工业机器人品牌：FANUC：FANUC机器人编程语言与指令集技术教程

工业机器人品牌：FANUC：FANUC机器人编程语言与指令集技术教程1FANUC机器人简介1.1FANUC公司历史与产品线FANUC,成立于1956年，全称为“FANUC株式会社”，是全球领先的工业机器人制造商之一，总部位于日本山梨县。公司最初专注于数控系统（CNC）的开发，随后逐渐扩展到工业机器人、伺服电机、激光加工系统等领域。FANUC的名称源自其早期产品“FanMotorControl”，后简化为FANUC。公司产品线丰富，包括但不限于：工业机器人：提供多种型号的机器人，适用于焊接、搬运、装配、喷涂、码垛等工业应用。数控系统：用于控制机床的精密运动，广泛应用于金属加工、塑料成型等行业。伺服电机和驱动器：为机器人和机床提供动力和精确控制。机器人控制器：集成的控制系统，用于编程和操作FANUC机器人。FANUC的机器人产品线覆盖了从轻型到重型的各种型号，例如：M-10iA系列：适用于轻型搬运和装配任务，负载能力从6kg到12kg。M-2000iA系列：重型搬运机器人，最大负载能力可达2300kg。R-2000iB系列：中型机器人，广泛应用于焊接和搬运，负载能力从100kg到210kg。1.2FANUC机器人应用领域FANUC机器人在多个工业领域中发挥着重要作用，其应用范围广泛，包括但不限于：汽车制造业：在汽车组装线上，FANUC机器人用于焊接、涂装、装配等关键工序，提高生产效率和产品质量。电子行业：在精密电子元件的组装和测试中，FANUC机器人以其高精度和灵活性，成为不可或缺的工具。食品加工：在食品包装和处理过程中，FANUC机器人能够确保卫生标准，同时提高包装速度和准确性。医疗行业：FANUC机器人在医疗设备制造和实验室自动化中，提供高精度和无菌操作环境。物流与仓储：在自动化仓库中，FANUC机器人用于货物的搬运、码垛和拣选，优化物流流程。1.2.1示例：FANUC机器人在汽车焊接中的应用假设在汽车制造业中，使用FANUCM-2000iA系列机器人进行车身焊接。以下是一个简化的焊接程序示例，使用FANUC的机器人编程语言：;程序开始

PR[1]=LPOS;;保存当前位置

JP[1]100%FINE;;移动到焊接起点

LP[2]50mm/secFINE;;以50mm/s的速度进行直线焊接

JP[3]100%FINE;;移动到下一个焊接点

LP[4]50mm/secFINE;;继续焊接

JPR[1]100%FINE;;返回初始位置

;程序结束在这个示例中，PR[1]和P[1]至P[4]是预定义的位置点，机器人将按照这些位置点进行移动和焊接。J指令表示关节运动，L指令表示直线运动，FINE表示机器人将精确到达指定位置，而100%和50mm/sec分别表示运动速度的百分比和线性速度。1.2.2FANUC机器人在电子行业的应用在电子行业，FANUC机器人如M-10iA系列，用于精密电子元件的组装。以下是一个简化的组装程序示例：;程序开始

