工業(yè)機器人基本知識
一、 工業(yè)機器人硬件結(jié)構(gòu)
包含控制器、驅(qū)動器、伺服電機、減速機、機械負載、末端執(zhí)行機構(gòu)、系統(tǒng)保護裝置、各種輸入輸出接口等。
工業(yè)機器人采用奧地利的 KEBA 工業(yè)自動化公司的型號為 CP 263/X 的控制器。

控制器接口如下：

EtherCAT 1
CAN 1
Serial -
Ethernet 2x 10/100 MBit/s
USB 2x USB 2.0; full speed, highpower
K-Bus Sideward to add modules
Compact Flash Type 1
Graphics DVI (for KEBA operating panel only)
Expandability 1x serial, 1x CAN, 1x PCI
控制器輸入輸出如下：
Digital inputs 已擴展
Digital outputs 0.5 A 已擴展
Digital outputs A 已擴展
Analog inputs (single-ended) 已擴展
Analog inputs (differential or single-ended) 已擴展
Analog voltage outputs 已擴展
Temperature inputs 已擴展
SSI 已擴展

控制器規(guī)格如下：

Dimensions HxWxD [mm] 120 x 270 x 100
Weight [g] 1266

圖 1 從工位點 A 放置到工位點 B 圖 2 從工位點 B 放置到工位點 A
注：本系統(tǒng)是基于位置的控制模式，為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，利用形如 ij 來表示過渡點
位置矩陣。

