件”示意图

这里选择【等待事件】,在【等待的事】中选择“机器人-等待1”,这样发送和接收的事件就匹配上了。

【自定义事件】

根据需要自己输入内容(机器人可执行的语言),让机器人执行多种动作指令。添加的自定义事件可以在后置中生成代码,从而实现真机操作。

图示:“自定义事件”示意图

  • 在添加自定义事件之前,需先在【工艺设置】中添加自定义事件模板。

图示:“工艺设置”位置

图示:“工艺设置”示意图

  • 录入:将设置的模板名字和内容录入到右侧表格中。

  • 删除行:删除表格中的一行模板。单击选中表格中的某一行,使其变为蓝色处于可操作状态后,可删除该行。

  • 从文件读取:从格式为robdef的文件中读取自定义模板信息。

  • 保存到文件:将当前自定义模板信息保存到格式为robdef的文件中,方便下一次读取使用。

在工艺设置中添加好自定义模板后,通过轨迹点右键菜单【添加仿真事件】,打开自定义事件界面,

从模板名字的下拉菜单中选择需要添加的自定义事件,则模板内容会自动加载显示。

  • 输出位置:决定输出所添加的自定义事件的位置,包括点前输出和点后输出,即该事件是在所选轨迹点前被执行还是点后被执行。

【等候时间事件】让指定的对象在指定的点前停留指定的时间。

以机器人上下料为例,设置等候时间事件:

图示:小滑块场景图

小滑块需要等传送带滚动起来才能运动到传送带上,可以先让小滑块等待3秒钟。

选择【添加仿真事件】,弹出对话框。

名字填为“停留3秒”,执行设备选择“小滑块”,类型选择【等候时间事件】,时间设为3,点击【确认】即可。

图示:“等候时间事件”示意图

 在驱动点3的工艺信息下面发现多了一个信息“停留3秒_点1”

 图示:“等候时间事件”特征图

继而仿真,会发现小滑块在驱动点3之前(等候时间是在选取的点前)停留了3秒才继续运动。

【停止事件】让目标对象在指定的点停止运动。

图示:“停止事件”示意图

  • 删除仿真事件

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:删除在该轨迹点添加的仿真事件,在仿真通过方框勾选可选择删除哪个事件。

图示:“删除仿真事件”示意图

  • 轨迹点属性

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

 说明:轨迹点属性可以查看所选轨迹点的位置XYZ,和姿态Q1Q2Q3Q4,清晰具体地了解到轨迹点的位姿。

图示:“轨迹点属性”示意图

  • 按轴移动轨迹点

 功能位置:位于机器人加工管理面板上单条/多条轨迹的右键菜单内;调试面板上单个/多个轨迹点的右键菜单内。

   注意:该功能只针对Move-Absj点。

功能介绍:按照选定轴的方向来平移指定的距离。

操作步骤:

图示:按轴移动轨迹点

  • 按轴复制轨迹点(单选/多选轨迹点)

 位置:调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内;或机器人加工管理面板中轨迹点下MoveAbsj点的右键菜单内。

说明:此功能只适用于轨迹点指令为Move-AbsJoint的点。

这里的轴指的是机器人的轴。按轴复制轨迹点即旋转/平移运动机构的一个轴到目标位置,同时复制选中的轨迹点。平移轴按距离复制,旋转轴按照弧度复制,简化了轨迹设计。

示例:

以十轴机器人为例。

机器人在加工时需沿着红色箭头的方向滑行。图中已经生成了两个Move-Absj点。

 图示:按轴复制轨迹点步骤

在机器人加工管理面板中选中两个Move-Absj点,右击,选择下拉菜单中的【按轴复制轨迹点(多选轨迹)】

                        图示:按轴复制轨迹点窗口

  • 选择轴:复制轨迹时移动的轴(平移轴/旋转轴);

  • 差值:每份复制的轨迹点之间相隔的距离/相差的角度。如,旋转轴设置的差值为30,则复制点1与点2之间相差30°,点2与点3相差30°

  • 复制份数:复制所选轨迹点的份数。

点击【确认】后,十轴机器人复制的轨迹点如下图:


 图示:十轴机器人复制轨迹点效果

  • 设置为起始点

位置:位于调试面板的轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

 说明:该指令是将当前选中的点设定为点1,即轨迹的起始点,用于修改机器人加工工件时的起始位置。

示例

以气缸去毛刺为例,轨迹初始状态如下:

图示:气缸初始轨迹

将轨迹点11设置为起始点,效果如下,可以看到,原来的点11的序号已经变成1了。

图示:“设置为起始点”效果

  • 在此点前插入POS

位置:选中轨迹点后的右键菜单内。

说明:在一条轨迹中插入POS点,便于在轴限位前使机器人重新调整姿态。

在选中的轨迹点前插入一个POS点后,会在工具TCP位置插入一个点,取代该点序号,后面的序号依次后移。

图示:插入POS点示意图

  • 插入POS点之后,机器人加工管理面板上添加特征“插入pos点:序号xx点”,可以对该特征进行修改。修改特征时,会在pos点位置弹出三维球,通过三维球调整pos点位置和姿态。

