《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)（KUKA）》高職全套教學(xué)課件

《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)》項目一認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人及其工作站任務(wù)一認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人任務(wù)二認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人工作站項目二工業(yè)機(jī)器人基本操作任務(wù)一工業(yè)機(jī)器人手動操作任務(wù)二工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系設(shè)置與應(yīng)用項目三工業(yè)機(jī)器人操作及編程任務(wù)一工業(yè)機(jī)器人軌跡應(yīng)用編程與調(diào)試任務(wù)二工業(yè)機(jī)器人搬運應(yīng)用編程與調(diào)試任務(wù)三工業(yè)機(jī)器人碼垛應(yīng)用編程與調(diào)試任務(wù)四工業(yè)機(jī)器人出入庫應(yīng)用編程與調(diào)試任務(wù)五工業(yè)機(jī)器人裝配應(yīng)用編程與調(diào)試全套可編輯PPT課件《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)》項目一認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人及其工作站任務(wù)1認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人知識目標(biāo)了解工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展2掌握工業(yè)機(jī)器人的定義1工業(yè)機(jī)器人工作站組成3工作站各組成部分功能4工業(yè)機(jī)器人工作站相關(guān)技術(shù)參數(shù)5能力目標(biāo)能評價工業(yè)機(jī)器人的性能2能夠明確工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成部分1掌握工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)組成及功能31點擊添加標(biāo)題342目錄CONTENTS任務(wù)說明任務(wù)學(xué)習(xí)與實施任務(wù)拓展練習(xí)與思考任務(wù)說明任務(wù)描述認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的組成；了解工業(yè)機(jī)器人；了解工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo)。任務(wù)所屬項目項目一：認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人及其工作站任務(wù)對應(yīng)工作領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域是否為拓展更新任務(wù)是（）/否（√）任務(wù)說明行為學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的組成；認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人；學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo)。條件工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺（BNRT-IRAP-KR4）工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)室能力1.在實訓(xùn)期間要安全規(guī)范操作2.對工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu)的掌握；3.掌握工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的分類與特點；4.對控制器的組成及作用有一定了解；5.能夠簡單認(rèn)識示教器界面功能；6.對工業(yè)機(jī)器人的分類、型號及應(yīng)用領(lǐng)域有基本的了解；7.對工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo)的了解。成果熟知工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的組成；掌握工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及分類；為之后學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的編程操作奠定基礎(chǔ)。任務(wù)學(xué)習(xí)與實施（一）任務(wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題1：工業(yè)機(jī)器人的定義美國機(jī)器人協(xié)會（RIA）將工業(yè)機(jī)器人定義為：“工業(yè)機(jī)器人是用來進(jìn)行搬運材料、零部件、工具等可再編程的多功能機(jī)械手，或通過不同程序的調(diào)用來完成各種工作任務(wù)的特種裝置?！比毡竟I(yè)機(jī)器人協(xié)會（JIRA）將工業(yè)機(jī)器人定義為：“工業(yè)機(jī)器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器的，能夠轉(zhuǎn)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機(jī)器?！保ㄒ唬┤蝿?wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題1：工業(yè)機(jī)器人的定義在我國1989年的國際草案中，工業(yè)機(jī)器人被定義為：“一種自動定位控制，可重復(fù)編程、多功能的、多自由度的操作機(jī)。操作機(jī)被定義為：具有和人手臂相似的動作功能，可在空間抓取物體或進(jìn)行其他操作的機(jī)械裝置?！眹H標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）曾于1984年將工業(yè)機(jī)器人定義為：“機(jī)器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個軸，能夠借助于可編程的操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)。”（一）任務(wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題2：工業(yè)機(jī)器人的特點（1）可編程生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性自動化。工業(yè)機(jī)器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量、多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。（2）擬人化工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有計算機(jī)。此外，智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語音功能傳感器等。（一）任務(wù)引導(dǎo)（3）通用性除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機(jī)器人外，一般機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。例如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端執(zhí)行器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。（4）機(jī)電一體化第三代智能機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是與計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。工業(yè)機(jī)器人與自動化成套技術(shù)，集中并融合了多項學(xué)科，涉及多項技術(shù)領(lǐng)域，包括工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)、機(jī)器人動力學(xué)及仿真、機(jī)器人構(gòu)建有限元分析、激光加工技術(shù)、模塊化程序設(shè)計、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化及精細(xì)物流等先進(jìn)制造技術(shù)，技術(shù)綜合性強(qiáng)。引導(dǎo)問題2：工業(yè)機(jī)器人的特點（一）任務(wù)引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。當(dāng)今世界近50%的工業(yè)機(jī)器人集中使用在汽車領(lǐng)域，主要進(jìn)行搬運、碼垛、焊接、涂裝和裝配等復(fù)雜作業(yè)，如圖1所示工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域分部。引導(dǎo)問題3：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用圖

1工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域（一）任務(wù)引導(dǎo)（1）搬運機(jī)器人搬運作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，從一個加工位置移到另一個加工位置。搬運機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器（如機(jī)械手爪、真空吸盤、電磁吸盤等）以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運，大大減輕了人類繁重的體力勞動，通過編程控制，可以讓多臺機(jī)器人配合各個工序不同設(shè)備的工作時間，實現(xiàn)流水線作業(yè)的最優(yōu)化。搬運機(jī)器人具有定位準(zhǔn)確，工作節(jié)拍可調(diào)，工作空間大，性能優(yōu)良，運行平穩(wěn)，維修方便等特點，如圖2所示搬運機(jī)器人。引導(dǎo)問題3：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用圖

2搬運機(jī)器人上下料（一）任務(wù)引導(dǎo)（2）碼垛機(jī)器人碼垛機(jī)器人是機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品，它可滿足中低量的生產(chǎn)需要，也可按照要求的編組方式和層數(shù)，完成對料帶、膠塊、箱體等各種產(chǎn)品的碼垛。機(jī)器人替代人工搬運、碼垛，生產(chǎn)能迅速提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，同時能減少人工搬運造成的錯誤；機(jī)器人碼垛可全天候作業(yè)，由此每年能節(jié)約大量的人力資源成本，達(dá)到減員增效。碼垛機(jī)器人廣泛應(yīng)用于化工、飲料、食品、啤酒、塑料等生產(chǎn)企業(yè)，對紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱、瓶裝等各種形狀的包裝成品都適用，如圖3所示碼垛機(jī)器人。引導(dǎo)問題3：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用圖

3碼垛機(jī)器人（一）任務(wù)引導(dǎo)（3）焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人是目前最大的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域（如工程機(jī)械、汽車制造、電力建設(shè)、鋼結(jié)構(gòu)等），能在惡劣的環(huán)境下連續(xù)工作并能提供穩(wěn)定的焊接質(zhì)量，提高了工作效率，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。采用機(jī)器人焊接是焊接自動化的革命性進(jìn)步，突破了焊接剛性自動化（焊接專機(jī)）的傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動化生產(chǎn)方式，實現(xiàn)了在一條焊接機(jī)器人生產(chǎn)線同時自動生產(chǎn)若干種焊件，如圖4所示焊接機(jī)器人。引導(dǎo)問題3：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用圖4焊接機(jī)器人（一）任務(wù)引導(dǎo)（4）涂裝機(jī)器人涂裝機(jī)器人工作站或生產(chǎn)線充分利用了機(jī)器人靈活、穩(wěn)定、高效的特點，適用于生產(chǎn)量大、產(chǎn)品型號多、表面形狀不規(guī)則的工件外表面涂裝，廣泛應(yīng)用于汽車、汽車零配件（如發(fā)動機(jī)、保險桿、變速箱、彈簧、板簧、塑料件、駕駛室等）、鐵路（如客車、機(jī)車、油罐車等）、家電（如電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、電腦、手機(jī)等外殼）、建材（如衛(wèi)生陶瓷）、機(jī)械（如電動機(jī)減速器）等行業(yè)。引導(dǎo)問題3：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用圖5涂裝機(jī)器人（一）任務(wù)引導(dǎo)（5）裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人是柔性自動化系統(tǒng)的核心設(shè)備，其末端執(zhí)行器為適應(yīng)不同的裝配對象而設(shè)計成各種“手爪”；傳感系統(tǒng)用于獲取裝配機(jī)器人與環(huán)境和裝配對象之間相互作用的信息。與一般工業(yè)機(jī)器人相比，裝配機(jī)器人具有精度高、柔順性好、工作范圍小、能與其他系統(tǒng)配套使用等特點，主要應(yīng)用于各種電器的制造行業(yè)及流水線產(chǎn)品的組裝作業(yè)，具有高效、精確、可不間斷工作的特點。引導(dǎo)問題3：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用圖6裝配機(jī)器人任務(wù)計劃與實施工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人和作業(yè)對象及環(huán)境共同構(gòu)成，由（多）工業(yè)機(jī)器人、（多）末端執(zhí)行器和為使機(jī)器人完成其任務(wù)所需的機(jī)械、外部設(shè)備、裝置、外部輔助軸和傳感器構(gòu)成，其中包括機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)四大部分，如圖7所示。任務(wù)技能點1：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成圖

7工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)1.機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、臂部、手腕、末端操作器和行走機(jī)構(gòu)等部分，每一部分都有若干自由度，從而構(gòu)成一個多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。此外，有的機(jī)器人還具備行走機(jī)構(gòu)。若機(jī)器人具備行走機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成行走機(jī)器人；若機(jī)器人不具備行走及腰轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成單機(jī)器人臂。末端操作器是直接裝在手腕上的一個重要部件，它可以是兩手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊槍等作業(yè)工具。工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體包括基座、腰部、大臂、肘關(guān)節(jié)、小臂和腕部等組成，工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu)如圖8所示。圖8

工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu)任務(wù)技能點1：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成目前工業(yè)機(jī)器人廣泛采用的機(jī)械傳動單元是減速器，應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機(jī)器人上的減速器主要有兩類：RV減速器和諧波減速器。任務(wù)技能點1：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成（1）RV減速器

RV減速器主要由太陽輪（中心輪）、行星輪、轉(zhuǎn)臂（曲柄軸）、轉(zhuǎn)臂軸承、擺線輪、針齒、剛性盤與輸出盤等零部件組成。具有較高的疲勞強(qiáng)度和剛度以及較長的壽命，回差精度穩(wěn)定，高精度機(jī)器人傳動多采用RV減速器如圖9所示。（2）諧波減速器

