《工业机器人操作与编程（FANUC）》 课件 项目一.FANUC工业机器人的基础操作

工业机器人操作与编程（FANUC）全国技工院校工业机器人应用与维护专业教材（高级技能层级）FANUC工业机器人的基础操作项目一项目一FANUC工业机器人的基础操作任务1工业机器人本体的连接任务2任务3任务4工业机器人示教器的认识工业机器人的手动控制工业机器人的调校任务5任务6任务7工业机器人工具坐标系的设定工业机器人用户坐标系的设定工业机器人手动坐标系的设定3工业机器人本体的连接任务1学习目标1.

能了解工业机器人本体的基本知识。2.

能叙述工业机器人控制系统的组成。3.

能正确连接工业机器人本体与控制器并进行空气配管。5工作任务6工业机器人本体(或称操作机)是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。工业机器人控制器是根据工业机器人作业指令程序以及传感器反馈回来的信号，支配工业机器人本体完成规定运动和功能的装置。工业机器人控制器是工业机器人的核心部分，类似于人的大脑，通过各种控制电路中硬件和软件的结合来控制工业机器人，并协调工业机器人与周边设备的关系。本任务要求通过学习，了解工业机器人控制系统的基本结构和构成方案，熟悉工业机器人控制器的基本组成和特点，了解工业机器人的基本功能和分类，掌握工业机器人控制器的具体工作过程，并能按照安全操作规程完成工业机器人本体与控制器硬件接口组件连接。一、工业机器人体71.工业机器人本体的基本工业机器人本体一般主要由机身、臂部(分为上、下臂或大、小臂)、腕部组成，图1-1-1所示为FANUC六自由度关节工业机器人本体的基本结构。其中，两个基座主要起支撑作用。图1-1-1工业机器人本体的基本结构一、工业机器人体81.工业机器人本体的基本机身与

J2

栈臂构成肩关节

J2

以驱动J2栈臂的俯仰运动，J2、J3栈臂构成肘关节

J3

以驱动

J3

栈臂的俯仰运动。J4、J5、J6

三个关节分别驱动手臂的横摆、手腕的俯仰与回转。六个关节的运动均由交流(AC)伺服电动机驱动，以实现大惯量负载运动控制和精确定位的要求。为适应不同的需求，工业机器人本体

J6

轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置(习惯上称为末端执行器),如夹紧爪、吸盘、焊枪等。一、工业机器人体92.工业机器人本体的关节轴工业机器人本体的六个关节轴可以分别控制，关节轴正、负方向的定义如图

