KUKA基礎(chǔ)培訓(xùn)之1機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

1、KUKA基礎(chǔ)培訓(xùn)之1機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能2課課 程程 內(nèi)內(nèi) 容容機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能2一、機(jī)器人技術(shù)入門(mén)什么是機(jī)器人？定義：“機(jī)器人是一種可自由編程并受程序控制的操作機(jī)”?？刂葡到y(tǒng)、操作設(shè)備以及連接電纜和軟件也同樣屬于機(jī)器人的范疇。 圖 1-1: 工業(yè)機(jī)器人1 控制系統(tǒng)（控制柜 KR C4）2 機(jī)械手（機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)）3 手持操作和編程器（庫(kù)卡 smartPAD）注：注：所有不包括在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備被稱為外圍設(shè)備，它們是：工具（效應(yīng)器/Tool）、 保護(hù)裝置、皮帶輸送機(jī)、傳感器等等二、庫(kù)卡機(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

2、們也稱之為運(yùn)動(dòng)鏈。機(jī)器人本體，通常也稱之為機(jī)械手臂或者機(jī)械手。（圖2-1） 圖 2-1: 機(jī)器人本體（機(jī)械手）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 (FLANGE)A1.A6 ：機(jī)器人軸 1 至 6各根軸的運(yùn)動(dòng)通過(guò)伺服電機(jī)有針對(duì)性的調(diào)控而實(shí)現(xiàn)。 這些伺服電機(jī)通過(guò)減速器與機(jī)械手的各部件相連。 圖 2-2: 機(jī)器人的機(jī)械零部件概覽1 底座 4 連桿臂2 轉(zhuǎn)盤(pán) 5 手臂3 平衡配重 6 手機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的部件主要由鑄鋁和鑄鋼制成。 在個(gè)別情況下也使用碳纖維部件。各根軸從下（機(jī)器人的足部）到上（機(jī)器人法蘭）編號(hào)如下： 圖 2-3: 庫(kù)

3、卡機(jī)器人自由度以下是庫(kù)卡產(chǎn)品系列中機(jī)械手的技術(shù)數(shù)據(jù)選摘：軸數(shù)： 4至6軸作用范圍： 從 0.35m (KR 5 scara) 直至 3.9 m (KR 120 R3900 ultra K)自重： 從 20 kg 直至 4700 kg 精確度： 0.015 mm 至 0.2 mm 重復(fù)精度。三、機(jī)器人控制系統(tǒng)KR C4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 KR C4 控制系統(tǒng)控制。KR C4 控制系統(tǒng)的屬性：1、機(jī)器人控制系統(tǒng)：控制六個(gè)機(jī)器人軸以及最多兩個(gè)附加的外部軸。2、 流程控制系統(tǒng)：符合 IEC61131 標(biāo)準(zhǔn)的集成式 Soft PLC。3、安全控制系統(tǒng) 圖 3-1: 控制柜可控

4、制本體6個(gè)軸和2個(gè)附加軸。 圖 3-2: 控制柜 KR C44、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)5、通過(guò)總線系統(tǒng)（例如：ProfiNet、以太網(wǎng) IP、Interbus）的通訊可能性：（1）可編程控制器（PLC）（2）其它控制系統(tǒng)（3）傳感器和執(zhí)行器6、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的通訊可能性：（1）主機(jī)（2）其它控制系統(tǒng) 四、庫(kù)卡 smartPADKUKA 機(jī)器人的操作通過(guò)手持操作器（即 KUKA smartPAD）進(jìn)行。 圖 4-1 smartPADKUKA smartPAD 的特點(diǎn)： 觸摸屏（觸摸式操作界面），用手或配備的觸摸筆操作。 大尺寸豎型顯示屏 KUKA 菜單鍵 八個(gè)移動(dòng)鍵 操作工藝數(shù)據(jù)包的按鍵 用于程序運(yùn)行的按鍵（停

5、止/ 向前/ 向后） 顯示鍵盤(pán)的按鍵 更換運(yùn)行方式的鑰匙開(kāi)關(guān) 緊急停止按鍵 3D 鼠標(biāo) 可拔出 USB 接口1 、用于拔下 smartPAD 的按鈕。2、 用于調(diào)出連接管理器的鑰匙開(kāi)關(guān)。 只有當(dāng)鑰匙插入時(shí)，方可轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)連接管理器切換運(yùn)行模式。3 、緊急停止鍵。 用于在危險(xiǎn)情況下關(guān)停機(jī)器人。 緊急停止鍵在被按下時(shí)將自行閉鎖。4 、3D 鼠標(biāo)。 用于手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人KUKA smartPAD概覽 圖 4-2 smartPAD5、 移動(dòng)鍵。 用于手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人。6、 用于設(shè)定程序倍率的按鍵。7、 用于設(shè)定手動(dòng)倍率的按鍵。8 、主菜單按鍵。 用來(lái)在 smartHMI 上將菜單項(xiàng)顯示出來(lái)。9 、

6、工藝鍵。 工藝鍵主要用于設(shè)定工藝程序包中的參數(shù)。 其確切 的功能取決于所安裝的工藝程序包。10 、啟動(dòng)鍵。 通過(guò)啟動(dòng)鍵可啟動(dòng)一個(gè)程序。KUKA smartPAD概覽 圖 4-2 smartPAD11 、逆向啟動(dòng)鍵。 用逆向啟動(dòng)鍵可逆向啟動(dòng)一個(gè)程序。 程序?qū)⒅鸩竭\(yùn)行。12 、停止鍵。 用停止鍵可暫停正運(yùn)行中的程序。13 、鍵盤(pán)按鍵顯示鍵盤(pán)。 通常不必特地將鍵盤(pán)顯示出來(lái)，smartHMI 可識(shí)別需要通過(guò)鍵盤(pán)輸入的情況并自動(dòng)顯示鍵盤(pán)。KUKA smartPAD概覽 圖 4-2 smartPAD五、機(jī)器人編程編程語(yǔ)言是 KRL - KUKA Robot Language （庫(kù)卡機(jī)器人編程語(yǔ)言）程序舉例

