新时达机器人入门

1、1 认识STEP机器人【学习目标】Ø 掌握机器人系统的构成；Ø 了解机器人系统中每一部分的含义；Ø 了解机器人的一些重要参数；Ø 了解STEP机器人的编程方式；STEP机器人是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置，可以对物体运动的位置、速度、加速度进行精确控制，从而完成某一工业生产的作业要求。STEP机器人系统由机械本体、控制柜、示教器组成。如下图所示3示教器：机器人的人机交互接口，操作者可通过它对机器人进行示教或者手动操作机器人移动1控制柜：完成机器人控制功能，是决定机器人功能和水平的关键部分2机械本体：用于完成各种作业任务的机械主体，主要包括

2、机械臂、驱动装置、传动单元以及内部传感器等部分4连接线缆：动力线缆、编码器线缆STEP机器人的软件系统目前开发有码垛Pallet、焊接Arc、折弯Bend功能包。STEP机器人的硬件系统电机交流伺服电机（多摩川、婓叶、拉法特）减速机 谐波减速机和RV减速机CPU32位高速输入电源380v/3相4线I/O设备自主I/O、魏德米勒I/O（裸机标配16DI,16DO）1.1 机器人的用途新时达机器人现可以进行弧焊，搬运，折弯。1.2 新时达机器人的型号目前新时达机器人有SD系列，SA系列，SR系列，SP系列。SD系列：SD500E，SDA500E，SD700E，SDA700E;SA系列：SA1400

3、，SA1400A，SA1800;SR系列：SR20，SR50E,SR50B,SR165，SR210;SP系列：SP120，SP200，SP275;具体介绍请参考样本和本体使用说明书；1.3 机器人的主要参数（SA1400为例）手部负重：6KG运动轴数:6运动范围:1400mm安装方式:正装、吊装重复定位精度：正负0.05mm最大速度：1500mm/s其他参数和其他机型请参考本体使用说明书；1.4 STEP机器人的安装环境环境温度：0-45摄氏度环境湿度：普通：75%RH振动：4.9m/s2以下其他参数和其他机型请参考本体使用说明书；1.5 STEP机器人的编程方式在线编程，暂时不具备离线仿真功

4、能；2搬运、拆箱、连线机器人【学习目标】Ø 掌握机器人的拆箱；Ø 掌握机器人的搬运、固定和倒装具体操作；Ø 掌握机器人的线路连接；2.1 拆箱机器人将机器人从木箱中取出，拆箱后如下图所示。具体操作请参考本体使用说明书和快速操作手册。拆箱后检查机器人本体并无损坏，配件有无短缺（请参考配件清单表），以SA1400裸机为例，应包含本体一个，控制柜一个，示教器一个，动力线缆一个，编码器线缆一个，示教器。根据机器人本体规格和控制柜规格选择合适的场地，用M16螺钉固定机器人本体和控制柜在水平地面上，保证其不会倾倒或者移动。如下图所示（具体请参考STEP机器人快速操作手册和控制

5、系统使用说明书）。 2.2 固定机器人机器人的搬运一般采用吊运和搬运两种，如图所示。吊运：使用吊车进行吊装的示意图。注意在大臂上添加覆盖物（图示A和B处），预防吊绳对机器人本体的损坏。 图1. 1 机器人的吊运方式搬运：本体搬运时，原则上需调整至下图搬运姿态后，使用夹具进行搬运。A 专用工装B 固定螺钉 8-M8X25 机器人的搬运方式控制柜SRC2设计有两种搬运方式：吊运和搬运，如图1.20所示。吊运：按下图所示的方式，吊起控制柜SRC2到指定位置，吊线的最大角度如图所示，控制柜的吊运请参见控制系统使用说明书中。搬运：按下图所示的方式，搬运控制柜SRC2到指定位置，搬运控制柜时，只能从控制柜

6、的正面或背面进液压车（或叉车），并注意控制柜下部的接插口。图1. 2 控制柜SRC2的搬运方式控制柜拆封前，必须仔细阅读本使用手册中的安全规范和使用条例。拆封控制柜时，必须由新时达派遣的专业人员进行拆封。拆封控制柜后，必须检查是否在运输过程中对控制柜造成了损坏。控制柜如需存放一段时间后才拆封使用，请按控制系统使用说明书中的“第三章 3.1节”提供的储存环境参数存放控制柜。详细的搬运、固定机器人本体和控制柜请参考控制系统使用说明书。2.3正确连线首先拧下控制柜前下方面板上的两个螺丝（待线缆连接完成后再将面板安装上），露出控制柜的线缆连接头。区分一下动力线缆和编码器线缆；连接动力线（弯头连接控制柜

7、）、 编码器线（弯头连接控制柜）和示教器线缆。将动力线缆和编码器线缆分别连接到本体和控制柜上，如下图所示；控制柜和本体线缆连接成功示意图如下所示；连接控制柜上的电源插头（连接前确保断电）；2.4 上电、断电电源上电前，需检查电源参数是否正确。供电后，扭动旋转开关使控制柜上电，主电上电指示灯变亮，示教器启动。示教器启动画面如下说明正常可以使用了。3 STEP机械本体【学习目标】Ø 掌握本体的机械零点位置和机械挡块；Ø 掌握机械本体六个轴的旋转方向；Ø 了解机械本体内部元件；4.1 机械本体的组成机械本体是用来完成各种作业的执行机构，相似于人的手臂。它主要由机械臂、驱

