工业机器人培训总结
--- 生产工程部 雷超
目前我国制造行业正处于加快转型升级的重要时期，以工业机器人为主体的机器人产业，正是破解产业成本上升、环境制约问题的重要路径选择。同时随着智能制造产业不断升级以及人力成本的不断上升，工业机器人代替人工作业已成为制造行业发展的必然趋势。基于此发展环境，企业的技术人员必须熟练掌握工业机器人操作、调试、维护、设备集成和改造等核心技术，以适应新制造市场环境的要求。为此，石碣镇人力资源局开展了工业机器人应用基础精品培训班。此次培训共有来自全镇20家企业的60名技术人员参加，而我非常有幸被领导指派参加了此次的培训活动。我认为这次培训班举办的非常有意义，非常有必要，因为它不仅让我充实了更多的理论知识，更让我开阔了视野，增加了见识。通过此次的工业机器人应用培训，我对6轴机器人的概念有了深刻的理解，对机器人常见功能的应用方法如程序编辑、在线仿真模拟、点动示教、机器人I/O信号接口通讯有了一定程度的理解与掌握。以下为本次机器人培训所学内容的分享。
初识工业机器人。工业机器人由机械系统、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。机械系统即执行机构，包括基座、臂部和腕部，大多数工业机器人有3～6个运动自由度；驱动系统主要指驱动机械系统的驱动装置，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能。六轴机械手臂是由六个转轴组成的空间六杆开链机构，理论上可达到运动范围内空间任何一点。六个转轴均有AC伺服电机驱动，每个电机后均有编码器。每个转轴均带有一个齿轮箱，机械手运动精度(综合)达正负0.05mm至正负0.2mm。本次培训课程所用的机器人型号是ABB_IRB 120小型6轴机器人。IRB 120仅重25kg，荷重3kg（垂直腕为4kg），工作范围达580mm，广泛适用于电子、食品饮料、机械、太阳能、制药、医疗、研究等领域。
工业机器人坐标系。坐标系从一个称为原点的固定点通过轴定义平面或空间。机器人目标和位置通过沿坐标系轴的测量来定位。机器人使用若干坐标系，每一坐标系都适用于特定类型的微动控制或编程。ABB六轴机器人坐标系包括：基座标系、大地坐标系、工件坐标系、工具坐标系。基坐标系在机器人基座中有相应的零点，这使固定安装的机器人的移动具有可预测性。因此它对于将机器人从一个位置移动到另一个位置很有帮助。大地坐标系在工作单元或工作站中的固定位置有其相应的零点。这有助于处理若干个机器人或由外轴移动的机器人.在默认情况下，大地坐标系与基坐标系是一致的。工件坐标系是拥有特定附加属性的坐标系。它主要用于简化编程，工件坐标系拥有两个框架：用户框架（与大地基座相关）和工件框架（与用户框架相关）。工具坐标系将工具中心点设为零位，由此定义工具的位置和方向，工具坐标系中心缩写为TCP (Tool Center Point)。执行程序时，机器人就是将TCP 移至编程位置。这意味着，如果要更改工具机器人的移动将随之更改，以便新的TCP 到达目标。所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，该坐标系被称为tool0。这样就能将一个或多个新工具坐标系定义为tool0的偏移值。单轴运动即为单独控制某一个关节轴运动，机器人末端轨迹难以预测，一般只用于移动某个关节轴至指定位置、校准机器人关节原点等场合。线性运动即控制机器人TCP沿着指定的参考坐标系的坐标轴方向进行移动，在运动过程中工具的姿态不变，常用于空间范围内移动机器人TCP位置；一些特定情况下需要重新定位工具方向，使其与工件保持特定的角度，以便获得最佳效果，例如在焊接、切割、铣削等应用。当将工具中心点微调至特定位置后，在大多数情况下需要重新定位工具方向，定位完成后，将继续以线性动作进行微动控制，以完成路径和所需操作。
