项目四 KUKA 机器人程序编写,4.1 项目描述 4.2 教学目的 4.3 知识准备 4.4 任务实现,返回,4.1 项目描述,本项目的主要学习内容包括：了解 KUKA 机器人的编程语言，学会正确地使用示教器新建程序模块与履行程序，了解 KUKA 机器人的常用指令，通过示教器编辑机器人程序，并根据程序和示教要求，选择相应的坐标系，准确地示教目标点返回,4.2 教 学 目 的,通过本项目的学习让学生了解 KUKA 机器人的编程语言 KRL，熟悉机器人运动指令，学会正确地使用示教器，掌握如何在示教器上编辑一个机器人运动的程序，熟练地掌握 KUKA机器人的 I/O 控制指令，结合前一章节学习的 I/O 配置，实现对机器人 I/O 信号的控制，了解KUKA 机器人的逻辑控制和中断程序，并能灵活地使用本项目内容为 KUKA 机器人编程基础知识，是学习机器人的核心，所以掌握本项目的内容显得尤为重要学生可以按照前面章节所讲的操作方法结合起来巩固提升返回,4.3 知 识 准 备,4.3.1 程序文件 1. 文件导航器的介绍 在 KUKA 机器人的示教器里有一个文件导航器（图 4−1），机器人的编程在文件导航器下完成。
程序模块应始终保存在文件夹“Program”（程序）中也可以建立新的文件夹并将程序模块存放在那里模块用字母“M”标示在每一个程序模块中还可以加入注释，来说明程序的功能，方便人为地管理程序 2. 程序模块的属性 程序模块由两个部分组成：源代码（SRC）和数据列表（DAT），如图 4−2 所示下一页,返回,4.3 知 识 准 备,4.3.2 初始化运行——BCO 运行介绍 KUKA 机器人的初始化运行称为 BCO 运行（图 4−3），BCO 运行是为了使机器人的当前位置与机器人程序中的当前点位置保持一致，只有机器人的当前位置与编程设定的位置相同时才可以规划轨迹，机器人的程序才能正确运行因此，首先必须将 TCP 置于轨迹上 4.3.3 程序的运行方式和状态 1. 程序的运行方式 机器人运行某个程序，则对于编程控制的机器人运动可提供多种程序运行方式，如表 4−1所示 2. 程序运行状态 程序运行状态如表 4−2 所示上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,4.3.4 了解 KUKA 机器人运动指令 机器人在空间进行运动主要有 3 种方式：点到点运动（PTP）、线性运动（LIN）、圆弧运动（CIRC）。
这 3 种方式的运动指令分别介绍如下 1. 点到点运动（PTP） 关节运动指令是在对路径精度要求不高的情况下，机器人的工具中心点（TCP）从一个位置移动到另一个位置，两个位置之间的路径不一定是直线（图 4−5）点到点运动（PTP）指令适合机器人大范围运动时使用，不易在运动过程中出现关节轴进入机械死点位置的问题 该指令解析如表 4−3 所示上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,2. 线性运动（LIN） 线性运动是机器人的工具中心点（TCP）从起点到终点之间的路径始终保持直线（图 4−6），适用于对路径精度要求高的场合，如切割、涂胶等 3. 圆弧运动（CIRC） 圆弧运动是机器人在可到达的空间范围内定义三个位置点，第一个位置点是圆弧的起点，第二个位置点是圆弧的曲率，第三个位置点是圆弧的终点（图 4−7） 4.3.5 了解 I/O 控制指令 1. 设置数字输出端（OUT） 数字输出端设置如图 4−8 所示指令解析如表 4−4 所示上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,2. 设置脉冲输出端（PULSE） 脉冲输出端设置如图 4−9 所示指令解析如表 4−5 所示 3. 模拟量输入端（ANIN） 在机器人的程序中有对模拟量输入端处理的指令 ANIN，KR C4 具有 32 个模拟输入端，这些模拟量输入端可以通过系统变量$ANIN[1] … $ANIN[32] 读出，在程序中每隔 12 ms 循环读取一个模拟量输入端，$ANIN[nr]的值在−1.0 和 1.0 之间变化，表示−10 V 至+10 V 的输入电压。