8、动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。由于机器人需要实现快速而频繁的起停、精确地到位和运动，所以必须采用位置传感器、速度传感器等检测元件实现位置、速度和加速度闭环控制。为了适应不同的用途，机器人机械本体最后一个轴的机械接口通常为以连接法兰，可以装接不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。对于SD系列，SA系列，SR系列机器人是六关节串联型机器人，SP系列是四关节串联型机器人。六关节机器人是由六根旋转轴组成。如下图SA1400在上图中底座是机器人的基础部分，起支撑作用。整个执行机构和驱动装置都安装在基座上。对固定式机器人，直接连接在地面上，对移动式机器人，则安装在移动机构上，如导轨、滑台。

9、旋转座是机器人的腰部。是机器人手臂的支撑部分，根据坐标系的不同，旋转座可以在底座上转动。大臂是连接机身和手腕的部分，由动力关节和连接杆件构成。它是执行机构中的主要运动部件，也称为主轴，主要用于改变手腕和末端执行器的空间位置。手腕是连接末端执行器和手臂的部分，主要用于改变末端执行器的空间姿态。每个关节上有一个电机，六根轴就有六个电机，如下图所示每个轴有个机械零点位置，如下图红框中所示，相应的孔槽对齐的位置为机械零点位置。3.2 本体铭牌的介绍本体的铭牌如下图所示SA1400本体铭牌Type型号SA1400SA1800SD500SD700SP120SP200SR165SR50ESR50BSeria

10、l序列号Robot Variant扩展型号/Data生产日期Net Weight重量143KG160KG28KG30KG1040KG1820KG1250KG575KG590KGMax Load 负载能力6KG8KG5KG5KG120KG200KG165KG50KG50KGMax Range工作范围1405mm1818mm500mm700mm2403mm3003mm2586mm2124mm2065mmSTEP机器人的控制柜【学习目标】Ø 掌握机器人控制柜的开关机键；Ø 掌握外接IO的接线方式；Ø 了解机器人控制柜内部电气元件和放置位置；Ø 了解机器人的控制

11、器和伺服驱动器；控制柜外观下图为控制柜SRC2的正面示意图，主要包括旋转开关、主电上电指示灯和调试接口。3211 旋转开关2 主电上电指示灯 3 调试接口控制柜内部主要电气元件下图是控制柜SRC2的内部结构示意图，主要部分如下所述。1 控制器 2 伺服驱动及其安装板3 断路器及其安装板 4 接触器5 主电端子 6 开关电源7 安全逻辑板（SRE） 8 通信模块及其安装板9 控制柜斜面板 10 门禁开关控制柜SRC2的背面结构根据配套机器人本体的型号不同而略有差别，主要区别为：制动电阻的数量及规格、是否需要安装变压器两个方面，图为配套SA1400机器人本体的控制柜SRC2的背面结构示意图。1 示

12、教器及其支架 2 风扇及其安装板3 内部变压器 4 制动电阻（选配）5 滤波器SA1400机器人控制柜的背面示意图下图是控制柜SRC2的接线斜面板的接口介绍。1 机器人动力线接口2 机器人编码器线接口3 扩展板接口(自定义)4 手持式示教器接口5 预留接口（备用）接口面板示意图控制器介绍SRM1000机器人运动控制器提供三个Ethernet网口（LAN0-2），一个RS232串口，一个CAN接口，两个显示器接口（VGA和HDMI），四个USB接口，一个CompactFlash卡槽。具体接口位置示意图可以参照图，用户可以根据实际需求选用。SRM1000正面示意图上述是运动控制器的所有接口描述，机

13、器人控制系统中使用的接口有：电源接口（X101）、Ethernet网口（X102, X106, X107）、CAN接口（X104）。其中，Ethernet网口的作用如下：X102：EtherCAT接口，机器人控制系统内部采用的通信协议；X106：程序下载调试接口，默认IP：192.168.39.220；X107：示教器通信接口，默认IP：192.168.0.1。伺服介绍AS260系列伺服系统是新一代网络型高性能伺服系统。伺服驱动器主控采用高速CPU处理器与现场可编程门阵列(FPGA)协同处理技术，且集成了PowerLink与EtherCAT高速以太网总线、CANopen现场总线，适用于多轴控制

14、、高精度控制、同步控制等应用场合。伺服驱动器的正面示意图如图2.9所示。图伺服驱动器正面示意图 伺服上的端子在此不详细介绍，请参考控制系统使用说明书。外部I/O介绍魏德米勒IO介绍控制柜SRC2为魏德米勒通信模块预留了安装空间，控制柜内常用的魏德米勒模块有四种：16通道数字量输入、16通道数字量输出、4通道模拟量输入、4通道模拟量输出。16通道数字量输入UR20-16DI-P魏德米勒数字量输入模块主要用于接收来自传感器、变送器、开关或接近开关的开关量控制信号。该系列模块有4,8或16通道输入可选。控制柜一般采用16通道输入模块，以下是16通道数字量输入UR20-16DI-P的简要介绍。16通道

