工业机器人（KUKA）操作与编程项目化教程

精选内容—— 从人才培养目标、生产一线岗位需求出发，优化课程结构，以项目为载体，以任务为导向，保证学生学习内容适应岗位要求。

实践性强—— 以能力培养为主线，将1+X 工业机器人应用编程技能考核要求融入项目内容，对课程的内容进行有效整合，提高学生对所学知识的应用能力。

随着“工业4.0”“中国制造2025”战略的实施，以工业机器人为标志的智能制造在各行业的广泛应用，相关专业应用型人才需求旺盛。为响应产业转型升级对人才培养提出的新要求，本书面向高职高专工业机器人技术、机电一体化技术等专业，以KUKA工业机器人基础编程（入门）标准为依据，在撰写过程中突出以下特点：

（1）从人才培养目标、生产一线岗位需求出发，优化课程结构，精选内容，以项目为载体，以任务为导向，保证学生学习内容适应岗位要求。

（2）以能力培养为主线，本教材分5个单元18个项目，将1+X工业机器人应用编程技能考核要求融入项目内容，对课程的内容进行有效整合，通过单元重点、学习目标、项目分析、任务分析、知识点讲解以及项目测试等环节，提高学生对所学知识的应用能力。

（3）注重与后续“机器人安装与调试”“电气控制及PLC”“机器人高级编程”等课程的衔接，避免内容重复或断层。

（4）每个单元都配有大量教学视频资源，学生通过扫描书中的二维码即可观看学习，利于深度、碎片化掌握各单元知识。

本书由从事工业机器人教学工作的一线教师，以及有丰富工业机器人应用研究工作经历的工程师校企联合编写。雅安职业技术学院唐翠微、四川拓格机器人科技有限公司蒲东清任主编，雅安职业技术学院翟彦飞、龚应育，四川拓格机器人科技有限公司黄超、刘雷、李东金任副主编，四川拓格机器人科技有限公司杨明任主审。在编写过程中，编者得到工业机器人生产厂家、企业支持，为教材的编写提供了不可多得的素材，在此表示衷心感谢。