图示:“插入POS点”特征修改

  • 当点的指令为“Move-Circle”时,不能进行插入pos点操作。

  • 单机构运动到点和多机构运动到点

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:在多机器人环境下,选中某个机器人的某个轨迹点后,想查看机器人运动到该点时的轨迹求解状况,目前有两种办法:

  • 单机构运动到点:该轨迹点对应的机器人、机构单独运行到该点,其他机器人、机构静止不动。

  • 多机构运动到点:当该轨迹点对应的机器人、机构运行到该点的时间段内,场景中其余的所有机器人、机构会做同步运动。


图示:“单机构/多机构运动到点”对比图

备注:

  • 图示列举了机器人A,分别通过两种方式运动到点B时的不同情形

  • 特别指出:单机器人场景下,分别通过这两种方式运行到点,效果是一样的

  • 从此点开始仿真

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

 说明:对所选点及该点之后的所有轨迹点进行仿真。点击此指令后,即弹出仿真管理面板,形象逼真地模拟机器人的运动路径和状态。

  • 观察

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:以所选点的Z轴为视线出发点,观察所选轨迹点周围的情况。

图示:“观察”示意图

  • 定义偏移量变量

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:为轨迹点位置偏移设置变量。

 一般情况下,机器人所要加工的物料位置是固定的。但是有时候,比如砂轮上的物料,它们的摆放位置不固定,机器人需要调整运动路径来适应工件位置的变化,这时候就需要变量数值。

 选择【定义偏移量变量】后,输入实际情况中的变量值,机器人可根据数值灵活地随时调整姿态,以应对各种情况。

图示:“定义偏移量变量”示意图


  • 偏移参考点:轨迹点偏移的距离和角度所参考的点。

  • dxdydz变量:点平移的变量值;                

ox oy oz变量:点旋转的变量值。

  • 不显示端口变量:是否在后置代码中显示端口变量。

  • 分割轨迹

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

说明:根据需求将一条完整的轨迹分割成两段,分割处即为所选点,所选点将会归入到下一条轨迹中。分割完后,“轨迹历史”下的所有轨迹特征都会合并为“基本生成方式生成轨迹”。

示例

以气缸去毛刺为例。

选择轨迹1(共有13个点)为所要分割的目标轨迹,在调试面板中选择轨迹1中的点6,右击选择【分割轨迹】

 图示:“分割轨迹”示意图

可以看到,原来的轨迹1被分割成了两条轨迹,多了一条轨迹8

 图示:“分割轨迹”示意图


同时,轨迹1的点数变成了5,轨迹10则有8个点。

  • 轨迹点属性

位置:调试面板轨迹点列表中任意轨迹点的右键菜单内。

 说明:轨迹点属性可以查看所选轨迹点的位置XYZ,和姿态Q1Q2Q3Q4,清晰具体地了解到轨迹点的位姿。

图示:“轨迹点属性”示意图

仿真即形象逼真地模拟机器人在真实环境中的运动路径和状态,查看机器人是否以正确的姿态工作。

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“仿真”位置

  • 仿真管理面板介绍

图示:仿真管理面板

  • 按钮作用

:关闭仿真管理面板;

:开始仿真和暂停仿真;

:循环仿真。

  • 仿真速度

通过拖动滑块来控制机器人仿真时的速度。百分比越大,速度越快。

  • 碰撞检测

碰撞检测:对装配体各零部件、各相对运动部分进行实际仿真,并在发生碰撞时发出警示声,碰撞部分以暗红色高亮显示,如图所示,可以检查机构在运动状态系下是否存在碰撞。

图示:“碰撞检测”示意

  • 场景还原

场景还原:结束仿真后,机器人会回到(第一条轨迹的)起始点位置。

  • 仿真轨迹情况

所有相关运动机构均通过动态的时间轴依次罗列、形象直观地显示出来,方便用户查看机器人、工件等轨迹的运行时间和进度。

                           图示:仿真管理面板

  • 面板左侧:运动机构下包括每一条生成的轨迹;显示出每条轨迹运行的起始时间、结束时间和进度。进度表示完成的百分比。

  •  面板右侧:

 图示:时间轴

轨迹中存在“发送事件”和“接收事件”时,面板上会显示出黑色箭头,箭头的指向是接收物体,如下图。轨迹中发送对象和接受对象过多时,可通过仿真管理面板查看匹配情况。

 图示:发送等待关系

若在同一时间内出现多个时间轴,说明在这段时间内,有多条轨迹同时运行。

  • 时序图

时序图按钮位置:位于【显示】栏中。

图示:“显示时序图”位置

时序图:时序图会显示所有相关运动机构信号的发送和等待关系。

图示:时序图

在时序图中,每个黑色箭头代表了一个发送等待关系,箭头的指向是接收物体。每个轨迹点横向对应了面板左侧的轨迹点。如点1和点2间的箭头,代表了小滑块上的驱动点8给推杆1上的驱动点9发送了一个事件。