4. 模拟量输出端（ANOUT） 在机器人的程序中有对模拟量输出端处理的指令 ANOUT，KR C4 具有 32 个模拟输出端，这些模拟量输出端可以通过系统变量$ANOUT[1] … $ANOUT[32] 写入，在程序中每隔12 ms 循环读取一个模拟量输出端，$ANOUT[nr]的值在−1.0 和 1.0 之间变化，表示−10 V 至+10 V 的输出电压上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,4.3.6 了解等待功能指令 在机器人的程序中等待功能指令有等待时间和等待信号两种 1. 等待时间（WAIT） WAIT 指令可以使机器人的运动按编程设定的时间暂停，WAIT 总是触发一次预进停止WAIT 指令及指令解析如图 4−10 和表 4−6 所示 如图 4−11 所示机器人在 P2 点中断运动，等待 2 s 后，再运动到 P3 点 2. 等待信号（WAIT FOR） WAIT FOR 是指机器人在此等待信号，可以等待的信号包括输入信号 IN、输出信号 OUT、定时信号 TIMER，机器人系统内部的存储地址 FLAG 或者 CYCFAG，WAIT FOR 指令等待控制信号（图 4−12）。
上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,“WAIT FOR”指令是将具体的功能与等待信号联系起来，需要时可以将多个信号按逻辑连接，如果添加一个逻辑连接，则联机表格中会出现用于附加信号和其他逻辑连接的栏，其具体指令的序号及用法如表 4−7 所示 如图 4−13 所示机器人停在 P2 点，并在该点检测输入端 10 的信号，再运动到 P3 点 4.3.7 了解机器人程序的循环与分支 在机器人程序中除了运动指令和通信指令（I/O 控制指令）之外，还有大量用于控制程序流程的指令，其中包括循环和分支 1. LOOP 无限循环 LOOP 无限循环就是无止境地重复指令段，然而，却可通过一个提前出现的中断（含 EXIT功能）退出循环语句上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,2. FOR 循环 FOR 重复执行判断指令，根据指定的次数，重复执行对应的程序，步幅默认为+1，也可通过关键词 STEP 指定为某个整数 3. WHILE 当型循环 WHILE 循环是一种当型或者先判断型循环，这种循环执行的过程中先判断条件是否成立，再执行循环中的指令 4. REPEAT 直到型循环 REPEAT 循环是一种直到型或者检验循环，这种循环会在第一次执行完循环的指令部分后才会检测终止条件。
5. IF 条件分支 IF 条件判断指令，就是根据不同的条件判断去执行不同的指令上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,6. SWITCH 多分支 SWITCH 多分支根据变量的判断结果，在指令块中跳到预定义的 CASE 指令中执行对应程序段如果 SWITCH 指令未找到预定义的 CASE，则运行 DEFAULT 下的程序 4.3.8 了解机器人的子程序 在机器人的编程中，为了使程序运行更有逻辑性，也使程序结构化、简洁明了、条理清晰可以使用子程序，也可以调用其他程序 子程序分为局部子程序和全局子程序两类，局部子程序位于主程序之后，以 DEF Name_Unterprogramm( )和 END 标明，其格式如图 4−14 所示上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,全局子程序则可以是系统中存放的其他程序，它有自己单独的 SRC 和 DAT 文件全局子程序允许多次调用，每次调用后跳回主程序中调用子程序后面的第一条指令处 全局子程序的调用不像局部子程序需要在名称前加“DEF”，直接在主程序中输入该子程序的名称即可调用全局子程序，其编程实例如图 4−15 所示 4.3.9 了解中断程序 在机器人程序执行过程中，如果出现需要紧急处理的情况，机器人就会中断当前的执行，程序指针马上跳转到专门的程序中对紧急情况进行相应的处理，处理结束后程序指针返回到原来被中断的地方，继续往下执行程序，这种专门用来处理紧急情况的程序，称作中断程序。
