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讲师：课程用时：60分钟课程目的：了解机器人投入运行的内容2课程内容I机器人技术入门IIKUKA机器人的机械系统III机器人控制系统KRC4IVKUKAsmartPADKUKA投入运行ⅤVI机器人编程机器人安全性零点标定和偏量学习机器人负载工具坐标系的测量基坐标的测量机器人位置查询拔出SmartPad2一、零点标定和偏量学习图1-1:零点标定套筒的位置为什么要标定零点？仅在工业机器人得到充分和正确标定零点时，它的使用效果才会最好。因为只有这样，机器人才能达到它最高的点精度和轨迹精度或者完全能够以编程设定的动作运动。1.完整的零点标定过程包括为每一个轴标定零点。2.通过技术辅助工具EMD可为任何一个在机械零点位置的轴指定一个基准值（例如：0°）。3.可以使轴的机械位置和电气位置保持一致，所以每一个轴都有一个唯一的角度值。4.所有机器人的零点标定位置校准不完全相同。5.精确位置在同一机器人型号的不同机器人之间也会有所不同。注：基准值：机械零点位置的角度值EMD：ElectronicMasteringDevice何时标定零点？原则上，机器人必须时刻处于已标定零点的状态。在以下情况下必须进行零点标定：1、在投入运行时2、在对参与定位值感测的部件（例如带分解器或RDC的电机）采取了维护措施之后。3、当未用控制器移动了机器人轴（例如借助于自由旋转装置）时4、进行了机械修理后/问题是必须先删除机器人的零点，然后才可标定零点：①更换齿轮箱后。②以高于250mm/s的速度上行移至一个终端止挡之后③在碰撞后关于零点标定的安全提示：如果机器人轴未经零点标定，则会严重限制机器人的功能：1.无法编程运行：不能沿编程设定的点运行。2.无法在手动运行模式下手动平移：不能在坐标系中移动。3.软件限位开关关闭。图1-2:正在使用的EMD零点标定可通过确定轴的机械零点的方式进行。在此过程中轴将一直运动，直至达到机械零点为止。这种情况出现在探针到达测量槽最深点时。因此，每根轴都配有一个零点标定套筒和一个零点标定标记。图1-3:EMD校准流程1EMD（电子控制仪）2测量套筒3探针4测量槽5预零点标定标记机器人的零点标定方式图1-4:零点标定途径为何要学习偏量?通过固定在法兰处的工具重量，机器人承受着静态载荷。由于部件和齿轮箱上材料固有的弹性，未承载的机器人与承载的机器人相比其位置上会有所区别。这些相当于几个增量的区别将影响到机器人的精确度。“偏量学习”带负载进行。与首次零点标定（无负载）的差值被储存。如果机器人以各种不同负载工作，则必须对每个负载都进行“偏量学习”。对于抓取沉重部件的抓爪来说，则必须对抓爪分别在不带构件和带构件时进行“偏量学习”。只有经带负载校正而标定零点的机器人具有所要求的高精确度。因此必须针对每种负荷情况进行偏量学习！前提条件是：工具的几何测量已完成，因此已分配了一个工具编号。图1-5偏量学习首次零点标定的操作步骤：1.将机器人移到预零点标定位置。图1-6:预零点标定位置示例2.在主菜单中选择投入运行零点标定EMD带负载校正首次零点标定。一个窗口自动打开。所有待零点标定的轴都显示出来。编号最小的轴已被选定。3.从窗口中选定的轴上取下测量筒的防护盖。（翻转过来的EMD可用作螺丝刀。）将EMD拧到测量筒上。图1-7:已将EMD拧到测量筒上然后将测量导线连到EMD上，并连接到机器人接线盒的接口X32上。4.点击零点标定。5.将确认开关按至中间挡位并按住，然后按下并按住启动键。如果EMD通过了测量切口的最低点，则已到达零点标定位置。机器人自动停止运行。数值被储存。该轴在窗口中消失。6.将测量导线从EMD上取下。然后从测量筒上取下EMD，并将防护盖重新装好。7.对所有待零点标定的轴重复步骤2至5。8.关闭窗口。9.将测量导线从接口X32上取下。1.将机器人置于预零点标定位置2.在主菜单中选择投入运行零点标定EMD带负载校正偏量学习。3.输入工具编号。用工具OK确认。随即打开一个窗口。所有工具尚未学习的轴都显示出来。