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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KR C4,IV,KUKA smartPAD,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KR C4,KUKA smartPAD,机器人编程,机器人安全性,2,一、机器人技术入门,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
2、器人,1 控制系统（控制柜 KR C4）2 机械手（机器人机械系统）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
3、,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(KR 5 scara)直至 3.9 m(KR 120 R3900 ultra K)自重：从 20 kg 直至 4700 kg 精确度：0.015 mm 至 0.2 mm
4、重复精度。,三、机器人控制系统KR C4,机器人机械系统由伺服电机控制运动，而该电机则由 KR C4 控制系统控制。,KR C4 控制系统的属性：1、机器人控制系统：控制六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 Soft PLC。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 KR C4,4、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
5、制系统,四、库卡 smartPAD,13,KUKA 机器人的操作通过手持操作器（即 KUKA smartPAD）进行。,图 4-1 smartPAD,KUKA smartPAD 的特点：触摸屏（触摸式操作界面），用手或配备的触摸笔操作。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
6、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,KUKA smartPAD概览,图 4-2 smartPAD,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、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。,KUKA smartPAD概览,图 4-2 smartPAD,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。1
7、3、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。,KUKA smartPAD概览,图 4-2 smartPAD,五、机器人编程,编程语言是 KRL-KUKA Robot Language（库卡机器人编程语言）程序举例：PTP P1 Vel=100%PDAT1 PTP P2 CONT Vel=100%PDAT2 WAIT FOR IN 10 Part in Position PTP P3 Vel=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
8、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 KUKA WorkVisual 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 KUKA OfficeLite 进行机器人编程,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
9、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 KR C4 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
10、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
11、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KR C4,IV,KUKA smartPAD,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KR C4,KUKA smartPAD,机器人编程,机器人安全性,27,感谢聆听,