諧波減速器通常由3個基本構(gòu)件組成，包括一個有內(nèi)齒的剛輪，一個工作時可產(chǎn)生徑向彈性變形并帶有外齒的柔輪和一個裝在柔輪內(nèi)部、呈橢圓形、外圈帶有柔性滾動軸承的波發(fā)生器，在這3個基本結(jié)構(gòu)中可任意固定一個，其余的一個為主動件，一個為從動件。諧波減速器如圖10所示。圖9

RV減速器圖10

諧波減速器2.驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)主要是指驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)動作的驅(qū)動裝置，根據(jù)驅(qū)動源的不同，驅(qū)動系統(tǒng)可分為電氣、液壓和氣壓三種以及把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。三種驅(qū)動方式的特點比較如表1所示。任務(wù)技能點1：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成

電氣驅(qū)動系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用得較普遍，可分為步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)三種驅(qū)動形式。上述驅(qū)動單元有的用于直接驅(qū)動機(jī)構(gòu)運動，有的通過減速器減速后驅(qū)動機(jī)構(gòu)運動，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊。

液壓驅(qū)動系統(tǒng)運動平穩(wěn)，且負(fù)載能力大，對于重載搬運和零件加工的機(jī)器人，采用液壓驅(qū)動比較合理。但液壓驅(qū)動存在管道復(fù)雜、清潔困難等缺點，因此限制了它的應(yīng)用。任務(wù)技能點1：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成特點驅(qū)動方式輸出力控制性能維修使用結(jié)構(gòu)體積使用范圍制造成本液壓驅(qū)動壓力高，可獲得大的輸出力油液壓縮量微小，壓力、流量均容易控制，可無級調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制維修方便，液體對溫度變化敏感，油液泄露易著火在輸出力相同的情況下，體積比氣壓驅(qū)動小中、小型及重型機(jī)器人液壓元件成本較高，油路比較復(fù)雜氣壓驅(qū)動氣體壓力低，輸出力較小，如需輸出力大時，其結(jié)構(gòu)尺寸過大可高速運行，沖擊較嚴(yán)重，精確定位困難。氣體壓縮性大，阻尼效果差，低速不易控制維修簡單，能在高溫、粉塵等惡劣環(huán)境中使用，泄露無影響體積較大中小型機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，工作介質(zhì)來源方便，成本低電氣驅(qū)動輸出力中等控制性能好，響應(yīng)快，可精確定位，但控制系統(tǒng)復(fù)雜維修使用較復(fù)雜需要減速裝置，體積小高性能機(jī)器人成本較高表1三種驅(qū)動方式的特點比較任務(wù)技能點1：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成3.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來的信號，控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運動和功能，可分為開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。該部分主要由控制器硬件和軟件組成，軟件主要由人機(jī)交互系統(tǒng)和控制算法等組成。工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要由控制器和示教器組成。（1）控制器

工業(yè)機(jī)器人控制器是機(jī)器人的大腦，控制器內(nèi)部主要由主計算板、軸計算板、串口、電容、輔助部件、各種連接線等組成，通過硬件和軟件的結(jié)合來操作機(jī)器人，并協(xié)調(diào)機(jī)器人與其他設(shè)備之間的通信關(guān)系。（2）示教器

示教器又稱為示教編程器或示教盒，是工業(yè)機(jī)器人的核心部件之一，主要由液晶屏幕和操作按鈕組成，可由操作者手持移動，是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，機(jī)器人的所有操作都是通過示教器來完成的，如點動機(jī)器人，編寫、測試和運行機(jī)器人程序，設(shè)定、查閱機(jī)器人狀態(tài)設(shè)置和位置等。任務(wù)技能點1：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成4.感知系統(tǒng)感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測各關(guān)節(jié)的位置、速度等變量，為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部狀態(tài)傳感器用于檢測機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量，如距離、接近程度和接觸情況等，用于引導(dǎo)機(jī)器人，便于其識別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器可使機(jī)器人以靈活的方式對它所處的環(huán)境做出反應(yīng)，賦予機(jī)器人一定的智能。任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人性能指標(biāo)1.自由度機(jī)器人的自由度是指描述機(jī)器人本體（不含末端執(zhí)行器）相對于基座標(biāo)系（機(jī)器人坐標(biāo)系）進(jìn)行獨立運動的數(shù)目。機(jī)器人的自由度表示機(jī)器人動作靈活的尺度，一般以軸的直線移動、擺動或旋轉(zhuǎn)動作的數(shù)目來表示。工業(yè)機(jī)器人一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運動副（轉(zhuǎn)動副或移動副）通常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個數(shù)通常為工業(yè)機(jī)器人的自由度數(shù)，大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個運動自由度，如圖11所示。圖11

KUKA-KR4六自由度工業(yè)機(jī)器人任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人性能指標(biāo)2.工作空間工作空間又叫作工作范圍、工作區(qū)域。機(jī)器人的工作空間是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心（手臂或手部安裝點）所能到達(dá)的所有點的集合，不包括手部本身所能到達(dá)的區(qū)域。由于末端執(zhí)行器的形狀和尺寸是多種多樣的，因此為真實反映機(jī)器人的特征參數(shù)，工作空間是機(jī)器人未裝任何末端執(zhí)行器情況下的最大空間，機(jī)器人外形尺寸和工作空間如圖12所示。圖12機(jī)器人工作空間任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人性能指標(biāo)3.負(fù)載能力負(fù)載是指機(jī)器人在工作時能夠承受的最大載重。如果將零件從一個位置搬至另一個位置，就需要將零件的重量和機(jī)器人手爪的重量計算在負(fù)載內(nèi)。目前使用的工業(yè)機(jī)器人負(fù)載范圍可從0.5~800kg。4.工作精度工業(yè)機(jī)器人工作精度是指定位精度（也稱絕對精度）和重復(fù)定位精度。定位精度是指機(jī)器人手部實際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異，用反復(fù)多次測試的定位結(jié)果的代表點與指定位置之間的距離來表示。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位手部于同一目標(biāo)位置的能力，以實際位置值的分散程度來表示。目前，工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)精度可達(dá)±0.01~±0.5mm。根據(jù)作業(yè)任務(wù)和末端持重的不同，機(jī)器人的重復(fù)精度也要求不同，見表2所示。作業(yè)任務(wù)額定負(fù)載/kg重復(fù)定位精度/mm搬運5~200±0.2~±0.5碼垛50~800±0.5點焊50~350±0.2~±0.3弧焊3~20±0.08~±0.1涂裝5~20±0.2~±0.5裝配2~5±0.02~±0.036~10±0.06~±0.0810~20±0.06~±0.1任務(wù)技能點3：KUKA工業(yè)機(jī)器人庫卡(KUKA)機(jī)器人有限公司于1898年，公司總部位于德國奧格斯堡，是世界領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人制造商，機(jī)器人四大家族之一。KUKA是一家國際知名的自動化集團(tuán)公司，向客戶提供一站式解決方案：從機(jī)器人、工作單元到全自動系統(tǒng)及其聯(lián)網(wǎng)，市場領(lǐng)域遍及汽車、電子產(chǎn)品、金屬和塑料、消費品、電子商務(wù)/零售和醫(yī)療保健。中國家電企業(yè)美的集團(tuán)，在2017年順利收購德國機(jī)器人公司庫卡94.55%的股權(quán)。KUKA工業(yè)機(jī)器人的主要產(chǎn)品系列及規(guī)格見圖13和表3。圖13

庫卡機(jī)器人產(chǎn)品組合

任務(wù)技能點3：KUKA工業(yè)機(jī)器人任務(wù)技能點3：KUKA工業(yè)機(jī)器人任務(wù)技能點3：KUKA工業(yè)機(jī)器人任務(wù)技能點4：ABB工業(yè)機(jī)器人ABB全稱為AseaBrownBoveriLtd是電力和自動化技術(shù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商，致力于為工業(yè)和電力行業(yè)客戶提供解決方案，以幫助客戶提高業(yè)績，同時降低對環(huán)境的不良影響。ABB公司于1988年在瑞士蘇黎世成立。公司在全球許多國家設(shè)有分支機(jī)構(gòu)或辦事處，ABB由兩個歷史100多年的國際性企業(yè)－瑞典的阿西亞公司(ASEA)，和瑞士的布朗勃法瑞公司(BBCBrownBoveri)在1988年合并而來的。ABB機(jī)器人早在1994年就進(jìn)入了中國市場。在中國，ABB機(jī)器人提供自動化解決方案，包括白車身、沖壓自動化、動力總成和涂裝自動化在內(nèi)的四大系統(tǒng)為各大汽車整車廠和零部件供應(yīng)商以及消費品、鑄造、塑料和金屬加工工業(yè)提供全面完善的服務(wù)。ABB工業(yè)機(jī)器人的主要產(chǎn)品系列及規(guī)格見圖14。

任務(wù)拓展信息根據(jù)GB/T15706.1-1995的定義，安全防護(hù)裝置是安全裝置和防護(hù)裝置的統(tǒng)稱。安全裝置是“消除或減小風(fēng)險的單一裝置或與防護(hù)裝置聯(lián)用的裝置（而不是防護(hù)裝置）”。例如，聯(lián)鎖裝置、使能裝置、握持-運行裝置、雙手操縱裝置、自動停機(jī)裝置、限位裝置等。防護(hù)裝置是“通過物體障礙方式專門用于提供防護(hù)的機(jī)器部分。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，防護(hù)裝置可以是殼、罩、屏、門、封閉式防護(hù)裝置等”，如圖15所示。機(jī)器人安全防護(hù)裝置有固定式防護(hù)裝置、活動式防護(hù)裝置、可調(diào)式防護(hù)裝置、聯(lián)鎖防護(hù)裝置、帶防護(hù)鎖的聯(lián)鎖防護(hù)裝置及可控防護(hù)裝置等。任務(wù)拓展信息