15、数字量输入模块，有16路输入，高电平触发，采用1线制连接，图是该模块的连接示意图。16通道数字量输入1线制连接示意图注意：这里的DI0-DI15即为机器人这边的DI1-DI16.16通道数字量输出UR20-16DO-P魏德米勒数字量输出模块主要用于连接分布式执行器。该系列模块可提供2线和3线制的4DO，8DO以及带或不带DIN接口的16DO。控制柜一般采用不带DIN接口的16通道输出模块，以下是16通道数字量输出UR20-16DO-P的简要介绍。16通道数字量输出模块，有16路高电平输出，每个通道最大输出电流为500mA，模块的最大输出电流为8A，采用1线制连接，图是该模块的连接示意图。16通

16、道数字量输出1线制连接示意图注：这里的DO0-DO15即为机器人这边的DO1-DO16.4通道模拟量输入UR20-4AI-UI-16魏德米勒模拟量输入模块根据不同分辨率和接线方案有多种选择。根据4种模拟量传感器+/-10V，+/-5V，0.10V，0.5V，2.10V，1.5V，0.20mA或4.20mA，输入模块提供12和16位分辨率，每个连接器插头可连接2线，3线或3线+FE技术可选。控制柜一般采用16位4通道模拟量输入模块，以下是4通道模拟量输入UR20-4AI-UI-16的简要介绍。4通道模拟量输入模块，16位分辨率，可采用2线，3线，3线+FE连接，图是该模块的连接示意图。4通道模拟

17、量输入2线，3线，3线+FE连接示意图注：这里的AI0-AI3即为机器人这边的AI1-AI4.4通道模拟量输出UR20-4AO-UI-16魏德米勒模拟量输出模块最多可控制四个+/-10V，+/-5V，0.10V，0.5V，2.10V，1.5V，0.20mA或4.20mA的模拟量执行器，测量精度为0.05%。模块上的连接器插头可连接2线或4线制的执行器，每个通道的测量范围可以用参数设定，且有独立的LED状态指示。4通道模拟量输出模块，16位分辨率，可采用2线，4线连接，图A10是该模块的连接示意图。4通道模拟量输出2线，4线连接示意图详细说明请参考魏德米勒的模块介绍说明书。注：这里的AO0-AO

18、3即为机器人这边的AO1-AO4.自主IO介绍控制柜SRC2采用自主设计的I/O模块，标准配置的I/O模块可以提供16DI、16DO。另外，还预留有I/O模块安装区域，可根据客户需求扩充为32DI、32DO。自主I/O模块的顶层丝印层如图所示。自主I/O模块板卡顶层丝印层1. 电源接口J8、J9：自主I/O模块采用24V电源供电，共有两组24V电源接口，一组为系统工作提供电源，一组为输入输出接口供电。这两组电源接口彼此间相互隔离，互不干扰。2. 以太网接口J1、J2：自主I/O模块采用EtherCAT现场总线协议，与控制器等外部控制器进行通信。3. 16路数字量输入接口（DI）J3：自主I/O

19、模块提供16路数字量输入接口。4. 16路数字量输出接口（DO）J6：自主I/O模块提供16路数字量输出接口，其中12路数字量输出、4路继电器输出。注：J3、J6接口均需转接后，才能开放给客户使用。由于自主I/O模块的输入、输出接口（J3、J6）不能直接接线，为方便客户使用，提供了专用的转接板卡，以下是转接板卡的详细介绍。下图是转接板卡的实物图。转接板卡实物图从上图可以看出，转接板卡将所有IO接口分为三组：16路数字量输入、12路数字量输出和4路继电器输出，其中，16路输入和12路输出均带有指示灯。另外，还专门配备了可供客户使用的24V电源，该24V电源由控制柜内的开关电源提供，最大输出电流为

20、3A。a) 标准配置的I/O模块提供了16路DI、12路数字量DO、4路继电器DO，另外还提供4路内部24V电源，可以方便客户使用。b) 驱动能力 DI：当使用内部24V电源连接DI时，内部24V电源为每路DI预留不大于15mA的电流； DO：每路数字量DO可以驱动不大于500mA的负载，12路DO的驱动总电流不得大于3A。c) 输入DI连接示意图：自主I/O模块提供的DI接口共有两种连接方式，一种是客户自行提供24V电源，此方式适用于驱动大电流负载，客户可根据负载的需求提供适合的电源；一种是模块内部提供24V电源，此方式适用于小电流负载，如指示灯等。相应的连接方式如图所示。(a) 外部供电连