由于时间仓促及编者水平有限，书中难免有不足之处，恳请读者和业内人士提出宝贵意见和建议。

编　者

2021年6月

第一单元 机器人概论
项目一 认识工业机器人 2
任务一 熟悉工业机器人的定义与分类 2
（一）工业机器人的定义 2
（二）工业机器人的分类 2
任务二 认识KUKA机器人 7
（一）KUKA机器人简介 7
（二）KUKA机器人型号 10
任务三 项目测试 16
项目二 机器人控制柜 17
任务一 控制柜的定义与分类 17
（一）控制柜的定义 17
（二）控制柜的分类 17
任务二 控制柜的功能和组成 18
（一）控制柜的组成结构 18
（二）控制柜的作用 20
任务三 项目测试 21
项目三 安全 22
任务一 安全知识 22
（一）安全术语 22
（二）安全注意事项 24
（三）安全操作规程 24
（四）工业机器人开关机流程 25
任务二 项目测试 26
第二单元 机器人运动
项目四 认识SmartPAD 28
任务一 SmartPAD介绍 28
（一）SmartPAD概览 28
（二）SmartPAD插拔 30
（三）SmartPAD手持方式 32
（四）使能按键的正确使用 32
任务二 SmartHMI 33
（一）界面介绍 33
（二）菜单使用 34
（三）语言切换 38
（四）用户组 38
任务三 项目测试 40
项目五 机器人轴运动 41
任务一 六轴机器人 41
（一）六轴机器人的介绍 41
（二）机器人轴限位 42
（三）使用示教器进行轴运动 43
任务二 项目测试 45
项目六 机器人在坐标系中运动 46
任务一 笛卡儿坐标系 46
（一）笛卡儿坐标系的类别 46
（二）世界坐标系下运动机器人 47
（三）工具坐标系下运动机器人 50
（四）基坐标系下运动机器人 54
任务二 增量式手动运动 57
（一）增量式移动 57
（二）增量值选择 57
（三）增量式手动运动的操作步骤 57
任务三 机器人奇点 59
（一）顶置奇点α1 59
（二）延伸位置奇点α2 60
（三）手轴奇点α5 60
任务四 项目测试 61
第三单元 机器人运动编程
项目七 程序文件的使用 63
任务一 新建程序 63
（一）新建程序模块 63
（二）程序模块的属性 65
（三）选定和打开程序 66
任务二 编辑程序文件 68
（一）程序改名的操作步骤 68
（二）程序复制的操作步骤 68
（三）程序删除的操作步骤 69
（四）程序备份的操作步骤 70
任务三 项目测试 70
项目八 程序文件的执行 71
任务一 程序状态栏 71
（一）初始化运行 71
（二）SUBMIT解释器状态 72
（三）驱动装置状态 73
（四）程序状态 74
任务二 程序运行 75
（一）程序运行方式 75
（二）程序手动运行 76
（三）程序自动运行 77
任务三 项目测试 78
项目九 创建基本运动指令 79
任务一 基本运动指令 79
（一）PTP关节运动指令 79
（二）LIN线性运动指令 82
（三）CIRC圆弧运动指令 85
任务二 节拍优化和轨迹逼近 88
（一）节拍优化 88
（二）轨迹逼近 89
任务三 项目测试 90
第四单元 机器人投入运行
项目十 安全机制 92
任务一 安全回路与停机方式 92
（一）机器人安全回路 92
（二）停机方式 95
任务二 安全防护 96
（一）人身安全防护装置 96
（二）设备安全防护装置 97
（三）运行方式与防护功能对应的关系 98
任务三 项目测试 99
项目十一 零点标定 100
任务一 零点标定的重要性 100
（一）为什么需要零点标定？ 100
（二）何时（地）需要零点标定？ 101
任务二 进行零点标定 101
（一）零点标定工具及标定原理 101
（二）零点标定方法 103
任务三 项目测试 105
项目十二 建立工具坐标系 106
任务一 了解工具坐标系 106
（一）工具坐标系介绍 106
（二）工具坐标系的优势 107
任务二 建立工具坐标系 108
（一）测量工具的方法 108
（二）使用XYZ 4点法测量TCP 108
（三）使用ABC 2点法测量姿态 110
任务三 项目测试 111
项目十三 建立基坐标 112
任务一 了解基坐标系 112
（一）基坐标系介绍 112
（二）基坐标系的优势 112
任务二 建立基坐标系 114
（一）建立基坐标系的方法 114
（二）使用3点法测量基坐标 114
（三）查看机器人当前位置 116
任务三 项目测试 117
项目十四 数据备份与还原 118
任务一 存档数据 118
（一）存档的途径 118
（二）存档的内容 118
（三）存档的方法 118
任务二 还原数据 119
（一）还原的内容 119
（二）还原的方法 119
任务三 通过运行日志了解程序和状态变更 120
（一）日志的内容 120
（二）如何使用运行日志？ 121
任务四 项目测试 122
第五单元 基础运用编程
项目十五 联机表单逻辑指令创建 124
任务一 创建简单切换功能（OUT） 124
（一）简单切换功能联机表格 124
（二）创建切换功能程序 124
任务二 创建时间等待功能（WAIT TIME） 125
（一）时间等待功能联机表格 125
（二）创建时间等待功能程序 125
任务三 创建信号等待功能（WAIT FOR） 125
（一）信号等待功能联机表格 125
（二）创建信号等待功能程序 126
任务四 创建脉冲切换功能（PULSE） 126
（一）脉冲切换功能联机表格 127
（二）创建脉冲切换功能程序 127
任务五 计算机的预读 127
（一）计算机预进 127
（二）创建含预进功能的程序 128
任务六 项目测试 129
项目十六 循环结构编程 130
任务一 无限循环 130
（一）无限循环介绍 130
（二）无限循环编程 130
任务二 计数循环 131
（一）计数循环介绍 131
（二）计数循环编程 132
任务三 当型和直到型循环 133
（一）当型循环介绍 133
（二）直到型循环介绍 134
（三）当型和直到型循环编程 134
任务四 项目测试 136
项目十七 分支结构编程 137
任务一 IF分支 137
（一）IF分支介绍 137
（二）IF分支编程 137
任务二 SWITCH-CASE分支 138
（一）SWITCH-CASE分支介绍 138
（二）SWITCH-CASE分支编程 138
任务三 项目测试 140
项目十八 顺序结构编程 141
任务一 程序结构编程方法 141
机器人程序结构化设计 141
任务二 局部子程序 142
（一）局部子程序介绍 142
（二）局部子程序编程与调用 142
任务三 全局子程序 143
（一）全局子程序介绍 143
（二）全局子程序编程与调用 143
任务四 项目测试 144

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