ER系列機器人技術(shù)基礎(chǔ)(20151202)分析

1、We are offering Accuracy & Efficiency!南京埃斯頓機器人工程有限公司http:/www.estun- 埃斯頓ER系列機器人技術(shù)基礎(chǔ)研發(fā)中心電氣工程部We are offering Accuracy & Efficiency!1內(nèi)內(nèi) 容容一 埃斯頓機器人介紹二 機器人基礎(chǔ)知識三 機器人控制系統(tǒng)四 安全與維護事項We are offering Accuracy & Efficiency!2We are offering Accuracy & Efficiency!3埃斯頓機器人介紹按按手臂機構(gòu)結(jié)構(gòu)型式直角坐標型工業(yè)機器人分類：方式

2、一工業(yè)機器人分類：方式一垂直多關(guān)節(jié)型圓柱坐標型極坐標型水平多關(guān)節(jié)型We are offering Accuracy & Efficiency!4埃斯頓機器人介紹工業(yè)機器人分類：方式二工業(yè)機器人分類：方式二按按驅(qū)動驅(qū)動形式形式 氣壓驅(qū)動氣壓驅(qū)動 液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動 電電 驅(qū)驅(qū) 動動 交流伺服驅(qū)動交流伺服驅(qū)動 直流伺服驅(qū)動直流伺服驅(qū)動 We are offering Accuracy & Efficiency!5埃斯頓機器人介紹按按用途用途劃分劃分弧焊機器人弧焊機器人點焊機器人點焊機器人搬運機器人搬運機器人裝配機器人裝配機器人噴涂機器人噴涂機器人拋光機器人拋光機器人工業(yè)機器人分類：方

3、式三工業(yè)機器人分類：方式三 We are offering Accuracy & Efficiency!6埃斯頓機器人介紹1）垂直多關(guān)節(jié)坐標型p 機構(gòu)緊湊，動作靈活p 360立體空間p 能繞過基座周圍的一些障礙物；相鄰關(guān)節(jié)軸線垂直或水平埃斯頓機器人類型We are offering Accuracy & Efficiency!7埃斯頓機器人介紹手腕部分 ER170 ER170機器人機器人（垂直多關(guān)節(jié)）底座部分大臂部分小臂部分J6軸J5軸J2軸J1軸J3軸J4軸本體管線包平衡缸結(jié)構(gòu)介紹We are offering Accuracy & Efficiency!8埃斯頓機器

4、人介紹2）水平多關(guān)節(jié)機器人（SCARA ）p 作業(yè)空間與占地面積比很大，使用起來方便；p 沿升降方向剛性好，尤其適合平面裝配作業(yè)。SCARA-Selective Compliance Assembly Robot Arm選擇順應性裝配機器手臂We are offering Accuracy & Efficiency!9埃斯頓機器人介紹J2、J3、J4軸電機電機線纜、I/O、氣管1軸電機及電機線纜、I/O、氣管前 臂后 臂底 座J1軸J2軸J4軸J3軸（上、下）結(jié)構(gòu)介紹ER5-4B-800（SCARA）機器人機器人 （水平多關(guān)節(jié)機器人）We are offering Accuracy &

5、amp; Efficiency!10埃斯頓機器人介紹3）并聯(lián)機器人（Delta）p 作業(yè)空間相對較小，速度快、使用起來方便；p 適合平面快速分揀和堆垛作業(yè)。We are offering Accuracy & Efficiency!11埃斯頓機器人介紹ER3-4C-1130（Delta）機器人機器人 (并聯(lián)機器人) )基 座主動擺桿被動擺桿J4軸J1、J2、J3軸結(jié)構(gòu)介紹We are offering Accuracy & Efficiency!12埃斯頓機器人介紹4）平行四邊形（ Palletizer）碼垛p 作業(yè)空間大p 速度快p 大負載We are offering Ac