编号最小的轴已被选定。4.从窗口中选定的轴上取下测量筒的防护盖。将EMD拧到测量筒上。然后将测量导线连到EMD上，并连接到底座接线盒的接口X32上。5.按学习。6.按确认开关和启动键。当EMD识别到测量切口的最低点时，则已到达零点标定位置。机器人自动停止运行。随即打开一个窗口。该轴上与首次零点标定的偏差以增量和度的形式显示出来。7.用OK键确认该轴在窗口中消失。8.将测量导线从EMD上取下。然后从测量筒上取下EMD，并将防护盖重新装好。9.对所有待零点标定的轴重复步骤3至7。10.将测量导线从接口X32上取下。11.用关闭来关闭窗口。偏量学习操作步骤：带偏量的负载零点标定检查/设置的操作步骤：1.将机器人移到预零点标定位置。2.在主菜单中选择投入运行零点标定EMD带负载校正负载零点标定带偏量。3.输入工具编号。用工具OK确认。.4.取下接口X32上的盖子，然后将测量导线接上。5.从窗口中选定的轴上取下测量筒的防护盖。（翻转过来的EMD可用作螺丝刀。）6.将EMD拧到测量筒上。7.将测量导线接到EMD上。在此过程中，将插头的红点对准EMD内的槽口。8.按下检查。9.按住确认开关并按下启动键。10.需要时，使用“保存”来储存这些数值。旧的零点标定值因而被删除。如果要恢复丢失的首次零点标定，必须保存这些数值。11.将测量导线从EMD上取下。然后从测量筒上取下EMD，并将防护盖重新装好。12.对所有待零点标定的轴重复步骤4至10。13.关闭窗口。14.将测量导线从接口X32上取下。二、机器人负载图2-1:机器人上的负载1.工具负荷3.轴2的附加负载2.轴3的附加负载4.轴1的附加负载机器人负载分为工具负载①和附加负载②③④工具负载数据什么是工具负载数据？工具负载数据是指所有装在机器人法兰上的负载。它是另外装在机器人上并由机器人一起移动的质量。需要输入的值有质量、重心位置（质量受重力作用的点）、质量转动惯量以及所属的主惯性轴。负载数据必须输入机器人控制系统，并分配给正确的工具。例外：如果负载数据已经由KUKA.LoadDataDetermination传输到机器人控制系统中，则无需再手工输入。工具负载数据的可能来源如下：1.KUKA.LoadDetect软件选项（仅用于负载）2.生产厂商数据3.人工计算4.CAD程序负载数据的影响：输入的负载数据会影响许多控制过程。其中包括，例如：1.控制算法（计算加速度）2.速度和加速度监控3.力矩监控4.碰撞监控5.能量监控等等所以，正确输入负载数据是非常重要的。如果机器人以正确输入的负载数据执行其运动，则......1.可以从它的高精度中受益2.可以使运动过程具有最佳的节拍时间3.可以使机器人达到长的使用寿命（由于磨损小）1.选择主菜单投入运行测量工具工具负载数据。2.在工具编号栏中输入工具的编号。用继续键确认。3.输入负载数据：M栏：质量X、Y、Z栏：相对于法兰的重心位置A、B、C栏：主惯性轴相对于法兰的取向JX、JY、JZ栏：惯性矩（JX是坐标系绕X轴的惯性，该坐标系通过A、B和C相对于法兰转过一定角度。以此类推，JY和JZ是指绕Y轴和Z轴的惯性。）4.用继续键确认。5.按下保存键。测定机器人工具负载的步骤：机器人上的附加负载机器人上的附加负载是在基座、小臂或大臂上附加安装的部件，例如：1.供能系统2.阀门3.上料系统4.材料储备图2-2:机器人上的附加负载附加负载数据的可能来源如下：1.生产厂商数据2.人工计算3.CAD程序负荷数据以不同的方式对机器人运动发生影响：1.轨迹规划2.加速度3.节拍时间4.磨损操作步骤：1.选择主菜单投入运行测量附加负载数据。2.输入其上将固定附加负荷的轴编号。用继续键确认。3.输入负荷数据。用继续键确认。4.按下保存键。三、工具坐标系的测量说明：测量工具意味着生成一个以工具参照点为原点的坐标系。该参照点被称为TCP（ToolCenterPoint，即工具中心点），该坐标系即为工具坐标系。因此，工具测量包括：TCP（坐标系原点）的测量、坐标系姿态/朝向的测量，测量时工具坐标系的原点到法兰坐标系的距离（用X、Y和Z）以及之间的转角（用角度A、B和C）被保存。