后置

基本后置介绍及流程

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“后置”位置

 说明:“后置”功能将在软件中生成的轨迹、坐标系等一系列信息生成机器人可执行的代码语言,可以拷贝到示教器控制真机运行。

  • 后置处理界面介绍

单击基础编程中的【后置】,弹出“后置处理”的对话框:

图示:后置处理界面


  • 缩进设置

缩进设置主要是编辑后置文件的格式,这个一般选择默认的【空格】。

  • 机器人末端后置和工具末端后置

这两个是选择输出的代码以机器人末端坐标(法兰坐标系)为准还是以工具末端坐标为准。

  • 轨迹点命名

轨迹点命名由前缀和编号组成,这个根据个人喜好进行设置,一般也会选择在这个界面选择默认的选项。

点的编号:后置的起始编号可根据需求设定,可以是0/1,也可以是其他。

  • 程序名称

程序的名称可自行输入和修改。一般来说,该名称为示教器所识别的模块名称。

  • 使用注释

注释是指解释代码语言的文字。

是否使用注释根据需要设定。

图示:“使用注释”对比图

  • 后置代码编辑器

点击【生成文件】后,弹出后置代码编辑器,生成的代码如下:

图示:后置代码编辑器


不同的机器人后置会生成不同的文件格式.KUKA机器人会后置出两个文件:DAT/SRC.其他机器人会后置出一个后缀为mod的文件。

  • 后置代码的显示方式:点的坐标、字符和注释用不同颜色区别开来,代码查看起来清晰明了。

  • 有行号显示,方便定位某一行的代码。

  • 折叠功能,同一组别或者段落的代码可以实现手动折叠展开和收起。

  • 提示功能:输入轨迹点指令的首字母,会提示出MoveL,MoveC等字样。完整的轨迹点指令+[ 会提示出相关指令的参数格式。(目前支持的是ABB机器人)

图示:提示功能1

图示:提示功能2

  • 高亮显示:选中某个字符后,所有相同的字符以蓝底高亮显示。

  • 导出文件编码:包括ANSIutf-8两种编码。ANSI编码不支持代码程序中包含中文字符,utf-8则允许包含中文字符,从而根据特定品牌的机器的后置需求来选择这两种编码。

  • 导出:将后置出的文件直接拷贝到真实示教器,从而完成真机的运行。

    保存:后置代码会保存在编辑器中。

  • 后置格式的具体显示样式,如字体颜色、背景色、折叠方式等都用XML控制。

因此,用户可依据实际需求,自定义后置的具体显示样式。

8.1 激光切割

环境搭建轨迹设计仿真后置


环境搭建: 机器人工具零件的导入。


TCP 校准工件校准

保存工程

  轨迹设计:轨迹生成轨迹偏移轨迹点姿态调整插入过渡点

 仿真

 后置

 附录


1.  环境搭建

1.1 选择机器人

首先选择现实中需要设计的轨迹的机器人。本次我们选择 STAUBLI-RX160L


图示:机器人库

选完如图 8-2所示:

 图示:导入机器人

1.2 选择工具与零件


选择现实中需要进行作业的工具,选择后机器人与零件会自动装配。本次从工具库内下载法兰激光三维切割头。

    之后选择现实中我们需要加工处理的零件。本次我们从本地导入stp格式的零件直管。

图示:选择工具

导入进来后:

图示:模型导入

1.3 校准 TCP


完成上述三步骤,全部的器材已经准备好。真实的工作环境中,我们需要校准工具 TCP,校准零件的位置。下面介绍一下校准的方法,实际测量就不在过多叙述了。详情见附 1.


工作的第一步首先是校准 TCP,不同机器人的校准方法不完全一样,具体可参考机器人配套的使用手册,左侧的工具右单击选择 TCP设置,填写测量后的 TCP

图示:工具右键菜单

可以按照如下值修正如图 8-8所示:

 图示:TCP设置

Notice:设置完后,会发现工具与机器人分离,在真实环境中是接触的,由

于误差出现这种情况,但在设计环境中不会有影响。

1.4 校准零件

现实中零件和机器人是有一个相对位置的。我们要保证软件中的位置与现实中的为位置一致。这样设计的轨迹才有意义。才能确保设计的正确性。如果现实中机器人与零件的摆放位置已经固定。我们需要进行零件校准,步骤如下:

1) 选择图标工件校准


 图示:“校准”位置

2)制定模型上三个点(不要在一条直线上,比较有特征,现实中好测量容


易辨识的点)。先指定第一个点:

 图示:拾取第一个校准点

3)然后指定第2 个点:

 图示:拾取第二个校准点

4)然后指定第3 个点:

图示:拾取第三个校准点

5)现实中测量上面指定的这三个点。然后输入单击对齐。这样现实环境与


软件环境就一致了:

图示:校准对齐

  1. 这样环境就准备好了。然后就可以进行轨迹设了

1.5 轨迹设计


设计一条完美的轨迹,需要时间最优(没用的路径越少越好,提高效率)。空间最优(没有干扰,没有碰撞)复杂的路径需要多次生成。如果符合 3D模型的话,是可以一次生成的。


1.5.1 轨迹生成

   在调试面板上改变机器人5轴的关节值,如更改为30度,这样保证机器人不是奇异点状态。

 图示:机器人关节角度


 右击法兰工具,选择下拉菜单内的【插入POS点(Move-AbsJoint)】,该点即为机器人的工作原点。

 图示:工具右键菜单


1) 单击图标轨迹生成

                              图示:“生成轨迹”位置

2) 选择生成方式,本次选择沿着一个面的一条边。然后在零件上选择一


条边。有时生成的方向不是我们想要的方向,在点击一次,自动调转 180.


3)左边会发现有三个框,分别是线,面,点。红色代表当前是工作状态。


然后分别选择线,面,点。选取步骤如下:


先单击左边的线,线变红后选择要切割面的一条线(箭头方向不正确的话在单击一次)


图示:拾取元素线

然后单击一下面。面变红后选择零件的一个面


图示:拾取元素面

接着单击一下点。选择切割的终点,

图示:拾取终点

最后单击对号。轨迹就会生成:

图示:点击完成按钮

生成轨迹如下图所示:

图示:第一条切割轨迹

按照前面方式生成第2 条轨迹:

图示:第二条切割轨迹

 激光切割工具的切割头不能与零件接触。接触后会撞坏切割头。所以我们将轨迹沿Z 轴移动5mm

Z 轴固定是让XY 指向一个方向。这个根据实际情况是否勾选。

1选中轨迹单击右键选择选项:

2沿Z 轴移动5mm

  1. 移动后如图

1.5.2  轨迹点姿态调整

Notice(:轨迹生成后会发现有一些绿点,黄点或者红点。绿点代表正常的

点,黄点代表机器人的关节限位,红点代表不可到达。本次我们的轨迹有一些黄色点。需要进行调整。步骤如下:

  1. 轨迹单击右键,选择轨迹优化

  1. 然后点击开始计算会生成下图。紫色的线与黄色的线重合。代表着该处轨迹限位,移动鼠标可以获得如下信息,Pt 代表轨迹点序号,angle 代表角度。也可以在紫色线上单击右键,选择增加点。方便调整轨迹。我们只要将右侧的轨迹点向上拖动就可以了

3)拖动绿色点如下图,请单击确认调整

4)调整后会发现所有的点都变成了绿色

5)同样调整另一条轨迹

  1. 调整后所有的点都变成了绿色

1.5.3 插入过渡点

生成两条轨迹后,会发现这两条轨迹没有联系。每一条轨迹都是单独的工作路径。这就需要我们加入一些过渡点。加入过渡点的方法如下:

(技巧:POS 点一般距离轨迹端点不远,我们可以先让机器人运动到端点,再调节会轻松很多。方法:调试面板双击第一个轨迹点)

这样工具就在端点的位置了

然后按照如下操作:

1单击工具,按F10,出现三维球

拖动三维球,将TCP 移动到要加入POS 点的位置。

右键单击工具,插入POS 点。同样的方法就可以擦入多个POS 点。

为了方便管理,我们将它重新命名为:趋近点1

机器人加工完一条轨迹后,需要添加一个离开点1,该点应在切割轨迹的最后一个点附近:

接下来插入机器人趋近点2

插入离开点2

此外,我们还要为机器人插入Home点:

Notice:  home 点是机器人工作前和工作结束后停留的位置,POS 点的命名根据我们自己确定。

机器人正确的工作流程应该是Home-趋近-工作-离开,所以接下来我们在机器人加工管理面板上调整一下轨迹的顺序:

Notice: 到此我们已插入了趋近点,离开点,home 点,那么问题来了,我们为什么要插入这些点呢?  

理由1:机器人在工作时,两点之间走直线,插入POS 点可以预防机器人及工具碰到零件,对工具有损害。

理由2:激光切割的工作原理为先在切割工件上穿孔,孔打穿之后再进行正常轨迹的切割,如果穿孔位置直接在切割轨迹上的话,会影响切割断面的质量:

1.6 仿真

通过下面的按钮进行仿真观察机器人运动状况。如果运动异常继续进行轨迹调整。

点击【基础编程】中的【仿真】,打开仿真管理面板,勾选【场景检测】,模拟机器人运动状态,查看其运动是否有问题。

1.7 后置

仿真确认没有问题的话就要生成机器人代码。

后置的时候需要指定路径信息如图所示:

点击机器人文件,其余默认就可以了。点击生成文件后选择目录就可以了。

用后置代码让机器人进行实际作业。确认没有问题,就可以正常。完整的离线编程就结束了。后置完成时记住保存工程文件。有时因为现实误差,轨迹有问题还需要微调。

8.2 去毛刺

本文以机器人ABB-IRB1410为例

操作流程分六步:

8.2.1场景搭建

  • 导入机器人

从【机器人库】中选择加工执行设备ABB-IRB1410机器人。

选完后如下图所示:

  • 导入工具

从【工具库】内选择现实中需要进行作业的工具,选择后机器人与零件会自动装配。去毛刺使用工具为“ATI 径向浮动打磨头”。

选完后如下图所示:

  • 导入零件

从【设备库】内选择现实作业中我们需要加工处理的零件,这里选择零件气缸。

选择完成后如下图所示:

8.2.2 TCP校准

完成上述步骤后,全部的模型已经准备好。真实的工作环境中,我们需要校准工具TCP,校准零件的位置。下面介绍一下校准的方法。

首先要使得工具的位姿与真实环境中的一致,需要对TCP进行校准。

在机器人加工管理面板右击工具,点击下拉菜单中的【TCP设置】

 单击“TCP名称”下的“TCP”,使其变蓝处于可操作状态,然后点击【加载】。

找到真实环境中已经测得的TCP数据文件(.cfg),点击【打开】即可。或者双击“TCP”,手动输入TCP数值。

修改完TCP的值后,点击【确认】。

8.2.3 工件校准

为使软件中工件与机器人的相对位置与实际环境中两者的相对位置保持一致,需要根据真实环境的数据对虚拟环境中的工件位置进行校准。

打开工件校准对话框,选择坐标系为“基坐标系”,零件为“气缸”

按照此方法依次指定三个点(不要在一条直线上,比较有特征,现实中好测量容易辨识的点):

先点击设计环境下的按钮,再在气缸上指定一个点。

 接下来,需要输入真实环境中三个点的坐标值。若已经将数据保存在文件中,点击【导入】。

点击【对齐】,可以看到气缸的位置和姿态发生了变化。

8.2.4生成轨迹

气缸去毛刺需要在五种不同形状的面上生成轨迹,如图,应用的轨迹生成类型不同。

生成的轨迹效果图:


  • 二星轨迹

在轨迹面板中选择轨迹类型:要在二星的内部圆环上生成轨迹,这里选择的轨迹类型为【一个面的一个环】

拾取元素:先后拾取一条边和一个面

在设置中,确认当前使用的工具为“ATI径向浮动打磨头”,关联的是打磨头上的TCP

点击完成按钮,可在绘图区看到生成的轨迹。

根据去毛刺工艺的实际操作要求,需要使得轨迹内缩或者外扩,或者平移。

现在所有的轨迹点都是Y轴朝内,Z轴朝上。想要内缩,需要沿着Y轴的正方向移动一定距离。想要向上平移,需要沿着Z轴的正方向移动一定距离。

这里设定,沿着Y轴移动的距离为5mm,沿着Z轴移动的距离为10mm


轨迹的变化如下:

正常的轨迹点呈绿色,黄点代表的是轴限位。

此时轨迹上有许多黄点,所以要对轨迹进行调整,可以灵活运用【轨迹优化】【轨迹旋转】【统一位姿】【编辑点】等指令。

  • 四星轨迹

与二星一样,点击【基础编程】中的【生成轨迹】

轨迹类型:在属性面板中,轨迹类型选择为【面的外环】

拾取元素:选择外环所在的面即可

点击生成按钮,可看到生成的轨迹:

同样地,需要外扩并向上平移轨迹。可以看到,所有轨迹点的Y轴都朝外,Z轴都朝上。想要外扩,需要沿着Y轴正方向移动。想要向上平移,需要沿着Z轴正方向移动。

选中轨迹2,右击,选择下拉菜单中的【轨迹平移】,分别设定沿着YZ移动的距离为510

轨迹变化如下:


此时轨迹上有许多黄点,对其进行优化调整即可。

四星的轨迹生成完毕

  • 双环轨迹

需要对双环的外边和两个内环都去毛刺,所以需要生成两条轨迹。

外边去毛刺

打开生成轨迹的属性面板后,轨迹类型选择【面的外环】,将外边所在的面作为拾取元素。

点击生成按钮后,可以看到轨迹如下:

轨迹上有许多轴限位的黄点,需要调整。

两环去毛刺

打开生成轨迹的属性面板,选择生成类型为“一个面的一个环”

拾取元素为一条边和一个面。点击环上的一条圆弧,接着点击环所在的平面。

点击生成按钮,生成的轨迹如下:

轨迹上有黄点,这时只需选择下拉菜单中的【Z轴固定】即可实现轨迹点的调整。

  • 插入POS

机器人从双环运动到大环,过程中可能会出现工具碰撞到零件的情况,这时可以让机器人在给双环去毛刺后,运动到某个位置,然后再去给大环去毛刺,这样可保证机器人的安全,即插入一个POS点。

