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工业机器人编程技术及应用2024—2025学年(2)工业机器人应用程序1.
能够描述RAPID的程序结构；2.能够熟练使用运动控制指令完成对工业机器人的运动控制；3.能够根据具体的任务独立完成控制程序的编写、调试和运行；4.培养学生的规范化意识和技术自信。教学目标目录
Contents工业机器人程序结构工业机器人程序指令工业机器人编程实例黄淮学院1.工业机器人程序结构RAPID语言具有简洁明了的语法，易于学习和掌握。同时，ABB公司提供了丰富的编程教程和在线资源，帮助用户快速掌握RAPID语言的编程技巧。RAPID语言支持多种数据类型、运算符、控制结构等，可以方便地实现复杂的逻辑控制和数据处理。此外，它还支持模块化编程，可以将复杂的任务拆分为更小的、可管理的模块，提高代码的可读性和可维护性。RAPID语言具有很高的灵活性，可以根据不同的应用场景进行定制化开发。用户可以使用RAPID语言构造完整的机器人程序，包括主程序框架、逻辑控制部分、运动执行部分、IO控制部分和通信传输部分等。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用RAPID特点黄淮学院1.工业机器人程序结构RAPID架构由任务、模块、例行程序三级结构组成。一个RAPID程序称为一个任务或程序空间，任务由一系列模块组成，模块又分为程序模块与系统模块两部分，程序模块用于构建机器人的程序，而系统模块多用于系统方面的控制。每一个程序模块包含了程序数据、例行程序、中断程序和功能四种对象。这些对象可以互相调用，实现复杂的任务。在RAPID程序中，只有一个主程序main()，可以存在于任意一个程序模块中，并且是整个RAPID程序执行的起点。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用RAPID架构黄淮学院1.工业机器人程序结构右图给出了示教器中一个简单的RAPID程序。图中方框位置显示了RAPID程序的三级架构，即任务与程序、模块以及例行程序，鼠标单击相应位置可查看其中包含的任务、模块或应用程序。该RAPID程序包含一个MainModule模块，MainModule模块中包含一个主程序main()和一个程序数据p10。模块是以“MODULE”开始，以“ENDMODULE”结束；程序是以“PROC”开始，以“ENDPROC”结束。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用RAPID架构黄淮学院2.工业机器人程序指令在工业机器人编程控制中，运动控制指令是最核心也是出现频率最高的指令。例如：MoveJp10,v1000,z50,tool0;其中，MoveJ为运动控制指令，p10为目标点位置，v1000为运行速度，z50为转角半径，tool0为工具坐标。该条语句的作用是控制机器人TCP移动到p10点，MoveJ指令后面部分内容为程序数据，规定了机器人移动的目标位置、速度以及工具坐标等参数。ABB工业机器人基本运动控制指令包含线性运动指令（MoveL）、关节运动指令（MoveJ）、圆弧运动指令（MoveC）和绝对位置运动指令（MoveAbsJ）四种方式，下面分别对这四种指令进行介绍。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用运动控制指令黄淮学院2.工业机器人程序指令线性运动指令为MoveL，其作用为控制机器人TCP从当前点以线性运动方式运行到目标点。由于当前点与目标点两点决定一条直线，因此应用MoveL指令时，机器人运动状态可控，运动路径唯一。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用线性运动指令⌘指令组成MoveL指令的组成如下：MoveLp20,v100,fine,Mytool\WObj:=Toolwobj;其中各个参数的意义如下表参数说明p20目标点位置：定义工业机器人TCP在工件坐标系中的位置v100运行速度：定义了工具中心点运行速度、工具重定位以及外部轴的运行速度fine转弯半径：描述了所生成拐角路径的大小Mytool工具坐标：移动机械臂时正在使用的工具，工具中心点是指移动至指定目的位置的点Toolwobj工件坐标：指令中机器人位置关联的工件坐标系，省略该参数，则位置坐标以世界坐标系为准黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加在示教器中添加MoveL指令步骤如下：打开示教器，进入程序编辑器。选中要插入指令的程序位置，高显为蓝色，单击“添加指令”按钮打开指令列表。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加在指令列表中选择MoveL添加指令。双击p20字符可以修改目标位置参数。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加选择已有目标位置，也可以单击“新建”按钮新建目标位置。