图3-1:TCP测量原理如果一个工具已精确测定，则在实践中对操作和编程人员有以下优点：1、手动移动改善可围绕TCP（例如：工具顶尖）改变姿态或者沿TCP方向作业。绕TCP改变姿态作业方向TCP工具测量的途径：工具测量分为两步：步骤说明1确定工具坐标系的原点可选择以下方法：XYZ4点法XYZ参照法2确定工具坐标系的姿态可选择以下方法：ABC世界坐标法ABC2点法或者直接输入至法兰中心点的距离值(X,Y,Z)和转角（A，B，C）。数字输入TCP测量的XYZ4点法的操作步骤：1.选择菜单序列投入运行测量工具XYZ4点。2.为待测量的工具给定一个号码和一个名称。用继续键确认。3.用TCP移至任意一个参照点。按下软键测量，对话框“是否应用当前位置？继续测量”用是加以确认4.用TCP从一个其他方向朝参照点移动。重新按下测量，用是回答对话框提问。XYZ4点法5.把第４步重复两次。6.负载数据输入窗口自动打开。正确输入负载数据，然后按下继续。7.包含测得的TCPX、Y、Z值的窗口自动打开，测量精度可在误差项中读取。数据可通过保存直接保存。TCP测量的XYZ参照法的操作步骤：1.前提条件是，在连接法兰上装有一个已测量过的工具，并且TCP的数据已知。2.在主菜单中选择投入运行测量工具XYZ参照。3.为新工具指定一个编号和一个名称。用继续键确认。4.输入已测量工具的TCP数据。用继续键确认。5.用TCP移至任意一个参照点。点击测量。用继续键确认。6.将工具撤回，然后拆下。装上新工具。7.将新工具的TCP移至参照点。点击测量。用继续键确认。8.按下保存键。数据被保存，窗口自动关闭。或按下负载数据。数据被保存，一个窗口将自动打开，可以在此窗口中输入负载数据。ABC世界坐标系法姿态测量此方法有两种方式：5D：只将工具的作业方向告知机器人控制器。该作业方向默认为X轴。其它轴的方向由系统确定，对于用户来说不是很容易识别。应用范围：例如：MIG/MAG焊接，激光切割或水射流切割6D：将所有3根轴的方向均告知机器人控制系统。应用范围：例如：焊钳、抓爪或粘胶喷嘴。图3-2:ABC世界坐标系法a.在主菜单中选择投入运行测量工具ABC世界坐标。b.输入工具的编号。用继续键确认。c.在5D/6D栏中选择一种变型。用继续键确认。d.如果选择了5D：将+X工具坐标调整至平行于-Z世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）e.如果选择了6D：将+X工具坐标调整至平行于-Z世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）+Y工具坐标调整至平行于+Y世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）+Z工具坐标调整至平行于+X世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）f.用测量来确认。对信息提示“要采用当前位置吗？测量将继续”用是来确认。g.即打开另一个窗口。在此必须输入负荷数据。h.然后用继续和保存结束此过程。i.关闭菜单ABC世界坐标系法操作步骤：姿态测量的ABC2点法通过趋近X轴上一个点和XY平面上一个点的方法，机器人控制系统即可得知工具坐标系的各轴。当轴方向必须特别精确地确定时，将使用此方法。图3-3:ABC2点法1.前提条件是，TCP已通过XYZ法测定。2.在主菜单中选择投入运行测量工具ABC2点。3.输入已安装工具的编号。用继续键确认。4.用TCP移至任意一个参照点。点击测量。用继续键确认。5.移动工具，使参照点在X轴上与一个为负X值的点重合（即与作业方向相反）。点击测量。用继续键确认。6.移动工具，使参照点在XY平面上与一个在正Y向上的点重合。点击测量。用继续键确认。7.按保存。数据被保存，窗口关闭。或按下负载数据。数据被保存，一个窗口将自动打开，可以在此窗口中输入负载数据。步骤：固定工具的测量概览固定工具