工業(yè)機(jī)器人（KUKA）操作與編程項(xiàng)目化教程

精選內(nèi)容—— 從人才培養(yǎng)目標(biāo)、生產(chǎn)一線崗位需求出發(fā)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)為導(dǎo)向，保證學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容適應(yīng)崗位要求。

實(shí)踐性強(qiáng)—— 以能力培養(yǎng)為主線，將1+X 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程技能考核要求融入項(xiàng)目?jī)?nèi)容，對(duì)課程的內(nèi)容進(jìn)行有效整合，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。

隨著“工業(yè)4.0”“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的實(shí)施，以工業(yè)機(jī)器人為標(biāo)志的智能制造在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型人才需求旺盛。為響應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)人才培養(yǎng)提出的新要求，本書(shū)面向高職高專工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等專業(yè)，以KUKA工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)編程（入門(mén)）標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，在撰寫(xiě)過(guò)程中突出以下特點(diǎn)：

（1）從人才培養(yǎng)目標(biāo)、生產(chǎn)一線崗位需求出發(fā)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，精選內(nèi)容，以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)為導(dǎo)向，保證學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容適應(yīng)崗位要求。

（2）以能力培養(yǎng)為主線，本教材分5個(gè)單元18個(gè)項(xiàng)目，將1+X工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程技能考核要求融入項(xiàng)目?jī)?nèi)容，對(duì)課程的內(nèi)容進(jìn)行有效整合，通過(guò)單元重點(diǎn)、學(xué)習(xí)目標(biāo)、項(xiàng)目分析、任務(wù)分析、知識(shí)點(diǎn)講解以及項(xiàng)目測(cè)試等環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。

（3）注重與后續(xù)“機(jī)器人安裝與調(diào)試”“電氣控制及PLC”“機(jī)器人高級(jí)編程”等課程的銜接，避免內(nèi)容重復(fù)或斷層。

（4）每個(gè)單元都配有大量教學(xué)視頻資源，學(xué)生通過(guò)掃描書(shū)中的二維碼即可觀看學(xué)習(xí)，利于深度、碎片化掌握各單元知識(shí)。

本書(shū)由從事工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作的一線教師，以及有豐富工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用研究工作經(jīng)歷的工程師校企聯(lián)合編寫(xiě)。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院唐翠微、四川拓格機(jī)器人科技有限公司蒲東清任主編，雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院翟彥飛、龔應(yīng)育，四川拓格機(jī)器人科技有限公司黃超、劉雷、李東金任副主編，四川拓格機(jī)器人科技有限公司楊明任主審。在編寫(xiě)過(guò)程中，編者得到工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)廠家、企業(yè)支持，為教材的編寫(xiě)提供了不可多得的素材，在此表示衷心感謝。

