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工业机器人应用技术模块六机器人的操作与编程机器人示教器及其功能1机器人的安全操作2机器人的点动操作3机器人的示教编程4机器人编程语言4本模块主要介绍机器人的操作与编程，内容包括机器人示教器的功能、机器人的点动操作方法、本体和工具的点动定位、工具的点动定向、机器人的示教编程、各种指令的输入及操作流程，讲述了机器人编程语言系统的基本功能和编程方法、机器人安全操作流程和安全模式的设定。单元提要学习完本模块的内容后，学生应能够了解机器人的操作与编程的基本方法，掌握机器人操作与编程的基本步骤、示教器的使用方法，熟悉点动操作方式、坐标选择方式、运动方式、点动方式、定向方式，了解机器人程序编程的基本方法、移动命令输入的操作方法，熟悉编程语言的基本功能、操作符号编程指令、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、手动控制指令。学习要求学习单元一机器人示教器及其功能一、操作开关与按钮2.操作按钮和开关功能工业机器人的操作与编程一般需要通过示教器进行。不同的机器人控制系统，其示教器的结构与外形不同，但功能类似。DX100控制系统的示教器的组成与外观如图6-1所示。DX100系统示教器的上部为模式转换、启动、停止和急停4个基本操作按钮；中间为液晶显示器和CF卡插槽；下部为操作面板，示教器的背面为伺服ON/OFF开关。一、操作开关与按钮1.机器人示教器的组成图6-1DX100系统的示教器的组成与外观1—模式转换按钮；2—启动按钮；3—暂停按钮；4—急停按钮；5—CF卡插槽；6—显示器；7—操作面板一、操作开关与按钮DX100示教器下部的操作面板如图6-2所示，操作面板上有显示操作键、轴点动键、数据输入与运行控制键3个区域，各操作键的功能如下。同时按“主菜单”键和光标上、下键，调整显示器的亮度；在多语言显示的系统上，同时按“区域”键和“转换”键，进行显示语言的切换。二、操作面板图6-2DX100示教器下部的操作面板1—显示操作键；2—轴点动键；3—数据输入与运行控制键1.显示操作键二、操作面板二、操作面板二、操作面板二、操作面板2.轴点动键二、操作面板二、操作面板机器人本体的基本运动轴名称及方向如图6-3所示，点动运动的轴和方向与坐标系的选择有关。例如，选择关节坐标系时，按键“X-/S-”“X+/S+”可直接控制腰轴进行逆时针(S+)或顺时针（S-）回转；如选择直角坐标系，按键“X-/S-”“X+/S+”U、L轴摆动，使得执行器安装基准点进行X-、X+向运动等。二、操作面板图6-3机器人本体的基本运动轴名称及方向二、操作面板3.数据输入与运行控制键数据输入与运行控制键包括数字键和功能键，这些按键主要用于机器人程序、参数的输入及编辑，示教器显示页面、语言的切换，试运行、前进、后退等控制。在不同用途的机器人上，部分按键还可能定义有专门的功能与用途，包括焊接的通/断控制及焊接过程的引弧、息弧、送丝、退丝控制，焊接电压、电流调整等。二、操作面板二、操作面板二、操作面板二、操作面板二、操作面板二、操作面板DX100系统的示教器一般采用6.5in（1in=0.0254m）、640像素×480像素彩色液晶显示器，显示器分图6-4所示的主菜单、菜单、状态、通用显示区和信息显示区5个显示区域。显示区域可通过按示教器“区域”操作键或直接触摸对应的显示区予以选定。三、显示器图6-4示教器显示1—主菜单；2—菜单；3—状态；4—通用显示区；5—信息显示区1.主菜单显示三、显示器三、显示器2.菜单显示三、显示器3.状态显示状态显示区位于显示器的右上方，它有图6-5所示的10个状态图标显示位置，状态图标的含义如表6-7所示。图6-5状态显示三、显示器三、显示器三、显示器三、显示器通用显示区位于显示器的中间，它分为图6-6所示的显示区、输入缓冲行、操作键3个基本区域。