21、接方式(b) 内部供电连接方式数字量输入DI连接方式示意图d) 输出DO连接示意图自主I/O模块提供两种输出接口：数字量输出和继电器输出。数字量输出DO适用于驱动小电流负载，每路DO可以提供不大于500mA的电流，但总输出电流不能超过3A；继电器输出DO使用更方便灵活，客户可根据需求自行选配合适的电源。相应的连接方式如图(a)、(b)所示。(a) 数字量输出连接方式(b) 继电器输出连接方式数字量及继电器输出DO连接方式示意图安全逻辑板安全逻辑板（SRE）主要是机器人控制系统安全逻辑管理部件，对整个系统的安全功能和相关逻辑进行集中管控，确保整个系统安全可靠、逻辑正常。下图为安全逻辑板的顶层丝印

22、图。安全逻辑板顶层丝印图安全逻辑板功能说明1）电源控制功能，检测到控制电源输入后自动输出到控制器、伺服、风扇、示教器，实现控制器回路供电控制；检测系统一切正常后且门禁开关输入信号闭合时输出信号控制接触器闭合，主电导通，伺服上主电；2）快速停止控制功能，手动模式下，按下三位使能开关后触发，用于快速停止机器人；3）安全转矩关断（STO）控制紧急情况下，安全回路断开、严重报警发生时等情况下触发，如拍下紧急关断按钮等操作，控制系统使能立即断开，触发紧急停止。外部急停安全逻辑板（SRE）的端子 CN5 为外部急停端子，可供客户的外部急停按钮使用。外部急停端子 CN5 为 4 芯端子，分为1,2 和 3,

23、4 两路安全回路。控制柜出厂时，默认为无外部急停状态，即将 1,2、3,4分别短接，保证控制柜可正常运行。当客户使用外部急停时，分别将 1,2、3,4的短接线断开，将外部急停按钮接入 1,2、3,4 之间。！注意：客户仅能使用无源、常闭触点的急停按钮，不支持外部供电的有源触点。 外部急停的连接示意图如下图所示。外部急停CN51234急停按钮控制柜铭牌介绍Type型号SRC2.4-SA1400SRC2.4-SA1800SRC3.1-SD500SRC3.1-SD700SRC2.4-SP120Serial NO.序列号Robot SN.本体序列号Ver.版本号A10A10A01A01A03Date生

24、产日期Voltage/Frequency电压/频率3×400V AC /5060Hz3×400V AC /5060Hz220V AC /5060Hz220V AC /5060Hz3×400V AC /5060HzMax Current最大电流16A16A10A10A32AApparent Capacity最大容量10KVA10KVA3KVA3KVA20KVANet Weight重量150KG150KG17KG17KG150KGType型号SRC2.4-SP200SRC2.4-SP165SRC2.4-SR50ESRC2.4-SR50BSerial NO.序列号Rob

25、ot SN.本体序列号Ver.版本号A02A04A02A03Date生产日期Voltage/Frequency电压/频率3×400V AC /5060Hz3×400V AC /5060Hz3×400V AC /5060Hz3×400V AC /5060HzMax Current最大电流32A32A16A16AApparent Capacity最大容量20KVA20KVA10KVA10KVANet Weight重量150KG150KG150KG150KGSTEP 机器人的示教器【学习目标】Ø 掌握示教器的界面按键及对应的含义；Ø 掌握示

26、教器的状态栏和菜单栏；示教器按键介绍KEBA示教器外观示教器外观1 钥匙开关 2 选项定位旋钮3 急停开关 4a 右侧按键4b下方按键 4c 左侧按键及四个LED状态指示灯5TFT-LCD触摸屏 6 USB接口保护 7 多功能扶手 8 三位使能开关9 未使用的电缆出口 10 电缆安装区域11 应力消除和弯曲保护连接电缆 12 触笔自主示教器外观介绍1 钥匙开关 2 急停开关3 状态指示灯和按键 4 触控显示屏5连接线缆 6 三位使能开关示教器外观正确使用示教器时，右手持示教笔进行屏幕和按钮的操作，左手放在三位开关上，如图所示。示教器手握姿势示教器上带有停止功能的按钮有3种，分别为：急停开关、三

27、位使能开关和右侧按键中的“Stop”按键。另外，在使用钥匙开关转换不同的操作模式时，也会导致机器人断电停止。：在使用示教器时，首先需要检查急停开关是否打开。详细的使用方式请参照示教器操作手册和机器人操作软件使用说明书。示教器界面状态栏状态栏示意图状态栏布局图操作模式：共三种，通过钥匙开关来控制。手动模式：将钥匙开关旋至右侧，手动控制机器人运动的速度较慢，如图所示：自动模式：将钥匙开关旋至中间，机器人自动运行的速度较快，如图所示：外部自动：将钥匙开关旋至左侧，通过外部设备控制机器人运动，此种模式适合工程项目，如图所示：使能状态：用于查看机器人是否上使能。图标表示机器人使能已经关闭。图标表示机器人

28、使能已经打开。坐标系显示：用于显示当前机器人系统的参考坐标系。参考坐标系切换需要在程序中设定。下图为不同坐标系的切换。世界坐标系：自定义坐标系：工具状态：用于显示当前机器人系统内部工具。机器人系统工具设置有两种方式：一是在机器人程序中设置，二是在机器人位置界面中通过工具设定下拉框来设置。下图为不同工具的切换。无工具状态：自定义工具：用于表示当前机器人运行速度参数。速度设置有三种方式：1. 程序中设置；2. 通过机器人位置界面中的“速度设置”；3. 通过面板按键“V+”“V-”来设置。下图为显示不同速度：加载程序路径状态：程序运行状态包括三种（运行、暂停、停止）。图标表示机器人处于运行状态，如图

