工业机器人应用基础课件

工业机器人应用基础工业机器人应用基础第第1 1章章 绪论绪论1.1 工业机器人的定义1、日本工业机器人协会（JIRA）：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”它又分以下两种情况来定义：•①工业机器人是“一种能够执行与人的上肢类似动作的多功能机器”•②智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器”2、美国机器人协会（RIA）：机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机”3、国际标准化组织（ISO）：机器人是“一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”为了达到其功能要求，工业机器人的功能组成中应该有以下部分：1、为了完成作业要求，工业机器人应该具有操作末端执行器的能力，并能正确控制其空间位置、工作姿态及运动程序和轨迹2、能理解和接受操作指令，并把这种信息化了的指令记忆、存储，并通过其操作臂各关节的相应运动复现出来3、能和末端执行器（如夹持器或其他操作工具）及其他周边设备（加工设备、工位器具等）协调工作。

1.2 1.2 工业机器人的发展工业机器人的发展1.2.1 国外工业机器人的发展图1-1 ABB IRB 120型机器人图1-2 Yaskawa MH3F型机器人图1-3 KUKA KR16型机器人图1-4 OTC NV62-NCFN型机器人1.2.2 国内工业机器人的发展•我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过40多年发展，大致经历了4个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期、90年代的应用期和21世纪的发展期1.3 工业机器人的应用1、汽车制造是一个技术和资金高度密集的产业，也是工业机器人应用最广泛的行业，几乎占到整个工业机器人的一半以上2、工业机器人除了在汽车行业的广泛应用，在电子，食品加工，非金属加工，日用消费品和木材家具加工等行业对工业机器人的需求也快速增长3、在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在工业机器人工作领域，这些技术会使工业机器人的应用更为高效，高质，运行成本低1.4 安全操作规程1、示教和手动机器人1)请不要戴手套操作示教盘和操作盘2)在点动操作机器人时要采用较低的倍率速度以增加对机器人的控制机会在编程、测试及维修时必须注意，即使在低速时，机器人动量也很大，必须将机器人置于手动模式。

3)在按下示教盘上的点动键之前要考虑到机器人的运动趋势4)手动模式下，不用移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器5)要预先考虑好避让机器人的运动轨迹，并确认该线路不受干涉机器人处于自动模式时，不允许进入其运动所及的区域6)机器人周围区域必须清洁，无油、水及杂质等2、生产运行1)在开机运行前，须知道机器人根据所编程序将要执行的全部任务2)须知道所有会影响机器人移动的开关、传感器和控制信号的位置与状态3)必须知道机器人控制器和外围控制设备上的紧急停止按钮的位置，准备在紧急情况下按这些按钮急停开关不允许被短接4)不要误认为机器人没有移动其程序就已经完成，因为这时机器人很有可能是在等待让它继续移动的输入信号5)在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源6)突然停电后，要赶在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件3、不可使用机器人场合1)燃烧的环境2)有爆炸可能的环境3)无线电干扰的环境4)水中或其他液体中5)运送人或动物6)不可攀附7)其他第2章 工业机器人结构原理•工业机器人一般由机械本体（机械手）、驱动系统和控制系统三个基本部分组成（如图2-1所示），是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。

图2-1 工业机器人基本组成2.1 机械手•2.1.1 机械手的自由度•自由度或者称坐标轴数，是指描述物体运动所需要的独立坐标数1、刚体的自由度图2-2 刚体运动的六个自由度2、机器人的自由度机器人机械手的手臂一般具有三个自由度，其他的自由度数为末端执行装置所具有如图2-3所示，机械手是由六个转轴组成的空间六杆开链机构，有三个基轴（轴1、轴2、轴3）和三个臂轴（轴4、轴5、轴6）六个自由度，即分别为沿X轴、Y轴、Z轴的平移和绕X轴、Y轴、Z轴的转动理论上可达到运动范围内空间任何一点图2-3 机器人的自由度2.1.2 机械手的坐标系图2-4 机器人坐标系•关节坐标系：机器人由多个运动关节组成，在关节坐标系下的运动，机械手的每一个轴都可以进行独立的操作，各个关节可以独立运动图2-5 关节坐标系下各个轴的运动图2-6工业机器人绝对坐标系•绝对坐标系：绝对坐标系的原点定义为机器人的安装面和第一转动轴的交点X轴向前，Z轴向上，Y轴按右手规则定义在绝对坐标系下，机器人末端轨迹沿定义的X、Y、Z方向运动圆柱坐圆标系：圆柱坐标系的原点与绝对坐标系的相同，Z轴向上，θ轴方向为本体轴1转动方向，r轴平行于本体轴2。

图2-7工业机器人圆柱坐标系工具坐标系：工具坐标系定义在工具尖，并且假定工具的有效方向为Z轴，X轴垂直于工具平面，Y轴由右手规则产生，在工具坐标系中，机器人末端轨迹沿工具坐标的X、Y、Z轴方向运动图2-8工具坐标系及各轴的运动用户坐标系：用户坐标系是用户根据工作方便的需要，自行定义的坐标系，用户可根据需要定义多个坐标系图2-9工业机器人用户坐标系TCP（工具控制点）固定功能：除了关节坐标系外，在其它坐标系下都有TCP固定功能，即在工具控制点位置保持不变的情况下，只改变工具的方向（姿态）在TCP固定功能下各轴的运动如下：表2-6 TCP固定功能下各轴的运动方式轴运动方式主运动轴轴1TCP平移运动方向取决于坐标系轴2轴3腕运动轴轴4末端点位置不变，姿态分别绕X、Y、Z轴转动轴5轴6注：在不同坐标系下腕运动轴的转动方向是不同的表2-6 TCP固定功能下各轴的运动方式•2.1.3 机械手的组成•工业机器人机械本体即机械手包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构 手部指与物件接触的部件由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部夹持式手部由手指（或手爪）和传力机构所构成。

手指是与物件直接接触的构件常用的手指运动形式有回转型和平移型手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位（是外廓或是内孔）和物件的重量及尺寸常用的指形有平面式、V形面式和曲面式；手指有外夹式和内撑式；指数有双指式、多指式和双手双指式等传力机构通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务传力机构型式较常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式等1、手部、手部2、手腕、手腕 手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位（即姿势），扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强手腕有独立的自由度有回转运动、上下摆动、左右摆动一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小，并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构3、手臂、手臂 手臂是支撑被抓物件、手部和手腕的重要握持部件，带动手指抓取物件并按预定要求将其搬运到指定的位置 臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。

手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现• 4、立柱、立柱•立柱是支撑手臂的部件立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系机械手的立柱通常固定不动，但因工作需要有时也可作横向移动，即称为可移式立柱• 5、行走机构、行走机构•当工业机械手需要完成较远距离的操作或扩大使用范围时，可在机座上安装滚轮、轨道等行走机构，实现工业机械手的整机运动滚轮式行走机构可分为有轨和无轨两种驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置• 6、机座、机座•机座是机械手的基础部分机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用2.1.4 2.1.4 机械手的分类机械手的分类1、按臂部的运动形式分类 直角坐标型直角坐标型：臂部可沿三个直角坐标移动，其运动部分由三个相互垂直的直线移动（即PPP）组成，其工作空间几何形状为长方形 圆柱坐标型圆柱坐标型：臂部可作升降、回转和伸缩动作，其运动形式通过一个转动和两个移动组成的运动系统实现，其工作空间几何形状为圆柱 球坐标型球坐标型：臂部能回转、俯仰和伸缩，又称极坐标型工业机器人 多关节型多关节型：臂部有多个转动关节，又称回转坐标型工业机器人 平面关节型平面关节型：它采用一个移动关节和两个回转关节（即PRR），移动关节实现上下运动，而两个回转关节则控制前后、左右运动。

这种形式的工业机器人又称(SCARA，Selective Compliance Assembly Robot Arm）装配机器人•2、按执行机构运动的控制机能分类、按执行机构运动的控制机能分类•点位型：控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和普通搬运、装卸等作业，它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类•连续轨迹型：控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂3、按程序输入方式分类、按程序输入方式分类 编程输入型编程输入型：以穿孔卡、穿孔带或磁带等信息载体，输入已编好的程序 示教输入型示教输入型：示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器（示教编程器），将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接引导执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。

智能型智能型：具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作，如果具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作4、按用途分类、按用途分类 专用机械手：附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于自动机床，自动线的上、下料机械手和机加工中心等批量自动化生产的自动换刀机械手 通用机械手：一种具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化生产通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种：简易型以“开——关”式控制定位，只能是点位控制；伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以点位控制，也可以实现连续轨迹控制一般伺服型通用机械手属于数控类型5、按驱动方式分类、按驱动方式分类 气压传动机械手气压传动机械手：以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特点是：空气来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低，无污染。

但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低 液压传动机械手液压传动机械手：以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特点是： 具有较大的抓举能力，可达上千牛顿，传动平稳、结构紧凑、动作灵敏但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作 机械传动机械械传动机械手：由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等）驱动的机械手它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力由工作机械传递它的主要特点是运动准确可靠，动作频率大，但结构较大，动作程序不可变它常被用于工作主机的上、下料 电力传动机械手电力传动机械手：由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便2.1.5 机械手的主要技术参数机械手的主要技术参数 工业机器人的种类、用途以及用户要求都不尽相同，但工业机器人的主要技术参数应包括以下几种：自由度、精度、工作范围、最大工作速度和承载能力。

•1、自由度、自由度•自由度（degree of freedom）是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端执行器的开合自由度图2-3 机器人的自由度•2、定位精度和重复定位精度、定位精度和重复定位精度•定位精度和重复定位精度是机器人的两个精度指标定位精度是指机器人末端执行器的实际位置与目标位置之间的偏差，由机械误差、控制算法与系统分辨率等部分组成重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一命令之下，机器人连续重复运动若干次时，其位置的分散情况，是关于精度的统计数据图2-10工业机器人重复定位精度的典型情况3、作业范围、作业范围 作业范围是机器人运动时手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也称为工作区域由于末端执行器的形状和尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的特征参数，故作业范围是指不安装末端执行器时的工作区域图2-11工业机器人作业范围示意图4、最大工作速度、最大工作速度 生产机器人的厂家不同，其所指的最大工作速度也不同，有的厂家指工业机器人主要自由度上最大的稳定速度，有的厂家指手臂末端最大的合成速度，对此通常都会在技术参数中加以说明 5、承载能力、承载能力 承载能力是指机器人在作业范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。