6、curacy & Efficiency!13埃斯頓機器人介紹 ER180 ER300ER180 ER300 ( (碼垛機器人碼垛機器人) )平行四連桿結(jié)構(gòu)J4軸J3軸J2軸J1軸平行四連桿結(jié)構(gòu)平衡缸底座部分大臂部分小臂部分手腕部分結(jié)構(gòu)介紹We are offering Accuracy & Efficiency!14We are offering Accuracy & Efficiency!15機器人基礎(chǔ)知識1.1. 機器人的系統(tǒng)組成機器人的系統(tǒng)組成 示教器示教器 控制柜控制柜 機械本體機械本體 外圍設備外圍設備We are offering Accuracy &

7、; Efficiency!16機器人基礎(chǔ)知識機器人核心部件 高精密減速機控制器伺服驅(qū)動器機械本體交流伺服電機We are offering Accuracy & Efficiency!17機器人基礎(chǔ)知識2.2. 機器人坐標系機器人坐標系u TCPTCPu 關(guān)節(jié)坐標系關(guān)節(jié)坐標系(Joint)(Joint)u 直角坐標系直角坐標系(World)(World)u 工具坐標系工具坐標系(Tool)(Tool)u 用戶坐標系用戶坐標系( ( USER USER ) ) We are offering Accuracy & Efficiency!18機器人基礎(chǔ)知識2.1 TCP2.1 TC

8、P TCP即工具坐標系的原點，一般定義在工具中心點。We are offering Accuracy & Efficiency!19機器人基礎(chǔ)知識 2.2 2.2 關(guān)節(jié)坐標系關(guān)節(jié)坐標系(Joint)(Joint) 機器人各軸進行單獨動作，稱關(guān)節(jié)坐標系。設定關(guān)節(jié)坐標系時，機器人的A1、A2、A3、A4 、A5、A6各軸分別運動，關(guān)節(jié)坐標系下各軸運動方向如下圖所示： 軸名稱軸名稱動動 作作A1腰部左右旋轉(zhuǎn)A2大臂前后運動A3小臂上下旋轉(zhuǎn)A4手腕左右旋轉(zhuǎn)A5手腕上下運動A6法蘭左右回轉(zhuǎn)We are offering Accuracy & Efficiency!20機器人基礎(chǔ)知識 2.

9、3 2.3 直角坐標系直角坐標系（WorldWorld） 設定為直角坐標系時，機器人控制點沿X、Y、Z 軸平行移動，直角坐標系下各軸運動方向如下圖所示：軸軸名稱名稱 動作動作X沿直角坐標系X方向運動Y沿直角坐標系Y方向運動Z沿直角坐標系Z方向運動A繞直角坐標系X方向旋轉(zhuǎn)B 繞直角坐標系Y方向旋轉(zhuǎn)C 繞直角坐標系Z方向旋轉(zhuǎn)We are offering Accuracy & Efficiency!21機器人基礎(chǔ)知識 2.4 2.4 工具坐標系工具坐標系(TOOL)(TOOL) 工具坐標系把機器人腕部法蘭盤所持工具的有效方向作為Z 軸，并把坐標定義在工具的尖端點。 設定為工具坐標系時，機器

10、人控制點沿設定在工具尖端點的X，Y，Z 軸做平行移動，按住軸操作鍵時，各軸的動作請參考下表。軸軸 名名 稱稱 動動 作作TX沿工具坐標系TX方向運動TY沿工具坐標系TY方向運動TZ沿工具坐標系TZ方向運動TA繞工具坐標系TX方向旋轉(zhuǎn)TB 繞工具坐標系TY方向旋轉(zhuǎn)TC 繞工具坐標系TZ方向旋轉(zhuǎn)We are offering Accuracy & Efficiency!22機器人基礎(chǔ)知識 工具坐標的移動，以工具的有效方向為基準，與機器人的位置、姿勢無關(guān)，所以進行相對于工件不改變工具姿勢的平行移動操作時最為適宜。We are offering Accuracy & Efficienc

11、y!23機器人基礎(chǔ)知識 2.5 2.5 用戶用戶坐標系坐標系(USER)(USER) 用戶根據(jù)需要采用三點法自定義的坐標系即用戶坐標系。We are offering Accuracy & Efficiency!24機器人基礎(chǔ)知識 3 3. DH. DH參數(shù)參數(shù) DH參數(shù)用于描述機器人桿件參數(shù)及關(guān)節(jié)角度，也稱為機器人的數(shù)學模型。We are offering Accuracy & Efficiency!25機器人基礎(chǔ)知識We are offering Accuracy & Efficiency!26機器人基礎(chǔ)知識 5 5. . 奇異點奇異點 Singularities在