1-1-2

所示。（1）关节轴的方向图1-1-2

关节轴正、负方向的定义一、工业机器人体102.工业机器人本体的关节轴图

1-1-3

所示为J1轴的可动范围，其中图

1-1-3a

未采用机械式制动器，可动范围为-180°～180°；图

1-1-3b

采用了机械式制动器，可动范围为-170°～170°或-172°～172°。（2）关节轴的极限图1-1-3

工业机器人J1轴的可动范围a）未采用机械式制动器b）采用机械式制动器一、工业机器人体113.工业机器人的作业范围工业机器人的作业范围是工业机器人运动时手臂末端或手腕中心所能达到的所有点的集合，又称工作区域。由于末端执行器的形状与尺寸多样，为真实反映工业机器人的特征参数，工业机器人的作业范围通常是指不安装末端执行器时的工作区域。一、工业机器人体123.工业机器人的作业范围工业机器人作业范围的形状、大小很重要，如果工业机器人执行作业过程中存在无法达到的任务范围，说明工业机器人的选型或安装存在问题。图1-1-4所示为FANUCM-10iA/12工业机器人的作业范围，即J5轴的旋转中心（P点）能够到达的范围。图1-1-4FANUCM-10iA/12工业机器人的作业范围一、工业机器人体134.末端执行器工业机器人的手部也称为末端执行器，它是装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。对于工业机器人而言，手部是决定作业柔性和作业质量的关键部件之一。图1-1-5和图1-1-6所示分别为有指型机械手与无指型机械手。一、工业机器人体144.末端执行器图1-1-6无指型机械手图1-1-5有指型机械手一、工业机器人体154.末端执行器此外，末端执行器还可以是进行专业作业的工具，如焊接工具（见图1-1-7）喷漆枪等。图1-1-7焊接工具（焊枪）一、工业机器人体165.机械手腕的负载条件在使用FANUC工业机器人的过程中，负载应满足允许负载线图的要求。此外，使用时还应符合机械手腕允许负载力矩、机械手腕允许负载惯量等要求。一、工业机器人体176.FANUCM-10iA/12工业机器人的规格和技术参数FANUCM-10iA/12工业机器人的规格和技术参数见表1-1-1。表1-1-1FANUCM-10iA/12工业机器人的规格和技术参数二、工业机器人控制系统的组成18一般六轴工业机器人控制系统的组成如图1-1-8所示。图1-1-8六轴工业机器人控制系统的组成二、工业机器人控制系统的组成19其中核心部件是控制器，它将上位计算机、运动控制器和驱动器等集成在同一箱体内，FANUC公司生产的R-30iB控制器如图1-1-9所示，图1-1-10所示为FANUC工业机器人的控制装置外形图。图1-1-9R-30iB控制器二、工业机器人控制系统的组成20其中核心部件是控制器，它将上位计算机、运动控制器和驱动器等集成在同一箱体内，FANUC公司生产的R-30iB控制器如图1-1-9所示，图1-1-10所示为FANUC工业机器人的控制装置外形图。主板、I/O印制电路板、急停单元、电源单元、后面板、示教器、伺服放大器、操作面板等构成了工业机器人控制系统的基本单元。图1-1-10FANUC工业机器人的控制装置外形图二、工业机器人控制系统的组成21主板上安装有微处理器、存储器以及操作面板控制的电路。此外，主板还进行伺服系统的位置控制。I/O印制电路板分为处理I/O板与I/O单元，处理I/O板与I/O单元间采用FANUCI/OLINK连接。1.主板与I/O印制电路板急停单元的功能是对急停系统、伺服放大器的电磁接触器等进行控制。2.急停单元电源单元采用变压器将交流电转换为各类直流电。3.电源单元二、工业机器人控制系统的组成22后面板用来安装各类控制板的底板，其中电源单元、主板与I/O印制电路板均安装在后面板上。4.后面板工业机器人手动进给，用户作业程序创建、程序测试执行、操作执行、状态确认等，都通过示教器进行操作。示教器上的液晶屏用于控制装置状态与数据的显示。5.示教器二、工业机器人控制系统的组成23伺服放大器的功能是进行伺服电动机的控制、脉冲编码器信号的接收、电动机控制器的控制、超程以及机械手断裂等方面的控制。6.伺服放大器二、工业机器人控制系统的组成24操作面板如图1-1-11所示，上面附带有按钮、开关、连接器等。可以通过操作面板上配置的按钮进行程序的启动、报警的解除等操作。标准操作面板上没有电源ON/OFF按钮，电源的通断通过控制装置的断路器进行控制。7.操作面板图1-1-11操作面板三、工业机器人本体的连接方法25工业机器人本体与控制器之间的连接电缆包括动力电缆、信号电缆和地线，如图1-1-12所示。1.本体与控制器的连接图1-1-12工业机器人本体与控制器间的连接图三、工业机器人本体的连接方法26工业机器人本体侧电缆连接于基座背面的连接器部位，如图1-1-13所示。1.本体与控制器的连接图1-1-13工业机器人本体基座背面的连接器三、工业机器人本体的连接方法27配有气动手爪、真空吸盘等工具的工业机器人需要进行空气配管，空气配管是指为工业机器人压缩空气的供给配置相应的供气管路。图1-1-14所示为安装有气动三联件（空气过滤器、减压阀与油雾器）的工业机器人空气配管实例，需要在油雾器中注入透平油，直到到达规定油位为止。2.空气配管图1-1-14工业机器人空气配管实例工业机器人示教器的认识任务2学习目标1.

能叙述工业机器人示教器的功能、组成和手持方式。2.能叙述工业机器人示教器操作键的功能。3.能叙述工业机器人示教器LED指示灯的含义。4.能正确使用示教器完成工业机器人基准点的设定。5.能正确使用示教器完成工业机器人关节可动范围的设定。6.能正确使用示教器完成工业机器人用户报警功能的设定。29工作任务30示教器是工业机器人的重要组成部分之一，是工业机器人的人机交互接口。工业机器人的绝大部分操作均可通过示教器来完成，如点动工业机器人，编写、测试工业机器人程序，设定、查阅工业机器人状态和位置等。示教器拥有独立的CPU和存储单元，可以实现与控制计算机的信息交互。本任务要求通过学习，了解工业机器人示教器的功能、组成和手持方式，熟悉工业机器人示教器操作键的功能和LED指示灯的含义，并能按照安全操作规程运用示教器完成工业机器人基准点、关节可动范围和用户报警功能的设定。一、示教器的功能、组成和手持方式31示教器也称示教盒，是一种手持式操作装置，用于执行工业机器人系统的相关任务，如编写程序、运行程序、修改程序、手动操纵、配置参数、监控工业机器人状态等。示教器是工业机器人的人机交互接口，示教时的数据流关系如图1-2-1所示。1.功能图1-2-1示教时的数据流关系一、示教器的功能、组成和手持方式32示教器由液晶显示屏、操作键、ON/0FF