29、所示：图标表示机器人处于暂停状态，如图所示：图标表示机器人处于停止状态，如图所示：程序运行模式包括三种（连续、单步、运动单步）。图标表示机器人运行模式为连续。如图所示：图标表示机器人运行模式为单步。如图所示：图标表示机器人运行模式为运动单步。如图所示：图标表示机器人进行焊接仿真。如图所示：图标表示机器人进行焊接操作。如图所示：图标表示的是机器人的真实折弯。如图所示：图标表示的是机器人的仿真折弯。如图所示：图标表示的是示教器跟底层程序是否通讯成功，两个蓝色的电脑表示通讯成功，如果电脑上有红色的×号表示没有通讯成功。图标表示未按下急停按钮。如图所示：图标表示已按下急停按钮。如图所示：图标

30、显示的是工作空间的状态；显示当前机器人系统内部报警信息（三种：错误、报警、信息）。如图所示：用于确认机器人系统内部报警信息，只有系统内部报警信息全部确认后，机器人才能再次上使能。A1-A6这列显示的是点动坐标系，根据点动坐标系的不同选择，显示也不同，如此图所示点动坐标系为关节坐标系示教器界面菜单栏在KEBA示教器的左侧会有一列按键，这是菜单按键，菜单按键可以点按出菜单来。工作空间和信号配置。设置、IO监视、码垛、多层多道、折弯、校正。工具、坐标系、变量。工程。程序。 位置。信息和日志。在自主示教器的下方会有一系列按键。其中如下图所示为菜单按键。示教器功能按键KEBA示教器自主示教器示教器界面主

31、显示区 上图中标红的区域为主显示区，此区域会根据不同的菜单显示不同的界面。安全【学习目标】Ø 了解使用机器人时需要注意的安全注意事项；所有与机器人控制系统有关的工作人员必须阅读并了解机器人系统安全方面的文献。在工作之前必须向相关人员说明工作的方式、规模以及可能存在的危险。在发生意外事故或进行技术更改后必须重新加以说明。相关人员包括将机器人系统集成到设备上的系统集成商、用户、操作人员或机器人系统的编程人员。操作人员资格要求1设备操作人员必须经过新时达机器人的专业培训，并通过STEP机器人初级培训（及初级以上）考核后上岗；2未经使用部门的领导同意，任何人不得擅自操作机器人；3禁止没有参加

32、培训的人员擅自非法操作设备；4操作人员必须培训相关劳保用品，如安全鞋、安全帽等。设备操作规程的规定1使用前确保机器人本体、控制柜、示教盒及各附件连接电缆的外观良好；2设备启动前确保机器人紧固于底座，底座紧固于地板；3机器人运动之前先确保控制柜及示教器上的急停开关起作用；4遵守设备上的危险、警告、注意、强制、禁止标志；5任何人未经操作人员同意不得进入机器人工作范围；6有人员进入机器人工作范围必须有操作人员陪伴，保证机器人处于停止且使能切断状态；7设备启动时依照正常的顺序对设备进行开机、关机；8设备启动前一定要确认机器人工作范围内无干涉；9机器人运行过程中，一旦有未经许可的人员靠近机器人，必须立即

33、按下急停按钮，切断电源开关；10因工作需要，对设备进行相应的改造时，需知会设备供应商，作相应的确认；11设备运作过程中，出现任何异常，应停止工作，记录异常情况，并知会设备供应商，确认是否可继续工作。只允许在机器正常运行的状态下，按规定且有安全意识地使用本机器人系统。不正确的使用会导致人员伤害及设备受损。即使在机器人控制系统已关断且已进行安全防护的情况下，仍应考虑到机器人系统可能进行的运动。错误的安装（例如超载）或机械性损坏（例如制动闸故障）会导致机器人或附加轴向下沉降。如在已关断的机器人系统上作业，则须先将机器人及附加轴行驶至一个无论在有负载或无负载情况下都不会自行运动的状态。如没有这种可能，

34、则必须对机器人及附加轴作相应地安全防护。机器人系统出现故障时，必须执行以下工作：l 关断机器人控制系统并做好保护，防止未经许可的重启。l 通过有相应提示的铭牌来标明故障。l 对故障进行记录。l 排除故障并进行功能检查。详细请参考机器人操作安全手册。机器人基本概念【学习目标】Ø 掌握机器人的轴、TCP、工作空间、工作精度等概念；Ø 熟练掌握机器人的关节坐标系，笛卡尔坐标系，明确各坐标系的方向等；Ø 掌握点动、示教的概念；Ø 了解机器人的正运动学、逆运动学；Ø 掌握机器人遇到奇异点如何处理；Ø 掌握示教器的登陆；机器人运动轴工业机器人在生