机器人示教。每台机器人配有一部示教器，它是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控用的手持装置，也是我们最常打交道的控制装置。通过它操作者可以操作工业机器人运动、完成示教编程、实现对系统的设定、故障诊断等。机器人的线性运动是指安装在机器人第六轴法兰盘上的工具在空间中作线性运动。如果对使用操纵杆通过位移幅度来控制机器人运动的速度不熟练的话。那么可以使用“增量”模式，来控制机器人运动。在增量模式下，操纵杆每位移一次，机器人就移动一步。如果操纵杆持续一秒或数秒钟，机器人就会持续移动（速率为每秒10步）。机器人的重定位运动是指机器人第六轴法兰盘上的工具TCP点在空间中绕着工具坐标系旋转的运动，也可理解为机器人绕着工具TCP点作姿态调整的运动。如果对使用操纵杆通过位移幅度来控制机器人运动的速度不熟练的话。那么可以使用“增量”模式，来控制机器人运动。在增量模式下，操纵杆每位移一次，机器人就移动一步。如果操纵杆持续一秒或数秒钟，机器人就会持续移动（速率为每秒10步）。
工业机器人程序编写。ABBRAPID编程是一种基于计算机的高级编程语言，易学易用，灵活性强。支持二次开发，支持中断、错误处理、多任务处理等高级功能。RAPID程序数据存储类型：VAR(变量)、PERS(可变量)、CONST(常量)。常用RAPID指令包括赋值指令、运动指令、I/O控制指令、逻辑指令。MoveJ: 机器人以最快捷的方式运动至目标点，机器人运动状态不可控，但运动路径保持唯一，常用于机器人在空间大范围移动。MoveL: 机器人以线性移动方式运动至目标点，当前点与目标点两点决定一条直线，机器人运动状态可控，运动路径保持唯一，可能出现死点，常用于机器人在工作状态移动。MoveC: 机器人通过中间点以圆弧移动方式运动至目标点，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，常用于机器人在工作状态移动。逻辑指令包括IF条件判断、WHLIE循环、FOR循环、GOTO跳转指令。机器人的应用程序一般由三部分组成：程序数据、一个主程序-main和几个例行程序。例行程序种类：Procedures, Functions和Traps。Procedures没有返回值，可以直接调用；Functions有特定的返回值，必须通过表达式调用；Traps例行程序提供处理中断的方法，它和某个特定的中断连接，一旦中断条件满足将被自动执行，不能在程序中直接用。
如写一段直线运动程序代码如下，MoveL p1, v100, z10, toool1; (p1目标位置，数据类型：robottarget、v100运行速度，单位mm/s，数据类型：speeddata、z10 转弯区尺寸，单位mm，数据类型：zonedatatoool1 刀具中心点TCP，数据类型：tooldata)。在编写运行程序时要熟练的掌握每个常用运动控制指令的用法，并结合使用的需求和现场情况选择合适的指令进行运动控制。
工业机器人I/O通信。ABB的标准I/O板提供的常用信号处理有数字输入di、数字输出do、模拟输入ai、模拟输出ao、以及输送链跟踪。ABB机器人可以选配标准ABB的PLC，省去了原来与外部PLC进行通信设置的麻烦，并且在机器人的示教器上就能实现与PLC相关的操作。如常见DSQC652板，主要提供16个数字输入信号和16个数字输出信号的处理。本次培训课程中，授课讲师为我们详细介绍了DSQC652板的配置方法，通过对机器人输入输出的信号进行配置以及合理编写程序，我们成功实现工件的拿取及搬运。
机器人模拟仿真。Robostudio软件是ABB公司开发的工业机器人离线编程软件，它支持所有ABB机器人模型以及变位机，导轨等。软件完全和现场实际应用一样的示教器操作，机器人运动仿真与真实一致，可以做到在RobotStudio里所见即真实环境所得。本次机器人培训课程中，我们所实际使用的程序也是通过在软件上先进行模拟仿真后再上机操作的，逼真的模拟动画让我们学习机器人变得更加简单方便。
经过六个周末的培训，我们完成了工业机器人基础应用的培训。这次机器人培训学习，我感触很深，收获很大。通过这次培训，我不但夯实了理论基础，提高了专业技能，还与同行进行了交流，受益匪浅。同时作为一名工程技术人员要经常学习先进的科学技术和最新的理论，时刻更新丰富自己的知识，用最新的理论知识指导自己的方向，指导自己的理念，使自己的思想有所突破、有所创新，为公司自动化水平提升做出更多的贡献。本次的机器人培训课程虽然只是基础入门课程，但这次的培训为自身打开了机器人学习的大门，同时为即将开始的白木Housing自动化项目打下了理论基础。后续工作实践中自己仍会不断深入学习研究机器人相关技术，将所需知识灵活运用于自动化项目。