1、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)工作環(huán)境安全管理圖15

機(jī)器人安全防護(hù)裝置（1）通過緊固件（如螺釘、螺栓、螺母等）或通過焊接將防護(hù)裝置永久固定在所需的地方；（2）其結(jié)構(gòu)能經(jīng)受預(yù)定的操作力和環(huán)境產(chǎn)生的作用力，即應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度；（3）其構(gòu)造應(yīng)不增加任何附加危險（如應(yīng)盡量減少銳邊、尖角、凸起等）；（4）不使用工具就不能移開固定部件；（5）隔板或柵欄底部離走道地面不大于0.3m，高度應(yīng)不低于1.5m。

1.固定式防護(hù)裝置任務(wù)拓展信息注意：在物料搬運工業(yè)機(jī)器人周圍安裝的隔板或柵欄應(yīng)有足夠的高度以防止任何物件由末端夾持器松脫而飛出隔板或柵欄。（1）在工業(yè)機(jī)器人中采用聯(lián)鎖式防護(hù)裝置時，應(yīng)考慮下述原則：1）防護(hù)裝置關(guān)閉前，聯(lián)鎖能防止工業(yè)機(jī)器人自動操作，但防護(hù)裝置的關(guān)閉應(yīng)不能使機(jī)器人進(jìn)入自動操作方式，而啟動機(jī)器人進(jìn)入自動操作應(yīng)在控制板上謹(jǐn)慎地進(jìn)行。2）在傷害的風(fēng)險消除前，具有防護(hù)鎖定的聯(lián)鎖防護(hù)裝置處于關(guān)閉和鎖定狀態(tài)；或當(dāng)工業(yè)機(jī)器人正在工作時，防護(hù)裝置被打開應(yīng)給出停止或急停的指令。聯(lián)鎖裝置起作用時，若不產(chǎn)生其他危險，則應(yīng)能從停止位置重新啟動機(jī)器人運行。3）中斷動力源可消除進(jìn)入安全防護(hù)區(qū)之前的危險，但如動力源中斷不能立即消除危險，則聯(lián)鎖系統(tǒng)中應(yīng)含有防護(hù)裝置的鎖定或制動系統(tǒng)。4）在進(jìn)出安全防護(hù)空間的聯(lián)鎖門處，應(yīng)考慮設(shè)有防止無意識關(guān)閉聯(lián)鎖門的結(jié)構(gòu)或裝置（如采用兩組以上觸點，具有磁性編碼的磁性開關(guān)等）。應(yīng)確保所安裝的聯(lián)鎖裝置的動作在避免了一種危險（如停止了機(jī)器人的危險運動）時，不會引起另外的危險發(fā)生（如使危險物質(zhì)進(jìn)入工作區(qū)）。2.聯(lián)鎖式防護(hù)裝置任務(wù)拓展信息（2）在設(shè)計聯(lián)鎖系統(tǒng)時，也應(yīng)考慮安全失效的情況，即萬一某個聯(lián)鎖器件發(fā)生不可預(yù)見的失效時，安全功能應(yīng)不受影響，若萬一受影響，則工業(yè)機(jī)器人仍應(yīng)保持在安全狀態(tài)。（3）在工業(yè)機(jī)器人的安全防護(hù)中經(jīng)常使用現(xiàn)場傳感裝置，在設(shè)計時應(yīng)遵循下述原則：1）現(xiàn)場傳感裝置的設(shè)計和布局應(yīng)能使傳感裝置未起作用前人員不能進(jìn)入且身體各部位不能伸到限定空間內(nèi)。為了防止人員從現(xiàn)場傳感裝置旁邊繞過進(jìn)入危險區(qū)，要求將現(xiàn)場傳感裝置與隔欄一起使用。2）在設(shè)計和選擇現(xiàn)場傳感裝置時，應(yīng)考慮到其作用不受系統(tǒng)所處的任何環(huán)境條件（如濕度、溫度、噪聲、光照等）的影響。2.聯(lián)鎖式防護(hù)裝置任務(wù)拓展信息安全防護(hù)空間是由機(jī)器人外圍的安全防護(hù)裝置（如柵欄等）所組成的空間。確定安全防護(hù)空間的大小是通過風(fēng)險評價來確定超出機(jī)器人限定空間而需要增加的空間。一般應(yīng)考慮當(dāng)機(jī)器人在作業(yè)過程中，所有人員身體的各部分應(yīng)不能接觸到機(jī)器人運動部件和末端執(zhí)行器或工件的運動范圍。3.安全防護(hù)空間任務(wù)拓展信息（1）提供給工業(yè)機(jī)器人及外圍機(jī)器人的動力源應(yīng)滿足由制造商的規(guī)范以及本地區(qū)的或國家的電氣構(gòu)成規(guī)范要求，并按標(biāo)準(zhǔn)提出的要求進(jìn)行接地。（2）在設(shè)計工業(yè)機(jī)器人時，應(yīng)考慮維護(hù)和修理的需要，必須具備能與動力源斷開的技術(shù)措施。斷開必須做到既可見（如運行明顯中斷），又能通過檢查斷開裝置操作器的位置而確認(rèn)，而且能將切斷裝置鎖定在斷開位置。切斷電器電源的措施應(yīng)按相應(yīng)的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)機(jī)器人或其他相關(guān)機(jī)器人動力斷開時，應(yīng)不發(fā)生危險。4.動力斷開任務(wù)拓展信息工業(yè)機(jī)器人的急停電路應(yīng)超越其他所有控制，使所有運動停止，并從機(jī)器人驅(qū)動器上和可能引起危險的其他能源（如外圍機(jī)器人中的噴漆系統(tǒng)、焊接電源、運動系統(tǒng)、加熱器等）上撤除驅(qū)動動力。（1）每臺機(jī)器人的操作站和其他能控制運動的場合都應(yīng)設(shè)有易于迅速接近的急停裝置。（2）工業(yè)機(jī)器人的急停裝置應(yīng)如機(jī)器人控制裝置一樣，其按鈕開關(guān)應(yīng)是掌撳式或蘑菇頭式，襯底為黃色的紅色按鈕，且要求人工復(fù)位。（3）重新啟動工業(yè)機(jī)器人運行時，應(yīng)在安全防護(hù)空間外，按規(guī)定的啟動步驟進(jìn)行。（4）若工業(yè)機(jī)器人中安裝有兩臺機(jī)器人，且兩臺機(jī)器人的限定空間具有相互交叉的部分，則其共用的急停電路應(yīng)能停止系統(tǒng)中兩臺機(jī)器人的運動。5.急停任務(wù)拓展信息1.機(jī)器人的示教維護(hù)必須遵照下列法規(guī)：（1）有關(guān)工業(yè)安全和健康的法律。（2）有關(guān)工業(yè)安全和健康法律的強(qiáng)制性命令。（3）有關(guān)工業(yè)安全和健康法律的相應(yīng)條例。（4）根據(jù)符合有關(guān)法規(guī)的具體政策進(jìn)行安全管理。（5）必須遵守工業(yè)機(jī)器人的安全操作（ISO10218）。（6）指定授權(quán)的操作者及安全管理人員，并給予進(jìn)一步的安全教育。（7）示教和維修機(jī)器人的工作被列入工業(yè)安全和健康法律中的“危險操作”。

