工業(yè)機(jī)器人操作與編程 項(xiàng)目一 KUKA機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)及手動(dòng)操作

工業(yè)機(jī)器人操作與編程（KUKA）項(xiàng)目一、KUKA機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)及手動(dòng)操作目錄CONTENTS知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)現(xiàn)1.1了解KUKA機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)1.2KUKA機(jī)器人示教器smartPAD的介紹1.3KUKA機(jī)器人示教器smartPAD的正確使用方法1.4KUKA機(jī)器人用戶組介紹 1.5KUKA機(jī)器人的運(yùn)行方式 1.6KUKA機(jī)器人坐標(biāo)系的介紹 1.7了解KUKA機(jī)器人的手動(dòng)操縱 2.1更換機(jī)器人用戶組2.2KUKASmartPAD操作界面語(yǔ)言的設(shè)定2.3設(shè)置KUKA機(jī)器人的運(yùn)行方式2.4KUKA機(jī)器人的單軸運(yùn)動(dòng)2.5KUKA機(jī)器人在世界坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)2.6KUKA機(jī)器人在工具坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)2.7KUKA機(jī)器人在基坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)2.8增量式運(yùn)行機(jī)器人2.9查看KUKA機(jī)器人狀態(tài)信息2.10KUKA機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定1.1了解KUKA機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)知識(shí)準(zhǔn)備KUKA工業(yè)機(jī)器人的硬件系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)、示教器、控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。機(jī)械系統(tǒng)即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部、手部。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有4—6個(gè)自由度，其中腕部通常有1—3個(gè)自由度；示教器是進(jìn)行機(jī)器人的手動(dòng)操縱、程序編寫(xiě)、參數(shù)配置以及監(jiān)控用的手持裝置；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行信號(hào)，并進(jìn)行控制的。為了認(rèn)識(shí)和操作KUKA機(jī)器人，我們以KR6R700sixx型機(jī)器人為例來(lái)學(xué)習(xí)。1.1.1KUKA機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械手是機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)主體，它由眾多活動(dòng)的、相互連接在一起的關(guān)節(jié)（軸）組成，我們也稱之為運(yùn)動(dòng)鏈（如圖所示）。知識(shí)準(zhǔn)備①機(jī)械手（機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)）②運(yùn)動(dòng)鏈的起點(diǎn)：機(jī)器人足部(ROBROOT)③運(yùn)動(dòng)鏈的開(kāi)放端：法蘭盤(FLANGE)A1...A6：機(jī)器人軸1至61.1.2KUKA機(jī)器人的控制系統(tǒng)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)由伺服電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)，而該電機(jī)則由KRC4控制系統(tǒng)控制（如圖所示）。KRC4對(duì)機(jī)械手以及示教器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，最終控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。知識(shí)準(zhǔn)備1.2KUKA機(jī)器人示教器smartPAD的介紹示教器是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，機(jī)器人的所以操作基本上都是通過(guò)示教器來(lái)完成的，如點(diǎn)動(dòng)機(jī)器人，編寫(xiě)、調(diào)試和運(yùn)行機(jī)器人程序，設(shè)定、查看機(jī)器人狀態(tài)信息和位置等。KUKA機(jī)器人的示教器KUKAsmartPAD，也叫KCP，它的外觀如圖所示。KUKAsmartPAD可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下持續(xù)運(yùn)行，其觸摸屏易于清潔，且防水、防油、防濺錫。知識(shí)準(zhǔn)備1.3KUKA機(jī)器人示教器smartPAD的正確使用方法示教器是進(jìn)行機(jī)器人的手動(dòng)操縱、程序編寫(xiě)、參數(shù)配置、以及監(jiān)控用的手持裝置，為了更好的方便我們操作，下面介紹如何正確地使用示教器。

如何手持示教器操作示教器時(shí)，通常會(huì)手持該設(shè)備，通常將示教器放在左手上，然后用右手在觸摸屏上操作（如圖所示）；此款示教器是按照人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的，有三個(gè)確認(rèn)開(kāi)關(guān)，同時(shí)也適合左利手者操作，使用右手持設(shè)備。

