工业机器人编程与操作课件

工业机器人编程与操作工程训练中心教学内容一、掌握KUKA工业机器人的码垛、打磨、搬运、激光打标、铣削等基本编程。二、了解工业机器人的概念、组成、分类。三、掌握工业机器人的基本操作。教学目的和要求1、通过本课程，了解工业机器人的概念，掌握其组成、分类。2、掌握KUKA工业机器人的码垛、打磨、搬运、激光打标、铣削等基本编程。3、学会使用6D鼠标实现在世界坐标系中对工业机器人的安全控制操作。教学重点、难点1、工业机器人编程指令功能及格式。2、工业机器人运动指令及其路径优化。一、工业机器人概述机器人产生及发展1920年，捷克作家卡雷尔·恰佩克(KarelCapek，1890—1938)在他的科幻剧《罗素姆万能机器人》中

，引用“Robota”一词，来形容“一种经过生物零部件组装而成的生化人--为人类服务的奴隶”。这个词后来演化成了Robot--“机器人”的代名词。世界第一家机器人公司1954年美国发明家德沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。第一台工业机器人1958年，约瑟夫·英格伯格在充分利用德沃尔专利技术的基础上，于1959年研制出了世界上第一台工业机器人。约瑟夫·恩格尔伯格被誉为“机器人之父”。工业机器人定义工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，是一种可自由编程并受程序控制的操作机。控制系统、操作设备以及连接电缆和软件也同样属于机器人的范畴。机器人四大家族：ABB、库卡（KUKA）、发那科（FANUC）、安川电机(YASKAWA)。

国内：广数、上海新时达、沈阳新松、南京埃斯顿等。1、工业机器人定义2、工业机器人分类按关节连接布置方式分：

串联机器人并联机器人是由一系列连杆通过转动关节或移动关节串联形成动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接特点：运动空间大、运动分析容易，避免驱动轴间耦合效应特点：高刚度、高精度、大载荷。3、工业机器人组成（一）工业机器人是先进数字化装备，集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科高新技术于一体。归纳起来，工业机器人由三大部分、六个子系统组成。三大部分为机械本体(机械手)、传感器部分和控制部分，六个子系统为驱动系统、机械结构系统、感知系统、控制系统、机器人-环境交互系统以及人机交互系统。工业机器人是由机械系统、驱动系统、控制系统三部分组成。①机械手（机器人机械系统）②手持式编程器smartPAD③连接线缆/smartPAD（X19）④机器人控制系统（KRC4compact）⑤连接线缆/数据线（X21）⑥连接线缆/电机导线（X20）3、工业机器人组成（二）1底座2转盘3平衡配重4连杆臂5手臂6手3.1工业机器人组成--机械系统机械系统：由机身、肩部、手腕、末端操作器和行走机构组成；RV减速器谐波减速器优点：传动比范围大、精度高、传动平稳、效率高、寿命长。缺点：重量重，外形尺寸较大。优点：体积小、重量轻、运动精度高。缺点：谐波里的一种关键齿轮是柔性的，它需要反复的高速变形，所以它比较脆弱，承载力和寿命都有限。3.2工业机器人组成--驱动系统驱动系统：驱动系统主要指驱动机械系统动作的驱动装置。根据驱动源的不同，驱动系统可分可分为电动、液压、气压驱动系统以及它们结合起来应用的综合系统组合。

液压驱动

气压驱动

电动驱动

3.3工业机器人组成--控制系统控制系统：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；该部分的作用相当于人的大脑。1电源滤波器2主开关3CSP4控制系统PC机5驱动电源（驱动调节器选项）6驱动调节器7驱动调节器8制动滤波器9CCU（控制柜）10SIB/SIB扩展型11保险元件12蓄电池（根据规格放置）13接线面板14KUKAsmartPAD4工业机器人技术参数自由度：机器人机构能够独立运动的关节数目,称为机器人机构的运动自由度。机器人的自由度是描述物体运动所需要的独立坐标数。工作空间，工作速度，工作载荷，控制方式，驱动方式，以及精度、重复精度和分辨率。5工业机器人应用焊接

码垛二、工业机器人编程程序数据是在程序中设定的值和定义的一些环境数据，为编程而设定。机器人中常用的程序数据有整数、实数、布尔数、字符等，还有一些位置数据。在KUKA机器人中，最常用数据的存储类型有两种：一种是常量，另一种是变量。

