KUKA工业机器人应用技术全集

　　KUKA工业机器人应用技术全集 对KUKA工业机器人的应用技术进行了系统描述，内容涵盖机器人常识、机械结构、控制系统、程序编制、操作使用及安装调试、故障诊断、日常维护等。全书以工业机器人应用为主旨，在介绍工业机器人发展历程、分类应用、组成特点、性能参数的基础上，深入说明了工业机器人本体、谐波减速器、RV减速器、变位器等关键部件的结构原理和安装维护要求；详细叙述了电气控制系统的组成部件、电路原理和连接要求；介绍了程序结构、编制方法及指令格式；完整阐述了手动操作与示教编程、程序输入与编辑、程序调整与变换及控制系统参数设定的方法；说明了机器人安装连接、零点校准、程序调试、系统监控、故障诊断与维修、日常维护等调试维修技术。本书内容丰富、选材典 型、案例丰富，可供工业机器人的使用人员、维修人员及高等学校机器人相关专业师生参考。

　　龚仲华教授级高级工程师国家ji科技成果开发功臣国家ji精品课程负责人工业机器人研发30多年国家技术开发优秀成果奖编著国家规划教材24部出版技术专著25部

第 1章 概述1
1．1 机器人的产生及发展． 1
1．1．1 机器人的产生与定义 1
1．1．2 机器人的发展． 4
1．2 机器人分类8
1．2．1 机器人分类 ．8
1．2．2 工业机器人 10
1．2．3 服务机器人 12
1．3 工业机器人应用14
1．3．1 技术发展与产品应用 14
1．3．2 主要生产企业16
第 2章 工业机器人的组成与性能21
2．1 工业机器人的组成及特点．21
2．1．1 工业机器人的组成．21
2．1．2 工业机器人的特点．25
2．2 工业机器人的结构形态 ．27
2．2．1 垂直串联机器人 ．27
2．2．2 水平串联机器人 ．30
2．2．3 并联机器人 32
2．3 工业机器人的技术性能 ．34
2．3．1 主要技术参数34
2．3．2 工作范围与承载能力 36
2．3．3 自由度、速度及精度 38
2．4 KUKA工业机器人及性能 ．41
2．4．1 产品与型号 41
2．4．2 通用型垂直串联机器人 43
2．4．3 专用型垂直串联机器人49
2．4．4 Delta、SCARA机器人 52
2．4．5 机器人变位器 53
2．4．6 工件变位器55
第３章 工业机器人的机械结构61
3．1 机器人及变位器的基本结构．61
3．1．1 垂直串联机器人的结构 61
3．1．2 垂直串联机器人的手腕结构 64
3．1．3 SCARA、Delta机器人基本结构 68
3．1．4 工件变位器结构70
3．2 谐波减速器结构与产品74
3．2．1 谐波齿轮变速原理 ．75
3．2．2 哈默纳科产品 78
3．2．3 主要技术参数 81
3．2．4 部件型谐波减速器 ．83
3．2．5 单元型谐波减速器 ．85
3．2．6 简易单元型谐波减速器 89
3．2．7 谐波减速器安装与维护 91
3．3 RV减速器结构与产品 98
3．3．1 RV齿轮变速原理 98
3．3．2 纳博特斯克产品 103
3．3．3 主要技术参数 105
3．3．4 RV减速器结构与规格 108
3．3．5 RV减速器的安装要求 114
3．3．6 基本型RV减速器安装维护 ． 117
3．3．7 单元型RV减速器安装维护 ． 120
3．4 垂直串联机器人结构实例 ． 123
3．4．1 小型机器人典型结构． 123
3．4．2 中型机器人典型结构． 128
3．4．3 大型机器人典型结构． 132
第4章 工业机器人控制系统137
4．1 KRC系统结构与硬件 ． 137
4．1．1 KRC系统基本结构 137
4．1．2 KRC4系统硬件与网络． 140
4．1．3 KRC4系统控制部件与安装 143
4．2 KRC4系统主要部件与功能 ． 145
4．2．1 电源及机柜控制单元 ． 145
4．2．2 IR控制器 148
4．2．3 伺服驱动器 150
4．2．4 编码器及安全信号连接模块 152
4．3 KRC4系统连接． 154
4．3．1 系统连接总图 154
4．3．2 电源连接电路 156
4．3．3 控制信号连接电路 ． 159
4．3．4 驱动器及编码器连接电路 162
4．3．5 网络总线连接电路 ． 165
4．3．6 控制柜外部连接 167
4．4 KRC4-Smallsize系统与连接 171
4．4．1 部件安装与连接 171
4．4．2 主要部件与连接 173