承载能力不仅取决于负载的质量，而且与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关为保证安全，将承载能力这一技术指标确定为高速运行时的承载能力2.2 驱动系统驱动系统 机器人的驱动系统是直接驱使各运动部件动作的机构，对工业机器人的性能和功能影响很大工业机器人的动作自由度多，运动速度较快，驱动元件本身大多安装在活动机架（手臂和转台）上这些特点要求工业机器人驱动系统的设计必须做到外形小、重量轻、工作平稳可靠另外，由于工业机器人能任意多点定位，工作程序又能灵活改变，所以在一些比较复杂的机器人中，通常采用伺服系统 机器人关节驱动方式有液压式、气动式和电机式1、液压系统的组成液压系统的组成1) 油泵油泵：供给液压驱动系统压力油，将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，用压力油驱动整个液压系统的工作2) 液动机液动机：是压力油驱动运动部件对外工作的部分手臂作直线运动，液动机就是手臂伸缩油缸作回转运动的液动机，一般叫作油马达，回转角度小于360°的液动机，一般叫回转油缸（或摆动油缸）3) 控制调节装置控制调节装置：各种阀类，如单向阀、换向阀、节流阀、调速阀、减压阀、顺序阀等，分别起一定的作用，使机器人的手臂、手腕、手指等能够完成所要求的运动。

4) 辅助装置辅助装置：如油箱、滤油器、储能器、管路和管接头以及压力表等2、液压驱动系统的特点、液压驱动系统的特点 1、能得到较大的输出力或力矩 2、滞后现象小，反应较灵敏，传动平稳 3、输出力和运动速度控制较容易 4、可达到较高的定位精度 5、系统的泄漏难以避免 6、油液的粘度对温度的变化很敏感二、气动驱动二、气动驱动 气动驱动机器人是指以压缩空气为动力源驱动的机器人1、气动驱动系统的组成气动驱动系统的组成1) 气源系统气源系统 压缩空气是保证气压系统正常工作的动力源 气源净化辅助设备包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器、过滤器等 后冷却器后冷却器：安装在空气压缩机出口处的管道上，它的作用是使压缩空气降温 油水分离器油水分离器：将水、油分离出去 贮气罐贮气罐：存贮较大量的压缩空气，以供给气动装置连续稳定的压缩空气，并可减少由于气流脉动所造成的管道振动 过滤器过滤器：空气的过滤是为了得到纯净而干燥的压缩空气能源1) 气动执行机构气动执行机构 气动执行机构包括气缸、气动马达气动执行机构包括气缸、气动马达。

气缸：利用压缩空气的压力能转换为机械能的一种能量转换装置 气动马达（气马达）：将压缩空气的压力能转变为机械能的能量转换装置它输出力矩，驱动机构做回转运动2) 空气控制阀和气动逻辑元件空气控制阀和气动逻辑元件 空气控制阀是气动控制元件，它的作用是控制和调节气路系统中压缩空气的压力、流量和方向，从而保证气动执行机构按规定的程序正常地进行工作 空气控制阀有压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三类 气动逻辑元件通过可动部件的动作，进行元件切换而实现逻辑功能2、气动驱动系统的特点、气动驱动系统的特点气动驱动系统存在以下优点：1) 空气取之不竭，用过之后排入大气，不需回收和处理，不污染环境，偶然地或少量地泄露不至于对生产造成严重的影响2) 空气的粘性很小，管路中压力损失也就很小（一般气路阻力损失不到油路阻力损失的千分之一），便于远距离输送3) 压缩空气的工作压力较低，因此对气动元件的材质和制造精度要求可以降低一般说来，往复运动推力在l～2吨以下用气动经济性较好4) 与液压传动相比，它的动作和反应较快，这是气动的突出优点之一5) 空气介质清洁，亦不会变质，管路不易堵塞。

6) 可安全地应用在易燃，易爆和粉尘大的场合，便于实现过载自动保护气动驱动系统存在以下缺点：气动驱动系统存在以下缺点：1) 气控信号比电子和光学控制信号慢的多，它不能用在信号传递速度要求很高的场合2) 由于空气的可压缩性，致使气动工作的稳定性差，因而造成执行机构运动速度和定位精度不易控制3) 由于使用气压较低、输出力不可能太大，为了增加输出力，必然是整个气动系统的结构尺寸加大4) 气动的效率较低，这是由于空气压缩机的效率为55%，压缩空气用过之后排空又损失了一部分能量之故三、电动驱动系统三、电动驱动系统 电动驱动（电气驱动）是利用各种电动机产生的力或力矩，直接经过减速机构去驱动机器人的关节，以获得所要求的位置、速度和加速度 电动机驱动可分为普通交、直流电机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动 普通交、直流电机驱动需加装减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型机器人 伺服电动机和步进电动机输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人 交、直流伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。

三、电动驱动系统三、电动驱动系统 电动驱动（电气驱动）是利用各种电动机产生的力或力矩，直接经过减速机构去驱动机器人的关节，以获得所要求的位置、速度和加速度 电动机驱动可分为普通交、直流电机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动1、步进电机驱动、步进电机驱动 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的数字/模拟装置 驱动器，又称驱动电源，包括脉冲分配器和功率放大器 脉冲分配器根据指令将脉冲信号按一定的逻辑关系输入功率放大器，使各相绕组按一定的顺序和时间导通和切断，并根据指令使电机正转、反转，实现确定的运行方式步进电机驱动的特点：步进电机驱动的特点： 1) 输出角与输入脉冲严格成比例，且在时间上同步 2) 容易实现正反转和启、停控制，启停时间短 3) 输出转角的精度高，无积累误差 4) 直接用数字信号控制，与计算机接口方便 5) 维修方便，寿命长2、直流伺服电机驱动、直流伺服电机驱动 在20世纪80年代以前，机器人广泛采用永磁式直流伺服电动机作为执行机构近年来，直流伺服电机受到无刷电动机的挑战和冲击，但在中小功率的系统中，永磁式直流伺服电动机的应用比例仍较高。

20世纪70年代研制了大惯量宽调速直流电动机，尽量提高转矩，改善动态特性，既具有一般直流伺服电动机的优点，又具有小惯量直流伺服动机的快速响应性能，易与大惯量负载匹配，能较好地满足伺服驱动的要求，因而在高精度数控机床和工业机器人等机电一体化产品中得到了广泛应用 优点：启动转矩大，体积小，重量轻，转速易控制，效率高 缺点：有电刷和换向器，需要定期维修、更换电刷，电动机使用寿命短、噪声大3、无刷伺服电动机驱动、无刷伺服电动机驱动 将交流电动机的定子和转子互换位置，形成无刷电动机转子由永磁铁组成，定子绕有通电线圈，并安装用于检测转子位置的霍尔元件、光码盘或旋转编码器无刷电动机的检测元件检测转子的位置，决定电流的换向同直流电动机相比，无刷电动机具有以下优点：1) 无刷电动机没有电刷，不需要定期维护，可靠性更高2) 没有机械换向装置，因而有更高的转速3) 克服大电流在机械式换向器换向时易产生火花、电蚀的问题，因而可以制造更大容量的电动机 机器人驱动系统各有其优缺点，通常对机器人的驱动系统的要求包括以下几方面：1) 驱动系统的质量应尽可能轻，单位质量的输出功率和效率高；2) 反应速度快，即要求力矩质量比和力矩转动惯量比大，能够进行频繁的起、制动，正、反转切换；3) 驱动尽可能灵活，位移偏差和速度偏差小；4) 安全可靠，对环境无污染，噪声小；5) 操作和维护方便；6) 经济上合理，尤其要尽量减少占地面积。

图2-12 ABB驱动伺服系统图2-13 KUKA机器人伺服驱动系统•2.3 控制系统控制系统• 控制系统是工业机器人的主要组成部分，其机能类似于人脑控制系统，支配着工业机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予工业机器人的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对工业机器人的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时发出报警信号2.3.1 工业机器人控制系统的特点工业机器人控制系统的特点1、 工业机器人有若干个关节2、 工业机器人的工作任务要求操作机的手部进行空间点位运动或连续轨迹运动3、 工业机器人的数学模型是一个多变量、非线性和变参数的复杂模型，各变量之间还存在着耦合，因此工业机器人的控制中经常使用前馈、补偿、解耦和自适应等复杂控制技术4、 较高级的工业机器人要求对环境条件、控制指令进行测定和分析5、 把多个独立的伺服系统有机地协调起来，使其按照人的意志行动起来，甚至赋予机器人一定的“智能”，这个任务只能由计算机来完成因此，机器人控制系统必须是一个计算机控制系统同时，计算机软件肩负着艰巨的任务机器人控制系统基本功能如下：机器人控制系统基本功能如下：1、 具有位置伺服功能，实现对工业机器人的位置、速度、加速度等控制功能，对于连续轨迹运动的工业机器人还必须具有轨迹的规划与控制功能。

2、 方便的人——机交互功能，操作人员通过人机接口（示教编程器、操作面板、显示屏等）采用直接指令代码对工业机器人进行作业指示3、 具有对外部环境（包括作业条件）的检测和感觉功能4、 具有故障诊断安全保护功能，运行时进行系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断2.3.2 工业机器人控制系统的分类工业机器人控制系统的分类 工业机器人控制系统可以从不同角度分类，如按控制运动的方式不同，可分为位置控制和作业程序控制；按示教方式的不同，可分为编程方式和存储方式等图2-14 机器人控制系统分类2.3.3 机器人控制系统的组成机器人控制系统的组成机器人控制系统由控制计算机、示教编程器、操作面板等组成图2-15 机器人控制系统组成框图1、 控制计算机2、 示教编程器3、 操作面板4、 硬盘和软盘存储5、 数字和模拟量输入输出6、 打印机接口7、 传感器接口8、 轴控制器9、 辅助设备控制10、 通信接口11、 网络接口 1) Ethernet接口 2) Fieldbus接口机器人控制系统的组成机器人控制系统的组成2.3.4 机器人控制系统结构机器人控制系统结构 机器人控制系统按其控制方式可分为三类。

集中控制方式：用一台计算机实现全部控制功能，结构简单、成本低，但实时性差、难以扩展 主从控制方式：采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能 分布控制方式：按系统的性质和方式将系统控制分成几个模块,每一个模块各有不同的控制任务和控制策略，各模式之间可以是主从关系，也可以是平等关系图2-16 集中控制方式框图图2-17 主从控制方式框图图2-18 分散控制方式框图•2.3.5 典型控制柜系统典型控制柜系统• 国外的工业机器人都采用基于各自控制结构的控制软件，同时为了便于用户进行二次开发都提供各自的二次开发包1、、ABB工业机器人控制柜工业机器人控制柜 机器人控制器用于安装各种控制单元，进行数据处理及存储和执行程序，是机器人系统的大脑ABB机器人采用IRC5控制器，具有灵活性强、模块化、可扩展性以及通讯便利等特点• 灵活性强• 模块化• 可扩展性• 通信便利图2-19 ABB工业机器人控制柜控制柜按键控制柜按键 模式选择按钮 A自动模式：机器人运行时使用，在此状态下，操纵摇杆不能使用B手动减速模式：相应状态为手动状态，机器人只能以低速、手动控制运行。