Step 3：預(yù)定義“搬運”程序變量
(1)新建程序，示教器→主菜單→文件→新建項目：項目名稱(PickOne)→新
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建程序：程序名稱(main) 。
(2)新建子程序，文件→新建程序：程序名稱(Pick)；文件→新建程序：程
序名稱(PickReturn) 。
(3)定義位置變量：
示教器→主菜單→變量→變量監(jiān)測【注：禁止建立全局變量，慎用】→
項目[PickOne] →變量→新建→位置→變量:CARTPOS→名稱：XPUDot10 →確定。
項目[PickOne] →變量→新建→位置→變量:CARTPOS→名稱：XPUDot11
→確定。
項目[PickOne] →變量→新建→位置→變量:CARTPOS→名稱：XPUDot20
→確定。
項目[PickOne] →變量→新建→位置→變量:CARTPOS→名稱：XPUDot21
→確定。
項目[PickOne] →變量→新建→位置→變量:CARTPOS→名稱：XPUHome
→確定。
(4)定義速度變量：
項目[PickOne] →變量→新建→動力學(xué)及重疊優(yōu)化→變量:DYNAMIC→名稱：
XPUSpeed →確定。
(5)定義氣閥開合變量：
項目[PickOne] →變量→新建→輸入輸出模塊→變量:DOUT→名稱：
XPUOpenClose →確定。
Step4：變量與輸入輸出關(guān)聯(lián)。
(1) 關(guān) 聯(lián) 氣 閥 開 合 變 量 ： 監(jiān) 測 → 變 量 → 檢 測 變 量 → 選 中
XPUOpenClose(Port:MAPTO BOOL: IoDOut→鍵盤：輸入 0)。
(2)編寫“搬運”代碼。
Step 5: 編寫“搬運”程序 main 函數(shù)：
主菜單→項目→PickOne →main →加載
→新建→系統(tǒng)：LABLE(命名：XPULoop) 【注意：第一個“編輯”是修改指
令】
→新建→運動：PTP(pos:POSITON_ (XPUHome)、dyn:DYNAMIC_(XPUSpeed))
→確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)功能：WaitTime(500) →確認(rèn) 【時間單位：ms】
→新建→系統(tǒng)：CALL →程序：Pick→確認(rèn) 【從工位點 1 移動到工位點 2】
→新建→系統(tǒng)功能：WaiTTime(500) →確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)：KILL →程序：Pick→確認(rèn)
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→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn) 【防止自動預(yù)讀執(zhí)行后續(xù)程序】
→新建→系統(tǒng)：CALL →程序：PickReturn→確認(rèn) 【從工位點 2 移動到工
位點 1】
→新建→系統(tǒng)功能：WaitTime(500) →確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)：KILL →程序：PickReturn→確認(rèn)
→新建→運動：PTP(pos:POSITON_ (XPUHome)、dyn:DYNAMIC_(XPUSpeed))
→確認(rèn)【回到原點】
→新建→系統(tǒng)功能：WaitTime(3000) →確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)：GOTO(XPULoop) →確認(rèn)
Step 6:編寫 Pick 子函數(shù)：
. 主菜單→項目→PickOne →Pick →加載
【變量賦值】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot11→確
認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot10→確定。【工位點 10 值賦給 11】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot11：z
→確認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot10：z→新增+→替換→鍵盤→150→
確定。【給工位點 11 的 z 軸賦值】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot21→確
認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot20→確定。【工位點 20 值賦給 21】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot21：z
→確認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot20：z→新增+→替換→鍵盤→150→
確定。【給工位點 21 的 z 軸賦值】
【從工位點 11 移動到工位點 10】
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn) 【防止自動預(yù)讀執(zhí)行后續(xù)程序】
→新建→運動：Lin(XPUDot11，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：Lin(XPUDot10，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn) 【防止自動預(yù)讀執(zhí)行后續(xù)程序】
【氣閥閉合】
→新建→開關(guān)量輸入輸出:DOUT:Set(DOUT:XPUOpenClose,value:BOOL(TRUE) )
→確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)功能：WaitTime(300) →確認(rèn)
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn) 【防止自動預(yù)讀執(zhí)行后續(xù)程序】
【從工位點 10 移動到工位點 11】
→新建→運動：Lin(XPUDot11，XPUSpeed) →確認(rèn)
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【從工位點 11 移動到工位點 21】
→新建→運動：Lin(XPUDot21，XPUSpeed) →確認(rèn)
【從工位點 21 移動到工位點 20】
→新建→運動：Lin(XPUDot20，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn)
【氣閥開啟】
→新建→開關(guān)量輸入輸
出:DOUT:Set(DOUT:XPUOpenClose,value:BOOL(FALSE) ) →確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)功能：WaitTime(300) →確認(rèn)
【從工位點 20 移動到工位點 21】
→新建→運動：Lin(XPUDot21，XPUSpeed) →確認(rèn)
Step 7:編寫 PickReture 子函數(shù)：
. 主菜單→項目→PickOne →PickReturn →加載
【變量賦值】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot11→確
認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot10→確定。【XPUDot11：=XPUDot10；工位
點 10 值賦給 11】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot11：z
→確認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot10：z→新增+→替換→鍵盤→150→
確定。【XPUDot11.z：=XPUDot10.z+150;給工位點 11 的 z 軸賦值】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot21→確
認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot20→確定。【XPUDot21：=XPUDot20；工位
點 20 值賦給 21】
→新建→系統(tǒng)功能： … := …(賦值)→更改→項目[PickOne] →XPUDot21：z
→確認(rèn)→更換賦值量→替換→變量→XPUDot20：z→新增+→替換→鍵盤→150→
確定。【XPUDot21.z：=XPUDot20.z+150;給工位點 21 的 z 軸賦值】
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn) 【防止自動預(yù)讀執(zhí)行后續(xù)程序】
【氣閥開啟】
→ 新 建 → 開 關(guān) 量 輸 入 輸
出:DOUT:Set(DOUT:XPUOpenClose,value:BOOL(FALSE) ) →確認(rèn)
→新建→運動：Lin(XPUDot21，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：Lin(XPUDot20，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn) 【防止自動預(yù)讀執(zhí)行后續(xù)程序】
【氣閥閉合】
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→新建→開關(guān)量輸入輸出:DOUT:Set(DOUT:XPUOpenClose,value:BOOL(TRUE) )
→確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)功能：WaitTime(300) →確認(rèn)
→新建→運動：Lin(XPUDot21，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：Lin(XPUDot11，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：Lin(XPUDot10，XPUSpeed) →確認(rèn)
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn)
【氣閥開啟】
→ 新 建 → 開 關(guān) 量 輸 入 輸
出:DOUT:Set(DOUT:XPUOpenClose,value:BOOL(FALSE) ) →確認(rèn)
→新建→系統(tǒng)功能：WaitTime(300) →確認(rèn)
→新建→運動：WaitIsFinished() →確認(rèn)
→新建→運動：Lin(XPUDot11，XPUSpeed) →確認(rèn)
Step 8:實例化對象(即示教)：
. 主菜單→PickOne→加載→main→加載→示教器上“★”→STEP 模式。
【實例化 XPUHome 點】
手動上伺服【鑰匙要旋至最左端】→將各個關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)到適合工藝需求的位置
→光標(biāo)選中 PTP(XPUHome,XPUSpeed)→設(shè)置 PC→編輯【示教器第一個編輯】→示
教。
→Start+伺服→ Pick→Lin(XPUDot11) →切換直角坐標(biāo)系【Jog 模式→“★”
切換到直角坐標(biāo)系位置，即 X,Y,Z,A,B,C】 →返回 Step 模式→示教器 Start→
利用手柄調(diào)整到 XPUDot11 點【注意：設(shè)計過程中技巧問題 1 先調(diào)整工位 10 的
位置；2 設(shè)置 PC→賦值語句即可】。