开关、Deadman

开关(安全开关)、急停按钮等组成，如图

1-2-2

所示。操作工业机器人时需将示教器的

0N/0FF

开关置于

ON

状态，当开关置于0FF

状态时，不能进行手动进给、程序创建、运行测试等操作Deadman开关是工业机器人伺服使能开关，当示教器的

0N/OFF

开关置于ON

状态目

Deadman

开关被按到适中位置时，工业机器人才能运动，一旦松开或按紧Deadman按钮，工业机器人立即进入急停状态。当急停按钮被按下时，无论示教器的

0N/0FF

开关的状态如何，工业机器人都会进入急停状态。2.组成图1-2-2示教器的组成一、示教器的功能、组成和手持方式33示教器的手持方式如图1-2-3所示。用左手或双手持示教器，4指穿过张紧带，指尖触摸Deadman开关，掌心与大拇指握紧示教器。3.手持方式图1-2-3示教器的手持方式二、示教器操作键的功能34示教器的操作键分为四类，分别是与菜单相关的操作键、与应用相关的操作键、与执行相关的操作键以及与编辑相关的操作键，如图1-2-4所示。图1-2-4示教器按键二、示教器操作键的功能35各操作键的功能见表1-2-1～表1-2-4。表1-2-1与菜单相关操作键的功能二、示教器操作键的功能36各操作键的功能见表1-2-1～表1-2-4。表1-2-1与菜单相关操作键的功能二、示教器操作键的功能37各操作键的功能见表1-2-1～表1-2-4。表1-2-2与应用相关操作键的功能二、示教器操作键的功能38各操作键的功能见表1-2-1～表1-2-4。表1-2-2与应用相关操作键的功能二、示教器操作键的功能39各操作键的功能见表1-2-1～表1-2-4。表1-2-3与执行相关操作键的功能二、示教器操作键的功能40各操作键的功能见表1-2-1～表1-2-4。表1-2-4与编辑相关操作键的功能三、示教器LED指示灯的含义41示教器的LED指示灯如图1-2-5所示，各LED指示灯的含义见表1-2-5。图1-2-5示教器的LED指示灯三、示教器LED指示灯的含义42示教器的LED指示灯如图1-2-5所示，各LED指示灯的含义见表1-2-5。表1-2-5LED指示灯的含义四、工业机器人基准点的设定43基准点是工业机器人示教或手动操作过程中频繁使用的固定位置。生产现场的基准点一般设在工业机器人周边设备可动区域之外的安全位置，共设定三个基准点。工业机器人位于基准点时，输出预先设定的数字信号。若未作任何设定，工业机器人位于基准点1

时也将输出基准点到达信号ATPERCH（UO[7]）。另外，可以通过将基准点输出功能置于无效（DISABLE），达到不输出基准点信号的目的。工业机器人基准点的设定方法进见表1-2-6。表1-2-6工业机器人基准点的设定四、工业机器人基准点的设定44基准点是工业机器人示教或手动操作过程中频繁使用的固定位置。生产现场的基准点一般设在工业机器人周边设备可动区域之外的安全位置，共设定三个基准点。工业机器人位于基准点时，输出预先设定的数字信号。若未作任何设定，工业机器人位于基准点1

时也将输出基准点到达信号ATPERCH（UO[7]）。另外，可以通过将基准点输出功能置于无效（DISABLE），达到不输出基准点信号的目的。工业机器人基准点的设定方法进见表1-2-6。表1-2-6工业机器人基准点的设定五、工业机器人关节可动范围的设定45关节可动范围的设定是利用软件而非硬件（如极限开关、机械式制动器等）来限制工业机器人的动作范围。可动范围上限值是正方向运动的极值，下限值则是负方向运动的极值。在变更了关节可动范围的情况下，若要设定生效，则需断开电源并重新通电。工业机器人关节可动范围的设定方法见表1-2-7。表1-2-7工业机器人关节可动范围的设定六、工业机器人用户报警功能的设定46用户报警的原因是用户报警指令被执行。在用户报警设定画面上，可以进行用户报警发生时显示消息的设定。工业机器人用户报警功能的设定方法见表1-2-8。表1-2-8工业机器人用户报警功能的设定工业机器人的手动控制任务3学习目标1.能叙述工业机器人坐标系的分类。2.能叙述工业机器人的启动方式和三方式开关的功能。3.能叙述工业机器人的手动控制要素。4.能正确使用示教器进行工业机器人的手动控制。48工作任务49工业机器人手动控制是通过示教器上的操作键来控制工业机器人的一种进给方式。本任务要求通过学习，了解工业机器人坐标系的分类，掌握工业机器人手动控制的方法，并能正确使用示教器按照安全操作规程进行工业机器人的手动控制。一、工业机器人坐标系的分类50关节坐标系是设定在工业机器人关节中的坐标系，六轴工业机器人分为六个关节坐标J1～J6，如图1-3-1所示。1.关节坐标系图1-3-1六轴工业机器人关节坐标系