PR[1]=LPOS;;保存当前位置

JP[1]50%FINE;;移动到元件拾取位置

TCP=P[2];;设置工具中心点

LP[3]10mm/secFINE;;拾取元件

JP[4]50%FINE;;移动到组装位置

LP[5]10mm/secFINE;;安装元件

JPR[1]50%FINE;;返回初始位置

;程序结束在这个示例中，TCP指令用于设置工具中心点，这对于精密组装至关重要。P[1]至P[5]是预定义的位置点，机器人将按照这些位置点进行元件的拾取和安装。通过这些示例，我们可以看到FANUC机器人在不同工业领域的应用，以及其编程语言如何控制机器人完成特定任务。FANUC的编程语言和指令集为用户提供了一个灵活且强大的工具，以适应各种工业自动化需求。2FANUC机器人编程语言基础2.1FANUC机器人编程语言概述FANUC机器人编程语言，通常被称为R-30iA或R-30iB控制系统的专用语言，是FANUC公司为工业机器人设计的一种高级编程语言。它允许用户通过编写程序来控制机器人的运动、逻辑操作和外部设备的交互。FANUC的编程语言结合了直观的指令集和强大的功能，使得即使是复杂的机器人任务也能被轻松实现。2.1.1语言结构FANUC的编程语言基于结构化文本，类似于C语言，但更简化，更专注于机器人控制。它包括以下主要组成部分：程序结构：程序由一系列的程序模块组成，每个模块可以包含多个子程序。变量：支持多种数据类型，包括整数、实数、字符串和数组。指令集：包括运动指令、逻辑指令、数学运算指令、I/O控制指令等。循环与条件语句：支持WHILE、IF等控制结构，用于实现复杂的逻辑和重复任务。2.1.2编程环境FANUC机器人编程主要在机器人的示教器上进行，示教器提供了一个图形化的编程界面，用户可以通过触摸屏输入指令，也可以通过文本编辑器直接编写程序代码。此外，FANUC还提供了离线编程软件，如Roboguide，允许用户在计算机上模拟和编程机器人，提高编程效率和准确性。2.2FANUC机器人编程语言特点FANUC机器人编程语言具有以下显著特点：直观的运动控制：FANUC的运动指令如J（关节运动）、L（线性运动）、C（圆弧运动）等，使得机器人路径规划变得简单直观。强大的逻辑处理能力：支持复杂的逻辑控制和条件判断，能够处理各种生产环境中的需求。丰富的I/O控制：能够直接控制和读取机器人的输入输出信号，实现与外部设备的无缝集成。易于调试和维护：示教器上的编程环境提供了丰富的调试工具，如程序执行跟踪、错误信息显示等，便于快速定位和解决问题。兼容性：FANUC的编程语言在不同型号的FANUC机器人之间具有高度的兼容性，简化了多机器人系统的编程工作。2.2.1示例：FANUC机器人运动指令下面是一个使用FANUC机器人编程语言控制机器人进行线性运动的示例：;程序示例：控制机器人从点A线性移动到点B

;定义点A和点B

P[1]=LPOS;;当前位置为点A

P[1].JPOS[1]=0;;第一关节角度为0

P[1].JPOS[2]=-90;;第二关节角度为-90

P[1].JPOS[3]=90;;第三关节角度为90

P[1].JPOS[4]=0;;第四关节角度为0

P[1].JPOS[5]=0;;第五关节角度为0

P[1].JPOS[6]=0;;第六关节角度为0

P[2]=LPOS;;当前位置为点B

P[2].JPOS[1]=45;;第一关节角度为45

P[2].JPOS[2]=-45;;第二关节角度为-45

P[2].JPOS[3]=45;;第三关节角度为45

P[2].JPOS[4]=0;;第四关节角度为0

P[2].JPOS[5]=0;;第五关节角度为0

P[2].JPOS[6]=0;;第六关节角度为0

;控制机器人从点A移动到点B

LP[1],1000,fine,tool1,\NoEOffs;

LP[2],1000,fine,tool1,\NoEOffs;在这个示例中，我们首先定义了两个关节位置点P[1]和P[2]，分别代表点A和点B。然后使用L指令控制机器人从点A线性移动到点B，速度为1000mm/s，使用tool1工具坐标系，没有外部轴偏移。2.2.2示例：FANUC机器人逻辑控制下面是一个使用FANUC机器人编程语言实现条件判断的示例：;程序示例：根据传感器信号控制机器人动作

;定义变量

VARnumreg1;

;主程序

main:

reg1=IN[1];;读取传感器信号

IFreg1==1THEN

;如果传感器信号为1，机器人执行任务A

LP[1],1000,fine,tool1,\NoEOffs;

ELSE

;如果传感器信号为0，机器人执行任务B

LP[2],1000,fine,tool1,\NoEOffs;

ENDIF;

