KUKA基础培训之1机器人系统的结构和功能上课讲义

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1、KUKA机器人系统的结构和功能 讲师 课程用时 60分钟课程目的 了解KUKA机器人系统的结构和功能 2 课程内容 I 机器人技术入门 II KUKA机器人的机械系统 III 机器人控制系统KRC4 IV KUKAsmartPAD 机器人系统的结构和功能 VI 机器人编程 机器人安全性 机器人技术入门 KUKA机器人的机械系统 机器人控制系统KRC4 KUKAsmartPAD 机器人编程 机器人安全性 2 什么是机器人 定义 机器人是一种可自由编程并受程序控制的操作机 控制系统 操作设备以及连接电缆和软件也同样属于机器人的范畴 图1 1 工业机器人 1控制系统 控制柜KRC4 2机械手 机器人

2、机械系统 3手持操作和编程器 库卡smartPAD 注 所有不包括在工业机器人系统内的设备被称为外围设备 它们是 工具 效应器 Tool 保护装置 皮带输送机 传感器等等 二 库卡机器人的机械系统 机械手是机器人机械系统主体 它由众多活动的 相互连接在一起的关节 轴 组成 我们也称之为运动链 机器人本体 通常也称之为机械手臂或者机械手 图2 1 图2 1 机器人本体 机械手 1机械手 机器人机械系统 2运动链的起点 机器人足部 ROBROOT 3运动链的开放端 法兰 FLANGE A1 A6 机器人轴1至6 各根轴的运动通过伺服电机有针对性的调控而实现 这些伺服电机通过减速器与机械手的各部件相

3、连 图2 2 机器人的机械零部件概览 1底座4连杆臂2转盘5手臂3平衡配重6手机器人机械系统的部件主要由铸铝和铸钢制成 在个别情况下也使用碳纤维部件 各根轴从下 机器人的足部 到上 机器人法兰 编号如下 图2 3 库卡机器人自由度 以下是库卡产品系列中机械手的技术数据选摘 轴数 4至6轴作用范围 从0 35m KR5scara 直至3 9m KR120R3900ultraK 自重 从20kg直至4700kg精确度 0 015mm至0 2mm重复精度 三 机器人控制系统KRC4 机器人机械系统由伺服电机控制运动 而该电机则由KRC4控制系统控制 KRC4控制系统的属性 1 机器人控制系统 控制六

4、个机器人轴以及最多两个附加的外部轴 2 流程控制系统 符合IEC61131标准的集成式SoftPLC 3 安全控制系统 图3 1 控制柜可控制本体6个轴和2个附加轴 图3 2 控制柜KRC4 4 运动控制系统5 通过总线系统 例如 ProfiNet 以太网IP Interbus 的通讯可能性 1 可编程控制器 PLC 2 其它控制系统 3 传感器和执行器6 通过网络的通讯可能性 1 主机 2 其它控制系统 四 库卡smartPAD 13 KUKA机器人的操作通过手持操作器 即KUKAsmartPAD 进行 图4 1smartPAD KUKAsmartPAD的特点 触摸屏 触摸式操作界面 用手或

5、配备的触摸笔操作 大尺寸竖型显示屏 KUKA菜单键 八个移动键 操作工艺数据包的按键 用于程序运行的按键 停止 向前 向后 显示键盘的按键 更换运行方式的钥匙开关 紧急停止按键 3D鼠标 可拔出 USB接口 1 用于拔下smartPAD的按钮 2 用于调出连接管理器的钥匙开关 只有当钥匙插入时 方可转动开关 可以通过连接管理器切换运行模式 3 紧急停止键 用于在危险情况下关停机器人 紧急停止键在被按下时将自行闭锁 4 3D鼠标 用于手动移动机器人 KUKAsmartPAD概览 图4 2smartPAD 5 移动键 用于手动移动机器人 6 用于设定程序倍率的按键 7 用于设定手动倍率的按键 8

6、主菜单按键 用来在smartHMI上将菜单项显示出来 9 工艺键 工艺键主要用于设定工艺程序包中的参数 其确切的功能取决于所安装的工艺程序包 10 启动键 通过启动键可启动一个程序 KUKAsmartPAD概览 图4 2smartPAD 11 逆向启动键 用逆向启动键可逆向启动一个程序 程序将逐步运行 12 停止键 用停止键可暂停正运行中的程序 13 键盘按键显示键盘 通常不必特地将键盘显示出来 smartHMI可识别需要通过键盘输入的情况并自动显示键盘 KUKAsmartPAD概览 图4 2smartPAD 五 机器人编程 编程语言是KRL KUKARobotLanguage 库卡机器人编程