由于時(shí)間倉(cāng)促及編者水平有限，書(shū)中難免有不足之處，懇請(qǐng)讀者和業(yè)內(nèi)人士提出寶貴意見(jiàn)和建議。

編　者

2021年6月

第一單元 機(jī)器人概論
項(xiàng)目一 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人 2
任務(wù)一 熟悉工業(yè)機(jī)器人的定義與分類 2
（一）工業(yè)機(jī)器人的定義 2
（二）工業(yè)機(jī)器人的分類 2
任務(wù)二 認(rèn)識(shí)KUKA機(jī)器人 7
（一）KUKA機(jī)器人簡(jiǎn)介 7
（二）KUKA機(jī)器人型號(hào) 10
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 16
項(xiàng)目二 機(jī)器人控制柜 17
任務(wù)一 控制柜的定義與分類 17
（一）控制柜的定義 17
（二）控制柜的分類 17
任務(wù)二 控制柜的功能和組成 18
（一）控制柜的組成結(jié)構(gòu) 18
（二）控制柜的作用 20
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 21
項(xiàng)目三 安全 22
任務(wù)一 安全知識(shí) 22
（一）安全術(shù)語(yǔ) 22
（二）安全注意事項(xiàng) 24
（三）安全操作規(guī)程 24
（四）工業(yè)機(jī)器人開(kāi)關(guān)機(jī)流程 25
任務(wù)二 項(xiàng)目測(cè)試 26
第二單元 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)
項(xiàng)目四 認(rèn)識(shí)SmartPAD 28
任務(wù)一 SmartPAD介紹 28
（一）SmartPAD概覽 28
（二）SmartPAD插拔 30
（三）SmartPAD手持方式 32
（四）使能按鍵的正確使用 32
任務(wù)二 SmartHMI 33
（一）界面介紹 33
（二）菜單使用 34
（三）語(yǔ)言切換 38
（四）用戶組 38
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 40
項(xiàng)目五 機(jī)器人軸運(yùn)動(dòng) 41
任務(wù)一 六軸機(jī)器人 41
（一）六軸機(jī)器人的介紹 41
（二）機(jī)器人軸限位 42
（三）使用示教器進(jìn)行軸運(yùn)動(dòng) 43
任務(wù)二 項(xiàng)目測(cè)試 45
項(xiàng)目六 機(jī)器人在坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng) 46
任務(wù)一 笛卡兒坐標(biāo)系 46
（一）笛卡兒坐標(biāo)系的類別 46
（二）世界坐標(biāo)系下運(yùn)動(dòng)機(jī)器人 47
（三）工具坐標(biāo)系下運(yùn)動(dòng)機(jī)器人 50
（四）基坐標(biāo)系下運(yùn)動(dòng)機(jī)器人 54
任務(wù)二 增量式手動(dòng)運(yùn)動(dòng) 57
（一）增量式移動(dòng) 57
（二）增量值選擇 57
（三）增量式手動(dòng)運(yùn)動(dòng)的操作步驟 57
任務(wù)三 機(jī)器人奇點(diǎn) 59
（一）頂置奇點(diǎn)α1 59
（二）延伸位置奇點(diǎn)α2 60
（三）手軸奇點(diǎn)α5 60
任務(wù)四 項(xiàng)目測(cè)試 61
第三單元 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)編程
項(xiàng)目七 程序文件的使用 63
任務(wù)一 新建程序 63
（一）新建程序模塊 63
（二）程序模塊的屬性 65
（三）選定和打開(kāi)程序 66
任務(wù)二 編輯程序文件 68
（一）程序改名的操作步驟 68
（二）程序復(fù)制的操作步驟 68
（三）程序刪除的操作步驟 69
（四）程序備份的操作步驟 70
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 70
項(xiàng)目八 程序文件的執(zhí)行 71
任務(wù)一 程序狀態(tài)欄 71
（一）初始化運(yùn)行 71
（二）SUBMIT解釋器狀態(tài) 72
（三）驅(qū)動(dòng)裝置狀態(tài) 73
（四）程序狀態(tài) 74
任務(wù)二 程序運(yùn)行 75
（一）程序運(yùn)行方式 75
（二）程序手動(dòng)運(yùn)行 76
（三）程序自動(dòng)運(yùn)行 77
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 78
項(xiàng)目九 創(chuàng)建基本運(yùn)動(dòng)指令 79
任務(wù)一 基本運(yùn)動(dòng)指令 79
（一）PTP關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令 79
（二）LIN線性運(yùn)動(dòng)指令 82
（三）CIRC圓弧運(yùn)動(dòng)指令 85
任務(wù)二 節(jié)拍優(yōu)化和軌跡逼近 88
（一）節(jié)拍優(yōu)化 88
（二）軌跡逼近 89
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 90
第四單元 機(jī)器人投入運(yùn)行
項(xiàng)目十 安全機(jī)制 92
任務(wù)一 安全回路與停機(jī)方式 92
（一）機(jī)器人安全回路 92
（二）停機(jī)方式 95
任務(wù)二 安全防護(hù) 96
（一）人身安全防護(hù)裝置 96
（二）設(shè)備安全防護(hù)裝置 97
（三）運(yùn)行方式與防護(hù)功能對(duì)應(yīng)的關(guān)系 98
