機器人技術及應用課件項目7-kuka機器人

項目七KUKA工業(yè)機器人

知識鏈接7.1認識KUKA機器人7.2KUKA機器人的基本操作7.3KUKA機器人常用指令7.1

認識KUKA機器人

庫卡（KUKA）機器人有限公司是世界領先的工業(yè)機器人制造商之一。庫卡工業(yè)機器人主要應用于物料搬運、加工、材料處理、機床裝料、裝配、包裝、堆垛、焊接、表面修整等領域。

KUKA機器人的用戶包括：通用汽車、克萊斯勒、福特、保時捷、寶馬、奧迪、奔馳、大眾、波音、西門子、可口可樂等眾多企業(yè)。7.1.1KUKA機器人簡介KUKA機器人

德國庫卡（KUKA）公司成立于1898年，自1977年開始系列化生產各種用途的機器人，是世界上頂級工業(yè)機器人制造商之一。KUKA提供眾多具有不同負載能力和工作范圍的工業(yè)機器人機型。包括負載量從3千克至1000千克的標準工業(yè)6軸機器人以及一些特殊應用機器人，機械臂工作半徑從635毫米到3900毫米。

圖7-1KUKA機器人KUKA機器人的編程方法

KUKA機器人使用KRL（KUKARobotLanguage）編程語言進行編程。(1) 示教編程在作業(yè)現場，機器人操作者利用庫卡smartPAD示教盒進行在線示教編程。(2) 離線編程使用KUKASim軟件進行離線編程，既在不連接機器人的情況下利用計算機軟件進行機器人軌跡規(guī)劃。(3) 文字編程文字編程是借助于smartPAD界面在上級操作PC上的顯示編程。7.1.2KUKA機器人的組成KUKA機器人系統一般由機器人控制系統KRC4（圖7-2①）、機器人本體（圖7-2②）和KUKA手持操作和編程器smartPAD（圖7-2③）三部分組成。

圖7-2KUKA機器人系統的組成1. KUKA機器人機械系統機器人本體，通常也稱之為機械手臂或者機械手。它由眾多活動的、相互連接在一起的關節(jié)（軸）組成，也稱之為運動鏈。從機器人足部到法蘭共有6各軸，編號分別為A1~A6。其中，A1~A3為機器人的主軸，主要確定機器人末端在空間的位置，A4~A6軸式機器人的腕部軸，主要確定機器人末端在空間的姿態(tài)，如圖7-3所示。圖7-2KUKA機器人系統的組成2. KUKA機器人控制系統KUKA機器人機械系統由伺服電機控制運動，而該電機則由KRC4控制系統控制，是機器人的“大腦”。它包括機器人控制系統、流程控制系統、安全控制系統、運動控制系統和總線系統等。7.1.2KUKA機器人的坐標系KUKA機器人的控制系統中，定義了世界坐標系（WORLD）、機器人足部坐標系（ROBROOT）、基坐標系（BASE）、法蘭坐標系（FLANGE）和工具坐標系（TOOL）五種坐標系，如圖7-4所示。

圖7-4KUKA機器人的坐標系7.2

KUKA機器人的基本操作7.2.1KUKA機器人示教器KCP的使用1．KUKAsmartPADKUKA機器人的示教器即手持操作器（KUKAsmartPAD），也稱為KCP，如圖7-5所示。通過它可以對操作環(huán)境進行設置，對工藝動作進行示教編程。它具有工業(yè)機器人操作和編程所需的各種操作和顯示功能圖7-5KUKA機器人smartPAD2.smartHMIKCP上的人機交互操作與控制界面稱為smartHMI，可使用手指或指示筆在其范圍內進行操作，無需外部鼠標和鍵盤。

圖7-6smartHMI操作界面3. KUKA機器人的手動操縱機器人只允許在運行模式T1（手動慢速運行）下手動運行，手動運行速度最高為250mm/s，運行模式可通過在KCP上轉動鑰匙開關調出連接管理器進行設置。手動運行機器人時，必須按下確認開關（使能鍵），，并保持在中間位置，方可啟動機器人。此時驅動裝置顯示狀態(tài)為字母“I”，且六軸代表字母顯示為綠色，機器人處于電機開啟狀態(tài)。若完全按下（用力按下）確認開關，將出現信息提示“安全停止”，機器人處于防護裝置停止狀態(tài)。

7.2.2單獨運動機器人的各軸KUKA機器人的每根軸可以逐個沿正向和負向單獨運動，為此需要使用移動鍵或者KUKAsmartPAD的6D鼠標。僅在T1運行模式下才能手動移動，運動速度可以更改（手動速度：HOV）?？梢允沁B續(xù)運動，也可是增量式的。運動過程中確認開關必須保持在中間位置。只要一按移動鍵或6D鼠標，機器人軸的調節(jié)裝置便啟動。