1、常量：定义时已对其赋值，程序中不能修改，除非重新定义。用关键词CONST（常量）建立。

如：DECLCONSTINTL=55（L为常量类型为整数数据）DECL，declare，声明，INT，integer，整数，CONST，常数，

2、变量：变量就是在机器人进程的运行过程中出现的计算值（“数值”）的容器。

如：DECLINTB=4（声明B的整数数据）1工业机器人编程编程方式：离线编程方式、示教在线编程方式、机器人编程语言编程。示教编程是机器人最基本和最简单的编程方法，机器人示教后可以立即应用。顾名思义，就是通常所说的手把手示教，由人直接通过示教器控制机器人的手臂按照所要求的轨迹运动。优点：简单方便；不需要环境模型；示教出来的轨迹程序可直接使用。缺点：功能编辑比较困难；示教时需要占用机器人，效率低；编程的质量取决于编程者的熟练程度与经验。离线编程可以脱离机器人，直接在计算机上使用离线编程软件，编辑所需的程序轨迹。优点：效率高，编程时不占用机器人，机器人可进行其他工作；可预先优化操作方案和运行周期时间；缺点：脱离机器人本体,程序准确性不能保证,容易忽略细节,还需要到现场进行微调。机器人编程语言编程机器人编程语言是一种程序描述语言，它能十分简洁地描述工作环境和机器人的动作，能把复杂的操作内容通过尽可能简单的程序来实现。优点：机器人编程语言也和一般的程序语言一样，具有结构简明、概念统一、容易扩展等特点。2程序格式KUKA的机器人编程语言（KUKARobotLanguage）简称KRL，由.SRC（源代码文件）

和.DAT（数据列表文件）

组成。DEFMAIN()（DEF:Definition,定义）INI

(Initialization

File,系统配置，初始化文件)FOLDPTPHOMEVel=100%……..FOLDPTPHOMEVel=100%END3工业机器人坐标系的认知

工具中心点坐标（TCP）实例4程序指令库卡机器人编程指令主要包含：运动指令和信号控制指令。运动指令：1,、按坐标轴运动：点到点运动（PTP）（pointtopoint）2、沿轨迹运动：线性运动（LIN），圆弧运动（CIRC）3、样条运动：SPLINE运动。信号控制指令主要包含：输出OUT指令WAIT指令WAITFOR指令FOR循环指令IF条件分支指令4.1运动指令1、点到点运动（PTP）PTP运动指令是机器人的工具中心点（TCP，ToolCenterPoint）从一个位置移动到另一个位置，轴进行回转运动，所以曲线轨道比直线轨道运动更快。两个位置之间的路径轨迹逼近是不可预见。适用范围：点焊，钻孔。PTP指令格式：PTPP1Vel=100%CONTPDAT1Tool[0]Base[0]指令解析：序号参数说明1PTP点到点运动指令2P1目标点位置数据3CONTCONT：转弯区数据，空白：准确到达目标点4Vel=100%速度1—100%5PDAT1运动数据组：加速度、转弯区半径、姿态引导6Tool[0]工具坐标系7Base[0]基座标（工件）系4.1运动指令PTP运动指令特点PTP运动方式是时间最快，也是最优化的移动方式。在KPL程序中，机器人的第一个指令必须是PTP或SPTP，机器人控制系统才会考虑编程设置的状态和转角方向值，以便定义一个唯一的起始位置。PTP运动的轨迹逼近是不可预见的，相比较点的精确暂停，轨迹逼近具有如下的优势：（1）减少运动系统受到的磨损。（2）节拍时间得以优化，程序可以更快的运行。2、线性运动(LIN)线性运动是机器人的工具中心点（TCP）从起点到终点之间的路径始终保持直线（如下图所示），适用于对路径精度要求高的场合，如切割、涂胶等。4.1运动指令LIN指令格式LINP1Vel=0.1m/sCONTPDAT1Tool[0]Base[0]指令解析：序号参数说明1LIN线性运动指令2P1目标点位置数据3CONTCONT：转弯区数据，空白：准确到达目标点4Vel=2m/s速度0—2m/s5PDAT1运动数据组：加速度、转弯区半径、姿态引导6Tool[0]工具坐标系7Base[0]基座标（工件）系4.2信号控制指令1.设置数字输出端–OUT4.2信号控制指令

2、WAIT等待指令：WAIT可以使机器人的运动按编程设定的时间暂停，WAIT总是触发一次预进停止。格式：解释：4.2控制信号指令3、FOR循环指令：FOR重复执行判断指令，根据指定的次数，重复执行对应的程序，步幅默认为+1，也可通过关键词STEP指定为某个整数，具体使用实例如下：该循环中借助STEP指定步幅为2，循环计数“i”会自动+2，所以该循环只会运行两次，一次为i=1，另一次则以i=3。计数值为5时，循环立即终止。DECLINTi

...

FORi=1TO4STEP2；借助STEP指定步幅为2

$OUT[i]=TRUEENDFOR4.3编程语句赋值XP1=XP2（P2:0,0,0）P2点数值赋给P1P1（P1:0,0,0）此时P1点数值为P2点数值XP1.X=XP1.X+100（P1:100,0,0）P1点X方向加100mmXP1.Y=XP1.Y+200（P1:0,200,0）XP1.Z=XP1.Z+300（P1:0,0,300）P1(P1:100,200,300）P1点新坐标值。4.4编程语句实例程序实例：PTPP1Vel=100%PDAT1；机器人运动P1点PTPP2Vel=100%PDA