12、運動學逆解的過程中出現(xiàn)多個解. 操作機有多種不同形態(tài)可以滿足同樣的條件.We are offering Accuracy & Efficiency!27機器人基礎(chǔ)知識 6. 6.機器人機器人附加軸附加軸 附加軸可參與機器人的插補運動，分為機器人軸、外部軸和簡單軸。 變位變位機機：專用焊接輔助設備適，用于回轉(zhuǎn)的工件焊接變位，以達到理想的加 工 位置和焊接速度。此類附加軸通常設定為外部軸。We are offering Accuracy & Efficiency!28 軌道軸軌道軸：用于擴展機器人的運動空間，最多可擴展三個軸。此類附加軸通常設定為機器人軸。機器人基礎(chǔ)知識We are

13、 offering Accuracy & Efficiency!29機器人基礎(chǔ)知識自由度數(shù)：衡量機器人適應性和靈活性的重要指標，一般等于機器人的關(guān)節(jié)數(shù)。負荷能力：機器人在滿足其它性能要求的前提下，能夠承載的負荷重量。運動范圍：機器人在其工作區(qū)域內(nèi)可以達到的最大距離。絕對精度：指機器人到達指定點的精確程度。重復精度：指機器人重復到達同樣位置的精確程度。運動速度：單關(guān)節(jié)速度；TCP合成速度。7. 7. 機器人的專業(yè)術(shù)語機器人的專業(yè)術(shù)語We are offering Accuracy & Efficiency!30 三三 機器人控制系統(tǒng)機器人控制系統(tǒng)We are offering A

14、ccuracy & Efficiency!31機器人控制系統(tǒng) 機器人控制系統(tǒng)主要包括控制器和示教器?？刂破髦饕瓿蓹C器人的運動學與動力學運算，示教器主要完成機器人的示教與程序編輯。 1. 1. 控制器控制器 控制器作為機器人的運動控制中心，在機器人應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)機器人的運動控制以及外圍設備控制，接收示教器指令，發(fā)送終端控制信號等。 CP242控制器We are offering Accuracy & Efficiency!32機器人控制系統(tǒng) 2. 2. 輸入輸出單元輸入輸出單元 控制器通過輸入輸出單元與外界進行信息交互，通過對數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息及控制信息的分析與判斷，從而實現(xiàn)

15、自動控制功能。模模 塊塊 型型 號號說說 明明DM272/ADM272/A數(shù)字量模塊：8路輸入；8路輸出DI260/ADI260/A數(shù)字量模塊：16路輸入DO272/ADO272/A數(shù)字量模塊：14路輸出AM280/AAM280/A模擬量模塊：4路輸入；4路輸出AI240/AAI240/A模擬量模塊：4路輸入AO240/AAO240/A模擬量模塊：4路輸出FM260/AFM260/AProfibus主站模塊FM265/AFM265/AProfibus從站模塊SM210SM210串行通訊模塊：RS-232-A(兩個端口)SM230SM230串行通訊模塊：RS-485-A 、RS-422-A (兩

16、個端口)FM200/AFM200/ACANOpen通訊模塊BL210/BBL210/B總線連接模塊（耦合器）MM240/AMM240/A編碼器接口模塊We are offering Accuracy & Efficiency!33機器人控制系統(tǒng) 輸入輸出擴展模塊We are offering Accuracy & Efficiency!34機器人控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入信號接線圖數(shù)字量輸出信號接線圖We are offering Accuracy & Efficiency!35機器人控制系統(tǒng) 3. 3. 示教器示教器 示教器是實現(xiàn)機器人控制和人機交互的重要工具。通過示教器可以