必须按住使能器才能激活电机C手动全速模式：用于在与实际情况相近的情况下调试程序图2-20 ABB工业机器人模式选择按钮2、KUKA机器人控制柜系统 KUKA机器人被广泛应用于汽车制造、造船、冶金、娱乐等领域机器人配套的设备有KRC2控制器柜、KCP控制盘图2-21 KUKA工业机器人控制柜 库卡机器人库卡机器人KRC2控制器特点如下：控制器特点如下：• 标准的工业控制计算机PENTIUM处理器；• 基于Windows平台的操作系统，可选择多种语言；• 支持多种标准工业控制总线• 标准的ISA、PCI插槽，方便扩展• 采用高级语言编程，程序可方便、快速进行备份及恢复；• 标准的控制软件功能包，可适应各种应用；• 6D运动控制鼠标，方便运动轨迹的示教；• 断电自动重启，不需重新进入程序；• 系统设示波器功能，可方便进行错误诊断和系统优化；• 可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写；• 可随时进行系统的更新；• 大容量硬盘• 可方便进行联网，易于监控和管理；• 拆卸方便、易于维护3、、OTC机器人控制柜系统机器人控制柜系统 在FD11控制柜的前面配备电源开关及操作面板（或连接操作盒代替），连接示教编程器。

• •断路器：使控制装置的电源ON/OFF•示教编程器：装有按键和按钮，以便执行示教、文件操作、各种条件设定等•操作面板（或操作盒）：装有执行最低限度的操作所需的按钮，以便执行运转准备投入、自动运行的启动和停止、紧急停止、示教／再生模式的切换等图2-22 OTC FD11控制装置•图2-23 操作盒操作面板（或操作盒）操作面板（或操作盒） (A) 运转准备投入按钮(B) 起动按钮(C) 停止按钮(D) 模式转换开关(E) 紧急停止按钮图2-24 操作面板4、、MOTOMAN FS100控制柜控制柜 主电源开关位于FS100控制柜的面板上 图2-25 MOTMAN FS100控制装置第第3章章 示教编程器示教编程器 示教编程器（简称示教器）是由电子系统或计算机系统执行的用来注册和存储机械运动或处理记忆的设备，是工业机器人控制系统的主要组成部分，其设计与研究均由各厂家自行研制•3.1 机器人示教系统的原理、分类及特点机器人示教系统的原理、分类及特点• 用机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指示，规定机器人进行应该完成的动作和作业的具体内容，这个过程就称为对机器人的示教或对机器人的编程。

对机器人的示教有不同的方法，要想让机器人实现人们所期望的动作，必须赋予机器人各种信息，先是机器人动作顺序的信息及外部设备的协调信息；其次是与机器人工作时的附加条件信息；再次是机器人的位置和姿态信息前两个方面很大程度上是与机器人要完成的工作以及相关的工艺要求有关，位置和姿态的示教通常是机器人示教的重点现有的机器人示教系统可以分为以下三类：1、示教再现方式、示教再现方式 示教再现，也称为直接示教，就是指我们通常所说的手把手示教，由人直接搬动机器人的手臂对机器人进行示教，如示教编程器示教或操作杆示教等 这些形式不同的机器人示教再现系统具有如下的一些共同特点：• 操作简单，易于掌握，轨迹修改方便；• 安全性较差；• 时效性较差，难以与其他操作同步；• 很难示教复杂的运动轨迹及准确度要求高的直线；• 示教轨迹的重复性差，无法接受传感器信息图3-1 机器人操作流程控制简图2、离线编程方式、离线编程方式 基于CAD/CAM的机器人离线编程示教，是利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的模型，使用某种机器人编程语言，通过对图形的操作和控制，离线计算和规划出机器人的作业轨迹，然后对编程的结果进行三维图形仿真，以检验编程的正确性。

最后在确认无误后，生成机器人可执行代码下载到机器人控制器中，用以控制机器人作业离线编程系统主要由用户接口、机器人系统三维几何构型、运动学计算、轨迹规划、三维图形动态仿真、通信接口和误差校正等部分组成图图3-2 3-2 机器人离线编程系统组成机器人离线编程系统组成 离线编程系统相对于示教再现系统具有以下优点：• 可减少机器人停机时间不占用机器人的工作时间；• 让程序员脱离潜在的危险环境；• 一套编程系统可以给多台机器人、多种工作对象编程；• 便于修改机器人程序• 可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程，能完成示教难以完成的复杂、精确的编程任务；• 通过图形编程系统的动画仿真可验证和优化程序；• 便于和CAD/CAM系统结合，做CAD/CAM/Robotics一体化3、基于虚拟现实方式、基于虚拟现实方式 随着计算机学及相关学科的发展，特别是机器人遥操作、虚拟现实、传感器信息处理等技术的进步，为准确、安全、高效的机器人示教提供了新的思路，尤其是为用户提供一种崭新友好的人机交互操作环境的虚拟现实技术出现和应用，吸引了众多机器人与自动化领域学者的注意这里，虚拟现实作为高端的人机接口，允许用户通过声、像、力以及图形等多种交互设备实时地与虚拟环境交互。

根据用户的指挥或动作提示，示教或监控机器人进行复杂的作业，例如瑞典的ABB研发的RobotStudio虚拟现实系统3.2 机器人示教器的组成机器人示教器的组成 示教编程器由操作键、开关按钮、指示灯和显示屏等组成其中示教编程器的操作键主要分为四类： • 示教功能键• 运动功能键• 参数设定键• 特殊功能键• 急停开关• 选择开关• 使能键3.3 机器人示教器的功能机器人示教器的功能 示教编程器主要提供一些操作键、按钮、开关等，其目的是能够为用户编制程序、设定变量时提供一个良好的操作环境，它既是输入设备，也是输出显示设备，同时还是机器人示教的人机交互接口 在示教过程中，它将控制机器人的全部动作，事实上它是一个专用的功能终端，它不断扫描示教编程器上的功能，并将其全部信息送入控制器、存储器中主要有以下功能：1、 手动操作机器人的功能；2、 位置、命令的登录和编辑功能；3、 示教轨迹的确认功能；4、 生产运行功能；5、 查阅机器人的状态（I/O设置、位置、焊接电流等）3.4 主流工业机器人示教器和技术方案功能分析主流工业机器人示教器和技术方案功能分析 著名的工业机器人公司有：瑞典的ABB，日本的FANUC、Yaskawa安川、川崎重工、OTC，德国的KUKA Roboter、CLOOS、REISKUKA，美国的Adept Technology、American Robot，意大利的COMAU，奥地利IGM等公司。

下面分别介绍ABB、KUKA、OTC、MOTOMAN等主流工业机器人的示教器功能示教器上的键用[ ]表示，触摸屏上选项用“”表示）3.4.1 ABB公司机器人示教器功能公司机器人示教器功能 ABB机器人示教器FlexPendant由硬件和软件组成，其本身就是一台成套完整的计算机FlexPendant设备（有时也称为TPU或教导器单元）用于处理与机器人系统操作相关的许多功能：运行程序，微动控制操纵器，修改机器人程序等某些特定功能，如管理User Authorization System(UAS），无法通过FlexPendant执行，只能通过RobotStudio Online实现 作为ABB机器人控制器的主要部件，FlexPendant通过集成电缆和连接器与控制器连接，hot plug按钮选项使得在自动模式下无需连接FlexPendant仍可继续运行成为可能FlexPendant可在恶劣的工业环境下持续运作其触摸屏易于清洁，且防水、防油、防溅锡1、示教器的外观、示教器的外观(a)ABB机器人示教器FlexPendant由急停开关（Emergency stop button(E-Stop)）、使能器（Enabling device）、操纵杆（Joystick）、显示屏（Display）等硬件组成。

图3-3 ABB机器人示教器(b)2、窗口介绍、窗口介绍 ABB机器人示教编程器的操作界面，包含操纵窗口（Jogging）、编程窗口（Program）、输入/输出窗口（Input/Outputs）等 图3-4 ABB机器人示教器操作界面• 操纵窗口（Jogging）：手动状态下，用来操纵机器人，显示屏上显示机器人相对位置及坐标系• 编程窗口（Program）：手动状态下，用来编程与测试，所有编程工作都在编程窗口中完成• 输入/输出窗口（Input/Outputs）：显示输入输出信号数值，可手动给输出信号赋值• 其他窗口：包括系统参数、服务、生产以及文件管理窗口3、键功能介绍、键功能介绍1）导航键• [List]：将光标在窗口的几个部分间切换（通常由双实线分开）• [Previous/Next Page]：翻页• [Up and Down arrows]：上下移动光标• [Left and Right arrows]：左右移动光标2）运动控制键• [Motion Unit]：运动单元切换键• [Motion Type 1]：运动模式切换键• [Motion Type 2]：运动模式切换键2• [Incremental]：点动操纵键3）其它键• [Stop]：停止键• [Contrast]：光亮键• [Menu Keys]：菜单键• [Function keys]：功能键• [Delete]：删除键• [Enter]：回车键• [P1-P5]：自定义键3.4.2 KUKA机器人示教器功能机器人示教器功能The KUKA Control Panel简称为KCP，它是一组人机界面，主要是为了机器人手臂更容易操作，整个机器人手臂运作系统需通过程序执行或由人员控制。

1、示教器的外观、示教器的外观 (a) 如图3-5所示，KCP采用的是VGA液晶显示屏，配有操作方便的6D鼠标，面板上有紧急停止、驱动开关、模式选择及授权开关并附加键盘端口，此外还提供因特网端口KCP背后的3个具有相同功能的加电控制按钮，如图3-5(b)所示，白色按键分别分布在KCP背面不同的位置，适合工作人员的不同操作习惯，更加人性化图3-5 KUKA示教编程器(b)2、、KCP的操作控制元件的操作控制元件• 紧急停止按钮(EMERGENCY STOP BUTTO)• 驱动器开(Drive On)• 驱动器关(Drives off)• 操作模式的选择• [退出键](ESC)• [窗口切换键]• [程序暂停键]• [程序向前执行键]• [程序向后执行键]• [输入键]• [箭头键]• [空间鼠标]• [选项按键]• [状态按键]• [编辑功能键]• [数字按键]• • 图3-6 KUKA示教编程器数字按键图3-7 KUKA示教编程器键盘3、输入与输出窗口、输入与输出窗口• 程序窗口• 状态窗口• 信息窗口• 程序功能内部编辑类型图标颜色说明数字区状态 数字区的数字功能激活 数字区的控制功能激活大/小写状态 大写激活 小写激活翻译器的状态 灰色Submit翻译器被取消选择 红色Submit翻译器停机 绿色Submit翻译器正在运行驱动装置状态 绿色驱动装置处于待机运行状态 红色驱动装置未处于待机运行状态程序状态 灰色未选定程序 黄色程序段指示器停在被选程序的第一行上 绿色程序已选定，并正在运行 红色已选定并且已启动的程序被暂停 黑色程序段指示器停在被选程序的最后一行上表3-1 状态栏功能4、系统状态、系统状态• 状态栏（status bar）如图3-8所示，状态栏提供重要的操作状态，包含PLC或程序收集到的所有信息。