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 99
項(xiàng)目十一 零點(diǎn)標(biāo)定 100
任務(wù)一 零點(diǎn)標(biāo)定的重要性 100
（一）為什么需要零點(diǎn)標(biāo)定？ 100
（二）何時(shí)（地）需要零點(diǎn)標(biāo)定？ 101
任務(wù)二 進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定 101
（一）零點(diǎn)標(biāo)定工具及標(biāo)定原理 101
（二）零點(diǎn)標(biāo)定方法 103
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 105
項(xiàng)目十二 建立工具坐標(biāo)系 106
任務(wù)一 了解工具坐標(biāo)系 106
（一）工具坐標(biāo)系介紹 106
（二）工具坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì) 107
任務(wù)二 建立工具坐標(biāo)系 108
（一）測(cè)量工具的方法 108
（二）使用XYZ 4點(diǎn)法測(cè)量TCP 108
（三）使用ABC 2點(diǎn)法測(cè)量姿態(tài) 110
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 111
項(xiàng)目十三 建立基坐標(biāo) 112
任務(wù)一 了解基坐標(biāo)系 112
（一）基坐標(biāo)系介紹 112
（二）基坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì) 112
任務(wù)二 建立基坐標(biāo)系 114
（一）建立基坐標(biāo)系的方法 114
（二）使用3點(diǎn)法測(cè)量基坐標(biāo) 114
（三）查看機(jī)器人當(dāng)前位置 116
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 117
項(xiàng)目十四 數(shù)據(jù)備份與還原 118
任務(wù)一 存檔數(shù)據(jù) 118
（一）存檔的途徑 118
（二）存檔的內(nèi)容 118
（三）存檔的方法 118
任務(wù)二 還原數(shù)據(jù) 119
（一）還原的內(nèi)容 119
（二）還原的方法 119
任務(wù)三 通過(guò)運(yùn)行日志了解程序和狀態(tài)變更 120
（一）日志的內(nèi)容 120
（二）如何使用運(yùn)行日志？ 121
任務(wù)四 項(xiàng)目測(cè)試 122
第五單元 基礎(chǔ)運(yùn)用編程
項(xiàng)目十五 聯(lián)機(jī)表單邏輯指令創(chuàng)建 124
任務(wù)一 創(chuàng)建簡(jiǎn)單切換功能（OUT） 124
（一）簡(jiǎn)單切換功能聯(lián)機(jī)表格 124
（二）創(chuàng)建切換功能程序 124
任務(wù)二 創(chuàng)建時(shí)間等待功能（WAIT TIME） 125
（一）時(shí)間等待功能聯(lián)機(jī)表格 125
（二）創(chuàng)建時(shí)間等待功能程序 125
任務(wù)三 創(chuàng)建信號(hào)等待功能（WAIT FOR） 125
（一）信號(hào)等待功能聯(lián)機(jī)表格 125
（二）創(chuàng)建信號(hào)等待功能程序 126
任務(wù)四 創(chuàng)建脈沖切換功能（PULSE） 126
（一）脈沖切換功能聯(lián)機(jī)表格 127
（二）創(chuàng)建脈沖切換功能程序 127
任務(wù)五 計(jì)算機(jī)的預(yù)讀 127
（一）計(jì)算機(jī)預(yù)進(jìn) 127
（二）創(chuàng)建含預(yù)進(jìn)功能的程序 128
任務(wù)六 項(xiàng)目測(cè)試 129
項(xiàng)目十六 循環(huán)結(jié)構(gòu)編程 130
任務(wù)一 無(wú)限循環(huán) 130
（一）無(wú)限循環(huán)介紹 130
（二）無(wú)限循環(huán)編程 130
任務(wù)二 計(jì)數(shù)循環(huán) 131
（一）計(jì)數(shù)循環(huán)介紹 131
（二）計(jì)數(shù)循環(huán)編程 132
任務(wù)三 當(dāng)型和直到型循環(huán) 133
（一）當(dāng)型循環(huán)介紹 133
（二）直到型循環(huán)介紹 134
（三）當(dāng)型和直到型循環(huán)編程 134
任務(wù)四 項(xiàng)目測(cè)試 136
項(xiàng)目十七 分支結(jié)構(gòu)編程 137
任務(wù)一 IF分支 137
（一）IF分支介紹 137
（二）IF分支編程 137
任務(wù)二 SWITCH-CASE分支 138
（一）SWITCH-CASE分支介紹 138
（二）SWITCH-CASE分支編程 138
任務(wù)三 項(xiàng)目測(cè)試 140
項(xiàng)目十八 順序結(jié)構(gòu)編程 141
任務(wù)一 程序結(jié)構(gòu)編程方法 141
機(jī)器人程序結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 141
任務(wù)二 局部子程序 142
（一）局部子程序介紹 142
（二）局部子程序編程與調(diào)用 142
任務(wù)三 全局子程序 143
（一）全局子程序介紹 143
（二）全局子程序編程與調(diào)用 143
任務(wù)四 項(xiàng)目測(cè)試 144

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