17、完成機器人的軌跡示教、程序編輯及程序執(zhí)行等操作。 ER系列機器人有三種示教器可選：T20、T55、T70。示教器上設有用于對機器人進行示教和編程所需的操作鍵和按鈕。T20示教器T70示教器T55示教器We are offering Accuracy & Efficiency!36機器人控制系統(tǒng)4.4. 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主要包括配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全邏輯及驅(qū)動控制。電氣控制系統(tǒng)框圖We are offering Accuracy & Efficiency!37機器人控制系統(tǒng)4.1 4.1 機器人控制及驅(qū)動單元機器人控制及驅(qū)動單元機器人控制單元We are o

18、ffering Accuracy & Efficiency!38機器人控制系統(tǒng)4.2 4.2 伺服單元伺服單元伺服驅(qū)動單元We are offering Accuracy & Efficiency!39機器人控制系統(tǒng)專用輸入信號圖4.3 4.3 控制器專用輸入輸出信號圖控制器專用輸入輸出信號圖 DM272A:0作為機器人專用輸入輸出信號模塊。專用輸入信號包括：示教器使能、急停信號、安全門信號、遠程模式請求信號、遠程啟動信號、遠程暫停信號及復位信號。 We are offering Accuracy & Efficiency!40機器人控制系統(tǒng)專用輸出信號圖 專用輸出信號

19、包括：系統(tǒng)報警、機器人使能狀態(tài)、程序執(zhí)行狀態(tài)、示教器連接狀態(tài)、急停信號狀態(tài)等。 We are offering Accuracy & Efficiency!41機器人控制系統(tǒng)驅(qū)動器控制器安全板電氣回路航空插頭電柜正面布局We are offering Accuracy & Efficiency!42機器人控制系統(tǒng)接觸器濾波器風 扇負荷開關(guān)操作按鈕示教器接線盒電氣元件We are offering Accuracy & Efficiency!43機器人控制系統(tǒng)開關(guān)電源保險絲和電源插座電柜背面布局制動電阻We are offering Accuracy & Effi

20、ciency!44機器人控制系統(tǒng)5. 5. 示教器的使用說明示教器的使用說明示教編程器啟動完成界面 埃斯頓機器人配置了T20、T55、T70三種示教器，這三種示教器的功能和界面信息基本一致，只是操作方式有些差異。下面以T55為例介紹示教器的使用。We are offering Accuracy & Efficiency!45機器人控制系統(tǒng)5.1 5.1 示教器的按鍵示教器的按鍵 示教器的按鈕分為菜單鍵、功能鍵和軸操作鍵。n 菜單鍵模模 塊塊 型型 號號說說 明明用戶自定義界面配置管理界面變量管理界面項目管理界面程序編輯界面位置管理界面報警信息管理界面We are offering Ac

21、curacy & Efficiency!46機器人控制系統(tǒng)按鍵按鍵說說 明明預留功能鍵預留功能鍵伺服使能鍵機器人選擇鍵坐標系選擇鍵預留功能鍵運行方式選擇鍵全局速度減功能鍵全局速度加功能鍵n 功能鍵We are offering Accuracy & Efficiency!47機器人控制系統(tǒng)n 功能鍵按鍵按鍵說說 明明程序啟動按鍵程序暫停按鍵正向點動按鍵關(guān)節(jié)坐標系下，對應關(guān)節(jié)的正向運動；世界坐標系下，對應X、Y、Z、A、B、C的正方向；工具坐標系下，對應TX、TY、TZ、TA、TB、TC的正方向反向點動按鍵關(guān)節(jié)坐標系下，對應關(guān)節(jié)的反向運動；世界坐標系下，對應X、Y、Z、A、B、C

22、的反方向；工具坐標系下，對應TX、TY、TZ、TA、TB、TC的反方向翻頁鍵We are offering Accuracy & Efficiency!48機器人控制系統(tǒng)狀態(tài)欄顯示了機器人運行過程中的所有狀態(tài)信息。We are offering Accuracy & Efficiency!49機器人控制系統(tǒng)5.3 5.3 配置管理配置管理 配置管理包括維護、輸入輸出監(jiān)控及驅(qū)動監(jiān)控。 5.3.1 5.3.1 維護維護 維護功能包括設置、用戶、管理、版本、信息、網(wǎng)絡。 (1) 設置界面 設置界面主要完成用戶的登錄與退出、和系統(tǒng)設置（語言選擇、時間與日期設置）。We are offe