修改目标位置的名称、范围、存储类型、任务和模块等内容，单击“确定”按钮完成目标位置创建。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加选中v1000字符，可修改速度参数。选中z50字符，可修改转角半径参数，修改完成后单击“确定”按钮完成MoveL语句的参数设置。黄淮学院2.工业机器人程序指令关节运动指令为MoveJ，其作用为控制工业机器人TCP从当前点以关节最快捷方式运行至目标点。应用MoveJ指令时机器人运动状态不完全可控，但运动路径保持唯一。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用关节运动指令⌘指令组成MoveJ指令的组成如下：MoveJp30,v100,fine,Mytool\WObj:=Toolwobj;其中各个参数的意义如下表参数说明P30目标点位置：定义工业机器人TCP在工件坐标系中的位置v100运行速度：定义了工具中心点的速率、工具重定位以及外部轴的速率fine转弯半径：描述了所生成拐角路径的大小Mytool工具坐标：移动机械臂时正在使用的工具，工具中心点是指移动至指定目的位置的点Toolwobj工件坐标：指令中机器人位置关联的工件坐标系，省略该参数，则位置坐标以世界坐标系为准黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加在示教器中添加MoveJ指令步骤如下：打开示教器，进入程序编辑器。选中要插入指令的程序位置，高显为蓝色，单击“添加指令”按钮打开指令列表。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加在指令列表中选择MoveJ添加指令。添加完成后系统会自动添加相应的程序数据。注意：在RAPID编程过程中如果添加的程序语句与已经添加的语句中具有相同类型的程序数据，系统会自动添加该类型的程序数据。黄淮学院2.工业机器人程序指令圆弧运动指令为MoveC，其作用为控制工业机器人从当前点经过中间点以圆弧轨迹运行至目标点。在圆弧运动中，当前点和目标点决定了圆弧的起点和终点，中间点决定了圆弧的曲率，三个点决定了决定圆弧的大小和半径，因此使用MoveC指令时机器人运动状态完全可控，运动路径保持唯一。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用圆弧运动指令⌘指令组成MoveC指令的组成如下：MoveCp40,p50,v100,z10,Mytool\WObj:=Toolwobj;其中各个参数的意义如下表参数说明P40中间点位置：定义圆弧的曲率P50目标点位置：定义工业机器人TCP在工件坐标系中的位置v100运行速度：定义了工具中心点的速率、工具重定位以及外部轴的速率z10转弯半径：描述了所生成拐角路径的大小Mytool工具坐标：移动机械臂时正在使用的工具，工具中心点是指移动至指定目的位置的点Toolwobj工件坐标：指令中机器人位置关联的工件坐标系，省略该参数，则位置坐标以世界坐标系为准黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加在示教器中添加MoveC指令步骤如下：打开示教器，进入程序编辑器。选中要插入指令的程序位置，高显为蓝色，单击“添加指令”按钮打开指令列表。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加在指令列表中选择MoveC添加指令。添加完成后系统会自动添加相应的程序数据。注意：MoveC指令控制机器人进行圆弧运动时，圆弧的大小不能超过240°，因此当需要控制机器人走一个圆周时要至少使用两次MoveC指令才能完成。黄淮学院2.工业机器人程序指令绝对位置运动即轴绝对角度位置运动，其指令为MoveAbsJ，用于将机械臂和外轴移动至轴位置中指定的绝对位置。该指令可以控制机器人关节轴按照预设的关节坐标值进行移动，运动状态完全不可控，因此要避免在正常生产中使用此命令。三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用绝对位置运动指令⌘指令组成MoveAbsJ指令的组成如下：MoveAbsJJPos10\NoEOffs,v100,fine,Mytool\WObj:=Toolwobj;其中各个参数的意义如下表参数说明JPos10目标点位置：机器人和外部轴目标点NoEOffs外部轴偏移：如果参数\NoEOffs得以设置，则关于MoveAbsJ的运动将不受外轴有效偏移量的影响v100运行速度：定义了工具中心点的速率、工具重定位以及外部轴的速率fine转弯半径：该参数用于规定指令中机械臂TCP的位置精度Mytool工具坐标：移动机械臂时正在使用的工具，在工具数据中确定TCP的位置以及工具上的负载Toolwobj工件坐标：移动机械臂时正在使用的工件坐标系，省略该参数，则位置坐标以世界坐标系为准黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加在示教器中添加MoveAbsJ指令步骤如下：打开示教器，进入程序编辑器。选中要插入指令的程序位置，高显为蓝色，单击“添加指令”按钮打开指令列表。