Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программирование робототехнических систем. Учебное пособие.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический университет»
П. В. БАЛАБАНОВ
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Утверждено Учёным советом университета
в качестве учебного пособия
15.03.06 «Мехатроника и робототехника»
Учебное электронное издание
для студентов, обучающихся по направлению
Тамбов
Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ»
2018
1
УДК 621.865.8:004.438
ББК 32.973.2
Б20
Доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «МиТИ»
Рецензенты:
А. Г. Дивин
Кандидат технических наук, первый заместитель генерального директора
АО «Завод подшипников скольжения»
А. В. Колмаков
Балабанов, П. В.
Б20 Программирование робототехнических систем [Электронный ре-
сурс] : учебное пособие / П. В. Балабанов. – Тамбов : Издательский
центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2018. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). –
Системные требования : ПК не ниже класса Pentium II ; CD-ROMдисковод ; 23,4 Mb ; RAM ; Windows 95/98/XP ; мышь
. – Загл. с экрана.
ISBN 978-5-8265-1938-7
Рассмотрены основные приёмы, правила и команды, используемые при
разработке программ для промышленных роботов Fanuc. Даны краткие сведения о системах координат промышленного робота, особенностях настройки системы технического зрения, алгоритмы настройки функций палетизации. Каждая рассматриваемая тема содержит теоретический материал, примеры разработанных программ, а также задания для практической работы.
При выполнении пра
ктических работ тр
ебуется промышленный шестиосевой
робот Fanuc (например, серии LRMate 200id/4s).
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 15.03.06
«Мехатроника и робототехника» и изучающих дисциплину «Программное
обеспечение мехатронных и робототехнических систем».
УДК 621.865.8:004.438
ББК 32.973.2
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
ISBN 978-5-8265-1938-7
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический
университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2018
2
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время трудно представить себе современное промышлен-
ное производство без роботов или станков, управляемых программными
средствами. Поэтому от современного специалиста требуются такие компе-
тенции, как знание и умение разрабатывать управляющие программы для ро-
ботизированных и мехатронных устройств.
Несмотря на большое количество различных производителей станков и
роботов, приёмы и подходы к их программированию, ка
к правило, однотип-
ны. В данном пособии изложены вопросы, касающиеся разработки программ
для промышленных роботов фирмы Fanuc.
Каждая рассматриваемая тема содержит теоретический материал, при-
меры разработанных программ, а также задания для практической работы.
При выполнении практических работ требуется промышленный шестиосевой
робот Fanuc (например, серии LRMate 200id/4s).
3
Тема 1. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
1.1. Понятие системы координат, виды систем координат
Система координат робота определяет его положение и пространст-
венную ориентацию. Система определяется по отношению к роботу или в
рабочем пространстве. Используются система обобщённых координат и де-
картова система координат.
Система обобщённых координат определена для шарниров робота.
Положение и пространственная ориентация робота определяются угловыми
перемещениями по отношению к системе обобщённых координат для базы
шарнира.
Положен
ие и пространственная ориентация робота в декартовой систе-
ме координат определяются координатами x, y и z от исходного положения
декартовой системы координат рабочего пространства до исходного положе-
ния (точки центра инструмента) декартовой системы координат инструмента
и угловыми перемещениями w, p и r декартовой системы координат инстру-
мента относительно вращения осей X, Y и Z декартовой системы коорди
нат
рабочего пространства. Значение (w, p, r) показано на рис. 1.2.
4
Рис. 1.1. Система обобщённых координат робота
⋅⋅⋅
⋅
Рис. 1.2. Декартова система координат инструмента робота
Можно выделить следующие системы координат.
Система координат фланца (система координат, привязанная к инст-
рументу) – стандартная декартова система координат, определённая для ме-
ханического устройства сопряжения робота (поверхности фланца запястья).
Система координат привязана к положению, определяемому роботом. На ос-
нове системы координат задаётся система координат инструмента.
Система координат инструмента определяет положение вершины
инструмента и пространств
енную ориентацию инструмента. Система коор-
динат инструмента должна быть задана. Если система координат не опре-
делена, вместо неё используется система координат фланца.
Глобальная система координат (система координат, привязанная к
рабочему пространству) – стандартная декартова система координат, привя-
занная к рабочему пространству. Система координат привязана к положе-
нию, определяемому роботом. На основе этой сист
емы координат задаются
система координат пользователя и система координат толчковой подачи. Ба-
зовая система координат используется для задания данных позиционирова-
ния и исполнения соответствующей команды.
5
Рис. 1.3. Базовая система координат и система координат инструмента
Система координат пользователя – определённая пользователем в
каждом рабочем пространстве. Используется, чтобы задать регистр положе-
ния, выполнить соответствующую команду регистра положения и команду
компенсации положения и т.д. Если данная система координат не определе-
на, вместо неё используется базовая система координат.
Система координат толчковой подачи используется для эффектив-
ного перемещения робота толчковой подачей. Исходное положение толчко-
вой пода
чи не существенно, поскольку используется только при выборе
толчковой подачи в качестве системы координат ручной подачи. Если данная
система координат не определена, вместо неё используется базовая система
координат.
Система координат ячейки – система координат, в которой все робо-
ты в одной рабочей ячейке пользуются одной и той же исходной точкой.