工业机器人坐标系是为了确定工业机器人的位置和姿态而在工业机器人或空间上进行定义的位置坐标系统。工业机器人坐标系可分为关节坐标系和笛卡儿坐标系两大类。一、工业机器人坐标系的分类51工业机器人笛卡儿坐标系可分为世界坐标系（WORLD）、手动坐标系（JGFRM）、用户坐标系（USER）等。上述坐标系的共同点是由正交的右手定则来确定，当已知两个坐标轴的方向时，剩余的坐标轴方向是唯一的，如图1-3-2所示。2.笛卡儿坐标系图1-3-2笛卡儿坐标系（X，Y，Z）一、工业机器人坐标系的分类52以右手螺旋前进方向为正时，围绕X、Y和Z轴转动分别定义为w、p、r，如图1-3-3所示。2.笛卡儿坐标系图1-3-3旋转坐标系（w，p，r）一、工业机器人坐标系的分类53世界坐标系又称通用坐标系，是被固定在空间上的标准直角笛卡儿坐标系，其固定位置由工业机器人确定，如图1-3-4所示。世界坐标系用于位置数据的示教与执行，用户坐标系、手动坐标系等均基于世界坐标系而设定。2.笛卡儿坐标系图1-3-4世界坐标系（1）世界坐标系一、工业机器人坐标系的分类54手动坐标系是为了有效进行手动运动控制而在工业机器人作业空间中定义的笛卡儿坐标系，只有当手动控制坐标轴一定且选择了手动坐标系时才生效，其原点没有特殊含义。未定义手动坐标系时，手动坐标系与世界坐标系相同。2.笛卡儿坐标系（2）手动坐标系一、工业机器人坐标系的分类55机械接口坐标系是以机械接口为参考系的坐标系，当采用默认设置时，其原点为机械接口的中心，也就是J6轴的法兰盘中心。如图1-3-5所示，机械接口坐标系Z轴正方向垂直于机械接口中心，并指向末端执行器；X轴正方向由机械接口平面与世界坐标系中XZ平面（或平行于XZ的平面）的交线来定义。2.笛卡儿坐标系（3）机械接口坐标系图1-3-5机械接口坐标系（XmYmZm）与工具坐标系（XTYTZT）一、工业机器人坐标系的分类56工具坐标系是表示刀尖点（toolcenterpoint，TCP）和工具姿态的直角笛卡儿坐标系。一般以TCP为原点，将工具方向确定为Z轴。未定义工具坐标系时，由机械接口坐标系替代工具坐标系，图1-3-5中的工具坐标系（XTYTZT）是由机械接口坐标系（XmYmZm）经平移、旋转变换后得到的。2.笛卡儿坐标系（4）工具坐标系图1-3-5机械接口坐标系（XmYmZm）与工具坐标系（XTYTZT）一、工业机器人坐标系的分类57用户坐标系是用户对每个作业空间进行定义的笛卡儿坐标系，通过相对世界坐标系原点位置以及X、Y、Z轴的旋转角w、p、r来定义，如图1-3-6所示。用户坐标系一般用于位置寄存器的示教与执行、位置补偿指令的执行等。未定义用户坐标系时，用户坐标系由世界坐标系取代。2.笛卡儿坐标系（5）用户坐标系图1-3-6世界坐标系与用户坐标系二、工业机器人的启动方式和三方式开关58当工业机器人接通电源时，通常执行冷启动或热启动的内部处理，通电前需要确认系统的启动方式。FANUC工业机器人有四种启动方式：初始化启动、控制启动、冷启动和热启动。日常作业中，一般使用冷启动或热启动，这由系统变量UseHotStart来设定；初始化启动和控制启动通常在工业机器人维修过程中使用。1.启动方式二、工业机器人的启动方式和三方式开关59执行初始化启动时，将删除所有程序并设定恢复默认值。初始化完成后，自动执行控制系统。1.启动方式（1）初始化启动执行控制启动时，可进行系统变量更改、系统文件读出、工业机器人设定等操作。此外，还可以通过控制启动菜单的辅助菜单执行工业机器人冷启动。（2）控制启动二、工业机器人的启动方式和三方式开关60冷启动通常是在停电处理无效（系统变量UseHotStart为FALSE）时执行通电操作的一种启动方式，此时程序的执行状态为“结束”状态，输出信号全部断开。冷启动完成后，可以进行工业机器人的操作。即使在停电处理有效（系统变量UseHotStart

