装配机器人
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2023年3月3日发(作者：何丽娜)机械专业综合课程设计说明书
玻璃装配作业工业机器人离线编程与虚拟仿真
学院（系）：机电信息工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
学生姓名：
学号：
指导教师：
完成日期：
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目录
1.工业机器人概况.............................................................................................................2
2.玻璃装配作业工作站描述与构成.................................................................................4
3.工具坐标系的标定方法.................................................................................................5
4.人机交互指令的应用.....................................................................................................7
（1）.写屏指令“TPWrite”...........................................................................................7
（2）.清屏指令“TPErase”...........................................................................................7
（3）.示教器端人工输入数值指令“TPReadNum”..................................................7
5.计时指令的应用.............................................................................................................8
6.I/O配置...........................................................................................................................9
7.示教任务实施...............................................................................................................10
参考文献....................................................................................................................12
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1.工业机器人概况
科技的进步与革新推动着生产力的不断发展，促使生产关系产生变革。自工业革
命以来，人力劳动已经逐渐被机器所取代，而这种变革为人来社会创造出巨大的财富，
极大地推动了人类社会的进步。如今，机电一体化、机械智能化等技术孕育而生。工业
机器人的出现时人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。
工业机器人的出现将人来从繁重、单一的劳动中解放出来，他还能够从事也谢不适
合人来甚至超越人类能力的劳动，如在强辐射、强污染的环境中作业。工业机器人技术
已经广泛地进入人们生产和生活领域。工业机器人的大量使用必然加速生产力和科学技
术的发展。
工业机器人技术集成了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智
能等多学科的最新研究成果。代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展中的
活跃领域之一。机器人自20世纪60年代初问世以来，已取得了实质性的进步与成果。
在机械制造领域，工业机器人在经历了从诞生、城战、成熟期后，已经成为不可缺少的
核心自动化装备，目前世界上约有近百万台工业机器人正在各种生产现场工作。在非制
造领域，上至太空舱、宇宙飞船、月球探险，下至极限环境作业、医疗手术、日常生活
服务，机器人技术的应用以拓展到社会经济发展的诸多领域。
随着工业机器人技术的不断成熟和创新应用的不断发展，工业机器人在很大程度上
正推动着整个社会的进步，促进着人类生活的改善。机器人技术作为当今科学技术发展
的前沿科学，已成为未来生产和生活中不可缺少的一门核心技术。可以预见，我们已经
进入一个崭新的机器人技术时代。
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图1.1工业机器人示意图
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2.玻璃装配作业工作站描述与构成
本过作战模拟车窗玻璃装配，在工作站中虚拟了三种样式的车窗，机器人利用视觉
识别车窗样式以及位置，从而选择对应样式的车窗玻璃进行涂胶装备。本工作站中已经
预设动画效果，需要在此工作站中依次完成I/O配置、程序数据创建、目标点示教、程
序编写及调试，最终完成整个车窗玻璃装配的过程。下图为车窗玻璃装配机器人工作站
布局图
图2.1车窗玻璃装配机器人工作站布局
因为软件仿真功能的限制，当前工作站中只是虚拟了视觉识别及定位的过程，在程
序中装配位置未采用视觉定位补偿。在真实的应用过程中，才用视觉系统能准确识别样
式以及进行精确定位，既提高生产柔性和装配精度。
车窗玻璃装配工序较为复杂，包括定位、涂胶、装配等一系列工序，对涂胶的均匀
性、装配的精度都有一定的要求。工业机器人运动精度高、速度平稳，可以很好的保证
涂胶的均匀性；辅助视觉系统，可精确定位车窗位置，配合机器人的高定位精度，可提
高车窗玻璃装配过程中的精度，生产更加柔性。
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3.工具坐标系的标定方法
此工作站中，搬运玻璃的工具较为完整，可以直接测量出相关数据进行创建。如下
图所示。
图3.1工具坐标系数据
在示教器中编辑数据tGripper，确认各项数值，见下表
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表3.1工具数据参数
表3.1续
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4.人机交互指令的应用
在机器人程序运行过程中，经常需要添加人机交互，实时显示当前信息或者人工选
择确认等，下面列举几个常用的人机交互指令用法。
（1）.写屏指令“TPWrite”
该指令的作用是将字符串显示在示教器屏幕上，在字符串后面可增加数据显示，如
TPWrite”Thelastcycletimeis”Num:=cycletime;
若对应数值型数据cycletime的数值为5，运行该指令，则示教器屏幕上会显示“The
lastcycletimeis5”。
（2）.清屏指令“TPErase”
运行该指令，则屏幕上的显示全部清空。
（3）.示教器端人工输入数值指令“TPReadNum”
该指令的作用是通过键盘输入的方式对制定变量进行赋值，如
TPReadNumreg1,”howmanyproductsshouldbeproduced?”
运行该指令，示教器屏幕上会出现数值输入键盘，假设人工输入5，则对用的reg1
被赋值为5。
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5.计时指令的应用
在机器人应用过程中，节拍是我们关注的一个焦点。在RAPID中，有专门的用于
计时的式中数据以及一系列的计时指令和函数，如下：
时钟数据：Clock，必须定义为变量函数，最小计时单位为0.001s。
计时指令和函数：
ClkStart：开始计时。
ClkStop：停止计时。
ClkReset：时钟复位。
ClkRead：读取时钟数值。
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6.I/O配置
在“控制器”菜单中打开虚拟“示教器”，将界面语言改为中文，之后依次单击“ABB
菜单”-“控制面板”-“配置”，进入“I/O主题”，配置I/O信号。在此工作站中，配
置有1个DSQC652通信板卡，则需要在Unit中设置此I/O单元的相关参数，配置见下
表。
表5.1Unit单元参数
在此工作站中，需要配置的I/O信号有：
数字输出信号doVacuumOn，用于控制吸盘产生真空；
数字输出信号doGlueOn，用于控制胶枪涂胶；
数字输出信号doVisI/OnOn，用于控制虚拟视觉系统启动；
数字输入信号diProcessStart，工作站启动信号并随机选择车窗框体样式；
数字输入信号diViI/OnFinished，虚拟视觉系统识别并定位完成；
组输入信号giType，当前随机选择的车窗框体样式编号，取值范围1~3。
I/O信号参数见表5.2
表5.2I/O信号参数
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7.示教任务实施
在此工作站中，需要示教大量的目标点，主要分成视觉定位工位、玻璃拾取工位、
玻璃涂胶工位、玻璃装配工位4个工位。在示教器中，可一次找到对应的4个例行程序，
分别是rVisiOn、rPick、rGlue、rAssembly。
图7.1工件坐标及目标点
各个类型玻璃的涂胶点位则需沿着玻璃轮廓依次进行点位的视觉，由于三种玻璃均
为三角形，故三条边均可使用两个目标点来制定一条涂胶轨迹，在各个顶角处为圆弧，
则可分别使3个点位来指定一段圆弧轨迹，具体示教位置可自由选取，只需要保证能够
完成整个玻璃轮廓边界处的涂胶即可。
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图7.2路径1图7.3路径2图7.4路径3
三种类型玻璃的装配基准点，以玻璃与车窗框体正好切合为准。最后，机器人工作原位
pHone示意图如下。
图7.5机器人工作原位pHone
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参考文献
[1]叶晖，等.工业机器人实操与应用技巧[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]叶晖，等.工业机器人典型应用案例精析[M].北京：机械工业出版社，2013.
[3]胡伟，陈彬等.工业机器人行业应用实训教程.北京：机械工业出版社，2015.