图3-8 KUKA示教编程器状态栏5、信息、信息信息窗口中的注记显示通知、状态等信息• 通知信息包含了信息提供或操作引导、程序错误与操作错误，这些只是纯粹为了提供信息而不会中断程序的执行• 状态信息以文字格式表示系统的状态并且在某个程度上会中断程序当导致此种信息的因素被排除后，信息会自动被删除• 确认信息常伴随着状态信息（如紧急停止）一起出现，必须按下[ACK All]键程序才能够继续执行此信息的出现一定会使程序中断• 等待信息出现在程序执行到需要等待条件产生的时候，机器人控制器会停止运作直到等待条件完全满足或程序重新执行3.4.3 OTC机器人示教器功能机器人示教器功能图3-9 OTC示教编程器外观1、示教器的外观、示教器的外观 如图3-9所示，在示教器上有操作键、按钮、开关、缓动旋钮等，可执行程序编写或各种设定可为同时按住[动作可能]键时使用的数字键“4～6”分配常用命令（功能组），为“7～9”分配移动命令此外，也可为缓动旋钮分配功能使用1、按钮、开关的功能• TP选择开关与操作面板或操作盒上的[模式转换开关]组合，切换示教模式与再生模式• 紧急停止按钮按下此按钮，机器人紧急停止。

若要解除紧急停止，按箭头方向旋转按钮（按钮回归原位）• 动作可开关示教模式中手动操作机器人时使用通常在左手侧，也有左右均装的规格握住动作可开关，向机器人供电（进入运转准备ON(伺服ON）状态）只在按住该开关期间可手动操作机器人在危险临近时，请放开动作可开关，或者紧紧握住直到发出“喀嚓”声为止机器人紧急停止• 缓动旋钮缓动旋钮有朝纵向转动旋钮的操作和朝横向推动按钮的操作朝纵向转动旋钮操作可移动光标，滚动画面；朝横向推动按钮操作可选择项目，确定输入此外，可为旋钮转动操作、推动按钮操作分配使用频率高的按键操作为代表的各种操作• [动作可能]2、各操作键的功能、各操作键的功能1单独按[插补/坐标]键表示坐标切换，在手动操作时，切换成以动作基准的坐标坐标系每按一次，即在各轴单独、正交坐标(或用户坐标)、工具坐标之间切换，并在液晶画面上显示2[动作可能]+[插补/坐标]键表示插补种类的切换，切换记录状态的插补种类(关节插补/直线插补/圆弧插补)在连接多个机构的系统中，所使用的按键具有以下功能1单独按[协调]键表示协调手动操作的选择/解除，用于选择/解除协调手动操作2[动作可能]+[协调]键表示协调操作的选择/解除，在示教时，选择/解除协调动作。

针对移动命令指定协调动作，在步号之前会显示“H”• [插补/坐标]1单独按[单元/机构]键表示机构切换，在系统内连接有多个机构的情况下，切换要手动操作的机构2[动作可能]+[单元/机构]键同时按下表示单元切换，在系统内定义有多个单元的情况下，切换成为操作对象的单元• [协调]与[动作可能]键同时按下，使运转准备进入ON状态• [单元/机构]与其他按键同时按下，执行各种功能此外，在按住该按键的同时推动或转动缓动旋钮，也可执行各种功能• [运转准备ON]• [上档键]• [检查速度/手动速度]1单独按[检查速度/手动速度]键表示手动速度的变更，切换手动操作时机器人的动作速度每按一次，可在1～5范围内切换动作速度（数字越大，速度越快）除此之外，还兼有以下的功能：《操作模式S》，此按键所选择的手动速度也决定了记录到步的再生速度此功能在<常数设定>－[5操作和示教条件]－[4记录速度]－[记录速度值-决定方法]中设定2[动作可能]+[检查速度/手动速度]表示检查速度的变更，切换检查前进/检查后退动作时的速度每按一次，可在1～5范围内切换动作速度（数字越大，速度越快）• [停止/连续]1单独按[停止/连续]键表示连续、非连续的切换，切换检查前进/检查后退动作时的连续、非连续。

选择连续动作，机器人的动作不会在各步停止2[动作可能]+[停止/连续]键同时按下表示再生停止，停止再生中的作业程序（具有与[停止按钮]相同的功能）• [关闭/画面移动]1单独按[关闭/画面移动]键表示画面的切换、移动，在显示多个监控画面的情况下，切换成为操作对象的画面2[动作可能]+[关闭/画面移动]键同时按下表示关闭画面，用来关闭选择的监控画面1单独按[覆盖/记录]键表示移动命令的记录，在示教时，记录移动命令仅可在作业程序的最后步被选择时使用2[动作可能]+[覆盖/记录]表示移动命令的覆盖，将已记录的移动命令覆盖到当前的记录状态(位置、速度、插补种类、精度)但是，只有在变更移动命令的记录内容时才可覆盖不可在应用命令上覆盖移动命令，或在别的应用命令上覆盖应用命令《操作模式A》可使用[位置修正]，修正已记录的移动命令的记录位置《操作模式S》可分别使用[位置修正]、[速度]、[精度]，单独修正已记录的移动命令的记录位置、速度、精度[速度]、[精度]键的功能在<常数设定>－[5操作和示教条件]－[1 操作条件]－[5 速度键的使用方法]／[6 精度键的使用方法]中设定1单独按[检查前进]、[检查后退]键不起作用。

2[动作可能]+[检查前进]/[检查后退]表示执行检查前进/检查后退动作通常在每个记录位置(步)使机器人停下来也可使机器人连续动作要切换步/连续，使用[停止/连续]• [覆盖/记录]1单独按[轴操作]键不起作用2[动作可能]+[轴操作]键同时按下表示轴操作，以手动方式移动机器人要移动追加轴时，预先在[单元/机构]中切换操作的对象• [检查前进][检查后退]• [轴操作]• [插入]1单独按[插入]键不起作用2[动作可能]+[插入]键表示移动命令的插入，《操作模式A》将移动命令插入到当前步之“后”《操作模式S》将移动命令插入到当前步之“前”可在<常数设定>－[5操作和示教条件]－[1操作条件]－[7步的中途插入位置]中变更“前”或“后”• [夹紧/弧焊]此按键的功能根据应用（用途）的不同而有所差异在弧焊用途中，1单独按[夹紧/弧焊]键表示命令的简易选择，在f键中显示移动命令、焊接开始和结束命令、焊条摆动命令等常用应用命令，能够输入2[动作可能]+[夹紧/弧焊]键不起作用在点焊用途中，单独按[夹紧/弧焊]键表示点焊命令设定，用于设定点焊命令每按一次键，在记录状态的ON/OFF之间切换3[动作可能]+[夹紧/弧焊]键表示点焊手动加压，以手动方式向点焊枪加压。

• [位置修正]1单独按[位置修正]键不起作用2[动作可能]+[位置修正]键表示位置修正，将选择的移动命令所记忆的位置变为机器人的当前位置• [帮助]在不清楚操作或功能时，请按该键，调出内置功能（帮助功能）• [删除]1单独按[删除]键不起作用2[动作可能]+[删除]键表示步删除，删除选择的步（移动命令或应用命令）• [复位/R]取消输入，或将设定画面恢复原状此外，还可输入R代码（快捷方式代码）输入R代码后，可立即调用想使用的功能• [程序/步]1单独按[程序/步]键表示步指定，要调用作业程序内所指定的步时使用2[动作可能]+[程序/步]键表示作业程序的指定，调用指定的作业程序• [Enter]确定菜单或输入数值的内容在数值输入的确定操作中，也可通过<常数设定>－[7 T/P 键]－[7 数值输入]－[数值输入的确定方法]，用箭头键确定• [光标]1单独按[光标]键表示光标移动，用来移动光标2[动作可能]+[光标]键表示移动、变更，在设定内容由多页构成的画面上，执行页面移动在作业程序编辑画面等上，可以多行执行移动在维护或常数设定画面等上，切换并排的选择项目（单选按钮）在示教／再生模式画面上，变更当前的步号。

• [输出]按[输出]键表示应用命令SETM的快捷方式，示教中调用输出信号命令（应用命令SETM）的快捷方式手动信号输出以手动方式使外部信号ON/OFF• [输入]示教中调用输入信号等待[正逻辑]命令（应用命令WAITI）的快捷方式• [速度]《操作模式A》：设定移动命令的速度(设定内容被反映在记录状态)《操作模式S》：修正已记录的移动命令的速度此功能在<常数设定>－[5操作和示教条件]－[1操作条件]－[5速度键的使用方法]中设定• [精度]《操作模式A》：设定将要记录的移动命令的精度（设定内容被反映在记录状态）《操作模式S》：修正已记录的移动命令的精度此功能在<常数设定>－[5 操作和示教条件]－[1操作条件]－[6精度键的使用方法]中设定• [END／计时器]1单独按[END／计时器]键表示应用命令DELAY的快捷方式，在示教中记录计时器命令（应用命令DELAY）的快捷方式2[动作可能]+[END／计时器]键表示应用命令END的快捷方式,在示教中记录结束命令（应用命令END ）的快捷方式2、数值输入键[0]～[9]／[・]1单独按数值输入键[0]～[9]／[・]键表示数值输入（0～9、小数点），输入数值或小数点。

2[动作可能]+[7]键表示关节插补的选择，调用关节插补(JOINT)移动命令的快捷方式3[动作可能]+[8]键表示直线插补的选择，调用直线插补(LIN)移动命令的快捷方式4[动作可能]+[9]键表示圆弧插补的选择，调用圆弧插补(CIR)移动命令的快捷方式在弧焊用途中：1[动作可能]+[4]键表示应用功能1的选择，在示教中把有关弧焊的命令显示在f 键（f1～f12）上2[动作可能]+[5]键表示应用功能2的选择，在示教中把有关焊条摆动的命令显示在f 键（f1～f12）上3[动作可能]+[6]键表示应用功能3的选择，在示教中把有关传感器的命令显示在f键（f1～f12）上在非弧焊用途中：1[动作可能]+[4]键表示应用功能1的选择2[动作可能]+[5]键表示应用功能2的选择3[动作可能]+[6]键表示应用功能3的选择• [BS]1单独按[BS]键表示数值和字符的删除，可删除光标的前1个数值或字符此外，也可在文件操作中解除选择2[动作可能]+[BS]键表示取消刚才的操作（Undo），恢复变更前的状态仅在新编写作业程序或编辑中有效• [FN]（功能）用于选择应用命令时• [编辑]打开作业程序编辑画面。