23、ring Accuracy & Efficiency!50機器人控制系統(tǒng) (2) 用戶界面 用戶界面顯示了當前所登錄的使用者，包括IP地址、等級及寫入權(quán)限。We are offering Accuracy & Efficiency!51機器人控制系統(tǒng) (3) 管理界面 只有登錄用戶為管理員時才可以打開管理界面，以管理用戶組，可對所有用戶進行創(chuàng)建、編輯、及刪除等操作。We are offering Accuracy & Efficiency!52機器人控制系統(tǒng)(4) 版本界面 版本界面顯示了控制器、示教器及開發(fā)工具的版本信息。We are offering Accurac

24、y & Efficiency!53機器人控制系統(tǒng)(5) 信息界面 信息界面顯示了系統(tǒng)運行信息，可通過“HMI restart”和“PLC restart”重啟示教器和控制器，并可生成、導出控制器和示教器的狀態(tài)報告。We are offering Accuracy & Efficiency!54機器人控制系統(tǒng)(6) 網(wǎng)絡界面 網(wǎng)絡界面顯示了系統(tǒng)網(wǎng)絡連接信息。We are offering Accuracy & Efficiency!55機器人控制系統(tǒng) 5.3.2 5.3.2 輸入輸出監(jiān)控輸入輸出監(jiān)控 輸入輸出監(jiān)控界面顯示了系統(tǒng)的硬件配置，可通過Detail按鈕顯示已勾選硬

25、件的具體內(nèi)容。We are offering Accuracy & Efficiency!56機器人控制系統(tǒng) 數(shù)字量模塊DM272A:0的具體信息如下圖所示，可通過Overview按鈕返回。We are offering Accuracy & Efficiency!57機器人控制系統(tǒng) 5.4 5.4 變量管理變量管理 變量管理界面分布著已經(jīng)存在的系統(tǒng)變量、全局變量及已加載的項目變量。 通過Variable按鈕可對變量進行新建、刪除、復制、剪切、粘貼、重命名等操作。We are offering Accuracy & Efficiency!58機器人控制系統(tǒng)5.5 5.5

26、 項目管理項目管理 項目管理界面顯示了所有的項目及程序。在該界面下可對項目和程序進行新建、刪除、剪切、復制、粘貼、重命名等操作，并可導入、導出項目和程序。 程序可通過Load和Open按鈕打開，程序在Load的條件下可以示教、編程和運行，而在Open的條件下只允許編程。We are offering Accuracy & Efficiency!59機器人控制系統(tǒng) 程序執(zhí)行管理界面顯示正在執(zhí)行過程中的項目和程序，具體內(nèi)容為執(zhí)行程序的類型、狀態(tài)等。We are offering Accuracy & Efficiency!60機器人控制系統(tǒng)5.6 5.6 程序管理程序管理 程序管理

27、界面顯示了已加載或打開的程序。在加載的條件下，編輯界面背景為白色，可對程序進行編輯、示教及運行；而在打開的條件下，背景則為灰色，只能對程序進行編輯。 底部的菜單按鈕用于程序指令的新建、編輯、示教等。We are offering Accuracy & Efficiency!61機器人控制系統(tǒng) 點擊指令新建按鈕NEW，將彈出指令選擇界面，如下圖所示。 運動指令 程序流程控制指令We are offering Accuracy & Efficiency!62機器人控制系統(tǒng) 設置指令 系統(tǒng)功能指令 We are offering Accuracy & Efficiency!6

28、3機器人控制系統(tǒng) 數(shù)字量IO指令 模擬量IO指令We are offering Accuracy & Efficiency!64機器人控制系統(tǒng)5.7 5.7 位置管理位置管理 位置管理界面顯示了機器人在伺服、關(guān)節(jié)及世界坐標系中的實時位置信息，切換點動操作時的參考坐標系等。We are offering Accuracy & Efficiency!65機器人控制系統(tǒng)5.8 5.8 報警信息管理報警信息管理 在報警信息管理界面下，用戶可以查看提示、警告、報警信息或日志。報警界面如下圖所示：We are offering Accuracy & Efficiency!66機器人