;程序结束

JMPmain;;跳转回主程序开始，实现循环在这个示例中，我们使用IF语句根据传感器信号（IN[1]）的值来决定机器人执行哪一项任务。如果信号为1，机器人移动到点P[1]；如果信号为0，机器人移动到点P[2]。通过JMP指令，程序可以循环执行，持续监测传感器信号并作出响应。通过这些示例，我们可以看到FANUC机器人编程语言的灵活性和强大功能，它不仅能够精确控制机器人的运动，还能处理复杂的逻辑和外部设备的交互，是工业自动化领域不可或缺的工具。3FANUC机器人指令集详解3.1基本运动指令在FANUC机器人编程中，基本运动指令是实现机器人精确运动的基础。这些指令允许机器人在空间中移动到指定的位置，以完成各种任务。下面详细介绍几种常用的基本运动指令：3.1.1J（关节运动）关节运动指令J用于控制机器人以最短的路径移动到指定的关节位置。这种运动方式不考虑路径上的障碍物，适用于快速定位。示例代码：JP[1],1000,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;P[1]：目标位置点，存储在位置寄存器中。1000：速度单位，表示为mm/sec。fine：运动类型，表示机器人将直接移动到目标位置，不考虑速度变化。100：加速度百分比。100：减速度百分比。tool1：工具坐标系。wobj1：工件坐标系。3.1.2L（线性运动）线性运动指令L用于控制机器人沿直线路径移动到指定位置。这种运动方式适用于需要精确路径控制的场景，如焊接或喷涂。示例代码：LP[2],500,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;P[2]：目标位置点。500：速度单位，mm/sec。fine：运动类型，直接移动到目标位置。100：加速度和减速度百分比。tool1：工具坐标系。wobj1：工件坐标系。3.1.3C（圆弧运动）圆弧运动指令C用于控制机器人沿圆弧路径移动。这种指令适用于需要机器人在两个点之间进行圆弧运动的场景。示例代码：CP[3],P[4],300,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;P[3]：圆弧的起点。P[4]：圆弧的终点。300：速度单位，mm/sec。fine：运动类型，直接移动到目标位置。100：加速度和减速度百分比。tool1：工具坐标系。wobj1：工件坐标系。3.2高级控制指令FANUC机器人除了基本的运动指令，还提供了一系列高级控制指令，用于实现更复杂的逻辑和控制。3.2.1WHILE（循环）WHILE指令用于创建循环，直到指定的条件不再满足。示例代码：WHILER[1]<10DO

LP[5],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;

R[1]=R[1]+1;

ENDWHILER[1]<10：循环条件，当寄存器R[1]的值小于10时，循环继续。LP[5],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;：线性运动指令，机器人移动到位置P[5]。R[1]=R[1]+1;：寄存器R[1]的值增加1。3.2.2IF（条件判断）IF指令用于根据条件执行不同的代码块。示例代码：IFR[2]>5THEN

LP[6],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;

ELSE

LP[7],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;

ENDIFR[2]>5：条件判断，如果寄存器R[2]的值大于5，则执行第一个代码块，否则执行第二个代码块。LP[6],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;：如果条件满足，机器人移动到位置P[6]。LP[7],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;：如果条件不满足，机器人移动到位置P[7]。3.2.3CALL（子程序调用）CALL指令用于调用预先定义的子程序，实现代码的复用和模块化。示例代码：CALLMySubroutine;MySubroutine：调用名为MySubroutine的子程序。子程序示例：PROCMySubroutine()

LP[8],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;

R[3]=R[3]+1;

ENDPROCLP[8],200,fine,100,100,tool1,\Wobj:=wobj1;：线性运动指令，机器人移动到位置P[8]。R[3]=R[3]+1;：寄存器R[3]的值增加1。通过上述示例，我们可以看到FANUC机器人编程语言的强大功能，它不仅能够控制机器人的基本运动，还能实现复杂的逻辑控制和代码复用。掌握这些指令，将有助于提高编程效率和机器人的工作性能。4创建与编辑FANUC机器人程序4.1程序结构与创建在FANUC机器人编程中，程序结构遵循一种清晰的层次化设计，旨在简化编程流程并提高代码的可读性和可维护性。FANUC的编程语言被称为R-30iA或R-30iB，具体取决于机器人的控制柜型号。下面，我们将详细介绍如何创建一个基本的FANUC机器人程序，并解析其结构。4.1.1程序结构FANUC机器人程序通常包含以下部分：程序头：定义程序的名称和开始标记。全局变量声明：如果程序需要使用全局变量，应在程序开始处声明。主程序：包含程序的主要逻辑和流程控制。子程序：用于执行特定任务，可以被主程序或其他子程序调用。程序结束：标记程序的结束。4.1.2创建程序示例假设我们需要创建一个程序，用于控制机器人在三个点之间移动，执行一些基本任务。下面是一个简单的FANUC机器人程序示例：;程序名称：MoveBetweenPoints