在作业程序编辑画面主要在执行应用命令的变更、追加、删除，或者变更移动命令的各参数可为应用功能1～3分配任意功能1[动作可能]+[1]键表示ON的选择，在设定画面等操作上，在复选框中勾选2[动作可能]+[2]键表示OFF的选择，在设定画面等操作上，取消复选框的勾选3[动作可能]+[3]键表示重做（Redo），取消刚才的操作(Undo)，重做恢复原状的操作仅在新编写作业程序或编辑中有效4[动作可能]+[0]键表示“+”的输入，输入“+”5[动作可能]+[･]键表示“﹣”的输入（同时按下[･]），输入“-”打开接口面板窗口• f键在f键显示区，分配有各种图标根据点焊、弧焊等应用的不同，初始分配的图标也不同此外，也因选择的模式或操作状况而变换• [I/F]（接口）3、缓动旋钮操作分配、缓动旋钮操作分配旋转或推动示教器上标准配置的缓动旋钮，可实现各种各样的功能旋转或推动示教器上标准配置的缓动旋钮，可实现各种各样的功能4、解除缓动旋钮分配、解除缓动旋钮分配 在“可变状态显示区”显示缓动旋钮功能分配图标的状态，选择机器人程序监控，按+ +，分配被解除，图标消失若将操作模式从示教模式切换为再生模式时，为缓动旋钮分配的功能也会自动解除。

5、、LED功能功能如图3-12所示，示教器上的各操作键上部有LED，具有以下的功能： (A) 灯显示绿色，在运转准备ON的准备状态闪灭，在运转准备ON（伺服ON）时点灯与操作面板或操作盒上的[运转准备投入按钮]的绿色指示灯相同B) 灯显示橙色，在控制装置的电源接通后闪灭，示教器的系统启动后进入点灯状态，之后处于正常点灯状态C) 灯显示红色，当示教器的硬件有异常时点灯，通常处于熄灯状态提示在刚刚接通控制装置的电源后，为确认动作，全部LED都会点灯约0.5秒钟，然后熄灯图3-12 示教器的LED6、显示画面的构成如图3-13所示，在显示画面上显示成为当前操作对象的作业程序或各种设定内容、以及选择功能所需的图标（f键）等各类信息1:模式显示区2:作业程序编号显示区3:步号显示区4:日时显示区5:机构显示区6:坐标系显示区7:速度显示区8:监控显示区9:f键显示区10:可变状态显示区7、触摸屏、触摸屏OTC示教器的标准配置有触摸屏，出厂时触摸屏被设为可操作状态通过设定有效/无效，可切换是否使用触摸屏进行操作如果示教器在某一设定时间内没有进行操作，那么即使触摸屏已启用，也可设定为暂时锁定（无法操作）。

此即为“触摸屏锁定”功能，可以避免无意识地触摸到触摸屏引起的不必要输入 默认启用触摸屏锁定功能如果使用触摸屏锁定功能锁定触摸屏，则在状态的图标显示中显示如图3-14所示的图标图3-14 OTC示教器触摸屏界面图3-15 OTC示教器触摸屏设定界面如使用操作键或缓动旋钮，则触摸屏自动解锁改变触摸屏设定的方法如下：（1）将操作者资质改为EXPERT以上2）选择<常数设定>-[7.T/P键]-[10.触摸屏]显示如图3-15所示设定界面其中，如果<常数设定>-[7.T/P键]-[9.备选功能键操作]设定为“无输入键方法”，则触摸屏操作无法禁用3.4.4 MOTOMAN机器人示教器功能机器人示教器功能MOTOMAN公司的机器人无线示教器功能：运行程序、示教程序（手控机器人）、编制程序、状态信息显示灯 图3-16 MOTOMAN机器人示教器3、各种键的功能、各种键的功能• [光标]按此键时，光标朝箭头方向移动根据画面的不同，光标的大小、可移动的范围和区域有所不同在显示程序内容的画面中，光标在“NOP”行时，按光标键的上，光标将跳到程序最后一行，光标在“END”行时，按光标键的下，光标将跳到程序第一行。

[转换]+上：退回画面的前页[转换]+下：翻至画面的下页[转换]+右：向右滚动程序内容画面、再现画面的命令区域[转换]+左：向左滚动程序内容画面、再现画面的命令区域• [选择]选择“主菜单”、“下拉菜单”的键• [主菜单]显示主菜单在主菜单显示的状态下按下此键，主菜单关闭[转换]+[主菜单]：当一个窗口打开时，按此两键，窗口按以下顺序变换：窗口→子菜单→主菜单• [区域]按下此键，光标在“菜单区”和“通用显示区”间移动当同时按[转换]键时：[转换]+[区域]：具有双语功能时，可以进行语言转换双语功能是选项）光标键[下]+[区域]：把光标移动到屏幕上显示的操作键上光标键[上]+[区域]：当光标在操作键上时，把光标移动到通用显示区• [翻页]按下此键，显示下页[转换]+[翻页]和[转换]键同时按，显示上页只有在屏幕的状态区域显示翻页图标时，才可进行翻页• [直接打开]按下此键，显示与当前行相关联的内容显示程序内容时，把光标移到命令上，按此键后，显示出与此命令相关的内容例如：对于CALL命令，显示被调用的程序内容对于作业命令，显示条件文件的内容对于输入输出命令，显示输入输出状态• [坐标]手动操作时，机器人的动作坐标系选择键。

可在关节、直角、圆柱、工具和用户5种坐标系中选择此键每按一次，坐标系按以下顺序变化：“关节”→“直角/圆柱”→“工具”→“用户”，被选中的坐标系显示在状态区域[转换]+[坐标]：坐标系为“工具”或“用户”坐标时，按下此两键，可更改坐标序号• [手动速度键]手动操作时，机器人运行速度的设定键此时设定的速度在[前进]和[后退]的动作中均有效手动速度有4个等级（低、中、高和微动）每按一次[高]，速度按以下顺序变化：“微动”→“低”→“中”→“高”每按一次[低]，速度按以下顺序变化：“高”→“中”→“低”→“微动”被设定的速度显示在状态区域• [高速]手动操作时，按住轴操作键中的一键再按此键，此时，机器人可快速移动，没有必要进行速度修改按此键时的速度，预先已设定• [插补方式]再现运行时，机器人插补方式的指定键所选定的插补方式种类显示在输入缓冲区每按一次此键，插补方式做如下变化：“MOVJ”→“MOVL”→“MOVC”→“MOVS”[转换]+[插补方式]：按此两键，插补方式按以下顺序变化：“标准插补方式”→“外部基准点插补方式”→“传送带插补方式”，在任何模式下，均可变更插补方式其中，“外部基准点插补方式”和“传送带插补方式”是选项功能。

• [机器人切换]轴操作时，机器人轴切换键在一个控制柜控制多台机器人的系统或带有外部轴的系统中，[机器人切换]键有效• [外部轴切换]轴操作时，外部轴（基座轴或工装轴）切换键在带有外部轴的系统中，[外部轴切换]键有效• [轴操作键]对机器人各轴进行操作的键只有按住轴操作键，机器人才动作，可以按住两个或更多的键，操作多个轴机器人按照选定坐标系和手动速度运行，在进行轴操作前，请务必确认设定的坐标系和手动速度是否正确• [试运行]此键与[联锁]键同时按下时，机器人运行，可把示教的程序点作为连续轨迹加以确认在三种循环方式中（连续、单循环、单步），机器人按照当前选定的循环方式运行机器人以命令速度运行，但当命令速度超过示教模式最高速度时，以示教模式最高速度运行[联锁]+[试运行]：同时按下此两键，机器人沿示教点连续运行在连续运行中，松开[试运行]键，机器人停止运行• [前进]按住此键时，机器人按示教的程序点轨迹运行只执行移动命令[联锁]+[前进]：执行移动命令以外的其他命令[转换]+[前进]：连续执行移动命令机器人按照设定的手动速度运行，在开始操作前，请务必确认设定的手动速度是否正确• [后退]按住此键时，机器人按示教的程序点轨迹逆向运行。

只执行移动命令机器人按照设定的手动速度运行，在开始操作前，请务必确认设定的手动速度是否正确• [命令一览]在程序编辑中，按此键后显示可输入的命令一览• [清除]按下此键，清除输入中的数据和错误• [删除]按下此键，删除已输入的命令此键指示灯点亮时，按下[回车]键，删除完成• [插入]按下此键，插入新命令此键指示灯点亮时，按下[回车]键，插入完成• [修改]按下此键，修改示教的位置数据、命令等此键指示灯点亮时，按下[回车]键，修改完成• [回车]• [回车]执行命令或数据的登录，机器人当前位置的登录，与编辑操作等相关的各项处理时的最后的确认键在输入缓冲行中显示的命令或数据，按[回车]键后，会输入到显示屏的光标所在位置，完成输入、插入、修改等操作• [转换]与其他键同时使用，有各种不同功能可与转换键同时使用的键有：[主菜单]、[坐标]、[插补方式]、光标、数值键、翻页键关于[转换]键与其他键同时使用的功能，请参阅各键的说明• [联锁]与其他键同时使用，有各种不同功能可与[联锁]键同时使用的键有：[试运行]、[前进]、数值键（数值键的用户定义功能）关于[联锁]键与其他键同时使用的功能，请参阅各键的说明。

• 数值键输入行前出现“>”时，按数值键可输入键的左上角的数值和符号是小数点，“-”是减号或连字符数值键也作为用途键来使用，有关细节请参考各用途的说明• [多画面]按下此键，可显示多个画面此功能是将来的功能，目前无此功能最多同时可显示4个画面[转换]+[多画面]：显示选择多画面显示形式的对话框• [快捷方式]按下此键，显示快捷选择对话框此功能是将来的功能，目前无此功能登录操作中经常打开的画面，在快捷选择对话框中，只要一点登录的画面，可立即显示• [伺服准备]按下此键，伺服电源有效接通由于急停、超程等原因伺服电源被切断后，用此键有效地接通伺服电源按下此键后：1再现模式时，安全栏关闭的情况下，伺服电源被接通2示教模式时，此键的指示灯闪烁，安全开关接通的情况下，伺服电源被接通3伺服电源接通期间，此键指示灯亮• [辅助]按下此键，对应当前画面，出现帮助操作的菜单此功能是将来的功能，目前无此功能当光标在程序编辑画面时，按下此键，显示复制、剪切、粘贴、撤消、插入命令等程序编辑操作的菜单在文件编辑画面时，按下此键，显示与操作对应的帮助指导[转换]+[辅助]：显示和[转换]键一起使用的键的功能表[联锁]+[辅助]：显示和[联锁]键一起使用的键的功能表。