正確使用確認(rèn)開(kāi)關(guān)確認(rèn)開(kāi)關(guān)是工業(yè)機(jī)器人為保證操作人員的人身安全而設(shè)計(jì)的，只有在按下確認(rèn)開(kāi)關(guān)，并保持“驅(qū)動(dòng)裝置接通”的狀態(tài)，才可對(duì)機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)操作與程序的調(diào)試。當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，人會(huì)本能地將確認(rèn)開(kāi)關(guān)松開(kāi)或按緊，機(jī)器人則會(huì)馬上停下來(lái)，保證安全。知識(shí)準(zhǔn)備1.4KUKA機(jī)器人用戶組介紹用戶組說(shuō)明操作人員操作人員用戶組，此為默認(rèn)用戶組。用戶操作人員用戶群，（在默認(rèn)設(shè)置中操作人員和應(yīng)用人員的目標(biāo)群是一樣的。）專家程序員用戶組，此用戶組通過(guò)一個(gè)密碼進(jìn)行保護(hù)。安全維護(hù)人員調(diào)試人員用戶群，該用戶可以激活和配置機(jī)器人的安全配置，此用戶組通過(guò)一個(gè)密碼進(jìn)行保護(hù)。安全投入運(yùn)行人員調(diào)試人員用戶群，該用戶可以激活和配置機(jī)器人的安全配置，此用戶組通過(guò)一個(gè)密碼進(jìn)行保護(hù)。管理員功能與專家用戶組一樣，另外可以將插件（Plug-Ins）集成到機(jī)器人控制系統(tǒng)中，此用戶組通過(guò)一個(gè)密碼進(jìn)行保護(hù)。知識(shí)準(zhǔn)備1.5KUKA機(jī)器人的運(yùn)行方式運(yùn)行方式使用速度T1（機(jī)械手處于手動(dòng)低速運(yùn)行方式下）

用于測(cè)試運(yùn)行、編程和示教

程序驗(yàn)證：

程序編定的速度，最高250mm/s

手動(dòng)運(yùn)行：

手動(dòng)運(yùn)行速度，最高250mm/sT2（手動(dòng)快速運(yùn)行）

用于測(cè)試運(yùn)行

程序驗(yàn)證：

編程的速度

手動(dòng)運(yùn)行：不可行AUT（機(jī)械手處于外部運(yùn)行方式下）

用于不帶上級(jí)控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人

編程運(yùn)行：

編程的速度

手動(dòng)運(yùn)行：不可行AUTEXT

用于帶有上級(jí)控制系統(tǒng)（例如PLC）

的工業(yè)機(jī)器人

編程運(yùn)行：

編程的速度

手動(dòng)運(yùn)行：不可行知識(shí)準(zhǔn)備1.6KUKA機(jī)器人坐標(biāo)系的介紹工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是根據(jù)不同的作業(yè)內(nèi)容、軌跡要求，在各種坐標(biāo)系下運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教或手動(dòng)操作時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方式是在不同坐標(biāo)下進(jìn)行的。在KUKA機(jī)器人中有世界坐標(biāo)系、ROBROOT坐標(biāo)系、基礎(chǔ)坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系（如圖所示）。知識(shí)準(zhǔn)備1.7了解KUKA機(jī)器人的手動(dòng)操縱機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)可以是步進(jìn)，也可以是連續(xù)的，可以是關(guān)節(jié)獨(dú)立的，也可以是多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)的。這些運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)均通過(guò)示教器來(lái)完成。KUKA機(jī)器人手動(dòng)操作的模式一共有三種：關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、線性運(yùn)動(dòng)、重定位運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)線性運(yùn)動(dòng)重定位運(yùn)動(dòng)知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)現(xiàn)1）在主界面選擇配置，在配置下選擇用戶組2）選擇相應(yīng)的用戶組，輸入密碼登陸2.1更換機(jī)器人用戶組任務(wù)實(shí)現(xiàn)1）在主菜單中選擇配置>其他>語(yǔ)言2）選擇語(yǔ)言2.2KUKASmartPAD操作界面語(yǔ)言的設(shè)定任務(wù)實(shí)現(xiàn)KUKA機(jī)器人的運(yùn)行方式有四種：分別是T1（手動(dòng)慢速運(yùn)行）、T2（手動(dòng)快速運(yùn)行）、AUT（自動(dòng)運(yùn)行）、AUTEXT（外部自動(dòng)運(yùn)行）。下面介紹如何切換機(jī)器人的運(yùn)行方式，具體步驟如下：①在KCP上轉(zhuǎn)動(dòng)用于連接管理器的開(kāi)關(guān)（即模式開(kāi)關(guān)），連接管理器隨即顯示。②選擇運(yùn)行方式③將用于連接管理器的開(kāi)關(guān)再次轉(zhuǎn)回初始位置所選的運(yùn)行模式會(huì)顯示在SmartPAD的狀態(tài)欄中，T1模式。2.3設(shè)置KUKA機(jī)器人的運(yùn)行方式任務(wù)實(shí)現(xiàn)KUKA機(jī)器人是由六個(gè)伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)六個(gè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)軸，那么每次操縱一個(gè)關(guān)節(jié)軸的運(yùn)動(dòng)稱為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，也叫單軸運(yùn)動(dòng)。2.4KUKA機(jī)器人的單軸運(yùn)動(dòng)任務(wù)實(shí)現(xiàn)2.5KUKA機(jī)器人在世界坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)1）通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)調(diào)節(jié)器①來(lái)調(diào)節(jié)KCP的位置。2）選擇世界坐標(biāo)系作為6D鼠標(biāo)的選項(xiàng)。3）設(shè)置手動(dòng)倍率。4）將確認(rèn)開(kāi)關(guān)按至中間擋位并按住。5）用6D鼠標(biāo)將機(jī)器人朝所需方向移動(dòng)。6）此外也可使用移動(dòng)鍵，須提前選擇世界坐標(biāo)系作為移動(dòng)鍵的選項(xiàng)。任務(wù)實(shí)現(xiàn)2.6KUKA機(jī)器人在工具坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)1）選擇工具作為所用的坐標(biāo)系。2）選擇工具編號(hào)。3）設(shè)定手動(dòng)倍率。4）按下確認(rèn)開(kāi)關(guān)的中間位置并保持按住。5）用移動(dòng)鍵移動(dòng)機(jī)器人。6）或者用6D鼠標(biāo)將機(jī)器人朝所需方向移動(dòng)。任務(wù)實(shí)現(xiàn)2.7KUKA機(jī)器人在基坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)1）