为TRUE）的情况下，也可以通过通电时的操作执行冷启动。1.启动方式（3）冷启动热启动是在停电处理有效时执行通电操作的一种启动方式，程序的执行状态和输出信号保持电源切断时的状态。热启动完成后，可以进行工业机器人的操作。（4）热启动二、工业机器人的启动方式和三方式开关612.三方式开关三方式开关是安装在控制面板或操作箱上的钥匙操作开关，分为AUTO、T1和T2三种方式，如图1-3-7所示。实际应用中，应根据工业机器人的运动条件和使用情况选择最合适的操作方式。当使用三方式开关切换操作方式时，示教器画面上显示消息，工业机器人处于暂停状态。将钥匙从开关中拔出，可将开关固定在相应位置。但在DLS、双链规格情况下，无法在T2方式下拔出钥匙而固定开关。图1-3-7三方式开关二、工业机器人的启动方式和三方式开关622.三方式开关T1方式是对工业机器人进行动作位置示教时使用的方式。此外，该方式还用于低速下工业机器人路径、程序顺序等的确认。在T1方式下运行程序需借助示教器，工业机器人TCP和法兰盘的速度被限制在250mm/s以下。有时，虽然示教速度在250mm/s以下，但因工具姿态发生变化，法兰盘的速度在某些情况下会有超过250mm/s的倾向，此时动作速度也将受到限制。另外，速度的限制也与倍率的选择有关，当示教速度超过250mm/s时，若倍率为100%，则速度被限制在250mm/s以下；若倍率为50%，则速度被限制在125mm/s以下。通过降低倍率可以进一步放慢速度。（1）T1（测试方式1）二、工业机器人的启动方式和三方式开关632.三方式开关当开关置于T1方式时，拔下钥匙即可将操作方式固定为T1方式。若当开关置于T1方式时将示教器的ON/OFF开关置于OFF，则工业机器人停止并显示错误信息；若要解除错误，需要将示教器的ON/OFF开关置于ON，再按下“RESET”键。（1）T1（测试方式1）二、工业机器人的启动方式和三方式开关642.三方式开关T2方式是对所创建程序进行确认的一种方式。在T1方式下，由于速度受到限制，无法对工业机器人的轨迹、循环时间进行确认。在T2方式下，当手动操作工业机器人时，TCP和法兰盘的速度被限制在250mm/s以下，但程序执行时工业机器人的速度基本不受限制。因此，可在示教速度下操作工业机器人以确认其轨迹和循环时间。（2）T2（测试方式2）二、工业机器人的启动方式和三方式开关652.三方式开关当开关置于T2方式时，拔下钥匙即可将操作方式固定为T2方式，但需注意在CE、RIA、DLS、双链规格情况下无法通过拔出钥匙固定。若当开关置于T2方式时将示教器的ON/OFF开关置于OFF，则工业机器人停止并显示错误信息；若要解除错误，需将示教器的ON/OFF开关置于ON，再按下“RESET”键。（2）T2（测试方式2）二、工业机器人的启动方式和三方式开关662.三方式开关AUTO方式是生产时使用的一种方式，此时可以通过外部装置、操作面板执行程序，但不能通过示教器来执行程序，也不能通过示教器手动操作工业机器人。当开关置于AUTO方式时，拔下钥匙即可将操作方式固定为AUTO方式。若开关置于AUTO方式时将示教器的ON/OFF开关置于ON，则工业机器人停止并显示错误信息；若要解除错误，需要将示教器的ON/OFF开关置于OFF，再按下“RESET”键。在开启安全栅栏进行作业的情况下，需将三方式开关切换至T1或T2后才可以操作工业机器人。（3）AUTO三、工业机器人的手动控制要素671.速度倍率速度倍率是手动进给的要素之一，以相对于手动进给最大速度的百分比（%）表示，速度倍率为100%表示工业机器人在该设定下可以以最大速度运动。直线进给时，FINE（低速）的步进量为0.1mm；关节进给时，每步大约移动0.001°。VFINE（微速）的步宽为FINE的1/10。可通过倍率键改变速度倍率，当单独按下增倍率键时，速度倍率按：VFINE→FINE→1%→5%→50%→100%的顺序改变；当系统变量＄SHFTOV_ENB为1时，若同时按下“SHIFT”键和增倍率键，速度倍率将按：VFINE→FINE→5%→50%→100%的顺序改变。