4．4．3 控制柜外部连接 177
第5章 工业机器人运动控制182
5．1 运动控制与坐标系 182
5．1．1 机器人基准与控制模型． 182
5．1．2 关节轴、运动组与关节坐标系 185
5．1．3 机器人基准坐标系 ． 187
5．1．4 机器人作业坐标系 ． 189
5．1．5 坐标系方向及定义 ． 193
5．2 典型产品的坐标系定义 196
5．2．1 FANUC机器人坐标系 ． 196
5．2．2 安川机器人坐标系 199
5．2．3 ABB机器人坐标系． 202
5．2．4 KUKA机器人坐标系 ． 205
5．3 机器人姿态及定义 208
5．3．1 机器人与工具姿态208
5．3．2 机器人姿态及定义210
5．3．3 典型产品的姿态参数 ．212
5．4 机器人移动要素与定义 215
5．4．1 机器人移动要素 215
5．4．2 目标位置与到位区间定义 216
5．4．3 移动速度与加速度编程．219
5．5 机器人作业与控制 221
5．5．1 机器人焊接作业 221
5．5．2 点焊机器人作业控制 ．223
5．5．3 弧焊机器人作业 226
5．5．4 搬运及其他机器人作业．230
第6章 KRL程序设计基础 233
6．1 KRL程序结构与格式 233
6．1．1 机器人程序与编程233
6．1．2 KRL程序结构 235
6．1．3 KRL主程序格式238
6．1．4 KRL子程序、函数、中断格式 240
6．1．5 KRL数据表格式243
6．1．6 局域程序与全局程序 ．245
6．2 KRL程序基本语法248
6．2．1 名称、注释、行缩进与折合 248
6．2．2 指令格式及指令总表 ．251
6．2．3 程序数据及分类 256
6．3 KRL程序数据定义258
6．3．1 数据格式与数据声明 ．258
6．3．2 简单数据定义260
6．3．3 数组数据定义264
6．3．4 结构数据定义267
6．3．5 枚举数据定义269
6．4 KRL表达式与函数270
6．4．1 表达式、运算符与优先级 270
6．4．2 算术、逻辑、比较运算．272
6．4．3 标准函数与特殊运算 ．275
6．5 系统变量、定时器与标志278
6．5．1 系统变量与编程 278
6．5．2 定时器与编程282
6．5．3 标志与编程 283
第7章 KRL指令与编程示例 ．286
7．1 机器人移动要素定义286
7．1．1 作业形式与坐标系选择．286
7．1．2 程序点定义 289
7．1．3 到位区间、速度及加速度定义290
7．1．4 工具姿态控制方式定义．294
7．2 基本移动指令编程 296
7．2．1 指令格式与基本说明 ．296
7．2．2 PTP指令编程 299
7．2．3 LIN指令编程 ．301
7．2．4 CIRC指令编程．303
7．3 样条插补指令编程 306
7．3．1 样条插补功能与使用 ．306
7．3．2 指令格式与编程示例 ．308
7．3．3 附加指令与编程 311
7．4 基本DI DO指令编程313
7．4．1 I O信号及处理 ．313
7．4．2 DI DO基本指令编程 ．316
7．4．3 脉冲输出指令编程317
7．5 控制点输出指令编程320
7．5．1 终点及连续移动起点输出．320
7．5．2 同步输出指令编程322
7．5．3 控制点操作指令编程 ．325
7．6 循环处理指令编程 327
7．6．1 DIG循环读入指令编程 ．327
7．6．2 AI AO循环处理指令编程．329
7．7 程序控制指令编程 332
7．7．1 执行控制指令编程332
7．7．2 循环执行指令编程336
7．7．3 分支控制指令编程339
7．8 中断程序编程 ．341
7．8．1 中断定义、启用与使能．341
7．8．2 机器人停止及位置记录 345
7．8．3 轨迹删除与重新启动． 348
第8章 机器人手动操作与示教编程． 351
8．1 操作部件与功能 351
8．1．1 控制柜面板 351
8．1．2 Smart PAD示教器 353
8．2 系统基本操作与设定 355
8．2．1 启动 关机与示教器热插拔 355
8．2．2 操作界面与信息显示． 356
8．2．3 主菜单、显示语言与用户等级 359
8．2．4 系统启动方式与设定． 360
8．2．5 操作模式与安全防护． 362
8．2．6 状态栏图标及操作 ． 364