在指令列表中选择MoveAbsJ添加指令。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘指令添加添加完成后，双击“*”字符新建位置数据，创建过程可参考线性运动中的位置数据新建和参数修改步骤，此处不再赘述。其他相关指令⌘等待指令等待指令为WaitTime，其作用为控制机器人等待一个指定的时间，程序再往下执行。WaitTime后面的数字就是要等待的时间长度，单位为秒（s），例如：WaitTime1;黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘功能指令功能指令有很多，可以使用系统自带的功能指令，也可以自己新建功能指令。在机器人运动控制中最常用的功能指令是Offs()，即偏离（Offset），其作用为控制工业机器人以特定目标点位置为基准沿着选定工件坐标系的X、Y、Z轴方向进行偏移。例如：MoveJOffs(p10,0,100,200),v100,fine,Mytool\WObj:=Toolwobj;其中p10为特定目标点位置，0为在X轴方向的偏移距离，100为在Y轴方向的偏移距离，200为在Z轴方向的偏移距离，单位为mm。该语句的含义为以关节运动方式控制机器人基于目标点位置p10在X轴方向偏移0mm，Y轴正方向偏移100mm，Z轴正方向偏移200mm。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘例行程序调用指令例行程序调用指令为ProcCall，其作用为在当前程序中调用其他例行程序。假设Guiji()为一例行程序，则调用该例行程序的形式为：Guiji;具体调用步骤如下：打开示教器，进入程序编辑器。选中要插入指令的程序位置，高显为蓝色，单击“添加指令”按钮打开指令列表。黄淮学院2.工业机器人程序指令三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘例行程序调用指令在指令列表中选择ProcCall添加指令。选择要调用的例行程序Guiji，单击“确定”按钮。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用编程实例的任务是控制机器人TCP从位置1移动到位置2，然后沿工件模型边缘直线运行到位置3，最后回到位置4。在该编程任务中，控制机器人TCP从位置2运行到位置3的路径为工作路径，从位置1运行到位置2和从位置3运行到位置4这两段路径为非工作路径。非工作路径需要控制机器人进行大范围转移，因此使用MoveJ指令，而工作路径为直线，因此使用MoveL指令；程序编写前，定义位置1位于位置2在Z轴正方向偏移100mm。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘工件建模工作站包括一台机器人、一个工具、一个工件以及外围设备。机器人型号选用IRB2600，工具选用系统自带工件模型的创建步骤如下：（1）加载机器人和工具。编程环境搭建模型MyTool，工件为自主创建的矩形体工件，其底面边长为400mm，高度为600mm，位于机器人正前方800mm处。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘工件建模（2）在“建模”选项卡下依次选择“固体”→“矩形体”。三个值，分别对应X轴、Y轴和Z轴方向。对于角点参数，三个值分别定义了矩形体在参考坐标系下在X轴、Y轴和Z轴上偏离零点的距离，单位为mm；对于方向参数，三个值分别定义了矩形体在参考坐标系下与X轴、Y轴和Z轴偏离的角度，单位为deg；长度、宽度和高度则定义了矩形体的尺寸，单位为mm。（3）在“创建方体”面板中可设置矩形体的角点、方向、长度、宽度、高度等参数。其中，角点定义了矩形体的位置，方向定义了矩形体的姿态，长度、宽度和高度定义了矩形体的形状。角点和方向参数都包含黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘工件建模（4）根据任务描述设置矩形体参数，设置完成后在视图窗口会出现一个矩形体的阴影。（6）加载机器人系统和外围设备完成工作站搭建。（5）单击“创建”按钮创建一个矩形体并在视图窗口显示。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘程序框架创建创建程序框架就是根据任务目标，设计程序的结构和组织方式。在编程任务中，将程序分成主程序和子程序两部分，在主程序中调用子程序和辅助程序的编写，子程序用于控制机器人完成相应任务，程序框架创建步骤如下：打开示教器，将示教器模式切换为手动，在下拉菜单栏中选择“程序编辑器”选项。编程环境搭建黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘程序框架创建如果不存在程序，则需要新建程序或者加载现有程序，在“无程序”对话框中单击“新建”按钮创建程序模块。单击“例行程序”按钮打开例行程序列表。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘程序框架创建单击“文件”按钮在并列表中选择“新建例行程序”选项。将“名称”更改为Zhixian，“类型”设置为“程序”，其他参数使用默认设置，单击“确定”按钮完成例行程序创建。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘程序框架创建创建完成的例行程序Zhixian()。“
