KUKA机器人应用技术-课件 项目 1 KUKA 机器人的基本操作

在轴坐标系下移动机器人项目1·任务1.1项目1·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结任务导入在轴坐标系下，使用KCP手动操作机器人，使其完成指定位置的定位。假如你是一名新晋的机器人工程师，需要在师傅的指导下，学习如何手动控制KUKA机器人运动。本任务要求你使用KCP依次移动机器人各个轴，使机械臂到达指定位置。在操作过程中，你需要确保动作的精准性和安全性。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人知识目标◆（1）了解KUKA机器人的轴坐标系。◆（2）掌握手动运行方式下机器人的基本运动操作。能力目标◆（1）能够正确使用KUKA机器人控制面板（KCP）在轴坐标系下手动操作机器人。◆（2）能够根据任务需求，精准控制KUKA机器人各轴运动。素养目标◆（1）培养严谨规范的操作习惯和安全防护意识，确保在手动运行模式下避免误操作。◆（2）培养团队协作能力，能够在操作过程中与同学或指导教师高效沟通。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人任务目标知识储备1.轴坐标系轴坐标系：以机器人各个关节的旋转轴为基准，每个轴对应一个独立的运动控制。每个轴控制机械臂的不同部分（如底座、大臂、小臂、手腕），KUKA机器人通常有6个轴（A1~A6）。2.KUKA机器人的运行方式（1）手动运行方式。手动运行用于机器人调试作业，分为两种方式：手动慢速运行方式（T1）和手动快速运行方式（T2）。调试是指为使机器人系统满足自动运行条件所需开展的全部操作，其中包括：1）示教/编程。2）点动方式下执行程序（测试/校验）。新程序或修改后的程序必须先在T1方式下完成测试。（2）T1方式规范：任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人1）操作人员防护装置（防护门）未激活。2）非必要的情况下，不允许其他人员在防护装置隔离的区域内停留。如果需要有多个工作人员在防护装置隔离的区域内停留，则必须注意以下事项。①所有人员必须能够无遮挡地观察机器人系统。②所有人员之间需保持相互可视、无视线遮挡。③操作人员必须选定一个合适的操作位置，以便能够看到危险区域并迅速避开危险。（3）T2方式规范：1）操作人员防护装置（防护门）未激活。2）只有在以大于手动慢速运行的速度进行测试时，才允许使用此运行方式。3）在这种运行方式下不得进行示教。4）在测试前，操作人员必须确保确认装置的功能完好。5）操作人员的操作位置必须处于危险区域之外。6）不允许其他人员在防护装置隔离的区域内停留。（4）自动运行方式和外部自动运行方式。1）必须配备安全防护装置，而且它们的功能必须正常。2）所有人员应位于由防护装置隔离的区域之外。（5）操作过程。1）在KUKA机器人控制面板（KCP）上转动用于连接管理器的开关，如图1-2所示。连接管理器随即显示。2）选择运行方式为T1，如图1-3所示。3）将用于连接管理器的开关再次转回初始位置。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人图1-2转动连接管理器的开关图1-3选择运行方式知识储备所选的运行方式会显示在smartPAD的状态栏中，如图1-4所示。图1-4运行方式显示任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人图1-4运行方式显示知识储备【小提示】（1）在轴坐标系下移动机器人时，建议先移动靠近底座的轴（如A1、A2），再依次移动靠近末端的轴（如A5、A6），这样可以更好地控制机器人的整体姿态。（2）操作过程中，如果发现机器人运动方向与预期相反，那么可以检查轴的选择是否正确。（3）在使用KCP时，确保确认开关始终处于按住状态，否则机器人将无法响应操作指令。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人知识储备【注意事项】（1）在手动操作时，应确保机器人的运动范围内没有障碍物或其他人员，防止发生碰撞事故。（2）T1运行方式下机器人运动速度较慢，但操作时仍需谨慎，禁止快速或大幅度移动各轴。（3）熟记急停按钮的位置，一旦出现异常情况，立即按下急停按钮以停止机器人运动。（4）注意机器人各轴的运动范围，避免因超限位操作导致设备损坏。（5）操作时应保持注意力集中，避免机器人快速或大幅度移动。【知识之窗】通过按确认键激活驱动装置。只要一按移动键或6D鼠标，机器人轴的调节装置便启动，机器人执行所需的运动。运动可是连续的，也可是增量式的。为此要在状态栏中选择增量值。以下信息提示对手动运行有影响（如表1-1）。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人知识储备任务实施实施地点：工业机器人焊接技术实训室。实施设备：KUKA机器人，型号为KR8R1420arcHW。实施过程：（1）选择轴作为移动键的选项，如图1-5所示。（2）设置手动倍率，通过触控“+”“-”按键可以调节程序倍率和手动倍率，如图1-6所示。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人图1-5选择轴作为移动键图1-6设置手动倍率（3）将任意一个确认开关（图1-7）按至中间挡位并按住。移动键旁边随即显示轴A1~A6。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人图1-7按下确认开关任务实施（4）按下“+”或“-”移动键，以使机器人的轴朝正方向或反方向移动，如图1-8所示。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人图1-8单个轴移动机器人任务实施任务小结（1）了解KUKA机器人的轴坐标系。（2）掌握手动运行方式下机器人的基本运动操作。（3）能够正确使用KUKA机器人控制面板（KCP）在轴坐标系下手动操作机器人。