通过调试面板将机器人的姿态调整到图示状态:

右击工具,选择下拉菜单中的【插入POS点(Move-AbsJoint)】

过渡点已插入。机器人在对双环去毛刺后会运动到该点,避免工具与零件发生碰撞。

  • 大环轨迹

打开生成轨迹属性面板,轨迹类型选择为【面的外环】

拾取元素:选中外环所在的面

点击生成按钮后,轨迹如下:

接下来调整轴超限的点,让所有轨迹点都都变为绿色。

  • 插入过渡点

机器人对下一个面去毛刺时,会出现工具和零件碰撞的情况,这时还需要插入一个过渡点。

用调试面板将机器人的姿态调整到图示位置。

右击工具,选择下拉菜单中的【插入POS点(Move-AbsJoint)】。

可看到插入的过渡点。机器人对大环去完毛刺后,运动到该过渡点,就不会发生碰撞情况。

  • 底部轨迹

底部的外边和内边都需要去毛刺,因此需要生成两条轨迹。

外边轨迹

打开轨迹面板后,类型选择【面的外环】,选中外边所在的面作为拾取元素。

 生成的轨迹如图示:

接下来对轨迹上的黄点进行调整。

内边轨迹

轨迹类型选择【一个面的一个环】

拾取线:选中要生成轨迹的边

拾取面:选中该条边所在的面


生成的轨迹如图:

利用【统一位姿】指令或其他指令调整轨迹。

  • 生成出入刀点

生成入刀点是在轨迹的起始点和终点分别生成一个点,方便工具在轨迹间移动时进行操作

多选所有轨迹,右击,选择下拉菜单中的【生成出入刀点】

将偏移量设定为10,单位为mm,点击【OK】即可。

所有轨迹生成完毕。

8.2.5仿真

点击【基础编程】中的【仿真】,打开仿真管理面板,勾选【场景检测】,模拟机器人运动状态,查看其运动是否有问题。

8.2.6 后置

点击【基础编程】中的【后置】

弹出后置处理对话框,点击【生成文件】。

可在后置代码编辑器中看到机器人可执行的代码:


点击【导出】,可将代码保存到U盘中,导入示教器,进行真机运行;

点击【保存】,代码会保存在当前软件的机器人中。

8.3 码垛

我们这里所讲的码垛指将形状基本一致的产品按一定的要求堆叠起来。码垛前,首先要装备好机器人、工具、物料、码垛架、取垛架等。码垛过程中,需要在软件中设计轨迹。码垛后还要拆垛等。

下面就以ABB机器人码垛为例来讲解一下整个码垛的流程。

码垛的流程包括:

8.3.1 场景搭建

 码垛之前需要先进行场景搭建,即将我们需要使用的机器人、工具、零件或者工作台等导入到软件环境中。

位置:位于【机器人编程】下的【场景搭建】中。

 图示:场景搭建

 说明:通过【机器人库】、【工具库】和【设备库】分别将机器人、工具和零件导入进来。

  •  先导入机器人,才能导入法兰工具和快换工具。

  •  如何安装快换工具:

 图示:安装快换工具

 在本案例中,场景搭建完成后如下图所示:

 图示:场景搭建完成

8.3.2工件校准

 工件校准:让软件中工件与机器人的相对位置与实际环境中两者的相对位置保持一致。

 位置:通过【校准】按钮来进行工件校准,该按钮位于【机器人编程】下的【工具】中。

 图示:“校准”位置

 校准步骤:

 点击【校准】按钮后,按照“校准”对话框中的说明来一步步执行操作:

 选择坐标系→选择模型→选择校准方法→在设计环境中指定三个点→输入真实环境中三个点的数据→进行预览→点击“对齐”按钮

  •  如何决定校准方法:这里的校准方法包括三点校准法和点轴校准法种。

  • 三点校准法通过拾取三个尖点来校准零件/外部工具相对于机器人的位置。

  • 点轴校准法:通过拾取一个轴和一个点来校准零件/外部工具相对于机器人的位置,一般用来校准没有足够数目尖点(小于3)的零件。

 下图为拾取工件上三个点的示意图。

 图示:拾取三个点

  •  校准界面介绍

 图示:三点校准法界面

*界面图中的“说明”为校准操作的具体步骤。

  • 注意:选取的三个点

  • 共线。设计环境中指定的三个点要和真实环境中测量的三个点位置保持一致。

  • 坐标系:工件位置所参考的坐标系。这里的坐标系包括基坐标系和法兰坐标系。

基坐标系:固定在机器人足内,用来说明机器人在世界坐标系中的位置。

法兰坐标系:固定于机器人的法兰盘上,是工具的原点(一般常见的法兰坐标系都是Z轴朝外,X轴朝下)。

  • 模型:应选择当前需要校准的工件。

  • 设计环境:RobotArt软件中的绘图区。

  • 真实环境:真机操作环境。

  • 导入:将保存在txt文件内的真实环境中测量的数据导入到软件中。

  • 保存:输入真实环境中测得的三个点数据后,将其保存到文件中(txt),方便下一次读取数据。

  • 预览:源位置预览:预览校准前的工件位置(以坐标系表示在绘图区中)