ема координат ячейки используется для представления положения робо-
Сист
та в рабочей ячейке для функции четырёхмерной графики. Задание системы
координат ячейки позволяет представить взаимосвязь положений между ро-
ботами. Система координат ячейки определяется положением исходной точ-
ки глобальной системы координат в системе координат ячейки (x, y, z) и уг-
6
лом поворота вокруг оси X, оси Y и оси Z (w, p, r). Система координат ячейки
задаётся в каждой группе всех роботов в составе рабочей ячейки.
Пол ячейки – система координат для описания пола, на котором раз-
мещается робот в функции четырёхмерной графики. Чтобы задать наполь-
ную систему координат ячейки, задайте пространственное положение и рас-
положение пола в сист
еме координат ячейки. В параметрах по умолчанию
пол ячейки задаётся автоматически, в зависимости от модели робота. Его
можно задать на экране настройки системы.
1.2. Настройка системы координат инструмента
Система координат инструмента – декартова система координат, кото-
рая определяет положение вершины инструмента и пространственной ориен-
тации инструмента. На системе координат инструмента нулевая точка обыч-
но представляет вершину инструмента, а ось Z обычно представляет ось ин-
струмента. Если система координат инструмента не определена, вместо неё
используется система координат фланца. Координаты инструмента включают
параметры (x, y, z), указываю
щие положение вершины инструмента,
и (w, p, r), указывающие пространственную ориентацию инструмента.
Рис. 1.4. Система координат инструмента
7
Координаты x, y и z указывают положение вершины инструмента в системе
координат фланца. Координаты w, p, r указывают пространственную ориен-
тацию инструмента и угловое смещение относительно осей X, Y и Z системы
координат фланца. Вершина инструмента используется, чтобы задать данные
позиционирования. Пространственная ориентация инструмента необходима
для управления положением в пространстве инструмента.
Для задания центральной точ
ки инструмента (TCP) можно использо-
вать метод трёх точек. Три точки подвода должны вводиться при прикосно-
вении инструмента к общей точке из трёх различных состояний подвода.
В результате автоматически вычисляется положение вершины инструмента.
Для точной установки вершины инструмента желательно, чтобы три направ-
ления подвода максимально отличались друг от друга. В методе трёх точек
устанав
ливается только вершина инструмента (x, y, z). Значение настройки
ориентации инструмента (w, p, r) является стандартным значением (0, 0, 0).
Ориентация инструмента должна быть определена методом шести точек или
методом прямого списка после того, как положение установлено.
Ниже приведён алгоритм автоматической установки вершины инстру-
мента. Он предполагает следующие действия.
1. Наж
мите клавишу MENU. Появится экранное меню.
2. Выберите «6 SETUP».
3. Нажмите F1 [TYPE]. Появится меню смены экранов.
4. Выберите Frames (системы координат).
5. Нажмите F3, OTHER, а затем выберите ToolFrame (Система коор-
динат инструмента). Отобразится экран списка системы координат инстру-
мента.
6. Переместите курсор в строку номера системы координат инстру-
мента, который необходимо установить.
7. Нажмите F2 [DETAIL]. Отобразится экран настройки системы ко-
ординат инструмен
та выбранного номера системы координат.
8. Нажмите F2, METHOD, а затем выберите ThreePoint.
8
Рис. 1.5. Экран списка системы координат инструмента
9. Добавьте комментарий: а) переместите курсор в строку коммента-
рия и нажмите клавишу ENTER; б) выберите способ именования коммента-
рия; в) нажмите соответствующие функциональные клавиши, чтобы доба-
вить комментарий; г) по окончании нажмите клавишу ENTER.
10. Запишите каждую точку подвода: а) переместите курсор в каждую
строку Approachpoint (Точка подвода); б) переместите робота толчковой по-
дачей в положение, которое необходи
мо записать; в) чтобы записать данные
текущего положения как опорное положение, при нажатой клавише SHIFT
нажмите F5, RECORD (для опорной точки, введённой в режиме обучения,
отображается RECORDED); г) после того, как все опорные точки заданы в
режиме обучения, отобразится USED. Система координат инструмента зада-
на (рис. 1.6).
11. Для перемещения робота в записанное положение при наж
атой
клавише SHIFT нажмите F4, MOVE_TO.
12. Для просмотра записанных данных позиционирования перемести-
те курсор в пункт опорного положения и нажмите клавишу ENTER. Отобра-
зится экран данных положения для соответствующих данных позициониро-
вания. Для возврата к предыдущему экрану нажмите клавишу PREV.
9
Рис. 1.6. Экран списка системы координат инструмента
13. Для отображения экрана списка системы координат инструмента
нажмите клавишу PREV. Можно видеть настройки (x, y, z и комментарий)
для всех систем координат инструмента.
14. Чтобы использовать заданную систему координат инструмента как
действующую в данное время систему координат, нажмите F5, SETIND.
1.3. Настройка системы координат пользователя
Система координат пользователя – декартова система координат, опре-
делённая пользователем для каждого рабочего пространства. Если данная
система координат не определена, вместо неё используется базовая система
координат. Систему координат пользователя определяют параметрами (x, y,
z), указывающими положение нулевой точки, и (w, p, r), указывающими
угловое смещение относительно осей X, Y и Z базовой системы коорди
нат.
Система координат пользователя используется для того, чтобы задать ре-
гистр положения и выполнить соответствующую команду регистра положе-
ния и команду компенсации положения.
10