当安全速度信号（*SFSPD）为OFF时，速度倍率将降低到系统变量＄SCR.＄FENCOVRD的设定值，手动速度倍率最大只能为系统变量＄SCR.＄SFJOGOVLIM指定的上限值。三、工业机器人的手动控制要素681.速度倍率倍率键在示教器上的分布与操作如图1-3-8所示。图1-3-8倍率键在示教器上的分布与操作a）分布b）操作三、工业机器人的手动控制要素692.手动进给坐标系手动进给坐标系分为手动关节坐标系（对应示教器的JOINT指示灯）、手动笛卡儿坐标系（对应示教器的XYZ指示灯，分为JGFRM、WORLD和USER）与手动工具坐标系（对应示教器的TOOL指示灯）三类。三、工业机器人的手动控制要素702.手动进给坐标系选择手动关节坐标系时，可使各轴沿着关节坐标系独立运动，如图1-3-1所示。图1-3-1六轴工业机器人关节坐标系三、工业机器人的手动控制要素712.手动进给坐标系选择手动笛卡儿坐标系时，将使工业机器人的TCP沿着X、Y、Z轴运动，或使工业机器人工具围绕X、Y、Z轴旋转，如图1-3-9所示。图1-3-9手动笛卡儿坐标系三、工业机器人的手动控制要素722.手动进给坐标系在手动工具坐标系中，TCP将沿着工业机器人的机械手腕部分所定义的工具坐标系X、Y、Z轴运动，还可以实现围绕工具坐标系的X、Y、Z轴的旋转运动，如图1-3-10所示。图1-3-10手动工具坐标系三、工业机器人的手动控制要素732.手动进给坐标系按下示教器上的“COORD”键可切换手动进给坐标系，如图1-3-11所示。当前所选的手动进给坐标系的类型会显示在示教器画面上，同时示教器上对应的手动进给坐标系指示灯点亮。画面显示的手动进给坐标系切换顺序为：JOINT→JGFRM→WORLD→TOOL→USER→JOINT；示教器上指示灯对应的切换顺序为：JOINT→XYZ→TOOL→XYZ→JOINT。图1-3-11手动进给坐标系的切换四、工业机器人手动控制的方法74工业机器人手动控制的方法见表1-3-1。表1-3-1工业机器人的手动控制四、工业机器人手动控制的方法75工业机器人手动控制的方法见表1-3-1。表1-3-1工业机器人的手动控制四、工业机器人手动控制的方法76工业机器人手动控制的方法见表1-3-1。表1-3-1工业机器人的手动控制工业机器人的调校任务4学习目标1.能叙述工业机器人调校的定义与分类。2.能辨识工业机器人各轴的零位对合标记。3.能叙述工业机器人调校前的准备工作。4.能正确使用示教器进行工业机器人的零位调校。5.能正确使用示教器进行工业机器人的简易调校。6.能正确使用示教器进行工业机器人的单轴调校。7.能正确使用示教器进行工业机器人的输入数据调校。78工作任务79在实际工作中，常常需要对工业机器人进行调校。本任务要求通过学习，了解工业机器人调校的定义与分类，辨识工业机器人的零位对合标记，掌握工业机器人调校前的准备工作，并能正确使用示教器按照安全操作规程进行工业机器人的调校操作。一、工业机器人调校的定义与分类80工业机器人调校是使各轴的轴角度与连接在各轴电动机上的绝对值脉冲编码器的脉冲计数值对应起来的操作。FANUC工业机器人常用的调校类型有五种，具体见表1-4-1。表1-4-1FANUC工业机器人常用的调校类型二、工业机器人的零位调校81工业机器人出厂前已经进行了零位调校，在日常操作中一般不需要再次调校。但当出现下列情形时，则需要进行零位调校：1.更换伺服电动机。2.更换绝对值脉冲编码器。3.更换减速器。4.更换电缆。5.机构部备用电池电量用尽。以机构部备用电池电量用尽为例，机构部备用电池用于保存包含各调校数据在内的工业机器人数据和脉冲编码器数据，当电池电压下降时，系统会发出报警通知用户；电池电量一旦用尽将导致数据丢失，需要重新进行工业机器人的零位调校。二、工业机器人的零位调校82工业机器人的每个轴（J1～J6）都有零位对合标记，如图1-4-1所示。通过这一标记，将工业机器人所有轴移动到零度位置后再进行零位调校。零位调校通过目测进行，精度不高，一般用于应急操作。