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢任務(wù)拓展信息2.機(jī)器人使用安全注意事項：（1）作業(yè)人員須穿戴工作服、安全帽、安全鞋等；操作機(jī)器人時不許戴手套；內(nèi)衣褲、襯衫和領(lǐng)帶不要從工作服內(nèi)露出；操作機(jī)器人時不許戴手套；不佩戴大的首飾，如耳環(huán)、戒指或垂飾等。（2）接通電源時，請確認(rèn)機(jī)器人的動作范圍內(nèi)沒有作業(yè)人員。（3）必須切斷電源后，方可進(jìn)入機(jī)器人的動作范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。（4）檢修、維修保養(yǎng)等作業(yè)必須在通電狀態(tài)下進(jìn)行時，須有兩人一組進(jìn)行作業(yè)。一人保持可立即按下緊急停止按鈕的姿勢，另一人則在機(jī)器人的動作范圍內(nèi)，保持警惕并迅速進(jìn)行作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢任務(wù)拓展信息2.機(jī)器人使用安全注意事項：（5）手腕部位及機(jī)械臂上的負(fù)荷必須控制在允許搬運重量和允許的轉(zhuǎn)矩以內(nèi)。如果不遵守允許搬運重量和轉(zhuǎn)矩的規(guī)定，會導(dǎo)致異常動作發(fā)生或機(jī)械構(gòu)件提前損壞。（6）禁止進(jìn)行沒有說明的部位的拆卸和作業(yè)。（7）未確認(rèn)機(jī)器人的動作范圍內(nèi)是否有人，不能執(zhí)行自動運轉(zhuǎn)。（8）不使用機(jī)器人時，應(yīng)采取“按下緊急停止按鈕”、“切斷電源”等措施，使機(jī)器人無法動作。（9）機(jī)器人動作期間，請配置可立即按下緊急停止按鈕的監(jiān)視人，監(jiān)視安全。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢任務(wù)拓展信息3.機(jī)器人本體安全注意事項：（1）機(jī)器人的設(shè)計應(yīng)去除不必要的突起或銳利的部分，使用適應(yīng)作業(yè)環(huán)境的材料，采用動作中不易發(fā)生損壞或事故的故障安全防護(hù)結(jié)構(gòu)。此外，應(yīng)配備在機(jī)器人使用時的誤動作檢測停止功能和緊急停止功能，以及周邊設(shè)備發(fā)生異常時防止機(jī)器人危險性的聯(lián)鎖功能等，保證安全作業(yè)。（2）機(jī)器人主體為多關(guān)節(jié)的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，動作中的各關(guān)節(jié)角度不斷變化。進(jìn)行示教等作業(yè)，必須接近機(jī)器人時，請注意不要被關(guān)節(jié)部位夾住。各關(guān)節(jié)動作端設(shè)有機(jī)械擋塊，被夾住的危險性很高，尤其注意。此外，若拆下伺服電機(jī)或解除制動器，機(jī)械臂可能會因自重而掉落或朝不定方向亂動。因此必須實施防止掉落的措施，并確認(rèn)周圍的安全情況后，在進(jìn)行作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢任務(wù)拓展信息3.機(jī)器人本體安全注意事項：（3）在末端執(zhí)行器及機(jī)械臂上安裝附帶機(jī)器時，應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)定尺寸、數(shù)量的螺釘，使用扭矩扳手按規(guī)定扭矩緊固。此外，不得使用生銹或有污垢的螺釘。規(guī)定外的緊固和不完善的方法會使螺釘出現(xiàn)松動，導(dǎo)致重大事故發(fā)生。（4）設(shè)計、制作末端執(zhí)行器時，控制在機(jī)器人手腕部位的負(fù)荷容許值范圍內(nèi)。（5）應(yīng)采用故障安全防護(hù)結(jié)構(gòu)，即使末端執(zhí)行器的電源或壓縮空氣的供應(yīng)被切斷，也不致發(fā)生安裝物被放開或飛出的事故，并對邊角部或突出部進(jìn)行處理，防止對人、物造成損害。（6）嚴(yán)禁供應(yīng)規(guī)格外的電力、壓縮空氣、焊接冷卻水，會影響機(jī)器人的動作性能，引起異常動作或故障、損壞等危險情況發(fā)生。（7）作業(yè)人員在作業(yè)中，也應(yīng)隨時保持逃生意識。必須確保在緊急情況下，可以立即逃生。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢任務(wù)拓展信息3.機(jī)器人本體安全注意事項：（8）時刻注意機(jī)器人的動作，不得背向機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。對機(jī)器人的動作反應(yīng)緩慢，也會導(dǎo)致事故發(fā)生。（9）發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)立即按下緊急停止按鈕。（10）示教時，應(yīng)先確認(rèn)程序號碼或步驟號碼，再進(jìn)行作業(yè)。錯誤地編輯程序和步驟，會導(dǎo)致事故發(fā)生。（11）對于已經(jīng)完成的程序，使用存儲保護(hù)功能，防止誤編輯。（12）示教作業(yè)完成后，應(yīng)以低速狀態(tài)手動檢查機(jī)器人的動作。如果立即在自動模式下，以100%速度運行，會因程序錯誤等因素導(dǎo)致事故發(fā)生。（13）示教作業(yè)后，應(yīng)進(jìn)行清掃作業(yè)，并確認(rèn)有無忘記拿走工具。作業(yè)區(qū)被油污染，遺忘工具，會導(dǎo)致摔倒等事故發(fā)生。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢任務(wù)拓展信息練習(xí)與思考請思考如下問題（一）填空題1.工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)包括、、、和等部分2.工業(yè)機(jī)器人工作精度是指________（也稱絕對精度）和__________。3.機(jī)器人的自由度是指描述機(jī)器人本體（不含末端執(zhí)行器）相對于________進(jìn)行獨立運動的數(shù)目。4.工業(yè)機(jī)器人負(fù)載范圍可從_______________。5.工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)精度可達(dá)________________。請思考如下問題（二）簡答題1.工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo)主要有哪些？2.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由哪幾部分組成？《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)》項目一認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人及其工作站任務(wù)2認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人工作站知識目標(biāo)了解工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展2掌握工業(yè)機(jī)器人的定義1工業(yè)機(jī)器人工作站組成3工作站各組成部分功能4工業(yè)機(jī)器人工作站相關(guān)技術(shù)參數(shù)5能力目標(biāo)能評價工業(yè)機(jī)器人的性能2能夠明確工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成部分1掌握工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)組成及功能31點擊添加標(biāo)題342目錄CONTENTS任務(wù)說明任務(wù)學(xué)習(xí)與實施任務(wù)拓展練習(xí)與思考任務(wù)說明任務(wù)描述掌握工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺（BNRT-IRAP-KR4）的組成及安裝；熟悉KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人開機(jī)和關(guān)機(jī)操作流程；任務(wù)所屬項目項目一：認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人及其工作站任務(wù)對應(yīng)工作領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域是否為拓展更新任務(wù)是（）/否（√）任務(wù)說明行為學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺的組成及各模塊的功能；學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程職業(yè)技能平臺的各功能模塊的安裝方法；學(xué)習(xí)KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉。條件工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺（BNRT-IRAP-KR4）KUKA工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)室能力1.在實訓(xùn)期間要安全規(guī)范操作2.清楚認(rèn)識工作站的各個模塊及作用3.學(xué)會各個功能模塊的安裝方法4.學(xué)會根據(jù)不同的任務(wù)需求，把模塊安裝到合適位置5.學(xué)會工作站工業(yè)機(jī)器人的啟動和關(guān)閉成果了解工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺的組成及各模塊的功能；掌握工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程職業(yè)技能平臺的各功能模塊的安裝方法；完成KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉。任務(wù)學(xué)習(xí)與實施（一）任務(wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題：平臺簡介工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺（BNRT-IRAP-KR4）是嚴(yán)格按照工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程1+X職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的實訓(xùn)、培訓(xùn)和考核的一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺，適用于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程初、中、高級職業(yè)技能等級的培訓(xùn)考核，以工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用為核心，配套豐富的功能模塊，可滿足工業(yè)機(jī)器人軌跡、搬運、碼垛、分揀、涂膠、焊接、拋光打磨、裝配等典型應(yīng)用場景的示教和離線編程，以及RFID、智能相機(jī)、行走軸、變位機(jī)、虛擬調(diào)試和二次開發(fā)等工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)的教學(xué)。（一）任務(wù)引導(dǎo)采用模塊化設(shè)計，可按照培訓(xùn)和考核要求靈活配置，集成了工業(yè)機(jī)器人示教編程、離線編程、虛擬調(diào)試、伺服驅(qū)動、PLC控制、變頻控制、HMI、機(jī)器視覺、傳感器應(yīng)用、液壓與氣動、總線通信、數(shù)字孿生和二次開發(fā)等技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺如圖2-1所示。引導(dǎo)問題：平臺簡介圖2-1工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺任務(wù)計劃與實施（1）工業(yè)機(jī)器人本體如圖2-2所示為KUKA-KR4型工業(yè)機(jī)器人本體，設(shè)備配套負(fù)載為4kg的KUKA-KR4型6自由度工業(yè)機(jī)器人。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖2-2KUKA-KR4型工業(yè)機(jī)器人KR4型工業(yè)機(jī)器人的主要特點：（1）節(jié)拍＜0.4秒；（2）四路氣管內(nèi)置；（3）靈活且易于集成；（4）可靠且維護(hù)成本低；（5）結(jié)構(gòu)緊湊，空間覆蓋范圍廣；（6）高性能且緊湊的外形設(shè)計；（7）工業(yè)級設(shè)計，高級別防護(hù)等級。

KR4型工業(yè)機(jī)器人主要參數(shù)如表2-1所示。任務(wù)技能點1：模塊簡介型號KUKA-KR4軸數(shù)6軸有效載荷①4kg重復(fù)定位精度②±0.02mm環(huán)境溫度0~55℃本體重量27kg控制器KRC5Micro安裝方式任意角度功能裝配、物料搬運最大臂展③601mm本體防護(hù)等級④IP40噪音<68db(A)各軸運動范圍⑤最大單軸速度⑥A1軸A2軸A3軸A4軸A5軸A6軸±170°-195°/40°-115°/150°±185°±120°±350°A1軸A2軸A3軸A4軸A5軸A6軸360°/sec360°/sec488°/sec600°/sec529°/sec800°/sec表2-1KUKA-KR4型工業(yè)機(jī)器人主要參數(shù)任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介說明：①有效載荷：是指機(jī)器人在工作時能夠承受的最大載重。如果將零件從一個位置搬至另一個位置，就需要將零件的重量和機(jī)器人手爪的重量計算在內(nèi)。②重復(fù)定位精度：指機(jī)器人在完成每一個循環(huán)后，到達(dá)同一位置的精確度/差異度。③最大臂展：指機(jī)械臂所能達(dá)到的最大距離。④防護(hù)等級：由兩個數(shù)字組成，第一個數(shù)字表示防塵、防止外物侵入的等級，第二個數(shù)字表示防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大，表示其防護(hù)等級越高。⑤各軸運動范圍：KUKA-KR4機(jī)器人由六個軸串聯(lián)而成，由下至上分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6，每個軸的運動均為轉(zhuǎn)動。⑥最大單軸速度：指機(jī)器人單個軸運動時，參考點在單位時間內(nèi)能夠移動的距離（mm/s）、轉(zhuǎn)過的角度或弧度（°/s或rad/s）。任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介（2）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)如圖2-3所示，由機(jī)器人控制器、伺服驅(qū)動器、示教器、機(jī)箱等組成，用于控制和操作工業(yè)機(jī)器人本體。工業(yè)機(jī)器人KRC5控制系統(tǒng)配置有數(shù)字量I/O模塊和工業(yè)以太網(wǎng)及總線模塊。如圖2-3（a）所示為工業(yè)機(jī)器人控制器，如圖2-3（b）所示為工業(yè)機(jī)器人示教器。圖2-3工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介（3）平臺功能模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介（3）平臺功能模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介（3）平臺功能模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介（3）平臺功能模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介（3）平臺功能模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：模塊簡介（3）平臺功能模塊簡介（1）機(jī)械安裝圖2-4左側(cè)為平臺上的回字塊，其上面有四個定位孔，右側(cè)為快換模塊的底部，底部有4個定位銷，通過回字塊的定位孔和快換模塊底部的定位銷配合，可實現(xiàn)平臺上各模塊的快速、精準(zhǔn)安裝。通過緊固螺孔可以使模塊和回字塊連接更加牢固，可滿足不同任務(wù)需求的使用。任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程平臺的模塊安裝圖2-4快換模塊安裝底面（2）模塊安裝樣例圖2-5為平臺模塊安裝前的俯視圖和平臺安裝部分模塊后的樣例，可以根據(jù)任務(wù)需求不同，自由設(shè)計和布置各模塊的位置。任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程平臺的模塊安裝圖2-5平臺參考布局圖（3）電氣與氣路安裝圖2-6a為氣路快速接口，圖2-6b為電路快速接口和網(wǎng)口，圖2-6c為快換航空插頭，臺面接口均屬于快速插拔式接口，根據(jù)1+X快插電氣接口圖安裝即可。任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程平臺的模塊安裝圖2-6電氣快換接口abc工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺（BNRT-IRAP-KR4）的電源開關(guān)位于觸摸屏的右下側(cè)，如圖2-7所示；KUKA-KR4控制器電源開關(guān)位于操作面板的左下角，如圖2-8所示。任務(wù)技能點3：KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人開機(jī)和關(guān)機(jī)圖2-7HMI觸摸屏