7、语言 程序举例 PTPP1Vel 100 PDAT1PTPP2CONTVel 100 PDAT2WAITFORIN10 PartinPosition PTPP3Vel 100 PDAT3 5 1 机器人的编程语言 5 2 机器人的编程方法 1 以示教 Teach in 法在线编程 图5 1 可利用库卡smartPAD进行机器人编程 2 离线编程 图形辅助的互动编程 模拟机器人过程 图5 2 用KUKAWorkVisual模拟 21 3 文字编程 借助于smartPAD界面在上级操作PC上的显示编程 也适用于诊断 在线适配调整已运行的程序 图5 3 用KUKAOfficeLite进行机器人编程

8、六 机器人安全性 机器人系统必须始终装备相应的安全设备 例如 隔离性防护装置 防护栅 门等等 紧急停止按键 失知制动装置 轴范围限制装置等等 图6 1 1 防护栅2 轴1 2和3的机械终端止挡或者轴范围限制装置 3 防护门及具有关闭功能监控的门触点 4 紧急停止按钮 外部 5 紧急停止按钮 确认键 调用连接管理器的钥匙开关 6 内置的KRC4安全控制器 24 急停装置 工业机器人的紧急停止装置是位于KCP 库卡控制面板 上的紧急停止按钮 在出现危险情况或紧急情况时必须按下此按钮 按下紧急停止按钮时 工业机器人的反应 机械手及附加轴 可选 以安全停止1的方式停机 若欲继续运行 则必须旋转紧急停止

9、按钮以将其解锁 接着对停机信息进行确认 至少要安装一个外部紧急停止装置 以确保即使在KCP已拔出的情况下也有紧急停止装置可供使用 注 与机械手相连的工具或其他装置如可能引发危险 则必须将其连入设备侧的紧急停止回路中 如果没有遵照执行这一规定 则可能会造成死亡 严重身体伤害或巨大的财产损失 外部紧急停止 在每个可能引发机器人运动或其他可能带来危险情况的工位上都必须有紧急停止装置可供使用 至少要安装一个外部紧急停止装置 以确保即使在KCP已拔出的情况下也有紧急停止装置可供使用 外部紧急停止装置通过客户方的接口连接 外部紧急停止装置不包括在工业机器人的供货范围中 安全运行停止 安全停止可通过客户接口

10、上的输入端触发 该状态在外部信号为FALSE时一直保持 当外部信号为TRUE时 机械手可以重新被操作 此处无需确认 外部安全停止1和外部安全停止2 安全停止1和安全停止2可通过客户接口上的输入端触发 该状态在外部信号为FALSE时一直保持 当外部信号为TRUE时 机械手可以重新被操作 此处无需确认 操作人员防护装置 操作人员防护装置信号用于锁闭隔离性防护装置 如防护门 没有此信号 就无法使用自动运行方式 如果在自动运行期间出现信号缺失的情况 例如防护门被打开 则机械手将以安全停止1的方式停机 在手动慢速测试运行方式 T1 和手动快速测试运行方式 T2 下 操作人员防护装置不启用 注 在出现信号

11、缺失后 不允许仅仅通过关闭防护装置来重新继续自动运行方式 而是要先进行确认 系统集成商必须对此负责 由此可以避免在危险区域中有人员停留时因疏忽比如防护门意外闭合而继续进行自动运行 确认必须被设置为可事先对危险区域进行实际检查 不具备此种设置的确认 比如它在防护装置关闭时自动确认 是不允许的 如果没有注意这一点 则可能会造成人员死亡 严重身体伤害或巨大的财产损失 27 课程回顾 I 机器人技术入门 II KUKA机器人的机械系统 III 机器人控制系统KRC4 IV KUKAsmartPAD 机器人系统的结构和功能 VI 机器人编程 机器人安全性 机器人技术入门 KUKA机器人的机械系统 机器人控制系统KRC4 KUKAsmartPAD 机器人编程 机器人安全性 27 感谢聆听