”图标表示向上翻页，“
”图标表示程序向上滚动，相对应的向下翻页图标“
”和程序向下滚动图标“
”因程序过短没显示出来。选择例行程序Zhixian()，单击“显示例行程序”按钮进入例行程序编辑界面。界面右侧“
”图标表示放大程序字体，“
”图标表示缩小程序字体，黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写子程序Zhixian()的功能为控制机器人按照位置1→位置2→位置3→位置4轨迹进行运行，具体编写步骤如下：RAPID程序的编写单击MoveL按钮添加指令。在例行程序Zhixian()编辑界面，单击“添加指令”按钮。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写双击“*”符号修改目标点位置。RAPID程序的编写单击“新建”按钮新建位置数据。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写根据不同需求完成数据参数设置后单击“确定”按钮。RAPID程序的编写设置机器人运行速度为v100，转角半径为fine，单击“确定”按钮完成设置。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写选中MoveL语句，单击“添加指令”按钮，单击MoveJ按钮添加指令。RAPID程序的编写在“添加指令”对话框中，单击“上方”按钮选择在MoveL语句上方添加MoveJ语句。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写添加完成的MoveJ语句，双击P20字符设置目标点。RAPID程序的编写单击“功能”选项卡，选择Offs选项添加偏移功能。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写依据任务要求设置Offs功能参数，即将目标点设置为p10点在Z轴正方向偏移100mm的位置。RAPID程序的编写单击“确定”按钮直至完成MoveJ语句添加。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写选中MoveL语句，单击“添加指令”按钮，单击MoveL指令添加语句。RAPID程序的编写双击p30字符修改目标点。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写将目标点选择为P20，单击“确定”按钮完成修改。RAPID程序的编写选中MoveL语句，单击“添加指令”按钮，单击MoveJ指令添加语句。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写双击p40字符修改目标点。RAPID程序的编写单击“新建”按钮新建目标点，将“名称”修改为pHome，单击“确定”按钮。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘子程序编写完整的Zhixian()子程序。RAPID程序的编写⌘主程序编写主程序功能为调用子程序Zhixian()，具体编写步骤如下：选中“<SMT>”显示为蓝色高亮，单击“添加指令”按钮，单击ProcCall指令。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘主程序编写选择需要调用的子程序Zhixian()，单击“确定”按钮。RAPID程序的编写编写完成的主程序main()。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘目标点示教程序编写完成后需要对目标点进行示教，即允许操作人员通过手动操作机器人，将其移动到目标点位置，并将位置信息保存下来，供机器人在未来操作中重复使用。具RAPID程序的编写选择robtarget选项并单击“显示数据”按钮进入robtarget数据类型页面。体示教操作有两种途径：其一是在程序编辑器中进行示教；其二是在程序数据中进行示教。在程序数据中示教的操作步骤如下：选择“程序数据”选项进入程序数据页面。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘目标点示教根据任务描述和子程序Zhixian()内容，需要对p10、p20和pHome三个目标点进行示教。RAPID程序的编写利用手动模式将机器人运行到图3-30中位置2。黄淮学院3.工业机器人编程实例三、工业机器人应用程序工业机器人编程技术及应用⌘目标点示教选中p10目标点，单击“编辑”按钮，在列表中选择“修改位置”选项进行目标点示教。RAPI
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