圖2-8KR4工業(yè)機(jī)器人控制器（1）工業(yè)機(jī)器人開機(jī)工業(yè)機(jī)器人開機(jī)包括以下步驟：1）檢查工業(yè)機(jī)器人周邊設(shè)備、作業(yè)范圍是否符合開機(jī)條件；2）檢查電路、氣路接口是否正常連接；3）確認(rèn)工業(yè)機(jī)器人控制器和示教器上的急停按鈕已經(jīng)按下；4）打開平臺電源開關(guān)（圖2-7）；5）打開工業(yè)機(jī)器人控制器電源開關(guān)（圖2-8）；6）打開氣泵開關(guān)和供氣閥門；7）示教器畫面自動開啟，開機(jī)完成。任務(wù)技能點3：KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人開機(jī)和關(guān)機(jī)（2）工業(yè)機(jī)器人關(guān)機(jī)工業(yè)機(jī)器人關(guān)機(jī)包括以下步驟：1）將工業(yè)機(jī)器人控制器模式開關(guān)切換到手動操作模式；2）手動操作工業(yè)機(jī)器人返回到原點位置；3）按下示教器上的急停按鈕；4）按下工業(yè)機(jī)器人控制器上的急停按鈕；5）將示教器放到指定位置；6）關(guān)閉工業(yè)機(jī)器人控制器電源開關(guān)（圖2-8）；7）關(guān)閉氣泵開關(guān)和供氣閥門；8）關(guān)閉平臺電源開關(guān)（圖2-7）；9）整理工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)周邊設(shè)備、電纜、工件等物品。任務(wù)技能點3：KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人開機(jī)和關(guān)機(jī)（3）緊急停止裝置緊急停止裝置也稱急停按鈕，當(dāng)發(fā)生緊急情況時，用戶可以通過快速按下此按鈕來達(dá)到保護(hù)機(jī)械設(shè)備和自身安全的目的。平臺上的觸摸屏和示教器上分別設(shè)有急停按鈕。任務(wù)技能點3：KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人開機(jī)和關(guān)機(jī)圖2-7HMI觸摸屏

圖2-8KR4工業(yè)機(jī)器人控制器

任務(wù)拓展信息工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：KUKA工業(yè)機(jī)器人示教器按鍵功能介紹示教器正面說明：①2個有蓋的USB2.0接口。USB接口可用于插入U盤進(jìn)行存檔。用于NTFS和FAT32格式化的U盤。②用于拔下smartPAD的按鈕。③運行方式選擇開關(guān)：開關(guān)可按以下選型進(jìn)行設(shè)計：

帶鑰匙：只有在插入鑰匙的情況下才能更改運行方式；不帶鑰匙：通過運行方式選擇開關(guān)可以調(diào)用連接管理器，通過連接管理器可以切換運行方式。④緊急停止按鈕：用于在危險情況下關(guān)停機(jī)器人。按下緊急停止裝置時，它將會自行閉鎖。

⑤空間鼠標(biāo)（6D鼠標(biāo)）：用于手動移動機(jī)器人。⑥移動鍵：用于手動移動機(jī)器人⑦有尼龍搭扣的手帶：如果不使用手帶，則手帶可以被全部拉入。⑧用于設(shè)定程序倍率的按鍵。a.示教器正面工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：KUKA工業(yè)機(jī)器人示教器按鍵功能介紹示教器正面說明：⑨用于設(shè)定手動倍率的按鍵。⑩連接線?狀態(tài)鍵：狀態(tài)鍵主要用于設(shè)定備選軟件包中的參數(shù)。其確切的功能取決于所安裝的備選軟件包。?啟動鍵：通過啟動按鍵，可啟動一個程序。?逆向啟動鍵：按下逆向啟動鍵逆向啟動一個程序，程序?qū)⒅鸩綀?zhí)行。?停止鍵：按下停止鍵暫停正在運行的程序。?鍵盤按鍵：顯示鍵盤。通常不需將鍵盤顯示出來，因為smartHMI可自動識別需要使用鍵盤輸入的情況并自動顯示鍵盤。?主菜單按鍵：主菜單按鍵用于顯示和隱藏smartHMI上的主菜單。此外，可以通過它創(chuàng)建屏幕截圖。a.示教器正面工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：KUKA工業(yè)機(jī)器人示教器按鍵功能介紹示教器背面說明：①用于固定（可選）背帶的按鈕。②拱頂座支撐帶。③左側(cè)拱頂座：用右手握smartPAD④確認(rèn)開關(guān)具有3個位置：未按下、中位和完全按下（緊急位置）。只有當(dāng)至少一個確認(rèn)開關(guān)保持在中間位置時，方可在測試運行方式下運行機(jī)械手。在采用自動運行模式和外部自動運行模式時，確認(rèn)開關(guān)不起作用。⑤啟動鍵（綠色）：通過啟動鍵，可啟動一個程序。⑥確認(rèn)開關(guān)⑦有尼龍搭扣的手帶：如果不使用手帶，則手帶可以被全部拉入。⑧蓋板（連接電纜蓋板）⑨確認(rèn)開關(guān)⑩右側(cè)拱頂座：用左手握smartPAD?銘牌b.示教器背面工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：KUKA工業(yè)機(jī)器人示教器按鍵功能介紹界面功能：①狀態(tài)欄②信息提示計數(shù)器③信息窗口④狀態(tài)顯示空間鼠標(biāo)⑤顯示空間鼠標(biāo)定位⑥狀態(tài)顯示運行鍵⑦運行鍵標(biāo)記；如果選擇了與軸相關(guān)的移動，這里將顯示軸號（如A1、A2等）。如果選擇了笛卡爾式移動，這里將顯示坐標(biāo)系的方向（X、Y、Z、A、B、C）。觸摸標(biāo)記會顯示選擇了哪種系統(tǒng)。⑧程序倍率⑨手動倍率⑩按鍵欄?WorkVisual圖標(biāo)，通過觸摸圖標(biāo)可至窗口項目管理?時鐘?顯示存在信號圖2-10示教器界面工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：KUKA工業(yè)機(jī)器人示教器按鍵功能介紹示教器的握持方法：雙手握持示教器，使機(jī)器人進(jìn)行點動運動時，四指需要按下手壓開關(guān)，使機(jī)器人處于伺服開的狀態(tài)，具體方法如圖2-11所示。圖2-11示教器握持方法思考與練習(xí)請思考如下問題（一）填空題1.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一體化教學(xué)創(chuàng)新平臺可滿足工業(yè)機(jī)器人

、

、

、

、

、

、

和

等典型應(yīng)用場景的示教和離線編程。

2.KUKA-KR4型工業(yè)機(jī)器人本體的有效負(fù)荷為

。3.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程平臺的快換模塊是通過回字塊的

和快換模塊的

配合，實現(xiàn)平臺上各模塊的快速、精確安裝。請思考如下問題（二）簡答題1.簡述KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人開機(jī)和關(guān)機(jī)的步驟。2.KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人的主要特點有哪些？《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)》項目二工業(yè)機(jī)器人手動操作任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人手動操作知識目標(biāo)熟悉工業(yè)機(jī)器人開關(guān)機(jī)操作2 掌握工業(yè)機(jī)器人操作安全規(guī)程1熟悉工業(yè)機(jī)器人急停操作3了解工業(yè)機(jī)器人各軸運動范圍4示教器手動操作界面介紹5知識目標(biāo)熟練調(diào)整工業(yè)機(jī)器人各軸零點7掌能夠手動操作調(diào)整工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)6掌握工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概念8掌握工具坐標(biāo)系概念與設(shè)置9掌握工件坐標(biāo)系概念與設(shè)置10能力目標(biāo)能根據(jù)安全操作規(guī)程正確開關(guān)機(jī)及急停2熟悉工業(yè)機(jī)器人操作安全規(guī)程1熟悉示教器操作界面3能力目標(biāo)能夠熟練應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人三種坐標(biāo)系進(jìn)行位姿調(diào)整5能夠手動調(diào)整工業(yè)機(jī)器人的各種位姿4能夠設(shè)置工具坐標(biāo)系6能夠創(chuàng)建工件坐標(biāo)系71點擊添加標(biāo)題342目錄CONTENTS任務(wù)說明任務(wù)學(xué)習(xí)與實施任務(wù)拓展練習(xí)與思考任務(wù)說明任務(wù)描述熟悉工業(yè)機(jī)器人的運動方式的分類及設(shè)置方式；掌握機(jī)器人點動操作的方法；任務(wù)所屬項目項目二：工業(yè)機(jī)器人手動操作任務(wù)對應(yīng)工作領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域是否為拓展更新任務(wù)是（）/否（√）任務(wù)說明行為利用示教器設(shè)置機(jī)器人的運行方式；通過操作示教器按鈕實現(xiàn)機(jī)器人的點動操作。條件KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人、控制器、電源、示教器。KUKA工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)室能力1.嚴(yán)格遵守實訓(xùn)室安全操作2.掌握工作站機(jī)器人本體檢查及系統(tǒng)連接上電；3.掌握點動操作機(jī)器人4.了解機(jī)器人運行方式及設(shè)置方法5.掌握如何單獨運行機(jī)器人的各個軸成果學(xué)會機(jī)器人點動運行的方法；掌握機(jī)器人運行方式及設(shè)置方法。任務(wù)學(xué)習(xí)與實施（一）任務(wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題1：啟動系統(tǒng)（1）本體檢查1）檢查機(jī)器人本體是否固定到位；2）檢查打包運輸時的輔助固定板是否拆除；（2）系統(tǒng)連接1）連接本體到控制柜動力線電纜；2）連接本體到控制柜編碼器電纜；3）連接示教器到電控柜上；4）連接控制柜電源到外部電源。（3）系統(tǒng)上電完成上述操作后，使用實訓(xùn)平臺上的啟動按鈕啟動系統(tǒng)，如果一切正常，從示教器上可以看到系統(tǒng)自動進(jìn)入登錄界面，用戶可以根據(jù)不同的權(quán)限操作機(jī)器人。（一）任務(wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題2：