7.2.3機器人在世界坐標系下運動在世界坐標系中可以兩種不同的方式移動機器人：沿坐標系的坐標軸方向平移（直線）：X、Y、Z；環(huán)繞著坐標系的坐標軸方向轉動（旋轉/回轉）：角度C、B和A。通過6D鼠標可以使機器人的運動變得直觀明了，因此是在世界坐標系中進行手動移動時的不二之選。鼠標位置和自由度兩者均可更改。平移：按住并拖動6D鼠標。轉動：轉動并擺動6D鼠標。7.2.4建立、更改和運行程序1．KUKA機器人程序結構一個完整的KUKA機器人程序（KRL程序）基本結構如圖7-9所示，包括程序名定義、程序初始化、程序主體、程序結束四個部分?！癉EF程序名()”始終出現在程序開頭，“END”表示程序結束?！癐NI”行包含內部變量和參數初始化的內容，必須最先運行！程序主體包括PTP、LIN、等待、邏輯等指令，詳見7.3節(jié)。圖7-9KUKA機器人程序結構2．創(chuàng)建和編輯機器人程序機器人程序模塊應始終保存在文件夾“Program”中，也可建立新的文件夾并將程序模塊存放在那里。對已選定或已打開的程序，在運行方式T1、T2或AUT下，可以進行添加、更改指令或刪除程序行等編輯動作。3．選擇和運行機器人程序對于編程控制的機器人運動，KUKA機器人提供多種程序運行方式。包括GO、MSTEP、ISTEP。執(zhí)行一個機器人程序，須事先將其選中，然后運行程序。smartPad界面頂部的字母“R”表示程序狀態(tài)。7.3

KUKA機器人常用指令7.3.1運動指令1. PTPPTP（Point-To-Point）運動，即點到點運動，機器人按軸坐標沿最快的軌道將TCP從起始點引至目標點。2. LINLIN（Linear）運動，即線性運動，機器人沿一條直線以定義的速度將TCP引至目標點。3. CIRCCIRC（Circular）運動，即圓弧運動，機器人沿圓形軌道以定義的速度將TCP移動至目標點。7.3.2邏輯指令1．OUT指令OUT指令用于在程序中的某個位置上關閉輸出端。KUKA機器人控制系統最多可管理4096個數字輸出端，可按用戶要求配置。2.WAITFOR指令WAITFOR指令用于與信號有關的等待功能?？刂葡到y在此等待信號：輸入端IN，輸出端OUT，定時信號TIMER，控制系統內部的存儲地址（標記/1比特內存）FLAG或者CYCFLAG等。3.WAIT指令WAIT指令用于與時間相關的等待功能，控制器根據輸入的時間在程序中該位置上等待。7.3.3其他常用指令1. 循環(huán)指令循環(huán)指令用于重復程序指令，不允許從外部跳入循環(huán)結構中。循環(huán)可以互相嵌套。循環(huán)類型有無限循環(huán)、計數循環(huán)和條件循環(huán)2. 分支指令條件性分支（IF語句）由一個條件和兩個指令部分組成。如果滿足條件，則處理第一個指令。如果未滿足條件，則執(zhí)行第二個指令。SWITCH分支語句是一個分配器或多路分支。首先分析一個表達式。然后，該表達式的值與一個案例段(CASE)的值進行比較。值一致時執(zhí)行相應案例的指令任務實訓任務7.1工具坐標系的測量任務7.2基坐標系的測量任務7.2工件搬運示教編程任務7.1工具坐標系的測量、任務目標1. 掌握工具坐標系原點（TCP）的測量方法；2. 掌握工具坐標系姿態(tài)的測量方法。任務7.1工具坐標系的測量二、任務準備工具測量包括：TCP（坐標系原點）的測量、坐標系姿態(tài)/朝向的測量。工具坐標系的原點（TCP）的確定常用XYZ4點法或XYZ參照法。工具坐標系姿態(tài)的確定常用ABC世界坐標法或ABC2點法。任務7.1工具坐標系的測量三、任務實施“XYZ4點法”測量TCP原點

為待測量的工具給定一個號碼和一個名稱。用TCP從四個不同方向朝參照點移動，并進行測量。保存TCP測量結果。任務7.1工具坐標系的測量2.“ABC世界坐標系”測量TCP姿態(tài)將+X工具坐標調整至平行于-Z世界坐標的方向，進行測量。任務7.2基坐標系的測量、任務目標掌握基坐標系測量方法。任務7.2基坐標系的測量二、任務準備基坐標系測量表示根據世界坐標系在機器人周圍的某一個位置上創(chuàng)建坐標系。其目的是使機器人的運動以及編程設定的位置均以該坐標系為參照。設定的工件支座和抽屜的邊緣、貨盤或機器的外緣均可作為基準坐標系中合理的參照點。基坐標系的測量分兩個步驟；確定坐標原點，定義坐標方向。任務7.2基坐標系的測量三、任務實施“3點法”測量基坐標系創(chuàng)建新的基坐標，給定一個號碼和一個名稱。任務7.2基坐標系的測量2.基坐標系的原點測量用TCP移到新基坐標系的原點，進行測量。任務7.2基坐標系的測量3.基坐標系的方向測量將TCP移至新基坐標系正向X軸上的一個點，進行測量。將TCP移至XY平面上一個帶有正Y值的點，進行測量。任務7.3工件搬運示教編程、任務目標1. 掌握KUKA機器人運動指令的使用；2. 掌握KUKA機器人邏輯指令的使用。任務7.3工件搬運示教編程二、任務準備對KUKA機器人進行在線編程將紅、藍、黃三色工件用吸盤工具依次搬運到另一側平臺的相同位置。1. 運動指令：PTP（點到點運動）、LIN（直線運動）2. 邏輯指令：OUT（吸盤吸取工件）、WAIT（等待時間）任務7.3工件搬運示教編程三、任務實施新建程序模塊將機器人TCP移動到第一個紅色工件正上方約5cm處，添加PTP指令任務7.3工件搬運示教編程3.將機器人TCP移動到第一個紅色工件正上方，使吸盤與工件接觸，添加LIN指令4.添加OUT指令，設置為TRUE，吸取工件任務7.3工件搬運示教編程5.將機器人TCP移