;程序描述：控制机器人在三个预定义点之间移动

**MoveBetweenPoints**

!定义全局变量

VARnumi=1

**Main**

!初始化

CALLInit

!循环三次，机器人在三个点之间移动

WHILEi<=3DO

CALLMoveToPoint1

CALLMoveToPoint2

CALLMoveToPoint3

i=i+1

ENDWHILE

!结束程序

**End**

**Init**

!设置机器人速度和加速度

$VEL=100

$ACC=50

!返回主程序

RETURN

**MoveToPoint1**

!移动到点1

JP[1]$VEL$ACC

!返回主程序

RETURN

**MoveToPoint2**

!移动到点2

JP[2]$VEL$ACC

!返回主程序

RETURN

**MoveToPoint3**

!移动到点3

JP[3]$VEL$ACC

!返回主程序

RETURN在这个示例中，我们定义了一个主程序Main，它调用了初始化子程序Init和三个移动子程序MoveToPoint1、MoveToPoint2、MoveToPoint3。每个子程序执行特定任务后返回主程序，循环三次以完成整个流程。4.2程序编辑与调试编辑和调试FANUC机器人程序是确保程序正确性和效率的关键步骤。FANUC机器人控制器提供了一个用户友好的界面，允许程序员在机器人操作面板上直接编辑和运行程序。4.2.1编辑程序进入程序编辑模式：在操作面板上，选择EDIT模式。打开程序：使用FILE菜单打开需要编辑的程序。修改代码：直接在程序编辑器中修改代码。可以添加、删除或修改指令。保存更改：完成编辑后，使用FILE菜单保存更改。4.2.2调试程序调试程序涉及检查和修正程序中的错误，确保机器人按预期执行任务。FANUC机器人提供了以下调试工具：单步执行：使用STEP按钮逐行执行程序，观察机器人的行为。断点设置：在程序的特定行设置断点，程序执行到断点时会暂停，允许检查当前状态。错误日志：查看ERROR日志，了解程序执行过程中出现的任何错误或警告。模拟运行：在不实际移动机器人的情况下，模拟程序的执行，以避免潜在的碰撞风险。4.2.3示例：调试一个程序假设我们有以下程序，用于控制机器人在两个点之间移动，但在执行时机器人没有移动到预期位置：**MoveBetweenTwoPoints**

!设置速度和加速度

$VEL=100

$ACC=50

!移动到点1

JP[1]$VEL$ACC

!移动到点2

JP[2]$VEL$ACC

!结束程序

**End**4.2.3.1调试步骤设置断点：在JP[1]$VEL$ACC和JP[2]$VEL$ACC指令前设置断点。单步执行：在EDIT模式下，使用STEP按钮执行程序，直到第一个断点。检查位置：在断点处，检查机器人当前位置是否与P[1]一致。继续执行：如果位置正确，继续执行到下一个断点，重复检查位置的步骤。修正错误：如果位置不正确，检查P[1]和P[2]的定义是否正确，以及速度和加速度设置是否适当。通过这些步骤，我们可以逐步定位并修正程序中的错误，确保机器人能够准确执行任务。以上内容详细介绍了FANUC机器人程序的创建和编辑过程，包括程序结构的解析和调试技巧的示例。遵循这些指导原则，可以有效地开发和维护FANUC机器人程序。5FANUC机器人编程实例5.1简单搬运任务编程在工业自动化中，FANUC机器人常用于执行搬运任务，如从一个工作站移动物体到另一个工作站。下面是一个使用FANUC机器人编程语言（R-30iA或R-30iB控制柜）进行简单搬运任务编程的示例。5.1.1任务描述假设我们需要一个FANUC机器人从起点位置（StartPos）搬运一个物体到终点位置（EndPos）。5.1.2代码示例;程序开始

PR[1]={100,0,50,0,0,0};;设置起点位置

PR[2]={200,0,50,0,0,0};;设置终点位置

;主程序

OVRD100;

LBL[1];

JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;

WAITDI[1]=ON;;等待物体到达起点

R[1]=1;;设置物体已到达标志

JPALLETIZING_BPR[2],1000,FINE;

WAITR[1]=1;;等待搬运完成

R[1]=0;;清除标志

JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;

CPL[1];

END5.1.3代码解释PR[1]和PR[2]定义了机器人运动的起点和终点位置。OVRD100;设置机器人运动速度为100%。JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;指令使机器人以1000mm/s的速度移动到起点位置。WAITDI[1]=ON;等待数字输入信号DI[1]变为ON，表示物体已到达起点。R[1]=1;设置一个标志，表示物体已到达。JPALLETIZING_BPR[2],1000,FINE;指令使机器人移动到终点位置。WAITR[1]=1;等待标志R[1]变为1，确保搬运任务完成。R[1]=0;清除标志，准备下一次搬运。JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;机器人返回起点位置。CPL[1];结束程序标签，使程序循环执行。5.2复杂装配任务编程复杂装配任务可能涉及多个物体的精确定位和装配，需要更复杂的编程逻辑和更精细的运动控制。以下示例展示了如何使用FANUC机器人编程语言进行复杂装配任务的编程。5.2.1任务描述假设我们需要机器人从零件库（PartLib）中取出零件A和B，然后将它们装配到产品上（AssemblyPos）。5.2.2代码示例;程序开始