• [退位]输入字符时，删除最后一个字符4、示教编程器的画面显示• 5个显示区示教编程器的显示屏是6.5英寸的彩色显示屏能够显示数字、字母和符号显示屏分为5个显示区，其中的通用显示区、菜单区、人机接口显示区和主菜单区可以通过按[区域]键从显示屏上移开，或用直接触摸屏幕的方法，选中对象图3-17 MOTOMAN机器人示教器画面显示• 状态显示区显示状态区显示控制柜的状态，显示的信息根据控制柜的模式不同（再现/ 示教）而改变状态显示区功能如表3-9所示 图3-18 MOTOMAN机器人状态显示区功能图标状态可进行轴操作的轴组：在带工装轴的系统和有多台机器人轴的系统中，轴操作时，显示可能操作的轴组至最多4台（机器人轴）至最多4轴（基座轴）至 最多12轴（工装轴）动作坐标系：显示被选择的坐标系通过按[坐标]键选择坐标系 关节坐标 直角坐标 圆柱坐标 工具坐标 用户坐标手动速度：显示被选定的手动速度 微动 低速 中速 高速安全模式 操作模式 编辑模式 管理模式动作循环：显示当前的动作循环 单步 单循环 连续执行中的状态：显示当前状态（停止，暂停，急停，报警或运行） 停止中 暂停中功能图标状态执行中的状态：显示当前状态（停止，暂停，急停，报警或运行） 急停中 报警中 运行中翻页 能够翻页时显示3-9 MOTOMAN机器人状态显示区5、指导显示、指导显示此功能是将来功能，目前无此功能。

通过对以下键的操作，可以显示辅助操作的信息：1按[转换]+[辅助]键，显示和[转换]键一起使用的键的功能表2按[联锁]+[辅助]键，显示和[联锁]键一起使用的键的功能表6、文字输入操作在文字输入画面中，显示软键盘，把光标移动到准备输入的字符上，按[选择]键，字符进入对话框软键盘共有三种，大写字母，小写字母和符号软键盘，字母软键盘和符号软键盘的切换方法是：点画面上的按钮或按示教编程器上的[翻页]键字母软键盘的大小写切换，点“CapsLock OFF”或“CapsLock ON”图3-19 MOTOMAN机器人示教器字符输入• 字符的输入数字的输入可以用数值键，也可以用显示屏中的数字画面输入数字包括0至9，小数点（.)和减号/连字符（-）按[翻页]键，使画面显示字符软键盘，把光标移到想选择的字符上，按[选择]键进行确认• 符号的输入按[翻页]键，使画面显示符号软键盘，把光标移到想选择的字符上，按[选择]键进行确认其中，由于符号不能作为程序名称，在为程序命名的情况下，符号输入画面不能显示图3-19 MOTOMAN机器人示教器字符输入•第第4章章 工业机器人的编程工业机器人的编程• 机器人的程序编制是机器人运动和控制的结合点，是实现人与机器人交互的主要方法，机器人编程可分为：用示教编程器进行现场编程，直接的机器人语言编程以及面向任务的机器人编程语言。

4.1 工业机器人编程语言工业机器人编程语言机器人语言编程是指采用专用的机器人语言来描述机器人的运动轨迹机器人语言不但能准确地描述机器人的作业动作，而且能描述机器人的现场作业环境，如对传感器状态信息的描述，更进一步还能引入逻辑判断、决策、规划功能及人工智能机器人编程语言具有良好的通用性，同一种机器人语言可用于不同类型的机器人，也解决了多台机器人协调工作的问题目前应用于工业中的机器人语言是动作级编程语言、对象级编程语言和任务级编程语言4.2 编程语言系统的基本功能编程语言系统的基本功能 运算功能：是机器人最重要的功能之一包括机器人的正解、逆解、坐标变换及矢量运算等 运动功能：是机器人最基本的功能机器人语言用最简单的方法向各关节伺服装置提供一系列关节位置及姿态信息，由伺服系统实现运动 决策功能：是指机器人根据作业空间范围内的传感信息而做出的判断决策这种决策功能一般用条件转移指令由分支程序来实现通信功能：即机器人系统与操作人员的通信，包括机器人向操作人员要求信息和操作人员知道机器人的状态、机器人的操作意图等，外设有信号灯、显示屏、按钮、数字或字母键盘等。

 工具功能：包括工具种类及工具号的选择、工具参数的选择及工具的动作（工具的开关、分合） 传感数据处理功能：机器人只有与传感器连接起来才能具有感知能力，具有某种智能传感器输入和输出信号的形式、性质及强弱不同，往往需要进行大量的复杂运算和处理4.3 工业机器人编程指令工业机器人编程指令 编程语言的功能决定了机器人的适应性和给用户的方便性，目前，机器人编程还没有公认的国际标准，各制造厂商有各自的机器人编程语言在世界范围内，机器人大多采用封闭的体系结构，没有统一的标准和平台，无法实现软件的可重用，硬件的可互换，产品可开发周期长，效率低，这些因素阻碍了机器人产业化发展 工业机器人编程指令是指描述工业机器人动作指令的子程序库，它包含前台操作指令和后台坐标数据，工业机器人编程指令包含运动类、信号处理类、IO控制类、流程控制类、数学运算类、逻辑运算类、操作符类编程指令、文件管理指令、数据编辑指令、调试程序/运行程序指令、程序流程命令、程序流程命令、手动控制指令等 工业机器人指令标准（GB/T 29824-2013）规定了各种工业机器人的编程的基本指令，适用于弧焊机器人、点焊机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人等各种工业机器人。

名称功能格式实例MOVJ以点到点方式移动到示教点MOVJ ToPoint,SPEED[\V],Zone[\Z];MOVJ P001,V1000,Z2;MOVL以直线插补方式移动到示教点MOVL ToPoint,Speed[\V], Zone[\Z];MOVL P001,V1000,Z2;MOVC以圆弧插补方式移动到示教点MOVC Point,Speed[\v], Zone[\Z];MOVC P0001,V1000,Z2;MOVC P0002,V1000,Z2;MOVS以样条插补方式移动到示教点MOVS ViaPoint,ToPoint,Speed[\V],Zone[\Z];MOVS P0001,V1000,Z2;MOVS P0002,V1000,Z2;SHIFTON开始平移动作 SHIFTON C0001 UF1;SHIFTOFF停止平移动作 SHIFTOFF;MSHIFT在指定的坐标系中，用数据2和数据3算出平移量，保存在数据1中MSHIFT变量名1，坐标系，变量名2，变量名3；MSHIFT PR001,UF1,P001,P002;4.3.1 运动指令运动指令(Move Instructions)：如表4-1所示，运动指令是指对工业机器人各关节转动、移动运动控制的相关指令。

目的位置，插补方法，运行速度等信息都记录在运动指令中4.3.2 信号处理指令 信号处理指令(Signal Processing Instructions)：如表4-2所示，信号处理指令是指对工业机器人信号输入输出通道进行操作的相关指令，包括对单个信号通道和多个信号通道的设置、读取等名称功能格式实例SET将数据2中的值转入数据1中SET <数据1>,<数据2>；SET I012,I020;SETE给位置变量中的元素设定数据SETE <数据1><数据2>；SETE P012(3),D005;GETE取出位置变量中的元素GETE <数据1>,<数据2>；GETE P012(3),D005;CLEAR将数据1指定的号码后面的变量清除为0，清除变量个数由数据2指定CLEAR <数据1>,<数据2>；CLEAR P012(3),D005;WAIT等待直到外部输入信号的状态符合指定的值WAIT IN<输入数>=ON/OFF, T<时间(sec)>；WAIT IN12=ON,T10;WAIT IN10=B002; DELAY停止指定时间DELAY T<时间(sec)>;DELAY T12;SETOUT控制外部输出信号开和关 SETOUT OUT12 ON(OFF) IF IN2=ON;SETOUT OUT12,ON(OFF);DIN把输入信号读入到变量中 DIN B012,IN16;DIN B006,IG2;表4-2 信号处理指令4.3.3 流程控制指令流程控制指令(Flow Control Instructions)：流程控制指令是对机器人操作指令顺序产生影响的相关指令。

名称功能格式实例L标明要转移到的语句L<标号>:L123:GOTO跳转到指定标号或程序GOTO L<标签号>；GOTO L<标签号>，IF IN<输入信号>==ON/OFF；GOTO L<标签号>，IF R<变量名><比较符>数值；GOTO L002 IF IN14==ON;GOTO L001; CALL调用指定的程序<程序名称>CALL TEST1 IF IN17==ON;CALL TEST2;RET返回主程序 RET IF IN17==OFF;RET;名称功能格式实例END程序结束 END;NOP无任何运行 NOP;#程序注释#注释内容#TART STEP;IF判断各种条件附加在进行处理的其他命令之后IF CONDITIONTHEN STATEMENT{ELSEIF CONDITION THEN ...}{ELSE }ENDIFIF R004==1 THENSETOUT DO11_10,ON;DELAY 0.5;MOVJ P0001,v100,Z2;ENDIF;UNTIL在动作中判断输入条件附加在进行处理的其他命令之后使用 MOVL P0001,V1000,UNTIL IN11==ON;MAINMAIN 主程序的开始；只能有一个主程序。

MAIN是程序的入口EOP 程序的结束MAIN- EOP，必须一起使用， 形成主程序区间在一个任务文件只能使用一次EOP(End Of Program)表示主程序的结尾MAIN;{程序体}EOP;MAIN;MOVJ P0001,V200,Z0;MOVL P0002,V100,Z0;MOVL P0003, V100, Z1;EOP;FUNCFUNC函数的开始；NAME, 函数名ENDFUNC 程序的结束FUNC…ENDFUNC，必须一起使用， 形成程序区间FUNC可以在MAIN EOP区域之外，也可以单独在一个没有MAIN函数的程序文件中FUNC…NAME.(PARAMETER) {函数体}名称功能格式实例WHILE当指定的条件为真(TRUE)时, 程序命令被执行如果条件为假(FALSE)，WHILE语句被跳过WHILE条件 程序命令ENDWL;WHILE R004<5MOVJ P001,V10,Z0;MOVL P002,V20,Z1;ENDWL;DO创建一个DO 循环DO 程序命令DOUNTILL条件DOMOVJ P0001,V10,Z0;SETOUT OUT10,OFF;MOVL P0002,V100,Z1;INCR I001;DOUNTILL I001>4;CASE根据特定的情形编号执行程序CASE 索引变量 VALUE 情况值1，…:程序命令1VALUE 情况值2，…:程序命令2VALUE 情况值n，…:程序命令3ANYVALUE程序命令4ENDCS;CASE I001VALUE 1,3,5,7：MOVJ P0001,V10,Z0；VALUE 2,4,5,8：MOVJ P0002,V10,Z0;VALUE 9:MOVJ P0003,V10,Z0;ANYVALUE:MOVJ P0000,V10,Z0;ENDCS;PAUSE暂时停止(暂停)程序的执行PAUSE;PAUSE;HALT停止程序执行，此命令执行后，程序不能恢复运行HALT;HALT;BREAK结束当前的执行循环BREAK;BREAK;4-3 4-3 流程控制指令流程控制指令名称 功能格式实例AND取得数据1和数据2的逻辑与，存入数据1AND<数据1>,<数据2>;AND B012,B020;OR取得数据1和数据2的逻辑或，存入数据1OR<数据1>,<数据2>;OR B012,B020;NOT取得数据1和数据2的逻辑非，存入数据1NOT<数据1>,<数据2>;NOT B012,B020;XOR取得数据1和数据2的逻辑异或，存入数据1XOR<数据1>,<数据2>;XOR B012,B020;4.3.4 数学运算指令数学运算指令数学运算指令(Math Instructions)：如表4-4所示，数学运算指令指对程序中相关变量进行数学运算的指令。