運行“搬運”程序
主菜單→項目→PickOne→加載→鑰匙旋至中間檔位，即自動擋→上伺服 示
教器上 PWR

附錄：參考代碼
main 函數(shù)代碼：
LABEL XPULoop
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PTP(XPUHome, XPUSpeed)
WaitTime(500)
CALL pick()
WaitTime(500)
KILL pick
WaitIsFinished()
CALL pickreturn()
WaitTime(500)
KILL pickreturn
PTP(XPUHome, XPUSpeed)
WaitTime(3000)
GOTO XPULoop
PickOne 函數(shù)代碼：
XPU11 := XPU10
XPU11.z := XPU10.z + 150
XPU21 := XPU20
XPU21.z := XPU20.z + 150
WaitIsFinished()
Lin(XPU11)
Lin(XPU10, XPUSpeed)
WaitIsFinished()
XPUOpenClose.Set(TRUE)
WaitTime(300)
WaitIsFinished()
Lin(XPU11, XPUSpeed)
Lin(XPU21)
Lin(XPU20)
WaitIsFinished()
XPUOpenClose.Set(FALSE)
WaitTime(300)
Lin(XPU21)
PickReturn 函數(shù)代碼：
XPU11 := XPU10
XPU11.z := XPU10.z + 150
西安工程大學(xué)工業(yè)機器人實驗參考資料(內(nèi)部資料)
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XPU21 := XPU20
XPU21.z := XPU20.z + 150
WaitIsFinished()
XPUOpenClose.Set(FALSE)
Lin(XPU21)
Lin(XPU20)
WaitIsFinished()
XPUOpenClose.Set(TRUE)
WaitTime(300)
Lin(XPU21)
Lin(XPU11)
Lin(XPU10)
WaitIsFinished()
XPUOpenClose.Set(FALSE)
WaitTime(300)
WaitIsFinished()
Lin(XPU11)

總結(jié)：劉老師編寫了本次實驗指導(dǎo)書，我再次摘抄部分內(nèi)容。
通過動手操作，進一步了解了工業(yè)機器人的使用步驟以及開發(fā)流程。劉老師在講解實驗的過程中也談到了知識和能力的關(guān)系，并進一步闡述如何將學(xué)到的知識用于實際生產(chǎn)實踐。話雖然不多，但蘊含的意思很受用。
整個編程過程中也出現(xiàn)了一些問題，看著自己小組工作進程從第一名不斷落后，不斷編程，不斷調(diào)試，出現(xiàn)的問題也不同。我們應(yīng)對的方案最多的就是重啟，重啟……；整個實驗共持續(xù)兩天。從對工業(yè)機器人一竅不通到實現(xiàn)老師要求的搬運動作。第二天早上同樣的BUG仍沒有解決，跟著小組組長還有另一名成員，我三個沒有去吃午飯，仍然在調(diào)試。下午1點，其他小組成員都在忙著拍最后工作完成的視頻，我們還在調(diào)試。
副組長靈機一動，在機器人指導(dǎo)書上找到了解決方案。

原來是我們在編程過程中忽略了機械臂從A位置到B位置過程中位姿發(fā)生了變化，進而其模式也發(fā)生了變化。
這一點經(jīng)過改正后，機器人正常運轉(zhuǎn)，動作流暢。
組長說“不要著急，要有科研精神”
哈哈！
謹(jǐn)于2019.1.11——16時14分

（圖太大了傳不了，尬！）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的机械臂搬运物件小结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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