35、产应用中，除了本身的性能特点要满足作业要求外，一般还需要配置相应的外围设备，如工件的工装夹具，转动工件的回转台，翻转台，移动工件的移动台等。这些外围 的运动和位置控制都要与机器人相配合，并具有相应的精度。通常机器人运动轴可以分为机器人轴、基座轴和工装轴，基座轴和工装轴统称为外部轴。机器人轴是机器人操作机的轴，属于机器人本身，基座轴是使机器人移动的轴的总称，主要指行走轴（移动滑台或导轨），工装轴是除机器人轴、基座轴之外的轴的总称，指使得工件、工装夹具翻转和回转的轴，如回转台、翻转台等。STEP六轴机器人有6个可活动的关节。分别定义为A1,A2，A3，A4，A5，A6，其中A1，A2，A3用于保证

36、工具末端点到达工作空间中的任意位置，A4，A5，A6用于实现工具末端点的任意空间姿态。TCPTCP（tool centre point）为机器人系统的控制点，出厂时默认位于安装法兰的中心。安装工具后，TCP将发生变化。为实现精确运动控制，当换工具或者工具碰撞时，都需要重新进行工具示教。有关如何进行工具示教，请参考后面的章节。额定负载 额定负载也称为持重。正常操作条件下，作用于机器人手腕末端，且不会使机器人性能降低的最大载荷。具体每个机型的额定负载参考选型手册。工作精度机器人的工作精度主要指定位精度和重复定位精度。定位精度（绝对精度）是指机器人末端执行器实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位

37、精度是指机器人重复定位其末端执行器于同一目标位置的能力。工业机器人具有绝对精度低，重复精度高的特点。STEP机器人的重复定位精度跟机型有关，在此不做介绍，请查阅选型手册。工作空间工作空间也称工作范围，机器人在执行任务时，其手腕参考点所能掠过的空间。如下图所示。由于工作范围的形状和小反映了机器人工作能力的大小，因而它对于机器人的应用十分重要。工作范围不仅跟机器人各两岸的尺寸有关，还与机器人总体结构有关。如图所示的工作范围指不安装工具时可以到达的区域，安装工具后，为了保证工具姿态，实际的可达空间会比我们厂家给出的要小一层，需要认真地用比例作图法或模型法核算一下，以判断是否满足实际需要。最大工作速度

38、在各轴联动情况下，机器人手腕中心所能达到的最大线速度。我们机器人在手动模式下100%的速度是250mm/s。自动模式下100%速度出厂默认1500mm/s。 关节坐标系工业机器人的运动实质是根据不同的作业内容、轨迹的要求，在各种坐标系下的运动。即对机器人进行示教或者手动操作时，其运动方式是在不同的坐标系下进行的。所以在机器人系统中，可使用关节坐标系、世界坐标系、基坐标系、工具坐标系、工件坐标系。而世界坐标系、基坐标系、工具坐标系、工件坐标系又属于笛卡尔坐标系。在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单轴正向或反向运动。各轴动作见下表轴名称动作说明动作图例轴1A1本体回转轴2A2大臂运动轴3A3小臂运

39、动轴4A4手腕旋转运动轴5A5手腕上下摆动轴6A6手腕圆周运动笛卡尔坐标系（1） 世界坐标系世界坐标系是机器人示教与编程中经常要使用的坐标系，机器人如果固定在地面上，则世界坐标系的原点在底座的中心点，向前为x轴正向，向上为z轴正向，y轴正向按照右手定则确定，如下图所示，不管机器人在什么位置，TCP点均可沿着设定的x轴、y轴、z轴平行移动和绕着x轴、y轴、z轴旋转，各轴动作情况如下表所示。轴名称动作说明动作图例X轴TCP沿x轴平行移动ZYXY轴TCP沿Y轴平行移动XYZZ轴TCP沿Z轴平行移动ZYXATCP绕着x轴旋转(右图中的坐标系仅表示世界坐标系的方向)ZYXBTCP绕着Y轴旋转(右图中的坐

40、标系仅表示世界坐标系的方向)ZYXCTCP绕着Z轴旋转(右图中的坐标系仅表示世界坐标系的方向)ZXY（2） 基坐标系基坐标系是以机器人底座中心点为原点，向前为x轴正向，向上为z轴正向，y轴正向按照右手定则确定。当机器人固定在地面上不动时，我们规定基坐标系是跟世界坐标系重合的。所以TCP点在基坐标系下的各轴的运动方向跟上述（1）世界坐标系的相同，在此不详细介绍。（3） 工具坐标系工具坐标系的原点定义在TCP点，X轴、Y轴、Z轴由用户自已定义，在示教器上进行工具示教进行确认。如下图所示用户自定义的工具坐标系TX,TY,TZ。由于工具是装在法兰上的，所以随着机器人六个轴的移动，工具坐标系是时刻在变化