4.3.6 文件管理指令文件管理指令(File Manager Instructions)：如表所示，文件管理指令指实现编程指令相关文件管理的指令名称功能格式实例NEWDIR创建目录NEWDIR 目录路径;NEWDIR/usr/robot;RNDIR重命名目录;RNDIR robot,tool;CUTDIR剪切指定目录和目录下所有内容到目标目录;CUTDIR/usr/robot,/project;DELDIR删除目录及目录下的所有内容DELDIR TEST;DIR显示指定目录下面所有子目录和文件;DIR/usr/robot;NEWFILE创建指定类型的文件;NEWFILE robot，TXT;RNFILE重命名文件;RNFILE test, robot;COPYFILE复制文件到目标目录;COPYFILE test,/robot;CUTFILE移动文件到目标目录;CUTFILE test,/robot;DELFILE删除指定文件;DELFILE test;FILEINFO显示的文件信息（信息包括：文件类型；大小；创建时间；修改时间；创建者）;FILEINFO test;SAVEFILE保存文件为指定的文件名;SAVEFILE TEST2;名称功能格式实例INT声明整型数据INT 变量;或INT 变量=常数;INT a;INT a=^B101;(十进制为5)INT a=^HC1;(十进制为193)INT a=^B1000;(十进制为-8)INT a=^H1000;(十进制为-4096)REAL声明实型数据REAL 变量;或REAL 变量=常数;REAL a=10.05;BOOL声明布尔型数据BOOL a;或BOOL 变量=TRUE/FALSE; BOOL a;BOOL a=TRUE; CHAR声明字符型数据CHAR a;或CHAR变量=’字符’;CHAR a;CHAR a=’r’;STRING 声明字符串数据STRING a;或STRING变量=”字符串”;STRING a;STRING a＝”ROBOT”;JTPOSE确定关节角表示的机器人位姿JTPOSE 位姿变量名=关节1,关节2,…,关节n;JTPOSE POSE1=0.00,33.00,-15.00,0,-40,30;TRPOSE变换值表示的机器人位姿TRPOSE 位姿变量名=x轴位移,y轴位移,z轴位移,x轴旋转，y轴旋转,z轴旋转;TRPOSE POSE1=210.00,321.05,-150.58,0,1.23,2.25;定义工具数据TOOLDATA 工具名=X,Y,Z,Rx,Ry,Rz,,,;TOOLDATA T001=210.00,321.05,-150.58,0,1.23,2.25,1.5,2,110,0.035,0.12,0;定义坐标系数据COORDATA 坐标系名，类型，ORG,XX,YYCOORDATA T001,T,BP001,BP002, BP003;定义干涉区数据IZONEDATA 干涉区名，空间起始点，空间终止点；IZONEDATA IZONE1，P001, P002;ARRAY声明数组型数据ARRAY 类型名 变量名=变量值；ARRAY TRPOSE poseVar;poseVar[1]=pose1;//定义一个变换值类型的一维数组，数组的第一个值赋值为pose1;4.3.7 声明数据变量指令声明数据变量指令（Declaration Data Instructions）：图表所示，声明数据变量指令指工业机器人编程指令中数据声明指令。

4.3.8 数据编辑指令数据编辑指令 数据编辑指令(Data Editing Instructions)：如表4-8所示，数据编辑指令指工业机器人编程指令中的后台位姿坐标数据进行相关编辑管理的指令名称功能格式实例LISTTRPOSE获取指定函数中保存的变换值位姿数据如果位姿变量未指定，则返回该函数下所有变换值位姿变量LISTTRPOSE 位姿变量名;LISTTRPOSE POSE1;EDITTRPOSE编辑或修改一个变换值位姿变量到指定的函数中如果位姿变量已经存在，则相当于修改并保存，如果位姿变量不存在，则相当于新建并保存EDITTRPOSE 位姿变量名=x轴位移,y轴位移,z轴位移,x轴旋转，y轴旋转,z轴旋转;EDITTRPOSE POSE1=210.00,321.05,-150.58,0,1.23,2.25;删除指定函数中的位姿变量名;DELTRPOSE POSE1;LISTJTPOSE获取指定函数中保存的关节位姿数据如果位姿变量未指定，则返回该函数下所有关节位姿变量LISTJTPOSE 位姿变量;LISTJTPOSE POSE1;EDITJTPOSE编辑或修改一个关节位姿变量到指定的函数中，如果位姿变量已经存在，则相当于修改并保存，如果位姿变量不存在，则相当于新建并保存EDITJTPOSE 位姿变量名=x轴位移,y轴位移,z轴位移,x轴旋转，y轴旋转,z轴旋转;EDITJTPOSE POSE1=0.00,33.00,-15.00,0,-40,30;DELTRPOSE删除指定函数中的位姿变量DELTRPOSE 位姿变量名；DELTRPOSE POSE1;LISTCOOR返回指定坐标系的数据，如果坐标系名为空，则返回所有的坐标数据；LISTCOOR T001;4-8数据编辑指令名称功能格式实例EDITCOOR编辑或修改一个坐标系参数。

每个坐标系的数据包括：坐标系名，类型，ORG, XX,XY坐标系名， 要定义的坐标系名称类型：坐标系的类型，T:工具坐标系；O 工件坐标系ORG:定义的坐标系的坐标原点XX: 定义的坐标系的X轴上的点XY: 定义的坐标的XY面上的点EDITCOOR 坐标系名，类型，ORG,XX,XY;EDITCOOR T001,T,BP001,BP002,BP003; DELCOOR删除指定的坐标系；DELCOOR T001;LISTTOOL返回已经定义的工具参数：工具名， 指定要返回的工具参数 如果工具名省略，则返回所有已经定义的工具LISTTOOL T001;EDITTOOL编辑或修改工具数据EDITTOOL 工具名=X,Y,Z,Rx,Ry,Rz,,,;EDITTOOL T001=210.00,321.05,-150.58,0,1.23,2.25,1.5,2,110,0.035,0.12,0;DELTOOL删除工具；DELTOOL T001;LISTIZONE返回已经定义的干涉区参数：干涉区名， 指定要返回的干涉区数据 如果干涉区名省略，则返回所有已经定义的干涉区；LISTIZONE IZONE1;EDITIZONE编辑或修改干涉区数据EDITIZONE 干涉区名，空间起始点,空间终止点；EDITIZONE IZONE1，P001,P002;DELIZONE删除指定的干涉区；DELIZONE IZONE1;4.3.9 操作符操作符操作符（Operation Sign）：如表4-9所示，操作符指工业机器人编程指令中简化使用的一些数学运算、逻辑运算的操作符号。

表4-9操作符类型名称功能关系操作符==等值比较符号,相等时为TRUE,否则为FALSE>大于比较符号,大于时为TRUE,否则为FALSE<小于比较符号,小于时为TRUE,否则为FALSE>=大于或等于比较符号,大于或等于时为TRUE,否则为FALSE<=小于或等于比较符号,小于或等于时为TRUE,否则为FALSE<>不等于符号,不等于为TRUE,否则为FALSE运算操作符+ PLUS两数相加-MINUS两数相减*MUL两数相乘(multiplication)/DIV两数相除(division)特殊符号#COMMT注释comment;SEMI分号:COLON冒号(GOTO),COMMA逗号=ASSIGN赋值符号4.3.10 文件结构文件结构 文件结构(Structure of DATA File)：文件是用来保存工业机器人操作任务及运动中示教点的有关数据文件工业机器人文件必须分为任务文件和数据文件任务文件是机器人完成具体操作的编程指令程序，任务文件为前台运行文件数据文件是机器人编程示教过程中形成的相关数据，以规定的格式保存，运行形式是后台运行 • 任务文件实现一种特定的功能，例如电焊喷涂等，一个应用程序包含而且只能一个任务。

任务必须包含有入口函数（MAIN）和出口函数（END）任务文件中必须包含有入口函数MAIN一个任务文件代表一个任务，任务的复杂程度由用户根据需要决定第第5章章 示教与再现示教与再现 示教再现控制是指控制系统可以通过示教编程器或手把手进行示教，将动作顺序、运动速度、位置等信息用一定的方法预先教给工业机器人，由工业机器人的记忆装置将所教的操作过程自动地记录在磁盘、磁带等存储器中，当需要再现操作时，重放存储器中存储的内容即可如需更改操作内容时，只需重新示教一遍或更换预先录好程序的磁盘或其他存储器即可，因而重编程序极为简便和直观 图图5-1 5-1 示教示教- -再现机器人控制方式再现机器人控制方式5.2 示教再现操作方法示教再现操作方法 示教再现过程分为示教前准备、示教、再现前准备、再现四个阶段1、示教前准备（1）接通主电源把控制柜的主电源开关扳转到接通的位置，接通主电源并进入系统2）选择示教模式示教模式分为手动模式和自动模式，示教阶段选择手动模式3）接通伺服电源2、示教（1）创建示教文件在示教器上创建一个未曾示教过的文件名称，用于储存后面的示教文件2）示教点的设置示教作业是一种工作程序，它表示机械手将要执行的任务。