7、： PTP P1 Vel=100% PDAT1 PTP P2 CONT Vel=100% PDAT2 WAIT FOR IN 10 Part in Position PTP P3 Vel=100% PDAT35.1、機(jī)器人的編程語(yǔ)言、機(jī)器人的編程語(yǔ)言 5.2、機(jī)器人的編程方法、機(jī)器人的編程方法（1）、以示教 (Teach-in) 法在線編程。圖 5-1: 可利用庫(kù)卡 smartPAD 進(jìn)行機(jī)器人編程（2）、離線編程 圖形輔助的互動(dòng)編程： 模擬機(jī)器人過(guò)程 圖 5-2: 用 KUKA WorkVisual 模擬21（3）、文字編程借助于 smartPAD 界面在上級(jí)操作 PC 上的顯示編程（也適用

8、于診斷、在線適配調(diào)整已運(yùn)行的程序）圖 5-3: 用 KUKA OfficeLite 進(jìn)行機(jī)器人編程六、機(jī)器人安全性 機(jī)器人系統(tǒng)必須始終裝備相應(yīng)的安全設(shè)備。 例如：隔離 性防護(hù)裝置（防護(hù)柵、門(mén)等等）、緊急停止按鍵、失知制動(dòng)裝置、軸范圍限制裝置等等。 圖 6-11、 防護(hù)柵2、 軸 1、2 和 3 的機(jī)械終端止擋或者軸范圍限制裝置。3 、防護(hù)門(mén)及具有關(guān)閉功能監(jiān)控的門(mén)觸點(diǎn)。4 、緊急停止按鈕（外部）。5 、緊急停止按鈕、確認(rèn)鍵、調(diào)用連接管理器的鑰匙開(kāi)關(guān)。6 、內(nèi)置的 KR C4 安全控制器。24急停裝置：急停裝置： 工業(yè)機(jī)器人的緊急停止裝置是位于 KCP （庫(kù)卡控制面板）上的緊急停止按鈕。 在出現(xiàn)危

9、險(xiǎn)情況或緊急情況時(shí)必須按下此按鈕。按下緊急停止按鈕時(shí)，工業(yè)機(jī)器人的反應(yīng)： 機(jī)械手及附加軸（可選）以安全停止 1 的方式停機(jī)。 若欲繼續(xù)運(yùn)行，則必須旋轉(zhuǎn)緊急停止按鈕以將其解鎖，接著對(duì)停機(jī)信息進(jìn)行確認(rèn)。 至少要安裝一個(gè)外部緊急停止裝置， 以確保即使在 KCP 已拔出的情況下也有緊急停止裝置可供使用。注：注：與機(jī)械手相連的工具或其他裝置如可能引發(fā)危險(xiǎn)，則必須將其連入設(shè)備側(cè)的緊急停止回路中。如果沒(méi)有遵照?qǐng)?zhí)行這一規(guī)定， 則可能會(huì)造成死亡、嚴(yán)重身體傷害或巨大的財(cái)產(chǎn)損失。外部緊急停止：外部緊急停止： 在每個(gè)可能引發(fā)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)或其他可能帶來(lái)危險(xiǎn)情況的工位上都必須有緊急停止裝置可供使用。 至少要安裝一個(gè)外部緊急

10、停止裝置， 以確保即使在 KCP 已拔出的情況下也有緊急停止裝置可供使用。 外部緊急停止裝置通過(guò)客戶方的接口連接。 外部緊急停止裝置不包括在工業(yè)機(jī)器人的供貨范圍中。安全運(yùn)行停止：安全運(yùn)行停止： 安全停止可通過(guò)客戶接口上的輸入端觸發(fā)。 該狀態(tài)在外部信號(hào)為 FALSE 時(shí)一直保持。 當(dāng)外部信號(hào)為 TRUE 時(shí)，機(jī)械手可以重新被操作。 此處無(wú)需確認(rèn)。外部安全停止外部安全停止 1 和外部安全停止和外部安全停止 2： 安全停止 1 和安全停止 2 可通過(guò)客戶接口上的輸入端觸發(fā)。 該狀態(tài)在外部信號(hào)為 FALSE 時(shí)一直保持。 當(dāng)外部信號(hào)為 TRUE 時(shí)，機(jī)械手可以重新被操作。 此處無(wú)需確認(rèn)。操作人員防護(hù)裝置：操作人員防護(hù)裝置： 操作人員防護(hù)裝置信號(hào)用于鎖閉隔離性防護(hù)裝置，如防護(hù)門(mén)。沒(méi)有此信號(hào)，就無(wú)法使用自動(dòng)運(yùn)行方式。 如果在自動(dòng)運(yùn)行期間出現(xiàn)信號(hào)缺失的情況（例如防護(hù)門(mén)被打開(kāi)），則機(jī)械手將以安全停止 1的方式停機(jī)。 在手動(dòng)慢速測(cè)試運(yùn)行方式（T1）和手動(dòng)快速測(cè)試運(yùn)行方式（T2）下，操作人員防護(hù)裝置不啟用。注：注：在出現(xiàn)信號(hào)缺失后，不允許僅僅通過(guò)關(guān)閉防護(hù)裝置來(lái)重新繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行方式，而是要先進(jìn)行確認(rèn)。 系統(tǒng)集成商