41、的。以下图为例，在工具坐标系下点动机器人时，各轴的动作可参考下表所示。轴名称动作说明动作图例TXTCP沿TX轴平行移动TYTZTXTYTCP沿TY轴平行移动TYTZTXTZTCP沿TZ轴平行移动TYTZTXTATCP绕着TX轴旋转TZTYTXTBTCP绕着TY轴旋转TYTZTXTCTCP绕着TZ轴旋转TYTZTX（4） 用户自定义坐标系为了作业方便，用户自行定义的坐标系，如工作台坐标系和工件坐标系，且可以根据需要定义多个用户坐标系。当机器人配备多个工作台时，选择用户坐标系可使操作更为简单。在用户坐标系下，TCP点将沿着用户自定义的坐标轴方向运动。各轴动作参考下表。轴名称动作说明动作图例RXTC

42、P沿RX轴平行移动RZRYRXRYTCP沿RY轴平行移动RYRZRXRZTCP沿RZ轴平行移动RZRYRXRATCP绕着RX轴旋转RZRYRXRBTCP绕着RY轴旋转RZRYRXRCTCP绕着RZ轴旋转RZRYRX总结1. 不同的机器人的坐标系的功能是等同的，即机器人在关节坐标系下完成的动作同样可以在笛卡尔坐标系下实现。2. 机器人在关节坐标系下的动作是单轴运动，而在笛卡尔坐标系下是多轴联动的。点动、示教机器人的运动可以是连续的，也可以是增量的，可以是单轴动的，也可以是多轴联动的。这些动作的实现均可以通过示教器来完成。点动分为连续点动和增量点动，连续点动就是长按轴操作键来移动机器人手臂的方式。

43、连续点动机器人主要用于在示教时离目标位置较远的场合。增量点动是点按轴操作键来移动机器人手臂的方式。每点按一次，机器人移动一段距离。增量点动机器人主要用于在示教时离目标位置较近的场合。示教是当机器人走到指定点时被机器人记录下来的过程叫做示教。在程序编写时具体讲解示教的过程。机器人运动学问题（1） 运动学正问题。对于给定的机器人，已知各关节角度，求TCP点相对于参考坐标系的位姿，称之为正向运动学。机器人示教时，机器人控制器即逐点进行运动学正解运算。（2） 运动学逆问题。对给定的机器人，一直TCP点在参考坐标系中的初始位姿和期望位姿。机器人再现时，机器人控制器逐点进行运动学逆解运算，并将角度分解到机

44、器人各关节上。正运动学问题 逆运动学问题奇异点上一部分讲解了机器人的正逆运动学，在机器人进行逆运动学求解时，出现矩阵退化时，就会出现奇异点。常见的奇异点为走直线或者走圆弧时第五轴接近0时报出的错误。处理方式是重新规划路径，避免走到机器人奇异点位置。机器人的法兰点动【学习目标】Ø 掌握示教器的登陆；Ø 掌握在位置界面查看机器人的当前位置；Ø 掌握在位置界面修改速度，点动坐标系切换等；Ø 掌握在关节坐标系下点动机器人；Ø 掌握在世界坐标系下点动机器人；拆箱、安装好机器人后，旋动控制柜上的旋钮开关给机器人上电。然后如下图所示，选择好用户名（Admin

45、），输入密码（123），点击登陆，会提示登陆成功。点动前的准备查看机器人的位置点击“位置”菜单，会显示如下图的位置界面信息；1. 显示机器人TCP点在2中选择的坐标系下的位置值；2. 切换栏目1中显示TCP点在世界坐标系下、基坐标系下、关节坐标系下、自定义坐标系下的值；在关节坐标系下点动机器人详细操作及界面截屏请参考示教器操作手册。在世界坐标系下点动机器人详细操作及界面截屏请参考示教器操作手册。工具示教【学习目标】Ø 掌握工具变量的新建；Ø 掌握工具的示教；Ø 掌握工具的使用；Ø 掌握在工具坐标系下点动机器人；工具变量的新建请在示教器上完成以下操作：3.

46、 点按变量菜单选择“变量”；4. 选择变量列表中的GLOBAL点击左下角“变量”控件点击“新建”；5. 选择“坐标系工具类型”选择“Tool”修改左下方的名称点击右下方的“确认”；6. 工具变量新建完毕。一点法或四点法示教工具的位置一点法示教位置步骤1. 点击“变量”菜单点击“工具”控件；2. 选择需要示教的工具变量点击右下方的“设置”；3. 在示教XYZ那栏中选择“一点法”点击右下方的“下一步”；4. 在选择已知工具那栏选择已知的工具点动机器人的TCP接触到参考点P这时点击左边的“示教”记录位置点击右下方的“下一步”；5. 将已知工具拆下，装上未知工具，然后点动机器人的TCP点到达参考点P这

47、时点击左边的“示教”记录位置点击右下方的“下一步”；6. 这时机器人计算出XYZ的值，点击“确认”保存；一点法注意事项l 适用于用已知工具示教未知工具；l 在整个示教过程中标定点P不可发生偏移；l 距离标定点P较近时需要降速慢慢靠近，如果一旦在标定过程中碰歪标定点P则需要重新示教；四点法示教位置步骤1. 点击“变量”菜单点击“工具”控件；2. 选择需要示教的工具变量点击右下方的“设置”；3. 在示教XYZ那栏中选择“四点法”点击右下方的“下一步”；4. 点动调整机器人的位姿，点动到参考点P这时点击左侧的“示教”记录位置点击右下方的“下一步”；5. 调整机器人的位姿，第二次点动到参考点P这时点击