PR[1]={100,0,50,0,0,0};;零件A位置

PR[2]={150,0,50,0,0,0};;零件B位置

PR[3]={200,0,50,0,0,0};;装配位置

;主程序

OVRD50;

LBL[1];

JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;

WAITDI[1]=ON;;等待零件A到达

R[1]=1;;设置零件A已到达标志

JPALLETIZING_BPR[3],1000,FINE;

WAITR[1]=1;;等待装配零件A完成

R[1]=0;;清除标志

JPALLETIZING_BPR[2],1000,FINE;

WAITDI[2]=ON;;等待零件B到达

R[2]=1;;设置零件B已到达标志

JPALLETIZING_BPR[3],1000,FINE;

WAITR[2]=1;;等待装配零件B完成

R[2]=0;;清除标志

JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;;返回零件A位置

CPL[1];

END5.2.3代码解释PR[1],PR[2],和PR[3]定义了零件A、零件B和装配位置的坐标。OVRD50;设置机器人运动速度为50%，以确保在装配过程中的精度。JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;和JPALLETIZING_BPR[2],1000,FINE;指令分别使机器人移动到零件A和零件B的位置。WAITDI[1]=ON;和WAITDI[2]=ON;等待数字输入信号DI[1]和DI[2]变为ON，表示零件A和B已到达。R[1]=1;和R[2]=1;设置标志，表示零件A和B已到达。JPALLETIZING_BPR[3],1000,FINE;指令使机器人移动到装配位置。WAITR[1]=1;和WAITR[2]=1;等待标志R[1]和R[2]变为1，确保装配任务完成。R[1]=0;和R[2]=0;清除标志，准备下一次装配。JPALLETIZING_BPR[1],1000,FINE;机器人返回零件A的位置，准备下一次循环。CPL[1];结束程序标签，使程序循环执行。通过上述示例，我们可以看到FANUC机器人编程语言如何用于控制机器人执行简单和复杂的任务，包括搬运和装配。这些示例不仅展示了基本的运动控制指令，还涉及了信号等待和标志设置，这些都是在工业自动化中实现精确和可靠操作的关键技术。6FANUC机器人编程技巧与优化6.1编程效率提升技巧6.1.1使用宏指令FANUC机器人支持宏指令，这是一种高级编程技巧，可以显著提高编程效率。宏指令允许你定义一个指令集，这个指令集可以被多次调用，而无需重复编写相同的代码。这对于需要执行多次相同或相似操作的程序特别有用。6.1.1.1示例代码;定义宏指令

MACROMoveToPosition

JP[1]100%FINE

LP[2]50mm/secFINE

ENDMACRO

;调用宏指令

MoveToPosition

MoveToPosition

MoveToPosition在这个例子中，我们定义了一个名为MoveToPosition的宏指令，它包含了两个移动指令。然后，我们三次调用了这个宏指令，这样就避免了重复编写相同的移动代码。6.1.2利用条件语句条件语句（如IF-THEN-ELSE）可以让你的程序更具灵活性，能够根据不同的条件执行不同的操作。这在处理不确定的环境或需要基于传感器输入做出决策时非常有用。6.1.2.1示例代码IFDI[1]=ONTHEN

JP[1]100%FINE

ELSE

JP[2]100%FINE

ENDIF这段代码检查数字输入DI[1]的状态。如果DI[1]为ON，机器人将移动到位置P[1]；如果DI[1]为OFF，机器人将移动到位置P[2]。这样，程序可以根据外部条件自动调整其行为。6.1.3优化路径规划路径规划是工业机器人编程中的关键部分。优化路径不仅可以提高效率，还可以减少机器人关节的磨损。使用FANUC的路径优化工具，如SmoothMove，可以自动调整路径，使其更加平滑和高效。6.1.3.1示例代码;使用SmoothMove指令

SMOOTH_MOVEP[1],P[2],P[3],P[4],P[5]在这个例子中，SMOOTH_MOVE指令被用来优化从P[1]到P[5]的路径。通过使用这种指令，机器人将自动计算出一条更平滑、更高效的路径。6.2程序优化与故障排除6