點動操作點動操作是通過按壓示教器面板右側(cè)的點動按鍵“-”、“+”使機(jī)器人運動，此操作只允許在手動模式下進(jìn)行。伺服使能后，需設(shè)置機(jī)器人的坐標(biāo)系類型和運動速率，再進(jìn)行點動操作。點動操作分為連續(xù)點動和增量點動兩種方式：

（1）連續(xù)點動是長按“-”、“+”按鍵使機(jī)器人運動；（2）增量點動需設(shè)置步進(jìn)長度，之后點按“-”、“+”按鍵使機(jī)器人進(jìn)行增量式運動。任務(wù)計劃與實施（1）KUKA機(jī)器人的運行方式見表3-1：引導(dǎo)問題：KUKA機(jī)器人運行方式的選擇和設(shè)置表3-1運行方式說明（2）KUKA機(jī)器人的運行方式設(shè)置步驟如下：：引導(dǎo)問題：KUKA機(jī)器人運行方式的選擇和設(shè)置圖3-1運行方式旋鈕1）在庫卡示教器上順時針轉(zhuǎn)動示教器運行方式選擇旋鈕90°，示教器界面將彈出連接管理器界面。2）連接管理器界面如圖3-2所示，點擊對應(yīng)按鈕可選擇運行方式。將旋鈕再次轉(zhuǎn)回初始位置，所選的運行方式會顯示在smartPAD的狀態(tài)欄中。圖3-2連接管理器界面圖3-3狀態(tài)欄顯示每根軸沿正向和負(fù)向轉(zhuǎn)動，庫卡機(jī)器人自由度如圖3-4所示，為此需要使用移動鍵或者KUKAsmartPAD3D鼠標(biāo)，速度可以更改（手動倍率：HOV），僅在T1運行模式下才能手動移動，示教器背面確認(rèn)鍵必須已經(jīng)按下?？刂聘鬏S運動操作步驟如下：任務(wù)技能點1：模塊簡介圖3-4庫卡機(jī)器人自由度任務(wù)技能點1：單獨運動機(jī)器人的各軸任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：單獨運動機(jī)器人的各軸1）選擇軸作為移動鍵的選項，如圖3-5所示。2）設(shè)置手動倍率，如圖3-6所示單擊①所指圖標(biāo)可實現(xiàn)不同運動速度的設(shè)置。圖3-5軸移動設(shè)置圖3-6設(shè)置手動倍率任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點1：單獨運動機(jī)器人的各軸3）將使能開關(guān)按至中間擋位并按住，如圖中虛線橢圓所示，三處開關(guān)任意一處按下即可。4）按下正或負(fù)移動鍵,可以使軸朝正方向或反方向旋轉(zhuǎn)。圖3-7使能開關(guān)圖3-8移動鍵任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人零點標(biāo)定零點標(biāo)定界面主要用于標(biāo)定機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)運動的零點。界面會顯示機(jī)器人各個關(guān)節(jié)零點標(biāo)定狀況，完成標(biāo)定的關(guān)節(jié)，相應(yīng)的狀態(tài)顯示為綠色，當(dāng)所有關(guān)節(jié)都完成標(biāo)定后，{全部}指示燈點亮。用戶可以選定指定的一個或多個關(guān)節(jié)，并點擊{記錄零點}按鈕來記錄當(dāng)前的編碼器數(shù)據(jù)作為零點數(shù)據(jù)（注意要長按該按鈕2-3秒鐘左右）。只有當(dāng)所有關(guān)節(jié)的零點數(shù)據(jù)都完成標(biāo)定，機(jī)器人才能進(jìn)行全功能運動，否則，機(jī)器人只能進(jìn)行關(guān)節(jié)點動運動。任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人零點標(biāo)定注意事項：（1）沒有進(jìn)行原點位置校準(zhǔn)，不能進(jìn)行示教和回放操作。（2）使用多臺機(jī)器人的系統(tǒng)，每臺機(jī)器人都必須進(jìn)行原點位置校準(zhǔn)。（3）原點位置校準(zhǔn)是將機(jī)器人位置與絕對編碼器位置進(jìn)行對照的操作。原點位置校準(zhǔn)是在出廠前進(jìn)行的，但在下列情況下必須再次進(jìn)行原點位置校準(zhǔn)：1）更換電機(jī)、絕對編碼器時。2）存儲內(nèi)存被刪除時。3）機(jī)器人碰撞工件，原點偏移時。4）電機(jī)驅(qū)動器絕對編碼器電池沒電時。原點位置：各軸“0”脈沖的位置稱為原點位置，此時的姿態(tài)稱為原點位置姿態(tài)，也即是機(jī)器人回零時的終點位置。任務(wù)技能點1：模塊簡介任務(wù)技能點2：工業(yè)機(jī)器人零點標(biāo)定（4）機(jī)器人零點標(biāo)定方法當(dāng)關(guān)節(jié)軸之間存在耦合關(guān)系時，例如常見的機(jī)器人第5軸和第6軸存在耦合關(guān)系，第5軸必須處于零點位置時，第6軸記錄的零點數(shù)據(jù)才會有效，否則，第6軸記錄的零點數(shù)據(jù)是無效的。所以必須在第5軸處于零點的狀態(tài)下記錄第6軸的零點數(shù)據(jù)。如果不存在耦合關(guān)系，則各個軸可以單獨標(biāo)定零點，各自的零點不會影響到其它關(guān)節(jié)的零點。當(dāng)所有用到的軸都完成零點標(biāo)定后，零點標(biāo)定界面上的“全部”指示燈變?yōu)榫G色，說明機(jī)器人已完成零點數(shù)據(jù)的標(biāo)定，機(jī)器人可以進(jìn)行笛卡爾空間下的運動。在清除編碼器零點漂移報警之后，需要立刻對機(jī)器人的每個軸進(jìn)行機(jī)械零點位置標(biāo)定和軟件記錄標(biāo)定。機(jī)械零點標(biāo)定：按照上述方法進(jìn)行，也就是通過單軸運動，使每個軸都運行到機(jī)械參考零點。軟件記錄標(biāo)定：當(dāng)6個軸都已經(jīng)通過單軸運動回到機(jī)械參考零點之后，需要進(jìn)入軟件的出廠設(shè)置中，重新記錄零點位置。確保軟件硬件的零點位置對應(yīng)。之后，每次機(jī)器人回零都會回到該位置。

任務(wù)拓展信息工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)精度機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的精度主要涉及位姿精度、重復(fù)位姿精度、軌跡精度、重復(fù)軌跡精度等。位姿精度是指指令位姿和從同一方向接近該指令位姿時的實到位姿中心之間的偏差。（1）位置精度：指令位姿的位置與實到位置集群中心之差。（2）姿態(tài)精度：指令位姿的姿態(tài)與實到姿態(tài)平均值之差。重復(fù)位姿精度是指對同指令位姿從同一方向重復(fù)響應(yīng)n次后實到位姿的不一致程度。軌跡精度是指機(jī)器人機(jī)械接口從同一方向n次跟隨指令軌跡的接近程度。軌跡重復(fù)精度是指對一給定軌跡在同方向跟隨n次后實到軌跡之間的不一致程度。機(jī)器人精度=0.5基準(zhǔn)分辨率+機(jī)構(gòu)誤差思考與練習(xí)請思考如下問題（一）填空題1.機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的精度主要涉及

、

、

、

等。2.工業(yè)機(jī)器人點動操作分為

和

兩種方式。3.KUKA機(jī)器人的運行方式中：T1表示

、T2表示

、AUT表示

、AUTEXT表示

。請思考如下問題（二）簡答題1.工業(yè)機(jī)器人零點標(biāo)定的方法有哪些？2.簡述單獨運動機(jī)器人各軸的方法《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)》項目二工業(yè)機(jī)器人手動操作