上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,中断程序通常可以由以下条件触发： ■ 一个外部输入信号突然变为 0 或 1； ■ 一个设定的时间到达后； ■ 机器人到达某一指定位置； ■ 当机器人发生某一个错误时 中断使用的具体步骤如下： 1. 中断声明 在机器人的程序中中断事件和中断程序可以用 INTERRUPT . DECL . WHEN . DO …来定义声明，在程序中最多允许声明 32 个中断，在同一时间最多允许有 16 个中断激活中断声明是一个指令，它必须位于程序的指令部分，不允许位于声明部分声明后将先取消中断，然后才能对定义的时间做出反应上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,中断声明的句法： INTERRUPT DECL Prio WHEN 事件 DO 中断程序 中断声明指令如表 4−8 所示 2. 启动/关闭/禁止/开通中断 对中断进行了声明后必须接着将其激活，用指令 INTERRUPT .可激活一个中断、取消一个中断、禁止一个中断、开通一个中断，如表 4-9 所示 3. 定义并建立中断程序 对中断进行了声明和激活之后，机器人就可以执行对应的中断程序了那么我们可以建立一个相对应的中断程序。
在机器人运动过程中可以触发中断上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,4.3.10 了解机器人程序外部自动运行 在 KUKA 机器人系统中可以通过外部自动运行接口与上级控制器（例如一个 PLC）连接来控制机器人进程上级控制系统通过外部自动运行接口向机器人控制系统发出机器人进程的相关信号（如运行许可、故障确认、程序启动等）机器人控制系统向上级控制系统发出有关运行状态和故障状态的信息 4.3.10.1 外部自动运行输入/输出端信号（图 4−16） 1. 输出端信号 （1）$STOPMESS——停止信息 该输出端由机器人控制系统来设定，以向上级控制器显示出现了一条要求停住机器人的信息提示例如：紧急停止按键、运行开通或操作人员防护装置）,上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,（2）PGNO_REQ——程序号问询 在该输出端信号变化时，要求上级控制器传送一个程序号如果 PGNO_TYPE 值为 3，则 PGNO_REQ 不被分析 （3）APPL_RUN——应用程序在运行中 机器人控制系统通过设置此输出端来通知上级控制系统机器人正在处理有关程序 （4）$PERI_RDY——驱动装置处于待机状态。
通过设定此输出端机器人控制系统通知上级控制系统机器人驱动装置已接通 （5）$ALARM_STOP——紧急停止 该输出端将在出现以下紧急停止情形时复位： ■ 按下了库卡控制面板（KCP）上的紧急停止按键（内部紧急关断）上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,■ 外部紧急停止 （6）$USER_SAF——操作人员防护装置/防护门 该输出端在打开护栏询问开关（运行方式 AUT）或放开确认开关（运行方式 T1 或 T2）时复位 （7）$I_O_ACTCONF——外部自动运行激活 选择了外部自动运行这一运行方式并且输入端$I_O_ACT 为 TRUE（一般始终设为$IN[1025]）后，输出端为 TRUE （8）$ON_PATH——机器人位于轨迹上 只要机器人位于编程设定的轨迹上，此输出端即被赋值在进行了 BCO 运行后输出端ON_PATH 即被赋值输出端保持激活，直到机器人离开了轨迹、程序复位或选择了语句但信号 ON_PATH 无公差范围，机器人一离开轨迹，该信号便复位上一页,下一页,返回,4.3 知 识 准 备,（9）$PRO_ACT——程序激活/正在运行 当一个机器人层面上的过程被激活时，始终给该输出端赋值。
在处理一个程序或中断时，过程为激活状。