如图5-2所示，以工业机器人从A处搬运工件于B处为例，说明工业机器人示教点的设置步骤该示教过程由1至10个步骤组成步骤步骤1--开始位置开始位置步骤步骤2--抓取位置附近抓取位置附近(抓取前抓取前)步骤步骤3--抓取位置抓取位置步骤步骤4--抓取位置附近抓取位置附近(抓取后的退让位置抓取后的退让位置)步骤步骤5--同步骤同步骤1步骤步骤6--放置位置附近放置位置附近(放置前放置前)步骤步骤7--放置辅助位置放置辅助位置步骤步骤8--放置位置放置位置步骤步骤9--放置位置附近（放置后的退让位置）放置位置附近（放置后的退让位置）步骤步骤10--最初的位置点和最后的位置点重合最初的位置点和最后的位置点重合示教作业过程示意图示教作业过程示意图3、再现前准备（1）选择示教文件选择已经示教好的文件，并将光标移到程序开头2）回初始位置手动操作机器人移到步骤1位置3）示教路径确认在手动模式下，使工业机器人沿着示教路径执行一个循环，确保示教运行路径正确2）选择再现模式示教模式选择为自动模式3）接通伺服电源4、再现设置好再现循环次数，确保没有人在机器人的工作区域里，启动机器人自动运行模式，使得机器人按示教过的路径循环运行程序。

第第6章章 典型应用案例典型应用案例6.1 ABB自动装配系统(a)物料自动分拣输送区域(b)ABB机器人装配区域图6-1 ABB自动装配系统6.1.1 ABB自动装配系统简介自动装配系统简介 ABB自动装配系统主要由间歇式送料装置、输送带、不合格品回收装置、装配区域等功能模块以及配套的电气控制系统、气动回路组成 生产过程中，工件经间歇式送料装置依次放置在输送带上，输送带在变频电动机的驱动下快速将工件向前输送工件传送到达检测区域后，输送带速度由高速切换为低速运行，此时，安装在输送带两边的传感器对送过来的工件的颜色、材质和姿态进行检测当传感器辨别经过的工件姿态错误时，翻转机械手将工件翻转工件到达输送带末端，吸盘式机械手将其按颜色、材质分类存放当金属工件放置区的传感器检测到工件时，信号传递给ABB工业机器人在装配区域进行轴和轴承装配操作6.1.2 示教再现过程 ABB自动装配系统示教再现过程分为两部分：物料自动分拣输送系统（如图6-1(a)）和ABB机器人装配区域（如图6-2(b)）物料自动分拣输送系统采用三菱FX系列PLC控制器、三菱FR-D700系列变频器控制。

其中，变频器的设置如表6-1所示，PLC控制器的I/O分配表如表6-2、表6-3所示，PLC控制流程如图6-2所示表表6-1 6-1 变频器参数设置变频器参数设置参数序号与设定值说明参数序号与设定值说明Pr.79=2操作模式Pr.6=15HZ低速频率Pr.1=50HZ上限频率Pr.7=2S加速时间Pr.2=0HZ下限频率Pr.8=2S减速时间Pr.4=35HZ高速频率 X7模式选择1Y7-X10模式选择2Y10翻转机械手升降X11模式选择3Y11手指夹紧X12变频器故障信号Y12手指松开X13翻转机械手上限位Y13翻转机械手正转X14翻转机械手下限位Y14翻转机械手反转表6-2 FX2n-48MR-001 I/O分配表PLCPLCX0编码器（Y0变频器正转X1编码器（Y1变频器反转X2编码器（Y2变频器高速X3启动按钮Y3变频器低速X4停止按钮Y4红色指示灯X5复位按钮Y5绿色指示灯X6急停按钮Y6报警蜂鸣器X15翻转机械手左限位Y15水平推杆气缸伸缩X16翻转机械手右限位Y16送料气缸伸缩X17-Y17-X20-Y20-X21工件姿势辨别Y21-X22工件材质辨别Y22-X23工件颜色辨别Y23-X24皮带末端传感器Y24-X25水平推杆后限位Y25-X26送料气缸后限位Y26-X27送料装置检测Y27-PLC输入端子（I）PLC输出端子（O）X0- -Y0龙门机械手左移X1龙门机械手1#工位Y1龙门机械手右移X2龙门机械手2#工位Y2龙门机械手上移X3龙门机械手3#工位Y3龙门机械手下移X4龙门机械手4#工位Y4真空吸盘吸X5龙门机械手上限位Y5真空吸盘放X6龙门机械手下限位Y6- -X7- -Y7- -表6-3 FX2n-16MR-001 I/O分配表图图6-2 PLC6-2 PLC控制系统流程图控制系统流程图一、示教前准备一、示教前准备• 建立程序模块与例行程序二二、示教、示教• • 机器人调点机器人调点• • 修改位置点修改位置点三、再现前的准备三、再现前的准备在完成程序的编辑后，需调试程序以确定机器人运行轨迹。

调试时，先用手动低速，单步执行，再连续执行步骤如下：1、将机器人切换至手动模式2、打开“调试”菜单，逐个选择主程序和例行程序进行调试2、按住示教器上的使能键3、按单步向前或单步向后，单步执行程序四、再现四、再现1、插入钥匙，将运转模式切换到自动模式，示教器上显示状态切换对话框，按“确认”关闭对话框，示教器上显示自动生产窗口2、单击“PP移至Main”，弹出系统提示窗口单击“是”将PP指向主程序的第一句指令2、按马达上电/失电按钮激活电机3、按[连续运行键]开始执行程序4、按[停止键]停止程序5、插入钥匙，运转模式返回手动状态五、程序五、程序6.2 KUKA焊接机器人 图6-3 KUKA焊接机器人6.2.1 KUKA焊接机器人简介 如图6-3所示，KUKA工业机器人和焊接电源所组成的机器人自动化焊接系统，能够自由、灵活地实现各种复杂三维加工轨迹，从而将工作人员从恶劣的工作环境中解放出来，从事更高附加值的工作6.2.2 示教再现过程焊接时，焊接机器人按照事先编辑好的程序运动，这个程序一般是由操作人员按照焊缝形状示教机器人并记录运动轨迹而形成的一、示教前准备1、打开控制柜上的电源开关在“ON”状态。

2、将运动模式调到“T1”手动慢速运行模式3、在目录结构中用[光标上/下键]标记新建程序所在的文件夹，关闭的文件夹可用[回车键]将其打开4、用右光标切换进入文件列表5、按下软键“新建”选择模板窗口将打开，标记所希望的模板，并按下软键“OK”，输入程序名称，并按下软键“OK”二、示教二、示教1、按住[安全键]，接通伺服电源机器人进入可动作状态2、按[程序向前执行键]将机器人移动到“HOME”位置3、编辑机器人要走的轨迹以焊接如图6-4A、B边为例图6-4 焊接工件 • 机器人的调点按下[程序向前执行键]和[轴操作键]将机器人移动到作业位置，选择运动方式（点对点PTP、直线LIN、圆弧CIRC），设置好相应参数，按“参数确定”键确定参数图6-5 KUKA机器人运动指令• 弧焊的增设 焊接开始：按“工艺”，选择“气体保护焊开”，选择运动方式（点对点PTP、直线LIN、圆弧CIRC），设置好相应参数，按“参数确定”键确定在焊接过程中，焊缝有不同的几种形式（LIN与CIRC）为了不使焊接中断，这时必须使用“气体保护焊开关”焊接结束：按“工艺”，选择“气体保护焊关”，选择运动方式（点对点PTP、直线LIN、圆弧CIRC），设置好相应参数，按“参数确定”键确定。

图6-5 KUKA机器人运动指令三、再现前准备1、确认所设定的程序中的轨迹操作• 按下“编辑”键，选择“程序复位”• 按住[安全键]，接通伺服电源机器人进入可动作状态• 按下[程序向前执行键]运行程序，确认所设定的轨迹2、点击3、将运动模式调到“AUT”自动运行模式四、再现按下[程序向前执行键]运行程序，实现焊接操作五、程序6.3 OTC搬运系统搬运系统 图6-5 OTC搬运系统生产过程中，OTC工业机器人从进料装置抓取工件，放置在车削装置的三爪卡盘上，装夹到位后，刀具对工件进行车削加工，然后OTC工业机器人将加工后的工件放置在码垛装置中，待工件装满后OTC工业机器人下料到输送带，送回到回收箱6.3.1 OTC搬运系统简介搬运系统简介6.3.1 OTC搬运系统简介搬运系统简介 生产过程中，OTC工业机器人从进料装置抓取工件，放置在车削装置的三爪卡盘上，装夹到位后，刀具对工件进行车削加工，然后OTC工业机器人将加工后的工件放置在码垛装置中，待工件装满后OTC工业机器人下料到输送带，送回到回收箱6.3.2 示教再现过程示教再现过程一、示教前准备1、开启总电源2、开启机器人电源。

3、开机之后等机器人完全启动需要二到三分钟4、启动之后按“运转准备”，“运转准备”灯亮了说明伺服已经启动如没有就要看一下是否有急停按下，当有时解除即可，解除之后在按下“运转准备”运转准备”和“非常急停”在示教器上会显示5、示教时，示教器和操作盒上必须选择示教模式6、运转灯亮后，看一下是否在示教状态下，如果在就可以拉住示教器上的动作可开关进行示教，如有拉住时示教器上会显示一个小圆圈（绿色的），如图6-6所示 图图6-6 OTC6-6 OTC焊接机器人显示屏界面焊接机器人显示屏界面7、动作可开关必须一直按住才能操作六轴二、二、 示教示教• 机器人的调点• 机器人点的修改• 机器人点的删除• 机械手抓放的实现• 车削的实现三、再现前的准备三、再现前的准备1、机器人程序设好之后必须对你的程序进行工位分配2、由于一台机器人可以做多个程序，当你机器人做那个程序时你就把那个程序工位分配到工位分配里就可以了。

四、再现四、再现1、把示教编程器和示教盒上的模式旋钮设定在“再生”上，成为自动模式2、按[运转准备]键，接通伺服电源3、按[启动]键，机器人把示教过的程序运行一个循环后停止6.4 MOTOMAN视觉运输系统视觉运输系统图6-7 MOTOMAN视觉运输系统 如图6-7所示，MOTOMAN视觉运输系统由进料运送带、视觉系统、MOTOMAN工业机器人、回料运送带等组成MOTOMAN工业机器人经视觉系统检测工件的材质、类型后转换为合适的抓取装置（气动式吸盘或机械手）将工件放置在回料运送带6.4.1 MOTOMAN视觉运输系统简介6.4.2 示教再现过程示教再现过程一、示教前准备一、示教前准备• 视觉系统坐标系设置• 机器人用户坐标系的建立• OMRON界面样品校准二、示教二、示教• 机器人的调点• 轨迹的确认• 程序的修改• 插入程序点• 删除程序点• 程序结束点三、再现前的准备三、再现前的准备1、把光标移到程序开头2、用[轴操作键]把机器人移到程序起始点四、再现四、再现1、把示教编程器上的模式旋钮设定在“PLAY”上，成为自动模式2、按[伺服准备]键，接通伺服电源3、按[启动]键，机器人把示教过的程序运行一个循环后停止。