同时按操作面板的“区域”键和光标向下键，光标可从显示区移到操作键区；同时按操作面板的“区域”键和光标向上键，或选择操作键区的“取消”键，光标可从操作键区返回显示区。4.通用显示图6-6通用显示区1—显示区；2—输入缓冲行；3—操作键三、显示器显示区可用来显示所选择的程序、参数、文件等内容。在编辑程序时，按操作面板的“命令一览”键，可在显示区的右侧显示相关的编辑命令键；显示区所选择或需要输入的内容，可在输入缓冲行进行显示和编辑。操作键的显示与示教器所选择的操作有关，操作键一般用来执行、取消、结束或中断显示区所选的操作。当操作键区域选定后，可先通过操作面板的光标左、右移动键选择操作键，然后用操作面板的“选择”键执行指定的操作。三、显示器三、显示器学习单元二机器人的安全操作信息显示区位于显示器的右下方，它可用来显示操作、报警提示信息。在进行正确的操作或排除故障后，可通过操作面板上的“清除”键，清除操作、报警提示信息。当系统有多个提示信息显示时，显示行的左侧将出现图6-7所示的多行信息显示标记。5.信息显示图6-7多行信息显示标记三、显示器(1)确认DX100控制柜与示教器、机器人的连按电缆已按照图6-8正确连接并固定。1.开机前的检查一、开机与关机图6-8控制柜、示教器和机器人的连接(2)确认系统的三相电源进线（Ll/L2/L3）及接地保护线(PE)按照图6-9所示正确连接到DX100电缆固定接头拧紧。电源进线(Ll/L2/L3)的电压为三相AC200V/50Hz或AC220V/60Hz，电压变化范围为-15%~+10%，频率变化范围小于±2%。一、开机与关机图6-9进线电缆的连接(3)确认DX100控制柜门已关闭、电源总开关置于OFF位置，机器人运动范围内无操作人员及可能影响机器人正常运动的其他无关器件。一、开机与关机(1)将DX100控制柜门上的电源总开关按图6-10所示旋转到ON位置，接通DX100系统控制电源。DX100系统的控制电源接通后，将进入系统的初始化和诊断操作，示教器将显示开机启动画面。2.开机图6-10接通总电源一、开机与关机(2)系统完成初始化和诊断操作后，示教器将显示开机初始页面，信息显示区显示“请接通伺服电源”的操作提示信息。(3)确认控制柜门、示教器及其他辅助控制装置、辅助操作台、安全防护罩等（如存在）的全部急停按钮已经复位。(4)当示教器操作模式选择开关选择“再现(PLAY)”模式时，若机器人安装有安全防护门，则应关闭机器人安全防护门，按操作面板上的“伺服准备”键，接通伺服主电源，启动伺服。一、开机与关机当示教器操作模式选择开关选择“示教(TEACH)”模式时，按操作面板上的“伺服准备”键，接通伺服主电源，轻握示教器背面的“伺服ON/OFF”开关，启动伺服。伺服启动后，示教器上的“伺服接通”指示灯亮。一、开机与关机3.关机对于DX100系统的正常关机，关机前应先确认机器人的程序运行已结束，机器人已完全停止运动，然后按以下步骤关机；当系统出现紧急情况时，可直接关机。(1)按下示教器或控制柜上的急停按钮，切断伺服驱动器主电源。驱动器主电源切断，所有伺服电机的制动器将立即制动，禁止机器人运动。(2)将图6-10所示的控制柜门上的电源总开关旋转到OFF位置，关闭DX100系统的控制电源。一、开机与关机1.安全模式（1）操作模式。操作模式是DX100最基本的安全模式，在任何情况下都可以进入。选择操作模式时，操作者只能对机器人进行最基本的操作，包括进行程序的选择、启动或停止操作，进行系统变量、输入/输出信号、坐标轴位置的显示等。（2）编辑模式。选择编辑模式，操作者可以进行示教和编程，也可对系统的变量、通用输出信号、作业原点和第2原点、用户坐标系、执行器控制装置等进行设定操作。进入编辑模式需要操作者输入正确的口令，DX100系统出厂时设定的进入编辑模式初始口令为00000000。二、安全模式及设定二、安全模式及设定二、安全模式及设定二、安全模式及设定二、安全模式及设定二、安全模式及设定3.安全模式设定DX100系统的安全模式可限制操作者的权限，避免误操作引起的故障，系统开机后应首先予以设定。