48、左侧的“示教”记录位置点击右下方的“下一步”；6. 调整机器人的位姿，第三次点动到参考点P这时点击左侧的“示教”记录位置点击右下方的“下一步”；7. 调整机器人的位姿，第四次点动到参考点P这时点击左侧的“示教”记录位置点击右下方的“下一步”；8. 这时在左侧可以看到求得XYZ值并在左下方看到四个点的误差，如若误差全部在2mm内，则点击“确认”保存数据。四点法注意事项l 适用于没有已知工具，直接示教未知工具；l 在整个示教过程中表定点P不可发生偏移；l 距离标定点P较近时需要降速慢慢靠近，如果一旦在标定过程中碰歪标定点P则需要重新示教；l 最后求得的XYZ的误差分析里四个点的误差需要在2mm内，

49、一旦有超过2mm的请重新示教；一点法或三点法示教工具的姿态在上部分示教好工具的位置后，现在需要示教工具的姿态。工具坐标系XYZ的方向是用户自己定义的，如果想要工具坐标系的两个轴的方向跟世界坐标系的方向平行则选择一点法示教，如果想要完全自己定义工具坐标系三个轴的方向则选择三点法。一点法示教姿态步骤1. 选择需要示教的工具名称点击右下方的“设置”；2. 选择示教ABC下的“一点法”点击右下方的“下一步”；3. 选择工具坐标系的Z轴和X轴想要跟世界坐标系的哪两个轴重合点动机器人使得工具的Z轴和X轴和世界坐标系的两个轴对齐的状态点击“示教”记录位置点击右下方的“下一步”；4. 机器人计算出ABC的值，

50、点击“确认”保存数据；一点法示教注意事项l 示教好位置后在示教姿态前一定先选择好要示教的工具变量；l 示教的过程中一定要保证工具的Z和X方向和世界坐标系的两个指定轴的方向平行；l 示教好姿态后需要检验示教的工具的方向和示教的姿态误差，这个在下面讲解，这一步不可缺少；三点法示教姿态步骤1 选择需要示教的工具名称点击右下方的“设置”；2 选择示教ABC下的“三点法”点击右下方的“下一步”；3 根据提示选择Z轴和ZX面的方向点动机器人示教Z轴上的第一个点点击左侧的“示教”点击右下方的“下一步”；4 点动机器人示教Z轴上的第二个点点击左侧的“示教”点击右下方的“下一步”；5 点动机器人示教ZX平面上的

51、点点击左侧的“示教”点击右下方的“下一步”；6 机器人计算出ABC的值，点击“确认”保存数据。三点法示教注意事项l 示教好位置后在示教姿态前一定先选择好要示教的工具变量；l 示教的过程中一定保证速度慢慢的靠近；l 示教好姿态后需要检验示教的工具的方向和示教的姿态的误差，这个在下面讲解，这一步不可缺少；姿态的误差分析位置和姿态全部示教好之后，工具坐标系就成功建立了，那么怎么判断姿态是否示教的准确呢？1. 点击“位置”菜单的位置控件；2. 在工具那栏中选择上示教好的工具；3. 在手动模式下，点动坐标系设置为世界坐标系，点动速度设置好；4. 上使能，点动A,B,C，观察TCP点是否位置不动，仅仅姿态

52、在变化，如果是，则说明示教的准确，如果不是则说明示教的不准确。带工具点动机器人在上面介绍中讲到了工具坐标系的示教，工具示教好之后，如何让机器人的TCP点运动呢？这时点动机器人，位置界面中显示的是TCP点在世界坐标系和基坐标系下的值，即TCP点在走轨迹。在工具坐标系下点动机器人这时机器人的运动是TCP点在指定的工具坐标系下的运动。自定义坐标系示教【学习目标】Ø 掌握自定义坐标系的新建；Ø 掌握自定义坐标系的示教；Ø 掌握自定义坐标系的使用；Ø 掌握在自定义坐标系下点动机器人；自定义坐标系变量的新建请在示教器上完成以下操作：1. 点击变量菜单中的“变量”控件

53、；2. 在变量列表中选择“GLOBAL”点击左下方的“变量”点击“新建”；3. 点击“坐标系工具类型”选择“CARTREF”修改左下方的变量名点击“确认”；4. 自定义坐标系新建完毕；三点法无原点示教自定义坐标系适用范围Ø 如果要示教的工件或工作台的坐标系的原点不好示教；Ø 如果想要建立的自定义坐标系有两个轴方向很好示教；三点法无原点示教步骤1. 点击“位置”菜单；2. 选择机器人法兰末端携带的工具；3. 点击“变量”菜单中的“坐标系”；4. 选择要示教的“参考坐标系”选择“基坐标系”一般选择WORLD点击“设置”；5. 选择“三点法（无原点）”确认工具栏中的工具是否为想要携带的工具点击“下一步”；6.