   目标位置预览:预览校准后的工件位置(以坐标系表示在绘图区中)

 工件校准前后,工件和机器人的位置对比:

8.3.3轨迹设计

轨迹作为机器人的运动路径,在码垛时,需要先后生成抓取轨迹→放开轨迹→码垛轨迹→拆垛轨迹。其中,码垛轨迹和拆垛轨迹可以利用RobotArt中的工艺包生成。

  1. 抓取轨迹

抓取轨迹即机器人(工具)抓取零件的轨迹。

切换工具的TCP

一般来说,哪个工具去抓取零件,轨迹就应关联哪个工具的TCP在生成抓取轨迹之前,需要先切换一下工具的TCP

在本案例中,机器人上同时有法兰工具的TCP和快换工具夹爪的TCP。用夹爪抓取零件,所以需要用到的是夹爪的TCP

步骤:右击法兰工具选择下拉菜单中的【TCP设置】→切换TCP

图示:切换TCP

当我们生成一条轨迹后,可以从机器人加工管理面板的轨迹节点下查看到当前轨迹关联的TCP

图示:轨迹关联的TCP

生成抓取轨迹

步骤:

右击机器人选择下拉菜单中的【抓取生成轨迹)】选择被抓取的物体设定出入刀偏移量

如何选择被抓取的物体:

图示:选择被抓取的物体

设定出入刀偏移量:

图示:设定出入刀偏移量

  • 选择出入刀点:轨迹首和轨迹尾会分别生成一个点。出入刀点可使得机器人尽量避免发生碰撞。

  • 出入刀偏移量:工具出刀点和入刀点分别距离第一个轨迹点和最后一个轨迹点的距离。

生成的抓取轨迹:

图示:抓取轨迹

  1. 放开轨迹

放开轨迹即机器人(工具)放开零件的轨迹。

 步骤:右击机器人→选择下拉菜单中的【放开生成轨迹)】→选择被放开的物体→选择放开零件的位置→选择零件上放开的位置填入出入刀偏移量

之后填入出入刀偏移量即可。

生成的放开轨迹如下图所示:

图示:生成的放开轨迹

  1. 码垛轨迹

我们这里用码垛工艺包来生成码垛轨迹。所谓的码垛轨迹,是将生成的抓取轨迹和放开轨迹合并之后,对机器人的抓取和放开按照需求进行重复性操作。

搬运轨迹

抓取物料轨迹和放开物料轨迹,对其进行合并之后可称之为“搬运轨迹”。

  • 必须进行轨迹的合并后才能进行下一步操作。

合并轨迹位置:所选轨迹的右键菜单内。

说明:多选抓取轨迹和放开轨迹,右击,选择下拉菜单中的【合并轨迹】

图示:合并轨迹

合并后,将轨迹重命名为“搬运轨迹”。

图示:轨迹重命名

码垛轨迹

将轨迹合并之后就可以进行码垛了。

工艺包位置:位于【工艺包】下的【码垛工艺包】中。

                                     图示:“码垛工艺包”位置

 操作步骤:点击“码垛工艺包”后,在对话框中设置好各种参数。本案例中设定的参数如下图。关于本界面的详细介绍请查看【码垛工艺包】正文。

图示:设置码垛工艺参数

最后生成的码垛轨迹如下图所示:

图示:生成的码垛轨迹

  1. 拆垛轨迹

码完垛之后,下一步就是拆垛。

工艺包位置:位于【工艺包】下的【码垛工艺包】中。

图示:“拆垛工艺包”位置

 操作步骤:点击“拆垛”后,在拆垛界面选择要拆垛的轨迹、选择放开零件和承接零件以及设置工艺信息等。本案例中的设置如下图所示。拆垛工艺包的详细介绍请查看【码垛工艺包】正文。

图示:拆垛步骤

最后生成的柴垛轨迹如图示:

图示:生成的拆垛轨迹

  • 注意:轨迹生成后可能会存在不可达、轴超限和奇异点等问题,这时就需要对轨迹进行编辑。

     轨迹的编辑方式有:轨迹优化、轨迹旋转、插入POS点、编辑点等。

8.3.4 仿真

仿真即在软件环境中逼真形象地模拟机器人的运动路径和状态,大大减少了实际工作中的失误。既可以用仿真工艺包进行仿真,也可以用【机器人编程】下的“仿真”按钮来实现。

位置:位于【工艺包】下的【工艺仿真】中。

图示:“仿真”位置

或者是【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“仿真”位置

步骤:点击“仿真”后,软件下部会弹出仿真管理面板,点击“开始”进行仿真。

                                 图示:仿真管理面板

8.3.5 后置

后置即将软件中所做的一切操作生成机器人可执行的代码语言,将代码拷贝到示教器后实现真机运行。

位置:位于【机器人编程】下的【基础编程】中。

图示:“后置”位置

步骤:点击“后置”按钮后,在“后置处理”对话框中进行各种设置之后,点击【生成文件】。

图示:后置步骤

弹出后置代码生成器,可以查看生成的代码,可以根据需要作一定的修改。

图示:后置代码编辑器


 之后点击【保存】,将程序文件保存到指定位置即可。至此,整个码垛拆垛的工艺就完成了。

8.4 写字

环境搭建轨迹设计仿真后置

  • 环境搭建: ①机器人工具零件的导入。

               ②TCP校准 工件校准

               ③保存工程

  • 轨迹设计:轨迹生成→轨迹点姿态调整→插入过渡点

仿真

后置

8.4.1 环境搭建

  1. 选择机器人

 首先选择现实中需要设计的轨迹的机器人。本次我们选择ABB-120

  1. 选择工具

 选择现实中需要进行作业的工具,选择后机器人与零件会自动装配。

 从【工具库】内的下载法兰工具写字笔。

结果如图1.2

 图1.2 选择工具

  1. 选择加工零件

 选择现实中我们需要加工处理的零件。

选完后如图所示:

8.4.2 校准TCP

 完成上述步骤,全部的器材已经准备好。真实的工作环境中,我们需要校准工具TCP,校准零件的位置。下面介绍一下校准的方法,实际测量就不再过多叙述了。

 工作的第一步首先是校准TCP

 同机器人的校准方法不完全一样,具体可参考机器人配套的使用手册。右击左侧的工具选择TCP设置,填写测量后的TCP。如图所示:

 填入测量后的值以修正,如图所示:

8.4.5 校准零件

 现实中零件和机器人是有一个相对位置的。我们要保证软件中的位置与现实中的为位置一致。这样设计的轨迹才有意义。才能确保设计的正确性。如果现实中机器人与零件的摆放位置已经固定。我们需要进行零件校准。选择图标工件校准:

1)制定模型上三个点(不要在一条直线上,比较有特征,现实中好测量容易辨识的点)。先指定第一个点,如图所示:

 现实中测量上面指定的这三个点。然后输入单击对齐。这样现实环境与软件环境就一致了。

 这样环境就准备好了。然后就可以进行轨迹设计了。

8.4.6 轨迹设计

 设计一条完美的轨迹,需要时间最优(没用的路径越少越好,提高效率)。空间最优(没有干扰,没有碰撞)复杂的路径需要多次生成。

  1. 轨迹生成

 单击图标生成轨迹

 选择生成方式,本次选择曲线特征。左边会发现有二个框,分别是线、面,红色代表当前是工作状态。分别选择线、面。选取方式如下:先单击左侧的“线”,再拾取一个面。

 然后单击对号,轨迹就会生成,如图所示:

 生成轨迹如图所示:

  1. 轨迹点姿态调整

 轨迹生成后会发现有一些绿点,黄点或者红点。绿点代表正常的点,黄点代表机器人的关节限位,红点代表不可到达。本次我们的轨迹有一些黄色点,需要进行调整。

 步骤如下:

 右击轨迹,选择【Z轴固定】。

 点击【基础编程】内的【编译】按钮,获悉轨迹点的状态。

 轨迹点编辑完毕。

  1. 插入过渡点

 写字的时候需要抬笔和落笔,否则会出现连笔。这就需要我们为轨迹生成出入刀点。方法如下:选择轨迹右键菜单内的【生成出入刀点】。

然后设置合适的出入刀偏移量:

8.4.7 仿真

 通过下面的按钮进行仿真观察机器人运动状况。如果运动异常继续进行轨迹调整。

  • 按钮作用

:关闭仿真管理面板;

:开始仿真和暂停仿真;

:循环仿真。

  • 仿真速度

通过拖动滑块来控制机器人仿真时的速度。百分比越大,速度越快。

  • 碰撞检测

碰撞检测:对装配体各零部件、各相对运动部分进行实际仿真,并在发生碰撞时发出警示声,碰撞部分以暗红色高亮显示,如图所示,可以检查机构在运动状态系下是否存在碰撞。

图示:“碰撞检测”示意

  • 场景还原

场景还原:结束仿真后,机器人会回到(第一条轨迹的)起始点位置。

8.4.8 后置

仿真确认没有问题的话就要生成机器人代码。

 点击生成文件,其余默认就可以了。点击生成文件后选择目录就可以了,如图所示:

 用后置代码让机器人进行实际作业。确认没有问题,就可以正常。完整的离线编程就结束了。

 后置完成时记住保存工程文件。有时因为现实误差,轨迹有问题还需要微调。


 

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