任務(wù)2

工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系設(shè)置與應(yīng)用知識目標(biāo)熟悉工業(yè)機(jī)器人開關(guān)機(jī)操作2 掌握工業(yè)機(jī)器人操作安全規(guī)程1熟悉工業(yè)機(jī)器人急停操作3了解工業(yè)機(jī)器人各軸運動范圍4示教器手動操作界面介紹5知識目標(biāo)熟練調(diào)整工業(yè)機(jī)器人各軸零點7掌能夠手動操作調(diào)整工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)6掌握工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概念8掌握工具坐標(biāo)系概念與設(shè)置9掌握工件坐標(biāo)系概念與設(shè)置10能力目標(biāo)能根據(jù)安全操作規(guī)程正確開關(guān)機(jī)及急停2熟悉工業(yè)機(jī)器人操作安全規(guī)程1熟悉示教器操作界面3能力目標(biāo)能夠熟練應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人三種坐標(biāo)系進(jìn)行位姿調(diào)整5能夠手動調(diào)整工業(yè)機(jī)器人的各種位姿4能夠設(shè)置工具坐標(biāo)系6能夠創(chuàng)建工件坐標(biāo)系71點擊添加標(biāo)題342目錄CONTENTS任務(wù)說明任務(wù)學(xué)習(xí)與實施任務(wù)拓展練習(xí)與思考任務(wù)說明任務(wù)描述采用XYZ4點法建立工具坐標(biāo)系。采用三點法建立基坐標(biāo)系。任務(wù)所屬項目項目二：工業(yè)機(jī)器人手動操作任務(wù)對應(yīng)工作領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域是否為拓展更新任務(wù)是（）/否（√）任務(wù)說明行為通過示教器手動操作機(jī)器人，利用XYZ4點法建立工具坐標(biāo)系、3點法建立基坐標(biāo)系。條件KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人、控制器、電源、示教器、軌跡焊接工具、快換工具、標(biāo)定針。KUKA工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)室能力1.嚴(yán)格遵守實訓(xùn)室安全操作2.認(rèn)識工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系的分類與定義3.掌握XYZ4點法建立工具坐標(biāo)系4.掌握3點法建立基坐標(biāo)系5.了解6點法建立工具坐標(biāo)系的方法成果學(xué)會工具坐標(biāo)系的建立與應(yīng)用；學(xué)會基坐標(biāo)系的建立與應(yīng)用；任務(wù)學(xué)習(xí)與實施（一）任務(wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題：坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系是一種位置指標(biāo)系統(tǒng)，其作用是確定工業(yè)機(jī)器人處于空間中的位置及其姿態(tài)。根據(jù)不同的參考對象，使用以下四種坐標(biāo)系：（1）工業(yè)機(jī)器人-關(guān)節(jié)坐標(biāo)系；（2）工業(yè)機(jī)器人-笛卡爾坐標(biāo)系；（3）工業(yè)機(jī)器人-工具坐標(biāo)系；（4）工業(yè)機(jī)器人-工件坐標(biāo)系。（一）任務(wù)引導(dǎo)1）工業(yè)機(jī)器人-關(guān)節(jié)坐標(biāo)系關(guān)節(jié)坐標(biāo)系是設(shè)定在工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)中的坐標(biāo)系。在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中，工業(yè)機(jī)器人的位置和姿態(tài)以各個關(guān)節(jié)底座側(cè)的原點角度為基準(zhǔn)，關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的數(shù)值即為關(guān)節(jié)正負(fù)方向轉(zhuǎn)動的角度值。引導(dǎo)問題：坐標(biāo)系統(tǒng)（一）任務(wù)引導(dǎo)2）工業(yè)機(jī)器人-笛卡爾坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系中的工業(yè)機(jī)器人的位置和姿態(tài)，通過從空間上的直角坐標(biāo)系原點到工具側(cè)的直角坐標(biāo)系原點（工具中心點）的坐標(biāo)值x、y、z和空間上的直角坐標(biāo)系的相對X軸、Y軸、Z軸周圍的工具側(cè)的直角坐標(biāo)系的回轉(zhuǎn)角w、p、r予以定義。引導(dǎo)問題：坐標(biāo)系統(tǒng)（一）任務(wù)引導(dǎo)3）工業(yè)機(jī)器人-工具坐標(biāo)系工具坐標(biāo)系,即安裝在機(jī)器人末端的工具坐標(biāo)系,原點及方向都是隨著末端位置與角度不斷變化的,該坐標(biāo)系實際是由直角坐標(biāo)系通過旋轉(zhuǎn)和位移變換得出。引導(dǎo)問題：坐標(biāo)系統(tǒng)（一）任務(wù)引導(dǎo)4）工業(yè)機(jī)器人-工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系用來確定工件的位姿，它由工件原點與坐標(biāo)方位組成。工件坐標(biāo)系可采用三點法確定：點X1與點X2連線組成X軸，通過點Y1向X軸作的垂直線為Y軸，Z軸方向以右手定則確定。引導(dǎo)問題：坐標(biāo)系統(tǒng)任務(wù)計劃與實施1）工具坐標(biāo)系原點（TCP）的確定。確定工具坐標(biāo)系原點的方法有XYZ4點法和XYZ參照法。在XYZ-參照法中，TCP的數(shù)值是由與法蘭盤上的一個已知點的比較而得出的。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-1XYZ4點法確定工具坐標(biāo)系圖4-2XYZ參照法示意圖1）XYZ4點法確定工具坐標(biāo)系，具體步驟如下：①單擊屏幕左上角的【主菜單】，選擇【投入運行】→【工具/基坐標(biāo)管理】。進(jìn)入【工具/基坐標(biāo)管理】界面，點擊右下角的【添加】。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-3添加工具坐標(biāo)系②在新打開的“編輯工具”界面下的轉(zhuǎn)換欄里的【測量】，選擇“XYZ4點法”。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-4選擇XYZ4點法③操作示教器的“+”“-”按鈕，使軌跡焊接工具的尖端移動到標(biāo)定針處，單擊【測量點1】→【Touch-up】，完成第一個測量點的記錄。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-5記錄【測量點1】④再次調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)，使機(jī)器人以另一種姿態(tài)將軌跡焊接工具的尖端移動到標(biāo)定針處，單擊【測量點2】→【Touch-up】，完成測量點2的記錄。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-6記錄【測量點2】⑤再次調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)，使機(jī)器人以另一種姿態(tài)將軌跡焊接工具的尖端移動到標(biāo)定針處，單擊【測量點3】→【Touch-up】，完成測量點3的記錄。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-7記錄【測量點3】⑥再次調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)，使軌跡焊接工具的前端垂直于水平面，將軌跡焊接工具的尖端移動到標(biāo)定針處，單擊【測量點4】→【Touch-up】，完成測量點4的記錄；4點均記錄完畢后，單擊【退出】保存數(shù)據(jù)。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-8記錄【測量點4】并退出2）XYZ參照法是對一個新工具和一個已經(jīng)測量過的工具進(jìn)行比較，控制系統(tǒng)比較法蘭的位置，計算出新工具的TCP。前提條件：機(jī)器人法蘭上裝有一個已經(jīng)測量的工具，且該工具TCP數(shù)據(jù)是已知的，機(jī)器人處于T1方式。使用XYZ參照法進(jìn)行工具TCP測量的操作步驟如下：①機(jī)器人安裝已經(jīng)測量過的工具，按“主菜單”鍵，在菜單中選擇“投入運行”→“測量”→“工具”→“XYZ參照法”。②為待測定的工具選擇一個“工具編號”，輸入一個名稱，如編號選為2、名稱為Tool2,單擊“繼續(xù)”鍵確認(rèn)。輸入已經(jīng)測量工具的TCP數(shù)據(jù)，單擊“繼續(xù)”鍵確認(rèn)。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系③將已經(jīng)測量過的工具的TCP移至一個參照點，如圖2-11a所示,使工具的TCP點與參照尖點對準(zhǔn),單擊“測量”，單擊“繼續(xù)”鍵確認(rèn)。④拆下已經(jīng)測量過的工具，將待測的新工具安裝在機(jī)器人上,將新工具的TCP移至前一步驟中同一個參考點，如圖2-11b所示，使待測工具的TCP點與參考點對準(zhǔn)，單擊“測量”，單擊“繼續(xù)”按鍵確認(rèn)。⑤在負(fù)載數(shù)據(jù)輸入窗口中正確輸入負(fù)載數(shù)據(jù)，單擊“繼續(xù)”鍵確認(rèn)，單擊“保存”鍵，結(jié)束過程。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系（2）確定工具坐標(biāo)系的姿態(tài)，可以選擇ABC世界坐標(biāo)系法和ABC2點法，其中ABC世界坐標(biāo)系法又分為5D法和6D法。還可以根據(jù)工具設(shè)計參數(shù)，直接錄入工具TCP至法蘭中心點的距離值(X,Y,Z)和轉(zhuǎn)角（A,B,C）數(shù)據(jù)。ABC2點法確定工具坐標(biāo)系的姿態(tài)步驟如下：任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系①點擊轉(zhuǎn)換欄里的【測量】，選擇【ABC2點法】。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-9選擇【ABC2點法】②保持軌跡焊接工具前端與工作臺垂直的姿態(tài)，單擊校準(zhǔn)點【TCP】→【Touch-up】記錄該點。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-10記錄【TCP】點③保持軌跡焊接工具Z方向和Y方向坐標(biāo)不變，向X方向移動一定距離，然后單擊【X軸】→【Touch-up】。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-11記錄【X軸】④在步驟9的基礎(chǔ)上保持軌跡焊接工具Z方向和X方向坐標(biāo)不變，向Y方向移動一定距離，然后單擊【XY軸】→【Touch-up】。⑤最后單擊【保存】。完成工具坐標(biāo)系的建立。任務(wù)技能點1：建立工具坐標(biāo)系圖4-12記錄【XY軸】用三點法建立基坐標(biāo)系操作步驟如下：1）打開示教器主菜單，點擊【投入運行】，選擇【工具/基坐標(biāo)管理】。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-13打開坐標(biāo)【工具/基坐標(biāo)管理】任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系2）在示教器下方，選擇【基坐標(biāo)固定工具】，點擊【添加】。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-14添加基坐標(biāo)系任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系3）在打開的新界面上方，可以更改基坐標(biāo)的名稱，更改名稱為“jizuobiao”,在左側(cè)選擇【基坐標(biāo)】。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-15更改基坐標(biāo)名稱任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系4）點擊轉(zhuǎn)換欄右側(cè)的【測量】，測量方法有“3點法”和“間接法”，這里選擇“3點法”。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-16選擇“3點法”任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系5）在打開的界面的工具參考選擇前面建立的工具坐標(biāo)系（1tool1）。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-17選擇工具參考任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系6）點擊校準(zhǔn)點【原點】，調(diào)整機(jī)器人末端工具的尖點至需要建立基坐標(biāo)系的原點位置，然后點擊下方的【Touchup】。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-18校準(zhǔn)【原點】任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系7）點擊校準(zhǔn)點【X軸】，調(diào)整機(jī)器人末端工具的尖點至需要建立基坐標(biāo)系的X軸方向的一個位置，點擊下方【Touchup】。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-19校準(zhǔn)【X軸】任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系8）選擇校準(zhǔn)點【XY層面】，調(diào)整機(jī)器人末端工具的尖點至需要建立基坐標(biāo)系的XY面上的一個點，點擊下方【Touchup】，點擊保存，基坐標(biāo)系建立完成。任務(wù)技能點1：模塊簡介圖4-20校準(zhǔn)【XY層面】任務(wù)技能點2：建立基坐標(biāo)系

任務(wù)拓展信息工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：坐標(biāo)系應(yīng)用案例