安全模式的设定可在“系统信息”主菜单下进行，其操作步骤如下。(1)选择“系统信息”主菜单，示教器将显示系统信息子菜单。(2)用光标移动键选定“安全模式”子菜单，示教器将显示安全模式设定对话框，将光标定位于安全模式输入框。二、安全模式及设定(3)按操作面板上的“选择”键，输入框将出现安全模式选择界面。此时，可根据需要调节光标、选择模式。(4)当操作者需要选择编辑模式、管理模式时，示教器将显示用户口令输入界面。(5)根据所需的安全模式，通过操作面板输入用户口令，并按“回车”键确认。DX100出厂时，编辑模式的初始口令为00000000，管理模式的初始口令为99999999，当输入的口令和所选择的安全模式一致时，系统将进入所选的安全模式。二、安全模式及设定3.更改用户口令为了保护系统的程序和参数，防止误操作引起的故障，调试、维修人员在完成系统调试或维修后，一般需要对系统出厂时的安全模式初始设定口令进行更改。安全模式的用户口令设定可在“设置”主菜单下进行，其操作步骤如下：(1)利用主菜单扩展键“[►]”显示“设置”扩展主菜单并选定，示教器显示设置主菜单显示界面。(2)用光标选定“用户口令”子菜单，示教器将显示用户口令设定页面。二、安全模式及设定(3)用光标移动键选定需要修改口令的安全模式，信息显示框将显示“输入当前口令（4到8位）”。(4)输入安全模式原来的口令，并按操作面板的“回车”键。如果原口令输入准确，示教器将显示用户新口令输入界面，信息显示框将显示“输入当前口令（4到8位）”。(5)输入安全模式新的口令，并按操作面板的“回车”键确认后，新用户口令生效。二、安全模式及设定学习单元三机器人的点动作1.控制组及选择工业机器人系统的组成形式多样。在复杂系统上，电气控制系统可能需要同时控制多个机器人或控制除机器人本体外的其他辅助运动轴。为此，进行点动操作或程序运行时，需要通过选择“控制组”来选定运动对象。一、控制组及坐标系选择DX100系统的控制组分为“机器人”“基座轴”“工装轴”3组，如图6-11所示。图6-11DX100系统的控制组一、控制组及坐标系选择(1)机器人控制组。机器人控制组用于多机器人控制系统的机器人选择，DX100系统多用于单机器人系统的控制，因此，机器人控制组一般选择为“机器人1”。机器人控制组一旦选定，操作者便可通过示教器控制对应机器人本体上的腰回转（S轴）、上/下臂摆动(U/L轴)、手腕回转与摆动（R/B/T轴）等坐标轴的运动。(2)基座轴控制组。基座轴是控制机器人本体整体移动的辅助坐标轴。DX100系统可选择的基座轴包括平行X/Y/Z轴的独立直线移动(RECT-X/RECT-Y/RECT-Z)、XY/XZ/YZ平面上的二维直线运动（RECT-XY/RECT-XZ/RECT-YZ）、双XYZ三维空间上的直线运动(RECT-XYZ)3类，基座轴最大可配置8轴。一、机器人控制系统的结构(3)工装轴控制组。工装轴是控制工装（工件）运动的辅助坐标轴。DX100系统可选择的工装轴包括360°回转轴（回转1）、摆动轴（回转2）及直线运动轴（通用）3类，工装轴最大可配置24轴。通过基座轴、工装轴的运动，可实现机器人、工件的整体位置移动，故又称变位器。在DX100系统上，基座轴、工装轴统称外部轴，它们可通过同时按示教器操作面板上的“转换”+“外部轴切换”按键选定。若同时按“转换”+“机器人切换”按键，则可以选定机器人本体运动轴。一、控制组及坐标系选择2.坐标系工业机器人的点动操作是通过操作面板上的运动方向键手动控制机器人本体坐标轴在指定方向移动的操作。DX100系统的点动操作可以在“示教(TEACH)”模式下进行。进行点动运动前，首先需要选定工业机器人本体的坐标系，才能确定操作面板上的运动方向键所对应的运动轴和运动方向。多关节型工业机器人的运动复杂多样，系统一般可选择多种坐标系来控制机器人本体的轴运动。在DX100系统上，机器人可使用的坐标系有关节坐标系、直角坐标系、圆柱坐标系、工具