8．2．7 帮助文件与使用 368
8．3 机器人手动操作 369
8．3．1 手动移动选项设定 ． 369
8．3．2 3D鼠标操作设定 372
8．3．3 机器人手动操作 374
8．4 用户程序创建与项目管理 ． 377
8．4．1 文件管理器及操作 ． 377
8．4．2 程序选择、打开与显示 379
8．4．3 用户程序模块创建 ． 381
8．4．4 项目管理操作 384
8．5 程序输入与编辑 386
8．5．1 程序指令输入 386
8．5．2 程序注释与程序编辑． 389
8．6 机器人移动指令示教 391
8．6．1 移动指令输入与编辑． 391
8．6．2 样条类型定义指令输入 393
8．6．3 型值点与样条段输入． 396
8．6．4 样条插补附加指令输入 398
8．6．5 样条插补指令编辑 ． 400
8．7 其他常用指令输入与编辑 ． 402
8．7．1 DO控制指令输入与编辑 ． 402
8．7．2 同步输出指令编辑 ． 404
8．7．3 WAIT指令编辑 405
8．7．4 AO指令编辑． 406
第9章 机器人自动运行与监控407
9．1 机器人程序本地运行 407
9．1．1 程序运行方式及说明 ． 407
9．1．2 程序自动运行操作 ． 409
9．1．3 程序自动运行显示 ． 412
9．2 机器人程序远程运行 414
9．2．1 控制参数与控制程序 ． 414
9．2．2 控制信号与时序要求 ． 417
9．2．3 程序远程运行操作 ． 420
9．3 机器人工作区间设定与监控 ． 422
9．3．1 作业边界与作业区域定义 422
9．3．2 工作区间的输入设定 ． 424
9．3．3 工作区间的程序设定 ． 426
9．4 控制系统状态显示 427
9．4．1 机器人实际位置显示． 427
9．4．2 系统输入 输出信号显示 429
9．4．3 标志、定时器状态显示． 432
第 10章 机器人安装与调试434
10．1 机器人运输与安装． 434
10．1．1 产品安全使用标识 434
10．1．2 机器人搬运与安装 436
10．1．3 工具及控制部件安装 440
10．2 机器人零点设定与校准 442
10．2．1 KUKA机器人调试要求 442
10．2．2 机器人零点与校准 444
10．2．3 零点校准测头及安装 446
10．2．4 零点自动测定与校准 448
10．2．5 零点直接设定与删除 452
10．3 软极限、负载及坐标系设定 454
10．3．1 关节轴软极限设定 454
10．3．2 机器人负载设定 456
10．3．3 机器人坐标系与设定 458
10．4 工具移动作业系统设定 460
10．4．1 坐标系定义与数据输入460
10．4．2 TOOL CS原点示教 462
10．4．3 TOOL CS方向示教 464
10．4．4 BASE CS示教 ．467
10．5 工件移动作业系统设定 469
10．5．1 坐标系定义与数据输入469
10．5．2 BASE CS示教 ．471
10．5．3 TOOL CS示教．473
10．6 外部运动系统设定 ．475
10．6．1 机器人变位器坐标系设定 ．475
10．6．2 工件变位器坐标系设定477
10．6．3 工件变位器的BASE CS设定 ．479
第 11章 机器人故障诊断与维修483
11．1 机器人一般故障与处理 483
11．1．1 机器人检查与故障分析483
11．1．2 机器人常见问题与处理485
11．1．3 电源连接与检查 487
11．2 指示灯检查与故障处理 489
11．2．1 CSP指示灯检查与处理 490
11．2．2 CCU指示灯检查与处理 490
11．2．3 驱动器、RDC、SIB检查与处理 493
11．2．4 CCU_SR指示灯检查与处理 497
11．3 系统报警显示与处理 500
11．3．1 系统报警与简单故障处理 500
11．3．2 伺服驱动控制与保护 502
11．3．3 伺服驱动报警与处理 505
11．4 控制系统的部件更换．508
11．4．1 风机、后备电池更换 507
11．4．2 电源单元、驱动器及CCU更换 510
11．5 机器人日常检修与维护 513
11．5．1 日常检修与定期维护 513
11．5．2 控制部件定期维护514
11．5．3 机器人润滑脂更换516
参考文献 519