工具坐標(biāo)系用于描述安裝在機(jī)器人第6軸上的工具的TCP（工具中心點）、位姿等數(shù)據(jù)。機(jī)器人示教時，如果末端工具在小范圍內(nèi)要完成多個角度的位姿變換，則在工具坐標(biāo)系下移動機(jī)器人比較方便。這時示教器顯示的坐標(biāo)軸X、Y、Z，就是工具的TCP點，A、B、C就是工具的姿態(tài)。一般工業(yè)機(jī)器人默認(rèn)的工具TCP位于機(jī)器人安裝法蘭的中心點。實際應(yīng)用中，不同功能的機(jī)器人會配置不同的工具，比如說弧焊的機(jī)器人使用弧焊槍作為工具，而用于搬運板材等機(jī)器人就會使用吸盤式的夾具作為工具。工具TCP點及方向也會隨著末端安裝的工具位置與角度不斷變化。這就需要建立相應(yīng)的工具坐標(biāo)系，來描述所安裝的工具的TCP的位姿。新建立的工具坐標(biāo)系總是相對于默認(rèn)的工具坐標(biāo)系定義的，實際是將默認(rèn)工具坐標(biāo)系通過旋轉(zhuǎn)及位移變換而來。當(dāng)所使用的工具相對于默認(rèn)工具坐標(biāo)系只是TCP位置改變，而坐標(biāo)方向沒變時，可通過三點標(biāo)定法標(biāo)定工具坐標(biāo)系，或者將工具TCP的位置偏移量輸入到相應(yīng)的軸的坐標(biāo)值里即可建立新的工具坐標(biāo)系。當(dāng)TCP和坐標(biāo)方向都發(fā)生改變時，需要采用六點法建立新的工具坐標(biāo)系。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：坐標(biāo)系應(yīng)用案例

例如機(jī)器人搬運應(yīng)用中使用搬運的工具為真空吸盤，它的TCP點設(shè)定在吸盤的接觸面上，相對于默認(rèn)工具0的坐標(biāo)方向沒變，只是TCP相對于工具。在Z軸正方向偏移了L.所以，可采用修改Z軸的坐標(biāo)值的方法建立吸盤工具坐標(biāo)系；在機(jī)器人涂膠應(yīng)用中，涂膠工具的TCP點設(shè)定在膠槍底部端點位置，相對于默認(rèn)工具的坐標(biāo)方向沒變，只是TCP相對于工具的三個坐標(biāo)值發(fā)生改變。所以，也可以通過坐標(biāo)值設(shè)置建立膠槍坐標(biāo)系（如圖4-21所示）。圖4-21工具坐標(biāo)系變換示意圖工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：坐標(biāo)系應(yīng)用案例

機(jī)器人噴漆或者弧焊應(yīng)用中，工具的TCP點設(shè)定在噴槍或者焊槍底部端點位置，相對于默認(rèn)工具的坐標(biāo)方向和TCP都發(fā)生改變。所以，需采用六點法標(biāo)定工具坐標(biāo)系。六點法是通過標(biāo)定機(jī)器人工具末端六個不同位置來計算工具坐標(biāo)系。工具坐標(biāo)系六點法標(biāo)定操作步驟如下：第一步，首先在機(jī)器人工作范圍內(nèi)找到一個非常精確的固定點作為參考點。第二步，然后在工具上確定一個參考點（最好是工具的中心點）。第三步，用手動操縱機(jī)器人的方法，去移動工具上的參考點，以六種不同的機(jī)器人姿態(tài)盡可能與固定點剛好碰上。其中第四點是讓工具的參考點垂直于固定點，第五點是工具參考點從固定點向?qū)⒁O(shè)定為TCP的X方向移動，第六點是工具參考點從固定點向?qū)⒁O(shè)定TCP的Z方向移動。第四步，通過這六個位置點數(shù)據(jù)計算求得TCP的數(shù)據(jù)，并被保存。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：坐標(biāo)系應(yīng)用案例

工件坐標(biāo)系是在工具活動區(qū)域內(nèi)相對于基坐標(biāo)系設(shè)定的坐標(biāo)系。對機(jī)器人編程時可以在工件坐標(biāo)系中創(chuàng)建目標(biāo)和路徑。工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值即為工具坐標(biāo)系在工件坐標(biāo)系中的位姿，其中X、Y、Z描述工具坐標(biāo)原點在工件坐標(biāo)系里的位置，A、B、C描述工具坐標(biāo)系X、Y、Z三個坐標(biāo)方向相對于工件坐標(biāo)系坐標(biāo)軸方向的角度偏移。在工件坐標(biāo)系下示教編程有兩個優(yōu)點：（1）當(dāng)機(jī)器人移動位置之間有確定的關(guān)系時，可建立工件坐標(biāo)系，通過計算建立各點之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，然后示教少數(shù)幾個點就可獲得全部點的位置數(shù)據(jù)。這樣，可減少示教點數(shù)，簡化示教編程過程。（2）當(dāng)機(jī)器人在不同工作區(qū)域內(nèi)的運動軌跡相同時，如在區(qū)域A中機(jī)器人的運動軌跡相對于區(qū)域A，與在區(qū)域B中機(jī)器人的運動軌跡相對于區(qū)域B相同，并沒有因為整體偏移而發(fā)生變化。那么只需編制一個運動軌跡程序，然后建立兩個工件坐標(biāo)系A(chǔ)和坐標(biāo)系B，把工件坐標(biāo)系A(chǔ)和B的坐標(biāo)值賦值給當(dāng)前坐標(biāo)系即可，不需要重復(fù)編程。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：坐標(biāo)系應(yīng)用案例

例如使用機(jī)器人在傳送帶上抓取產(chǎn)品，將其搬運至左、右兩條傳送帶上的碼盤中，擺放整齊，然后周轉(zhuǎn)至下一工位進(jìn)行處理。產(chǎn)品的擺放位置如圖4-22所示。位置2相對于位置1只是在X正方向偏移了一個產(chǎn)品長度，只需在目標(biāo)點X數(shù)據(jù)上面加上一個產(chǎn)品長度即可。位置4相對于位置3只是在X正方向偏移了一個產(chǎn)品寬度，只需在目標(biāo)點X軸數(shù)據(jù)上面加上一個產(chǎn)品寬度即可。依次類推，則可計算出剩余的全部擺放位置。示教編程時，只需要示教位置1和位置3兩個位置。圖4-22產(chǎn)品的擺放位置工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況拓展信息1：坐標(biāo)系應(yīng)用案例

在碼垛應(yīng)用過程中，通常是奇數(shù)層垛型一致，偶數(shù)層垛型一致，這樣只要計算出第一層和第二層之后，執(zhí)行第三層和第四層碼垛時，可將工件坐標(biāo)系在Z軸正方向上面疊加相應(yīng)的產(chǎn)品高度即可完成。

當(dāng)機(jī)器人在左右兩側(cè)碼垛時，機(jī)器人相對于左側(cè)碼盤的運動軌跡，與機(jī)器人執(zhí)行右側(cè)碼垛時相對于右側(cè)碼盤的運動軌跡是一樣的，并沒有因為整體偏移而發(fā)生變化。所以，為了方便編程，給左邊碼盤建立工件坐標(biāo)系1，右邊碼盤建立工件坐標(biāo)系2。當(dāng)前工件坐標(biāo)系設(shè)置為坐標(biāo)系3，并在工件坐標(biāo)系3中進(jìn)行碼垛軌跡編程。執(zhí)行左側(cè)碼垛時，將左邊碼盤工件坐標(biāo)系1的各項位置數(shù)據(jù)賦值給當(dāng)前坐標(biāo)系3，機(jī)器人的運動軌跡就自動更新到坐標(biāo)系1中。執(zhí)行右側(cè)碼垛時，將右邊碼盤工件坐標(biāo)系2的各項位置數(shù)據(jù)賦值給當(dāng)前坐標(biāo)系軋機(jī)器人的運動軌跡就自動更新到坐標(biāo)系2中，這樣對于相同的軌跡就不需要重復(fù)編程了。思考與練習(xí)請思考如下問題（一）填空題1.工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系分為

坐標(biāo)系、

坐標(biāo)系、

坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。2.確定工具坐標(biāo)系原點的方法有

法和

法。3.工件坐標(biāo)系是在工具活動區(qū)域內(nèi)相對于

設(shè)定的坐標(biāo)系。4.工具坐標(biāo)系用于描述安裝在機(jī)器人第6軸上的工具的

、

等數(shù)據(jù)。請思考如下問題（二）簡答題1.在工件坐標(biāo)系下示教編程有哪些優(yōu)點？2.簡述利用XYZ4點法建立工具坐標(biāo)系的步驟。《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)》項目三工業(yè)機(jī)器人操作及編程

任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人軌跡應(yīng)用編程與調(diào)試1點擊添加標(biāo)題342目錄CONTENTS任務(wù)說明任務(wù)學(xué)習(xí)與實施任務(wù)拓展練習(xí)與思考任務(wù)說明任務(wù)說明任務(wù)描述按要求將軌跡模塊安裝在工作臺指定位置，在工業(yè)機(jī)器人末端手動安裝模擬焊接軌跡工具，創(chuàng)建并正確命名軌跡程序。利用示教器進(jìn)行現(xiàn)場操作編程，按下啟動按鈕后，工業(yè)機(jī)器人自動從工作原點開始軌跡任務(wù)。在任務(wù)中，焊接軌跡工具前端始終垂直于軌跡模塊表面，完成軌跡任務(wù)后工業(yè)機(jī)器人返回工作原點。任務(wù)所屬項目項目三工業(yè)機(jī)器人操作及編程任務(wù)對應(yīng)工作領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域是否為拓展更新任務(wù)是（）/否（√）任務(wù)說明行為利用KUKA-KR4型工業(yè)機(jī)器人來進(jìn)行軌跡練習(xí)，需要依次進(jìn)行創(chuàng)建程序文件、程序編寫、目標(biāo)點示教、工業(yè)機(jī)器人程序調(diào)試，完成整個軌跡任務(wù)。條件KUKA-KR4工業(yè)機(jī)器人、控制器、電源、示教器、軌跡模塊、軌跡焊接工具、氣泵KUKA工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)室能力1.嚴(yán)格遵守實訓(xùn)室安全規(guī)范操作2.對程序文件的新建3.掌握工具坐標(biāo)系和基坐標(biāo)系的建立4.能夠正確完成軌跡練習(xí)的示教編程5.正確應(yīng)用機(jī)器人運動指令6.編寫程序能夠正確無誤的自動運行成果熟練使用示教器功能；熟練應(yīng)用機(jī)器人常用運動指令；能夠自主完成程序的編寫并實現(xiàn)自動運行。任務(wù)學(xué)習(xí)與實施（一）任務(wù)引導(dǎo)引導(dǎo)問題1：創(chuàng)建程序模塊在SmartPAD上，程序模塊可以保存在R1下的任一文件夾里，也可建立新的文件夾并將程序模塊存放在該目錄下。模塊中也可