图1-4-1工业机器人各轴零位对合标记三、工业机器人调校前的准备工作83工业机器人的调校画面通常不会直接显示，为了显示位置调整画面，需要将系统变量＄MASTER_ENB设为1或2，进行位置调整操作后再按下调整画面上的操作结束键“F5（DONE）”。因更换伺服电动机而进行调校时，除了要显示位置调整画面外，还要解除Servo062BZAL或Servo075Pulsenotestablished等伺服报警。四、工业机器人零位调校的方法84工业机器人零位调校的操作方法见表1-4-2。表1-4-2工业机器人的零位调校四、工业机器人零位调校的方法85工业机器人零位调校的操作方法见表1-4-2。表1-4-2工业机器人的零位调校五、工业机器人简易调校的方法86当因脉冲计数器的备用电池电压下降等原因而导致脉冲计数值丢失时，可以进行简易调校，但当更换脉冲编码器或工业机器人控制装置的调校数据丢失时，则不能采续表用简易调校。进行简易调校前要设定简易调校参考点，出厂设定的位置与工业机器人的零位一致，如果不能将工业机器人移至零位，则需要重新设定简易调校参考点，操作方法见表1-4-3。表1-4-3工业机器人简易调校参考点的设定五、工业机器人简易调校的方法87当因脉冲计数器的备用电池电压下降等原因而导致脉冲计数值丢失时，可以进行简易调校，但当更换脉冲编码器或工业机器人控制装置的调校数据丢失时，则不能采续表用简易调校。进行简易调校前要设定简易调校参考点，出厂设定的位置与工业机器人的零位一致，如果不能将工业机器人移至零位，则需要重新设定简易调校参考点，操作方法见表1-4-3。表1-4-3工业机器人简易调校参考点的设定五、工业机器人简易调校的方法88完成工业机器人简易调校参考点的设定后，可按照表1-4-4中的操作方法进行工业机器人的简易调校。表1-4-4工业机器人的简易调校五、工业机器人简易调校的方法89完成工业机器人简易调校参考点的设定后，可按照表1-4-4中的操作方法进行工业机器人的简易调校。表1-4-4工业机器人的简易调校六、工业机器人单轴调校的方法90单轴调校是对某一特定轴进行的调校，调校位置可由用户任意设定。当某轴后备脉冲计数的电池电压下降、脉冲编码器更换等原因导致该轴调校数据丢失时，可采用单轴调校。工业机器人单轴调校的操作方法见表1-4-5。表1-4-5工业机器人的单轴调校六、工业机器人单轴调校的方法91单轴调校是对某一特定轴进行的调校，调校位置可由用户任意设定。当某轴后备脉冲计数的电池电压下降、脉冲编码器更换等原因导致该轴调校数据丢失时，可采用单轴调校。工业机器人单轴调校的操作方法见表1-4-5。表1-4-5工业机器人的单轴调校七、工业机器人输入数据调校的方法92当调校数据丢失而脉冲数据仍被保存时，可采用直接输入调校数据的方法，也就是将调校数据直接输入到工业机器人相关系统变量中，具体操作方法见表1-4-6。表1-4-6工业机器人的输入数据调校七、工业机器人输入数据调校的方法93当调校数据丢失而脉冲数据仍被保存时，可采用直接输入调校数据的方法，也就是将调校数据直接输入到工业机器人相关系统变量中，具体操作方法见表1-4-6。表1-4-6工业机器人的输入数据调校工业机器人工具坐标系的设定任务5学习目标1.能叙述工具坐标系数据的作用。2.能正确使用示教器采用坐标系画面设定法进行工具坐标系的设定。3.能正确使用示教器采用系统变量设定法进行工具坐标系的设定。95工作任务96工业机器人的运动是根据不同作业内容、轨迹等要求在不同坐标系下的运动。也就是说，当对工业机器人进行示教或手动操作时，其运动方式是在不同的坐标系下进行的。本任务要求通过学习，了解工具坐标系数据的作用，掌握工业机器人工具坐标系的设定方法，并能正确使用示教器按照安全操作规程进行工业机器人工具坐标系的设定。一、工具坐标系数据97工具坐标系数据用于描述安装在工业机器人第六轴上工具的TCP、重心等参数。执行程序时，工业机器人将TCP移至编程位置，程序中描述的速度与位置就是TCP在对应坐标系中的速度与位置。所有工业机器人的手腕都有一个预定义工具坐标系，该坐标系被称为tool0，这样就能以