選擇基坐標(biāo)作為移動(dòng)鍵的選項(xiàng)。2）選擇工具坐標(biāo)和基坐標(biāo)。3）設(shè)置手動(dòng)倍率。4）將確認(rèn)開(kāi)關(guān)按至中間擋位并按住。5）用移動(dòng)鍵沿所需的方向移動(dòng)。6）或者用6D鼠標(biāo)將機(jī)器人朝所需方向移動(dòng)。任務(wù)實(shí)現(xiàn)在手動(dòng)操縱機(jī)器人的過(guò)程中，如果使用使用操作桿來(lái)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的速度不熟練的話。那么可以使用“增量”模式來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。在增量模式下，操作桿每移一下，機(jī)器人就移動(dòng)一步。如果操作桿持續(xù)一秒或數(shù)秒鐘，機(jī)器人就會(huì)持續(xù)移動(dòng)。下面介紹一下增量模式的使用。2.8增量式運(yùn)行機(jī)器人通過(guò)示教器查看機(jī)器人的狀態(tài)信息，具體操作步驟如下：①查看信息類型a.狀態(tài)信息窗口：顯示當(dāng)前信息提示b.信息提示計(jì)數(shù)器：每種信息提示類型的信息提示數(shù)②對(duì)信息進(jìn)行確認(rèn)a.觸摸信息窗口①以展開(kāi)信息提示列表。b.確認(rèn)：用“OK”②來(lái)對(duì)各條信息提示逐條進(jìn)行確認(rèn)或者：用“全部OK”③來(lái)對(duì)所有信息提示進(jìn)行確認(rèn)c.再觸摸一下最上邊的一條信息提示或按屏幕左側(cè)邊緣上的“X”將重新關(guān)閉信息提示列表。1.點(diǎn)擊此處，可查看不同類型的信息數(shù)量任務(wù)實(shí)現(xiàn)2.9查看KUKA機(jī)器人狀態(tài)信息任務(wù)實(shí)現(xiàn)2.10.1零點(diǎn)標(biāo)的原理2.10.2使用EMD進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定2.10.3使用千分表進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定2.10KUKA機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定2.10.1零點(diǎn)標(biāo)的原理KUKA機(jī)器人的六個(gè)關(guān)節(jié)軸都有一個(gè)機(jī)械原點(diǎn)位置（如圖所示）。在以下的情況，需要對(duì)機(jī)械原點(diǎn)的位置進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，因?yàn)橹挥羞@樣，機(jī)器人才能達(dá)到它最高的點(diǎn)精度和軌跡精度或者完全能夠以編程設(shè)定的動(dòng)作運(yùn)動(dòng)。①對(duì)參與定位值感測(cè)的部件（例如帶分解器或RDC的電機(jī)）

采取了維護(hù)措施之后；②機(jī)器人的關(guān)節(jié)軸進(jìn)行了機(jī)械修理，例如更換齒輪箱；③未用控制器使機(jī)器人關(guān)節(jié)軸發(fā)生了移動(dòng)；④以高于250mm/s的速度上行移至一個(gè)終端止擋之后，發(fā)

生碰撞。任務(wù)實(shí)現(xiàn)2.10.2使用EMD進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定可以通過(guò)輔助工具（EMD）確定軸的機(jī)械零點(diǎn)的方式進(jìn)行，在此過(guò)程中軸將一直運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)到機(jī)械零點(diǎn)為止。這種情況出現(xiàn)在探針到達(dá)測(cè)量槽最深點(diǎn)時(shí)。因此，每根軸都配有一個(gè)零點(diǎn)標(biāo)定套筒和一個(gè)零點(diǎn)標(biāo)定標(biāo)記。通過(guò)固定