机器人控制与轨迹规划

实验报告

姓 名：

学 号：

学 院：

电 话：

邮箱：

2016年5月

论述题（每题10分）

1) SSF2000机器人有哪几个轴，请对每一个轴的性能进行详细说明；

2) 对于示教模式、再现模式、远程模式进行详细说明；

3) 对于关节插补、直线插补、圆弧插补 、自由曲线插补方法进行详细说明；

4) 如何实现程序内容的删除；

5) 请详细说明在示教模式下如何实现机器人第7轴的运动控制；

6) 请对机器人常用坐标系进行详细说明；

7) 机器人安全模式分为哪几种？

8) 试述机器人示教编程的过程及特点。

现场操作题（20分）

1、SSF2000机器人有哪几个轴，请对每一个轴的性能进行详细说明：

答：SSF2000机器人具有6个控制轴，其中，基本轴3个，分别为S轴、L轴、U轴；腕部轴3个，分别为R轴、B轴、T轴。各个轴的作用及性能如下：

1、S轴，控制本体左右回转，最大动作范围：±170°，最大速度：3.67 rad/s，210?/s；

2、L轴，控制下臂前后运动，最大动作范围：+155°，-90°，最大速度：3.32 rad/s，190?/s；

3、U轴，控制上臂上下运动，最大动作范围：+250°，-175°，最大速度：3.67 rad/s，210?/s；

4、R轴，控制上臂带手腕回旋，最大动作范围：±180°，最大速度：6.98 rad/s，400?/s，允许力矩：11.8N·m，允许惯性力矩：0.24Kg·m2；

5、B轴，控制手腕上下运动，最大动作范围：+225°，-45°，最大速度：6.98 rad/s，400?/s，允许力矩：8.8N·m，允许惯性力矩：0.17Kg·m2；

6、T轴，控制手臂回旋，最大动作范围：±360°，最大速度：10.47 rad/s，600?/s，允许力矩：5.9N·m，允许惯性力矩：0.06Kg·m2。

2、对于示教模式、再现模式、远程模式进行详细说明

答：1、示教模式：即“TEACH”模式，可用示教编程器进行轴操作和编辑，在此模式中，外部设备发出的启动信号无效。在示教模式下可以进行：编制、示教程序、修改已登录程序、各种特性文件和参数的设定。示教时，必须把示教编程器的模式旋钮旋至 “TEACH”。

2、再现模式：即“PLAY”模式，可对示教完的程序进行再现运行，在此模式中，外部设备发出的启动信号无效。在再现模式下可以进行： 示教程序的再现、各种条件文件的设定、修改或删除。再现时，机器人从程序点1开始移动，把光标移到程序开头， 用轴操作键把机器人移到程序点1。

3、远程模式：即“REMOTE”模式，可通过外部信号进行操作，在此模式中， [START] 按钮无效。在远程模式下，可以通过外部输入信号指定进行以下操作：接通伺服电源、启动、调出主程序、设定循环等与开始运行有关的操作，在远程模式下，外部输入信号有效，示教编程器上的 [START] 按钮失效，在远程模式下，数据传输功能 （选项功能）有效。

下表显示了各种模式下的操作方式：

注： “PP” 表示示教编程器。

3、对于关节插补、直线插补、圆弧插补 、自由曲线插补方法进行详细说明

答：1、关节插补: 按 [ 插补方式 ] 键，将插补方式设定为关节插补[MOVJ]。机器人在未规定采取何种轨迹移动时，使用关节插补。用关节插补示教机器人轴时，移动命令为 MOVJ。 出于安全方面的考虑，通常在程序点 1 用关节插补示教。设定关节插补的再现速度：把光标移到再现速度上，按[转换]+光标键，设定再现速度。

2、直线插补：按 [ 插补方式 ] 键，将插补方式设定为直线插补[MOVL]。用直线插补示教的程序点，以直线轨迹移动。设定直线插补的再现速度：把光标移到再现速度上，按[转换]+光标键，设定再现速度。

3、圆弧插补：按 [ 插补方式 ] 键，将插补方式设定为关节插补[MOVC]。机器人沿着用圆弧插补示教的三个程序点执行圆弧轨迹移动。设定圆弧插补的再现速度：把光标移到再现速度上，按[转换]+光标键，设定再现速度。

A：单一圆弧：只有一个圆弧时，如图所示，用圆弧插补示教 P1 至 P3 三点。用关节插补或直线插补示教进入圆弧插补前的 P0 时， P0 至 P1 的轨迹自动成为直线。