tool0的偏移值的方式定义一个或多个新工具坐标系。图1-5-1所示为常见工具的TCP点。图1-5-1常见工具的TCP点一、工具坐标系数据98工具坐标系既可以在坐标系设定画面上进行定义，也可以通过改写系统变量的方法定义。最多可定义10个工具坐标系，并可根据情况进行切换。图1-5-2通过三点示教法设定TCP的位置1.坐标系画面设定法（1）三点示教法三点示教法只能用于TCP位置的设定，需在工具姿态（w，p，r）中输入标准值（0，0，0）。示教时使参考点1、2、3以不同的姿态从三个方向指向同一点，如图1-5-2所示，工业机器人控制系统将根据示教数据自动计算出TCP的位置，具体的操作步骤见表1-5-1。一、工具坐标系数据99表1-5-1应用三点示教法设定工具坐标系1.坐标系画面设定法（1）三点示教法三点示教法只能用于TCP位置的设定，需在工具姿态（w，p，r）中输入标准值（0，0，0）。示教时使参考点1、2、3以不同的姿态从三个方向指向同一点，如图1-5-2所示，工业机器人控制系统将根据示教数据自动计算出TCP的位置，具体的操作步骤见表1-5-1。一、工具坐标系数据100表1-5-1应用三点示教法设定工具坐标系1.坐标系画面设定法（1）三点示教法三点示教法只能用于TCP位置的设定，需在工具姿态（w，p，r）中输入标准值（0，0，0）。示教时使参考点1、2、3以不同的姿态从三个方向指向同一点，如图1-5-2所示，工业机器人控制系统将根据示教数据自动计算出TCP的位置，具体的操作步骤见表1-5-1。一、工具坐标系数据101表1-5-1应用三点示教法设定工具坐标系1.坐标系画面设定法（1）三点示教法三点示教法只能用于TCP位置的设定，需在工具姿态（w，p，r）中输入标准值（0，0，0）。示教时使参考点1、2、3以不同的姿态从三个方向指向同一点，如图1-5-2所示，工业机器人控制系统将根据示教数据自动计算出TCP的位置，具体的操作步骤见表1-5-1。一、工具坐标系数据102图1-5-3六点示教法中工具姿态的示教1.坐标系画面设定法（2）六点示教法用六点示教法设定TCP位置的方法与三点示教法相同，但还要完成工具姿态的设定。工具姿态的设定也采用示教的方法，通过在笛卡儿坐标系或工具坐标系下进行手动操作，分别示教方位原点（OrientOriginPoint）、平行于工具坐标系X轴直线上的一点和XZ平面上的一点，示教过程中需保持工具的倾斜度不变，将得到与工具坐标系平行的坐标系，工具坐标系的原点为工具的刀尖点，如图1-5-3所示。一、工具坐标系数据103表1-5-2应用六点示教法设定工具坐标系1.坐标系画面设定法（2）六点示教法应用六点示教法设定工具坐标系的操作步骤见表1-5-2。一、工具坐标系数据104表1-5-2应用六点示教法设定工具坐标系1.坐标系画面设定法（2）六点示教法应用六点示教法设定工具坐标系的操作步骤见表1-5-2。一、工具坐标系数据105图1-5-4直接示教法中旋转角的定义1.坐标系画面设定法（3）直接示教法采用直接示教法时，将直接输入刀尖点相对于机械接口坐标系的位置坐标（Xm，Ym，Zm）以及工具坐标系的旋转角（w，p，r）。直接示教法中旋转角的定义如图1-5-4所示，应用直接示教法设定工具坐标系的操作步骤见表1-5-3。一、工具坐标系数据106表1-5-3应用直接示教法设定工具坐标系1.坐标系画面设定法（3）直接示教法采用直接示教法时，将直接输入刀尖点相对于机械接口坐标系的位置坐标（Xm，Ym，Zm）以及工具坐标系的旋转角（w，p，r）。直接示教法中旋转角的定义如图1-5-4所示，应用直接示教法设定工具坐标系的操作步骤见表1-5-3。一、工具坐标系数据107表1-5-3应用直接示教法设定工具坐标系1.坐标系画面设定法（3）直接示教法采用直接示教法时，将直接输入刀尖点相对于机械接口坐标系的位置坐标（Xm，Ym，Zm）以及工具坐标系的旋转角（w，p，r）。直接示教法中旋转角的定义如图1-5-4所示，应用直接示教法设定工具坐标系的操作步骤见表1-5-3。一、工具坐标系数据108表1-5-4应用系统变量设定法设定工具坐标系2.系统变量设定法系统变量＄MNUTOOL［group，i］用于设定工具坐标系中各轴的坐标值（X，Y，Z，w，p，r），其中group为组号，i为工具坐标系编号（范围为1～10）；而系统变量＄MNUTOOLNUM［group］则用于设定当前使用工具坐标系的编号。应用系统变量设定法设定工具坐标系的步骤见表1-5-4。一、工具坐标系数据109表1-5-4应用系统变量设定法设定工具坐标系2.系统变量设定法系统变量＄MNUTOOL［group，i］用于设定工具坐标系中各轴的坐标值（X，Y，Z，w，p，r），其中group为组号，i为工具坐标系编号（范围为1～10）；而系统变量＄MNUTOOLNUM［group］则用于设定当前使用工具坐标系的编号。应用系统变量设定法设定工具坐标系的步骤见表1-5-4。工业机器人用户坐标系的设定任务6学习目标1.能正确使用示教器采用坐标系画面设定法进行用户坐标系的设定。2.能正确使用示教器采用系统变量设定法进行用户坐标系的设定。111工作任务112工业机器人用户坐标系既可以在坐标系设定画面上进行定义，也可以通过改写系统变量的方法定义。最多可定义9个用户坐标系，并可根据情况进行切换。本任务要求通过学习，掌握工业机器人用户坐标系的设定方法，并能正确使用示教器按照安全操作规程进行工业机器人用户坐标系的设定。一、坐标系画面设定法113三点示教法是对用户坐标系中的方位原点、X轴方向的一点以及Y轴方向的一点进行示教。根据方位原点与X轴正方向上的一点可以确定X轴的正方向，根据方位原点与Y轴正方向上的一点可以确定Y轴的正方向，而Z轴的正方向则根据右手定则来确定，如图1-6-1所示。图1-6-1用户坐标系的三点示教法1.三点示教法一、坐标系画面设定法114应用三点示教法设定用户坐标系的操作步骤见表1-6-1。表1-6-1应用三点示教法设定用户坐标系1.三点示教法一、坐标系画面设定法115应用三点示教法设定用户坐标系的操作步骤见表1-6-1。表1-6-1应用三点示教法设定用户坐标系1.三点示教法一、坐标系画面设定法116应用三点示教法设定用户坐标系的操作步骤见表1-6-1。表1-6-1应用三点示教法设定用户坐标系1.三点示教法一、坐标系画面设定法117四点示教法是对用户坐标系中的X轴起始点、X轴方向的一点、Y轴方向的一点以及坐标系原点进行示教，如图1-6-2所示。图1-6-2用户坐标系的四点示教法2.四点示教法一、坐标系画面设定法1