（4）能够根据任务需求，精准控制KUKA机器人各轴运动。任务1.1｜在轴坐标系下移动机器人在笛卡尔坐标系下移动机器人项目1·任务1.2项目1·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结在给定工作场景中，依据不同坐标系特点，操控KUKA机器人，使其末端执行器在世界坐标系、基坐标系和工具坐标系下，依次抵达指定空间位置。深入理解各坐标系功能，掌握对应编程指令，保障机器人稳定、高效运行。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人任务导入知识目标◆（1）掌握KUKA机器人坐标系的切换与操作方法。◆（2）掌握在世界坐标系、工具坐标系和基坐标系下移动机器人的操作步骤。能力目标◆（1）操作KUKA机器人时，能够根据不同的任务需求准确选择并切换坐标系。◆（2）能够熟练使用示教器控制机器人在不同坐标系下的移动。素养目标◆（1）通过精确控制机器人移动，树立精益求精的作业意识。◆（2）在学习与实践中，培养严谨、专注的工作态度。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人任务目标1.世界坐标系世界坐标系是机器人工作空间的全局参照系，原点通常设在机器人基座中心位置，X、Y、Z轴遵循右手定则，分别对应左右、前后、上下的空间方向，用于精确定位机器人在工作区域中的绝对位置，所有其他坐标系都需与之关联转换。2.工具坐标系工具坐标系的原点位于机器人末端执行器的工具中心点（ToolCenterPoint，TCP），方向依工具工作需求设定，如焊枪沿焊接轨迹运动需设定对应工具坐标系以保证焊枪姿态正确，用于精准控制工具末端在目标物体表面的操作。3.基坐标系KUKA机器人的基坐标系是指工件坐标系（用户坐标系），也就是定义在工件上的坐标系，可在机器人动作允许范围内的任意位置设定X、Y、Z轴角度，原点位于机器人抓取的工件上，方向依作业需求设定。用户坐标系的引入，使得机器人能够根据工件的实际位置和方向进行操作，无须将所有操作都基于机器人基座的固定坐标系，从而提高了编程的灵活性和操作的便捷性。4.法兰坐标系机器人法兰坐标系固定于机器人末端法兰盘上，其默认工具坐标系的原点即为机器人法兰中心。法兰坐标系是所有工具坐标系的基准参考系。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人知识储备【小提示】（1）世界坐标系就像机器人工作空间的“地图原点”，所有位置描述都基于它才具有绝对定位意义。（2）工具坐标系特别适用于焊接、切割等需要精确控制工具位置的场景。（3）手动操作机器人时，未经测量的工具坐标系始终等于法兰坐标系。【注意事项】（1）机器人在世界坐标系下移动时，其工具可以根据世界坐标系的坐标方向运动，在此过程中，所有的机器人轴也会移动。（2）机器人在基坐标系下移动时，其工具可以根据基坐标系的坐标方向运动。基坐标系可以被单独测量，并可以经常沿工件边缘、工件支座或者货盘调整姿态。（3）仅在T1运行方式下才能手动移动机器人。（4）确认键必须已经按下。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人知识储备【知识之窗】（1）在世界坐标系下移动机器人，触发移动指令后，控制器先计算出行程段。该行程段的起点是TCP，行程段的方向由世界坐标系给定。控制器控制所有轴进行相应运动，使工具沿该行程段运动（平动）或绕其旋转（转动）。（2）在工具坐标系中手动移动机器人时，可根据之前所测工具的坐标方向移动机器人。在此过程中，所有需要的机器人轴也会自行移动。哪些轴会自行移动由系统决定，并因运动情况不同而异。（3）工具坐标系的原点TCP与工具的工作点相对应。为此需要使用移动键或者KUKAsmartPAD的6D鼠标。（4）可供选择的工具坐标系有16个，可供选择的基坐标系有32个。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人知识储备实施地点：工业机器人焊接技术实训室。实施设备：KUKA机器人，型号为KR8R1420arcHW。（1）在世界坐标系下移动机器人的实施过程如下：1）选择世界坐标系作为所用的坐标系，如图1-10所示。2）设置手动倍率，如图1-11所示。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人图1-10选择世界坐标系图1-11设置手动倍率任务实施任务实施3）将确认开关按至中间挡位并按住，如图1-12所示。4）用6D鼠标将机器人朝所需方向移动，也可使用移动键，如图1-13所示。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人图1-12按下确认开关图1-13移动键在世界坐标系下移动机器人（2）在工具坐标系下移动机器人的实施过程如下：1）选择工具坐标系作为所用的坐标系，如图1-14所示。2）选择工具，如图1-15所示。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人图1-14选择工具坐标系图1-15选择工具任务实施3）设置手动倍率，如图1-16所示。4）将确认开关按至中间挡位并按住，如图1-17所示。5）可以使用移动键移动机器人，也可使用6D鼠标将机器人朝所需方向移动，如图1-18所示。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人图1-16设置手动倍率图1-17按下确认开关图1-18移动键在工具坐标系中移动机器人任务实施（3）在基坐标系下移动机器人的实施过程如下：1）选择基坐标系作为移动键的选项，如图1-19所示。2）选择工具和基坐标，如图1-20所示。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人图1-19选择基坐标系图1-20选择工具和基坐标任务实施3）设置手动倍率，如图1-21所示。任务1.2｜在笛卡尔坐标系下移动机器人图1-21设置手动倍率任务实施4）将确认开关按至中间挡位并按住，如图1-22所示。5）用移动键移