B：连续圆弧：两个以上圆弧相连时，必须执行圆弧分离，在如图的 P4点，即前圆弧与后圆弧的连接点处，同一点加入关节插补或直线插补的程序点。

4、自由曲线插补：按 [ 插补方式 ] 键，将插补方式设定为自由曲线插补[MOVS]。对于有不规则曲线的工件，使用自由曲线插补方式后，可使此类示教更为简单。轨迹为经过三点的抛物线。设定自由曲线插补的再现速度：把光标移到再现速度上，按[转换]+光标键，设定再现速度。

A：单一自由曲线：如图，用自由曲线插补示教 P1 至 P3 三点。用关节插补或直线插补示教进入自由曲线前的 P0后， P0 至 P1 的轨迹自动成为直线。

B：连续自由曲线：用重叠的抛物线的合成作为轨迹。与圆弧插补不同，两个自由曲线的连接点不用加入同点程序点。

为重叠抛物线时，作成合成的轨迹。

4、如何实现程序内容的删除

答：

5、请详细说明在示教模式下如何实现机器人第7轴的运动控制

答：在使用7轴机器人时， 同时按[转换]+[S-]或[转换]+[S+]，移动第7轴。

6、请对机器人常用坐标系进行详细说明

答：机器人常用的坐标系有关节坐标系，直角坐标系，圆柱坐标系，工具坐标系，以及用户坐标系。

1、关节坐标系：机器人各轴进行单独动作，称关节坐标系，设定关节坐标系时，机器人的 S、L、U、R、B、T 各轴分别运动，按轴操作键时各轴的动作情况如下图所示；

2、直角坐标系：不管机器人处于什么位置，均可沿设定的 X 轴、Y 轴、Z 轴平行移动，设定为直角坐标系时，机器人控制点沿 X、Y、Z 轴平行移动，按住轴操作键时，各轴的动作情况如下图所示；

3、圆柱坐标系：θ 轴绕 S 轴运动， R 轴沿 L 轴臂、 U 轴臂轴线的投影方向运动， Z 轴运动方向与直角坐标完全相同，设定为圆柱坐标系时，机器人控制点以本体轴 S 轴为中心回旋运动，或与 Z 轴成直角平行移动。按住轴操作键时，各轴的动作情况如下图所示；

4、工具坐标系：工具坐标系把机器人腕部法兰盘所持工具的有效方向作为 Z 轴，并把坐标定义在工具的尖端点，设定为工具坐标系时，机器人控制点沿设定在工具尖端点的 X，Y，Z 轴做平行移动，按住轴操作键时，各轴的动作情况如下图所示；

工具坐标系把机器人腕部法兰盘所握工具的有效方向定为 Z 轴，把坐标定义在工具尖端点，所以工具坐标的方向随腕部的移动而发生变化；工具坐标的移动，以工具的有效方向为基准，与机器人的位置、姿势无关，所以进行相对于工件不改变工具姿势的平行移动操作时最为适宜；

5、用户坐标系：机器人沿所指定的用户坐标系各轴平行移动。在关节坐标系以外的其他坐标系中，均可只改变工具姿态而不改变工具尖端点 （控制点）位置，这叫做控制点不变动作，在机器人动作允许范围内的任意位置，设定任意角度的 X、Y、Z 轴，机器人均可沿所设各轴平行移动，如下图所示。

7、机器人安全模式分为哪几种？

答：安全模式有三种类型；分别为操作模式、编辑模式、管理模式。

在编辑模式和管理模式下的任何操作，都要设定用户口令。用户口令由 4 至 8 位字母、数字或

符号组成。

1、操作模式：是面向生产线中进行机器人动作监视的操作者的模式，主要可进行机器人启动、停止、监

视操作等。可进行生产线异常时的恢复作业等；

2、编辑模式：是面向进行示教作业的操作者的模式，比操作模式可进行的作业有所增加，可进行机器人

的缓慢动作、程序编辑、以及各种动作文件的编辑；

3、管理模式：是面向进行系统设定及维护的操作者的模式，比编辑模式可进行的作业有所增加，可进行

参数设定、时间设定、用户口令的修改等机器管理。

8、试述机器人示教编程的过程及特点

答：

1、过程：操作者根据机器人作业的需要把机器人末端执行器送到目标位置，且处于相应的姿态，然后把这一位置、姿态所对应的关节角度信息记录到存储器保存。对机器人作业空间的各点重复以上操作，就把整个作业过程记录下来，再通过适当的软件系统，自动生成整个作业过程的程序代码。

2、优点：

操作简单，易于掌握，操作者不需要具备专门知识，不需复杂的装置和设备，轨迹修改方便，再现过程快。

3、缺点：

(1)示教相对于再现所需的时间较长；

(2)很难示教复杂的运动轨迹及准确度要求高的直线；

(3)示教轨迹的重复性差；

(4)无法接受传感器信息；

(5)难以与其他操作或其他机器人操作同步。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/01f9a2ef580216fc710afd4b.html