29、控制系統(tǒng)報告界面如下圖所示：We are offering Accuracy & Efficiency!67 四四 安全與維護事項安全與維護事項We are offering Accuracy & Efficiency!68安全與維護事項操操 作作注注 意意 事事 項項把機器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)到圖示關(guān)節(jié)位置 ，關(guān)閉整機電源，并將底座航插拔出。確保抱閘工作，各關(guān)節(jié)不能動叉車插入機器人底座的起裝孔中在叉車裝載和搬運時要小心機器人傾倒。機器人裝載與搬運We are offering Accuracy & Efficiency!69安全與維護事項機器人維護序序 號號檢檢 查查 項項 目

30、目檢檢 查查 點點1控制單元電纜檢查示教器電纜是否存在不恰當扭曲、破損2控制單元的通風單元如果通風單元臟了，切斷電源，清理通風單元3機械本體中的電纜檢查機械本體插座是否損壞、彎曲，是否異常，檢查電機航插是否連接可靠4電池更換機械單元中的電池5更換潤滑脂按照潤滑要求進行更換We are offering Accuracy & Efficiency!70安全與維護事項 機器人與其他機械設備的要求通常不同, 如它的大運動范圍、 快速的操作、手臂的快速運動等，這些都會造成安全隱患。操作機器人應遵循各種規(guī)程，以免造成人身傷害或備事故。為機器人工作的所有人員 ( 安全管理員、安裝人員、操作人員和維

31、修人員) 必須時刻樹立安全第一的思想 , 以確保所有人員的安全。We are offering Accuracy & Efficiency!71安全與維護事項 注意注意 機器人的安裝區(qū)域內(nèi)禁止進行任何的危險作業(yè)。如任意觸動機器人及其外圍設備，將會有造成傷害的危險。 請采取嚴格的安全預防措施, 在工廠的相關(guān)區(qū)域內(nèi)應安放, 如“易燃”、“高壓”、“止步”或“閑人免進”等相應警示牌。忽視這些警示可能會引起火警、電擊或由于任意觸動機器人和其他設備會造成傷害。嚴格遵守下列條款：- 穿著工作服 ( 不穿寬松的衣服)。- 操作機器人時不許戴手套。- 內(nèi)衣褲、襯衫和領(lǐng)帶不要從工作服內(nèi)露出。- 不佩戴大

32、的首飾，如耳環(huán)、戒指或垂飾等。必要時穿戴相應的安全防護用品，如安全帽、安全鞋( 帶防滑底的)、面罩、防護鏡和手套。不合適的衣服可能會造成人身傷害。 未經(jīng)許可的人員不得接近機器人和其外圍的輔助設備。不遵守此提示可能會由于觸動 控制柜、工件、定位裝置等而造成傷害。We are offering Accuracy & Efficiency!72安全與維護事項 絕不要強制地扳動機器人的軸。否則可能會造成人身傷害和設備損壞。 絕不要倚靠機器人電控柜在或其他控制柜上；不要隨意地按動操作鍵。否則可能會造成機器人產(chǎn)生未預料的動作，從而引起人身傷害和設備損壞。 在操作期間，絕不允許非工作人員觸動 電控柜

33、。否則可能會造成機器人產(chǎn)生未預料的動作，從而引起人身傷害和設備損壞。We are offering Accuracy & Efficiency!73安全與維護事項 為電控柜配線前須熟悉配線圖，配線須按配線圖進行。錯誤的配線或零、部件的不正確移位，將會產(chǎn)生設備損壞或人身傷害。 在進行電控柜與機器人、外圍設備間的配線及配管時須采取防護措施，如將管、線或電纜從坑內(nèi)穿過或加保護蓋予以遮蓋，以免被人踩壞或被叉車輾壓而壞。操作者和其他人員可能會被明線、電纜或管路絆住而將其損壞，從而會造成機器人的非正常動作，以致引起人身傷害或設備損壞。 We are offering Accuracy & Efficiency!74安全與維護事項 作業(yè)作業(yè)區(qū)安全區(qū)安全 在作業(yè)區(qū)內(nèi)工作時粗心大意會